Насосный агрегат
Использование: для подачи топлива в двигатель. Сущность изобретения: в общем корпусе установлены кинематически связанные между собой центробежный и плунжерный насосы. Центробежный насос имеет линии всасывания и нагнетания. Рабочая полость образована передней и задней стенками корпуса, между которыми размещено рабочее колесо. Плунжерный насос размещен в корпусе с образованием роторной полости, заполненной перекачиваемой средой и снабженной предохранительным устройством для поддержания заданного перепада давления между входной гидролинией плунжерного насоса и роторной полостью. Линия нагнетания центробежного насоса соединена с входной гидролинией плунжерного. Предохранительное устройство выполнено в виде кармана в задней стенке рабочей полости в зоне, не выходящей за предел, ограниченный проекцией рабочего колеса на заднюю стенку рабочей полости. В корпусе выполнены каналы для сообщения кармана с полостью. 1 ил.
Изобретение относится к технике автоматического регулирования газотурбинного двигателя (ГТД), а более конкретно к подаче топлива в двигатель с помощью центробежного и плунжерного насосов, установленных на одном валу. Известен насосный агрегат, содержащий последовательно установленные центробежный и шестеренный насосы, которые связаны между собою, входную магистраль, связанную с входным каналом центробежного насоса и с клапаном узла отключения шестеренного насоса, выходную магистраль, соединенную с камерой сгорания двигателя и с чувствительным элементом узла отключения, поршень выключения, имеющий полость управления, соединенную с клапаном узла отключения, и канал, связанный с одной стороны с шестернями шестеренного насоса, а с другой через выходной канал последнего с выходной магистралью. В данном агрегате топливо через входную магистраль направляется на вход в центробежный насос. Далее оно поступает в шестеренный насос и от его качающего узла подводится через канал, выполненный в поршне выключения, выходной канал и выходную магистраль в камеру сгорания двигателя. При работе на режимах, требующих малые расходы, центробежный насос играет роль подкачивающего насоса, а шестеренный насос основного насоса. В этом случае давление в выходной магистрали таково, что давление внутри камеры, где установлен чувствительный элемент, мало, и клапан узла отключения закрыт, в результате чего давление в полости управления поршня выключения большое, и оно прижимает поршень к шестерням шестеренного насоса. На режиме с большим расходом давление в выходной магистрали, а следовательно, в камере, где установлен чувствительный элемент, повышается. Этот элемент под действием давления сжимается, и клапан узла отключения открывается. Управляемая полость поршня соединяется с входной магистралью, в результате чего в этой полости давление падает, поршень отходит от шестерен шестеренного насоса, и последний выключается из работы. Подача топлива в этом случае осуществляется только центробежным насосом. Недостатком работы данной системы является то, что она рассчитана только на определенный расход топлива, поступающего в двигатель, зависящий от проходного сечения канала, выполненного в поршне выключения. Это связано с тем, что весь расход, поступающий как от шестеренного насоса, так и от центробежного насоса, проходит через этот канал. Известен также насосный агрегат, содержащий связанные между собой центробежный и плунжерный насосы, входную магистраль, соединенную с входным каналом центробежного насоса, трубопровод, связанный с входным каналом плунжерного насоса, ротор с плунжерами и наклонная шайба которого размещены в околороторной полости, и выходную магистраль. В данном агрегате подача топлива в оба насоса осуществляется через общий вход. Через трубопровод топливо подводится непосредственно к плунжерам, которые прижимаются давлением топлива и усилием пружин к наклонной шайбе, установленной на общем валу. От плунжерного насоса топливо через выходной канал отводится в общую с центробежным насосом выходную магистраль и далее в камеру сгорания двигателя. При малых частотах вращения плунжерный насос подает топливо в общую магистраль, в то время как центробежный насос отключен от общей магистрали обратным клапаном. Когда частота вращения двигателя достигает такой величины, при которой усилие пружин, поджимающих плунжеры, преодолевается давлением на выходе из рабочего колеса центробежного насоса, происходит отключение плунжерного насоса, и подача топлива в двигатель осуществляется только с помощью центробежного насоса. Данная система ненадежно работает при резком падении давления на выходе из насосного агрегата. Это