Ограничитель расхода

Изобретение относится к ограничителю расхода, который содержит корпус (1), содержащий вход (2) среды и выход (3) среды. Причем в указанном корпусе установлена труба (5) для циркуляции среды, содержащая группу камер, имеющих различные сечения, и соединенная с одной стороны с входом среды и с выходом среды с другой стороны. Так, труба имеет общую трубчатую форму и содержит донную часть, которая имеет регулярную кривую, выполненную таким образом, что труба не имеет зон (зоны), которые(ая) удерживают(ет) среду, циркулирующую по трубе. Указанный ограничитель расхода, в свою очередь, изготавливают с помощью аддитивной технологии. Кроме того, изобретение относится к топливной системе турбинного двигателя самолета, содержащей по меньшей мере один ограничитель расхода, а также к способу изготовления такого ограничителя расхода. Изобретение позволяет исключить проблемы, вызванные неточностями при сборке, а также позволяет устранить явление коксования, свойственное работе топливной системы при оптимизации воздушного потока. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение, и уровень техники

Настоящее изобретение относится к устройствам ограничения расхода среды и, в частности, к устройствам, устанавливаемым в авиационном турбомашинном двигателе.

Устройства ограничения расхода обычно используют для ограничения и, тем самым, контроля среды, поступающей из основной системы.

Из документа US 3 323 550 известен ограничитель расхода, состоящий из последовательно расположенных разбрызгивателей, полученных с помощью ориентированных пластин с пазами. Эти пластины наложены друг на друга и взаимно соединены.

Недостатком таких технических решений является необходимость использования нескольких частей, которые собирают на месте, часто вручную.

Кроме того, эти технические решения включают в себя удерживающие зоны, которые могут быть причиной коксования в этих зонах.

Раскрытие сущности изобретения

Настоящее изобретение предлагает ограничить, по меньшей мере, один из указанных недостатков.

С этой целью изобретение предлагает ограничитель расхода, содержащий корпус, который содержит вход среды и выход среды; корпус, в котором установлена труба циркуляции среды, содержит последовательно расположенные камеры с различными сечениями, соединенные с входом среды с одной стороны и с выходом среды с другой стороны, причем труба имеет, в общем, трубчатую форму, и труба имеет донную часть, содержащую регулярную кривую, так что труба не имеет никакой зоны (зон), удерживающей среду, которая циркулирует в трубе.

Предпочтительно изобретение имеет следующие признаки, используемые по отдельности или в любой технически возможной комбинации.

Ограничитель изготавливают с помощью процесса, в котором используют аддитивную технологию.

Процесс с использованием аддитивной технологии является процессом лазерного плавления порошка.

Порошок предпочтительно является металлическим порошком из сплава Hastelloy X на основе никеля или алюминия, тип AS7G06.

Труба имеет форму винтовой линии.

Труба является последовательностью сборочных единиц, каждая из которых содержит: цилиндрическую основную камеру, имеющую первое сечение, следующую за ней вспомогательную камеру и цилиндрический распылитель, имеющий второе сечение, за которым следует вторая вспомогательная камера.

Основная камера, распылитель и первая и вторая вспомогательная камеры имеют общую образующую, поэтому донная часть трубы является регулярной винтовой линией.

Первая вспомогательная камера имеет форму усеченного конуса и сужается в направлении циркуляции среды; вторая вспомогательная камера имеет форму усеченного конуса и расширяется в направлении циркуляции среды.

Ограничитель содержит сетчатый фильтр, соединенный с входом среды и расположенный после входа среды в направлении циркуляции среды.

Ограничитель содержит сетчатый фильтр, соединенный с выходом среды, перед выходом среды в направлении циркуляции среды.

Изобретение также относится к топливной системе турбинного двигателя самолета, содержащей, по меньшей мере, один ограничитель расхода по изобретению.

На всех фигурах сходные элементы обозначены идентичными номерами позиций.

Краткое описание чертежей

Другие характеристики, задачи и преимущества изобретения станут понятными из приведенного ниже описания, которое является только иллюстративным, а не ограничивающим, со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:

на фиг. 1 показан ограничитель расхода по первому варианту осуществления, общий вид;

на фиг. 2 показан ограничитель расхода по второму варианту осуществления, общий вид;

на фиг. 3 показан вход ограничителя расхода;

на фиг. 4 показан выход ограничителя расхода;

на фиг. 5 показана труба ограничителя расхода;

на фиг. 6 показано устройств для изготовления ограничителя расхода, общий вид.

