Устройство для подачи топлива в форсажную камеру газотербинного двигателя

 

Использование: автоматическое регулирование газотурбинного двигателя. Сущность изобретения: устройство имеет дополнительный канал 15. Канал 15 связывает полость 12 с полостью 6, в нем установлен дополнительный жиклер 16. Второй дополнительный жиклер 17 установлен в канале, соединяющем полость 12 с полостью 5 запорного крана 4. 1 ил.

Изобретение относится к области автоматического регулирования газотурбинного двигателя (ГТД).

Известно устройство для подачи топлива в форсажную камеру ГТД, содержащее распределительный клапан, соединенный с входной магистралью и промежуточной полостью запорного крана, имеющего командную полость и золотник, перекрывающий выходную магистраль, пружинная полость которого связана с полостью слива, жиклер и подпружиненный двухступенчатый золотник, установленный в корпусе с образованием пружинной, управляемой и штоковой полостей, первая из которых соединена с полостью слива, вторая - с входной магистралью, а третья через жиклер - с промежуточной полостью запорного крана и с его командной полостью, попеременно связанной с пружинной и управляемой полостями.

В данном устройстве отдозированное топливо подводится к распределительному клапану и одновременно в управляемую полость двухступенчатого золотника.

При достижении определенного давления во входной магистрали двухступенчатый золотник смещается, сжимая свою пружину, при этом своей кромкой он перекрывает подвод давления слива к своей штоковой полости и к командной полости запорного крана и открывает доступ в эти полости высокого давления из входной магистралью. Двухступенчатый золотник резко перемещается в сторону пружины и садится на упор, а запорный кран приподнимается от седла и соединяет промежуточную полость с выходной магистралью, в результате чего топливо через жиклер поступает в форсунки форсажной камеры в качестве дежурного расхода.

При дальнейшем увеличении давления во входной магистрали распределительный клапан смещается, сжимая свою пружину, и открывает профилированные окна, пройдя через которые топливо поступает в промежуточную полость и далее через выходную магистраль в форсунки форсажной камеры для нормальной работы камеры сгорания.

При снижении давления топлива во входной магистрали распределительный клапан перекрывает подвод топлива к форсункам через профилированные окна. При этом горение в камере сгорания поддерживается за счет дежурного расхода, продолжающего поступать через двухступенчатый золотник и жиклер.

При дальнейшем снижении давления топлива во входной магистрали двухступенчатый золотник сначала плавно, а потом резко переместится на закрытие и перекроет подвод высокого давления к жиклеру и командной полости запорного крана, сообщая ее со сливной полостью.

Запорный кран под действием своей пружины садится на седло, перекрывая доступ топлива к форсункам форсажной камеры, причем давление топлива, при котором происходит срабатывание двухступенчатого золотника (и запорного крана) при закрытии, будет меньше, чем при открытии.

Недостатком данного устройства является отсутствие внешних регулировочных элементов, за счет которых можно было бы менять в некотором диапазоне величину гистерезиса (разница между давлениями открытия запорного крана и его закрытия), так как в этом устройстве величина гистерезиса зависит только от соотношения величин кольцевой площади и штоковой площади двухступенчатого золотника.

Цель изобретения - повышение надежности путем расширения функциональных возможностей регулирования величины гистерезиса.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для подачи топлива в форсажную камеру ГТД введены дополнительный канал, связывающий штоковую полость двухступенчатого золотника с промежуточной полостью запорного крана, и два дополнительных жиклера, первый из которых установлен в дополнительном канале, а второй - в канале, связывающем командную полость запорного крана со штоковой полостью двухступенчатого золотника.

На чертеже представлено данное устройство для подачи топлива в форсажную камеру.

Устройство содержит входную магистраль 1, подведенную к распределительному клапану 2, выходную магистраль 3, запорный кран 4 с командной полостью 5 и промежуточной полостью 6, соединенной через канал 7 с распределительным клапаном 2, жиклер 8 дежурного расхода, двухступенчатый золотник 9 с пружинной полостью 10, управляемой полостью 11 и штоковой полостью 12, причем полость 10 соединена со сливной магистралью 13, полость 11 соединена через канал 14 с входной магистралью 1, а между полостями 11 и 12 размещен малый диаметр (шток) двухступенчатого золотника 9, дополнительный канал 15 связывает полость 12 с полостью 6 и в нем установлен дополнительный жиклер 16, а второй дополнительный жиклер 17 соединяет полость 12 с полостью 5 запорного крана 4, причем последняя полость попеременно связана с пружинной полостью 10, когда давление во входной магистрали 1 ниже определенного значения, и с управляемой полостью 11, когда давление в этой магистрали выше определенного давления. Пружинная полость 18 распределительного клапана 2 и пружинная полость 19 запорного крана 4 связана со сливной магистралью 13, а выходная магистраль 3 подведена к форсункам форсажной камеры.

Устройство работает следующим образом.