наблюдается в тот момент, когда к насосному агрегату одновременно подключается значительное количество потребителей. Такое падение давления скажется на непроизвольном подключении к работе плунжерного насоса, сопровождаемом ударом плунжеров о наклонную шайбу, что приводит к снижению надежной работы плунжерного насоса и всего насосного агрегата. Более близким техническим решением к данному устройству является насосный агрегат, содержащий установленные в общем корпусе и кинематически связанные между собой центробежный и плунжерные насосы, первый из которых имеет линии всасывания и нагнетания и расположенную между ними рабочую полость, образованную передней и задней стенками корпуса, между которыми размещено рабочее колесо, а второй размещен в корпусе с образованием роторной полости, заполненной перекачиваемой средой и снабженной предохранительным устройством для поддержания заданного перепада давления между входной гидролинией плунжерного насоса и его роторной полостью, причем линия нагнетания центробежного насоса соединена с входной гидролинией плунжерного насоса. В данном насосном агрегате на режиме запуска давление за центробежным насосом пока мало и поэтому заслонка этого насоса закрыта. Все топливо от центробежного насоса поступает на вход в плунжерный насос, где оно поджимается и выталкивается из этого насоса под определенным давлением. На линии нагнетания плунжерного насоса топливо поступает непосредственно в систему механизации и через межпоясковую полость золотника и соединительный канал в линию выхода и далее в камеру сгорания газотурбинного двигателя. После запуска двигателя давление в канале нагнетания центробежного насоса повышается настолько, что заслонка открывается. Топливо от центробежного насоса начинает поступать через линию выхода в камеру сгорания двигателя. Одновременно при повышении давления в магистрали всасывания плунжерного насоса срабатывает золотник, и через него прекращается подвод топлива в камеру сгорания. Топливо от плунжерного насоса продолжает поступать в систему механизации двигателя. На этих же режимах вступает в работу предохранительное устройство, выполненное в виде золотника, который поддерживает определенный перепад давлений между роторной полостью и входной гидролинией плунжерного насоса. За счет выдерживания определенного размера дросселирующей кромки в этом золотнике поддерживается определенный перепад давлений, необходимый для нормальной работы плунжерного насоса. Недостатком данного насосного устройства является то, что его предохранительное устройство несколько сложно по конструкции, и при нарушении его работы или выходе его из строя снижается надежность работы плунжерного насоса. Это связано с тем, что нарушается поддержание определенного давления в роторной полости плунжерного насоса, которое приведет к значительному падению давления и появлению кавитации в роторной полости, а также к значительному поджатию плунжеров к наклонной шайбе. Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности работы плунжерного насоса. Указанная цель достигается тем, что в насосном агрегате, содержащем установленные в общем корпусе и кинематически связанные между собой центробежный и плунжерный насосы, первый из которых имеет линии всасывания и нагнетания и расположенную между ними рабочую полость, образованную передней и задней стенками корпуса, между которыми размещено рабочее колесо, а второй размещен в корпусе с образованием роторной полости, заполненной перекачиваемой средой и снабженной предохранительным устройством для поддержания заданного перепада давления между входной гидролинией плунжерного насоса и его роторной полостью, причем линия нагнетания центробежного насоса соединена с входной гидролинией плунжерного насоса, предохранительное устройство выполнено в виде кармана в задней стенке рабочей полости центробежного насоса в зоне, не выходящей за предел, ограниченный проекцией рабочего колеса на заднюю стенку рабочей полости, и канала в корпусе для сообщения кармана с роторной полостью. На чертеже представлен данный насосный агрегат. Насосный агрегат содержит корпус 1, в котором установлены кинематически связанные между собой центробежный насос 2 и плунжерный насос 3, магистраль 4 входа, связанная с линией 5 всасывания центробежного насоса, имеющего линию 6 нагнетания и рабочую полость, образованную передней стенкой 7 и задней стенкой 8, между которыми размещено рабочее колесо 9, магистраль 10 выхода центробежного насоса, связанную через заслонку 11 с линией 6 нагнетания, которая, в свою очередь, соединена с входной гидролинией 12 плунжерного насоса 3, выполненного в виде