На всех фигурах сходные элементы обозначены идентичными номерами позиций.

Подробное описание изобретения

На фиг. 1 и 2 показан ограничитель расхода, содержащий корпус 1, который содержит вход 2 среды и выход 3 среды.

Среда, поступающая в ограничитель, циркулирует от входа 2 к выходу 3 (стрелка F на фиг. 1 и 2).

Корпус 1 имеет, общую цилиндрическую форму или форму усеченного конуса с наружной поверхностью, которая необязательно является равномерной.

Вход 2 представляет собой цилиндр, выполненный в корпусе 1 и находящийся в сообщении по текучей среде с трубой 5.

Предпочтительно непосредственно после входа 2 ограничителя в направлении циркуляции среды установлен сетчатый фильтр 4 (см. фиг. 3). Он представляет собой сетку, расположенную на входе 2, причем сетчатый фильтр 4 сообщается с трубой 5.

Сетчатый фильтр 4 обеспечивает фильтрацию поступающей среды, предотвращая проникновение примесей в трубу 5, расположенную после сетчатого фильтра 4.

Как вариант или дополнительно, сетчатый фильтр 4 может быть расположен на выходе 3 ограничителя (не показано).

Сетчатый фильтр 4 предпочтительно имеет форму конуса, имеющего несколько отверстий 6, предпочтительно идентичного размера. Другие формы также являются допустимыми.

Помимо этого, согласно варианту осуществления (не показан) можно предусмотреть сетчатый фильтр на входе в ограничитель и сетчатый фильтр на выходе из ограничителя.

Однако следует отметить, что наличие сетчатого фильтра 4 не является обязательным.

Труба 5 расположена в корпусе между входом 2 и выходом 3 (см. фиг. 1 и 2 и фиг. 4) и имеет общую трубчатую форму и донную часть, имеющее регулярную кривую, так что труба 5 не имеет участка (участков), удерживающих среду во время ее циркуляции в трубе 5.

Труба 5 содержит последовательно расположенные камеры 7, 8, 9, 10 с различными сечениями (см. фиг. 5).

В частности, предусмотрены последовательно расположенные разбрызгиватели 9, находящиеся между основными камерами 7 с большим сечением, причем разбрызгиватели 9 соединены с основными камерами 7 с помощью вспомогательных камер 8, 10, имеющих форму усеченного конуса с сужением перед распылителем 9 в направлении циркуляции среды и с расширением после распылителя 9 в направлении циркуляции среды.

Последовательно расположенные распылители позволяют получить компонент, эквивалентный отдельному распылителю с небольшим проходным сечением, снижая при этом риск блокирования (загрязняющими частицами, которые могут блокировать небольшой разбрызгиватель, но свободно проходят через большие проходные сечения), и уменьшают восприимчивость к аэрации/кавитации проходящей через них среды. Труба 5 предпочтительно имеет форму винтовой линии (см. фиг. 5).

Винтовая форма трубы позволяет предусмотреть большее количество распылителей, чем если бы труба была прямая, в пределах заданного используемого пространства. Радиус винтовой линии зависит от размера корпуса 1 и сечения камер трубы 5.

Труба 5 имеет уклон, который обеспечивает циркуляцию среды в ограничителе. Помимо этого, ограничитель ориентирован таким образом, что сила тяжести (стрелка G на фиг. 1 и 2) обеспечивает отсутствие нижней мертвой точки, которая является участком трубы, где может удерживаться среда во время ее циркуляции по трубе.

В частности, труба 5 является последовательностью сборочных единиц E, каждая из которых содержит: цилиндрическую основную камеру 7, имеющую первое сечение, следующую за ней вспомогательную камеру 8 и цилиндрический распылитель 9, имеющий второе сечение, за которым следует вторая вспомогательная камера 10. Первая вспомогательная камера и вторая вспомогательная камера имеют форму усеченного конуса. Как описано выше, первая вспомогательная камера имеет форму усеченного конуса с сужением перед распылителем 9 в направлении циркуляции среды и с расширением после распылителя 9 в направлении циркуляции среды.

Кроме того, основная камера, первая и вторая вспомогательная камеры и распылитель имеют общую образующую так, что донная часть трубы является регулярной винтовой линией.

Распылители 9, как ясно показано на фиг. 5, расположены в донной части. Кроме того, между различными камерами во всех случаях присутствует регулярный уклон без изменения или изломов камер. Таким образом, донная часть трубопровода 5 во всех случаях является непрерывной.

Таким образом, в распылителях 9 отсутствуют зоны удерживания, которые могут вызывать в трубе 5 явление коксуемости.