Отдозированное топливо подводится через входную магистраль 1 к распределительному клапану 2 и одновременно через канал 14 в управляемую полость 11 двухступенчатого золотника 9. При давлении топлива в магистрали 1 ниже определенной величины распределительный клапан 2 под действием своей пружины находится в исходном положении. Золотник 9 под действием своей пружины находится на верхнем упоре, и командная полость 5 запорного крана соединяется через пружинную полость 10 со сливной магистралью 13. Запорный кран 4 под действием своей пружины закрыт и отсекает промежуточную полость 6 от выходной магистрали 3. При этом давления в промежуточной полости 6 и штоковой полости 12 равны давлению слива.

При увеличении давления во входной магистрали 1 до определенной величины на золотнике 9 возникает такая сила, при которой он преодолевает усилие своей пружины и смещается вниз (по схеме). Пояском большего диаметра золотника 9 перекрывается подвод сливного давления в командную полость 5 запорного крана 4 и открывается подвод высокого давления в полость 5, а далее через жиклеры 8 и 17 в полости 6 и 12 соответственно. Благодаря поступлению в полость 12 через жиклер 17 высокого давления на золотнике 9 возникает дополнительная сила, возрастающая по мере перемещения золотника вниз вследствие увеличения площади проходного сечения по пояску большего диаметра между полостями 11 и 5. Эта дополнительная сила, возрастающая по мере перемещения золотника 9 вниз, обеспечивает резкую перекладку золотника на нижний упор. Давление в полости 5 возрастает и становится равным давлению в полости 11, запорный кран 4 открывается, соединяя полость 6 с выходной магистралью 3 и далее с форсунками камеры сгорания.

Топливо, поступающее в полость 6 через жиклеры 8, 17 и 16, используется в качестве дежурного расхода для поддержания факела в камере сгорания, пока не подается основное отдозированное топливо.

При дальнейшем увеличении давления в магистрали 1 распределительный клапан 2 смещается вверх (по схеме) и открывает доступ основному отдозированному расходу топлива через канал 7, полость 6 и магистраль 3 к форсункам камеры сгорания.

При уменьшении давления топлива в магистрали 1 процесс протекает в обратном направлении: сначала распределительный клапан возвращается в исходное положение и перекрывает подвод основного отдозированного расхода в камеру сгорания, горение поддерживается только за счет топлива, продолжающего поступать к форсункам через канал 14, полость 11, полость 6 и далее через жиклеры 8, 16 и 17.

При дальнейшем уменьшении давления топлива в магистрали 1 уменьшается сила, прижимающая золотник 9 к нижнему упору. Под действием своей пружины золотник начнет перемещаться вверх, перекрывая пояском большего диаметра проходное сечение между полостями 11 и 5. При этом начнется падение давления в штоковой полости 12, сила на золотнике 9, противодействующая пружине, начнет резко уменьшаться и золотник резко переместится на верхний упор, сообщив полость 5 запорного крана 4 со сливом. Под действием своей пружины запорный кран 4 резко переместится вверх и отсечет промежуточную полость 6 от выходной магистрали 3. Форсунки камеры сгорания погаснут.

Особенностью данного устройства является то, что во-первых, давление, при котором золотник 9 начнет перекладываться вниз и релейно откроет запорный кран 4, будет выше, чем давление, при котором этот золотник начнет перекладываться вверх, в исходное положение, так как в первом случае давление действует только на кольцевую поверхность золотника в полости 11, а во втором случае на кольцевую и штоковую поверхности, поэтому при одинаковом давлении сила, противодействующая силе пружины, во втором случае будет больше пропорционально соотношению размеров кольцевой и штоковой площадей; во-вторых, при одной и той же величине давления в управляемой полости 11, при положении золотника на нижнем упоре, давление топлива в штоковой полости 12 можно менять, изменяя диаметры "входного" 17 и "выходного" 16 жиклеров, тем самым меняя величину давления закрытия запорного крана 4 при неизменной величине давления открытия этого крана, то есть меняя величину гистерезиса, что очень важно при отладке системы автоматического управления двигателем в целом.

Регулирование же величины дежурного расхода осуществляется за счет подбора проходного сечения жиклера 8 после осуществления подбора жиклеров 16 и 17.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ ТОПЛИВА В ФОРСАЖНУЮ КАМЕРУ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащее распределительный клапан, соединенный с входной магистралью и промежуточной полостью запорного клапана, имеющего командную полость и золотник, перекрывающий выходную магистраль, пружинная полость которого связана с полостью слива, жиклер и подпружиненный двухступенчатый золотник, установленный в корпусе с образованием пружинной, управляемой и штоковой полостей, первая из которых соединена с полостью слива, вторая - с входной магистралью, а третья через жиклер - с промежуточной полостью запорного клапана и через канал - с его командной полостью, попеременно связанной с пружинной и управляемой полостями, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно содержит дополнительный канал, связывающий штоковую полость двухступенчатого золотника с промежуточной полостью запорного клапана, и два дополнительных жиклера, один из которых установлен в дополнительном канале, а другой - в канале, связывающем командную полость запорного клапана со штоковой полостью двухступенчатого золотника.

РИСУНКИ

Рисунок 1