установленных в роторной полости 13 блока 14 цилиндров с плунжерами 15 и наклонной шайбой 16, предохранительное устройство, выполненное в виде кармана 17 со стороны задней стенки 8 рабочей полости центробежного насоса 2 в зоне, не выходящей за предел, ограниченной проекцией рабочего колеса 9 на заднюю стенку 8 рабочей полости, и канал 18, выполненный в корпусе 1 и сообщающий карман 17 с роторной полостью 13. Насосный агрегат, кроме того, имеет гидроуправляемый клапан 19, через который на запуске двигателя соединяется магистраль 20 выхода плунжерного насоса 3 с магистралью 10 выхода центробежного насоса 2. Насосный агрегат работает следующим образом. Топливо в данный насосный агрегат подводится через магистраль 4 входа и линию 5 всасывания на рабочие лопатки рабочего колеса 9 центробежного насоса 2. Здесь оно несколько поджимается и затем направляется в линию 6 нагнетания. На режиме запуска давление в линии 6 нагнетания еще недостаточно, чтобы открыть заслонку 11, поэтому все топливо через входную гидролинию 12 поступает в плунжерный насос 3. После поджатия в этом насосе топливо поступает через гидроуправляемый канал 19 в магистраль 10 и далее в камеру сгорания двигателя. Одновременно топливо поступает через магистраль 20 в силовые цилиндры механизации двигателя. На режимах выше режима запуска частота вращения насосного агрегата возрастает, в результате чего возрастает давление в линии 6 нагнетания. Под действием этого давления заслонка 11 открывается, и топливо начинает поступать через магистраль 10 в камеру сгорания двигателя. Одновременно срабатывает гидроуправляемый клапан 19, через который прекращается подвод топлива от плунжерного насоса в магистраль 10. Топливо от последнего продолжает поступать через магистраль 20 в узлы механизации двигателя. Во время работы насосного агрегата плунжерный насос 3 вращается с той же скоростью вращения, что и центробежный насос 2, которая достигает величины свыше 15000 об/мин. При таких скоростях вращения в средней части роторной полости 13 плунжерного насоса 3 давление падает на значительную величину. Кроме того, из-за значительных скоростей вращения на плунжеры 15 действуют значительные инерционные силы, стремящие оторвать последние от наклонной шайбы 16 в момент нахождения этих плунжеров в зоне всасывания плунжерного насоса. С целью исключения такого явления во входную гидролинию 12 подается давление из центробежной ступени насосного агрегата, составляющее величину порядка 80 кгс/см2 на максимальном режиме. Такое давление обеспечивает безкавитационное всасывание в плунжерный насос. Однако такое давление приводит и к тому, что плунжеры 15 поджимают свои подпятники к наклонной шайбе со значительным усилием, приводящим к большим износам подпятников и наклонной шайбы. Для исключения значительного падения давления в центре роторной полости и снижения поджатия подпятников к наклонной шайбе в корпусе 1 выполнен канал 18, сообщающий карман 17 с роторной полостью 13 плунжерного насоса. Для данного насоса карман 17 размещают на таком радиусе, при котором давление в полости 13 достигает половинной величины давления во входной гидролинии 12 на максимальном режиме. С изменением частоты вращения насоса в насосном агрегате соотношение давлений во входной гидролинии 12 и роторной полости 13 сохраняется, так как они связаны с одним рабочим колесом центробежного насоса. Это очень важно для нормальной работы всего насосного агрегата.
Формула изобретения
НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ, содержащий установленные в общем корпусе и кинематически связанные между собой центробежный и плунжерный насосы, первый из которых имеет линии всасывания и нагнетания и расположенную между ними рабочую полость, образованную передней и задней стенками корпуса, между которыми размещено рабочее колесо, а второй размещен в корпусе с образованием роторной полости, заполненной перекачиваемой средой и снабженной предохранительным устройством для поддержания заданного перепада давления между входной гидролинией плунжерного насоса и его роторной полостью, причем линия нагнетания центробежного насоса соединена с входной гидролинией плунжерного насоса, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности, предохранительное устройство выполнено в виде кармана в задней стенке рабочей полости центробежного насоса в зоне, не выходящей за предел, ограниченный проекцией рабочего колеса на заднюю стенку рабочей полости, и каналы в корпусе для сообщения кармана с роторной полостью.РИСУНКИ
Рисунок 1MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 10-2002
Извещение опубликовано: 10.04.2002