Повторно ссылаясь на фиг. 1, ограничитель расхода имеет наружный диаметр D, составляющий 10 - 20 мм, и внутренний диаметр d, составляющий 5 - 10 мм, и высоту h, составляющую 15 - 30 мм.

Вышеописанный ограничитель предпочтительно изготавливают с помощью средств изготовления, используя добавление материала и аддитивную технологию селективного лазерного плавления порошка.

Порошок предпочтительно является металлическим порошком из сплава Hastelloy X на основе никеля или алюминия, тип AS7G06. Порошок также может состоять из пластика.

Луч лазера, который является высокоэнергетическим лучом, может выполнять локальное плавление порошка с целью послойного изготовления детали.

На фиг. 6 показано устройство изготовления с добавлением материала, используя аддитивную технологию селективного лазерного плавления порошка.

Устройство содержит подвижный резервуар 20 подачи порошка, систему 21 для рассеивания слоя порошка, которая доставляет порошок на подвижную конструкцию стола 22, который постепенно поднимается по мере изготовления детали 23 (ограничителя). Резервуар 24 для сбора порошка используют для сбора неиспользованного порошка.

Изготовление осуществляют в контролируемой атмосфере для обеспечения лазерного плавления. С этой целью устройство изготовления содержит систему 25 контроля атмосферы.

Кроме того, средство изготовления содержит источник 26 лазерного излучения и оптическую систему 27, которая позволяет направлять лазерный луч на конструкцию стола.

В рамках объема указанного способа (см. фиг. 6) деталь 23 изготавливают посредством последовательного нанесения слоев толщиной в десятки микрон. Источник 26 излучения лазерного типа избирательно один за другим расплавляет слои порошка согласно 3D рассчитанной модели.

Этот способ позволяет изготавливать детали, которые нельзя изготавливать посредством удаления материала.

Благодаря этому способу, различные элементы, образующие ограничитель, не требуют сложной сборки, которую в любом случае можно усовершенствовать и которая может привести к неточностям сборки и, как следствие, в частности, вызывать образование изломов в уклоне трубопровода.

Аддитивная технология позволяет изготавливать ограничитель поэтапно посредством наращивания конструкции ограничителя.

Таким образом, можно решить все проблемы механической обработки различных частей, необходимой для изготовления конструкции ограничителя.

1. Ограничитель расхода, содержащий корпус (1), который содержит вход (2) среды и выход (3) среды; в корпусе (1) выполнена труба (5) циркуляции среды, содержащая последовательно расположенные камеры с различными сечениями и соединенная с входом (2) среды с одной стороны и с выходом (3) среды с другой стороны, причем труба (5) имеет общую трубчатую форму, при этом труба (5) содержит донную часть, имеющую регулярную кривую, так что труба (5) не имеет никакой зоны (зон), удерживающей(их) среду, которая циркулирует в трубе; труба (5) является последовательностью сборочных единиц (E), каждая из которых содержит цилиндрическую основную камеру (7), имеющую первое сечение, следующую за ней первую вспомогательную камеру (8) и цилиндрический распылитель (9), имеющий второе сечение, за которым следует вторая вспомогательная камера (10), причем основная камера, распылитель и первая и вторая вспомогательная камеры имеют общую образующую так, что донная часть трубы является регулярной винтовой линией.

2. Ограничитель расхода по п. 1, в котором первая вспомогательная камера имеет форму усеченного конуса и суживается в направлении циркуляции среды, и вторая вспомогательная камера имеет форму усеченного конуса и расширяется в направлении циркуляции среды.

3. Ограничитель расхода по п. 1 или 2, содержащий сетчатый фильтр (4), соединенный с входом (2) среды и расположенный после входа среды в направлении циркуляции среды.

4. Ограничитель расхода по любому из пп. 1-4, содержащий сетчатый фильтр (4), соединенный с выходом (3) среды и расположенный перед выходом среды в направлении циркуляции среды.

5. Способ изготовления ограничителя расхода по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что указанный ограничитель расхода изготавливают с помощью аддитивной технологии.

6. Способ изготовления по п. 5, в котором аддитивная технология является технологией изготовления посредством лазерного плавления порошка.

7. Способ изготовления по п. 6, в котором порошок предпочтительно является металлическим порошком из сплава Hastelloy X на основе никеля или алюминия, тип AS7G06.

8. Топливная система авиационного газотурбинного двигателя, содержащая по меньшей мере один ограничитель расхода по любому из пп. 1-4.