Насосный агрегат
Использование: для подачи топлива в двигатель центробежным и плунжерным насосами, установленными на одном валу. Сущность изобретения: первый клапан снабжен дополнительным рабочим окном, сообщенным каналами в корпусе с второй камерой переменного объема механизма изменения угла наклона шайбы. Золотник первого клапана снабжен центральным каналом, выходящим в пружинную полость клапана, и дополнительной кольцевой проточкой, связанной с этим каналом. Проточка периодически сообщает дополнительное рабочее окно с клапаном. Основная проточка золотника дополнительным каналом в теле золотника сообщена с камерой управления первого клапана. 2 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 достигнет 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 снижает надежность работы плунжерного насоса и всего насосного агрегата. Более близким техническим решением к данному устройству является насосный агрегат, содержащий установленные в корпусе и кинематически связанные между собой центробежный и плунжерный насосы, последний из которых включает установленный с возможностью вращения блок цилиндров с аксиально расположенными плунжерами, установленными с возможностью взаимодействия с наклонной шайбой, имеющей механизм изменения угла ее наклона, включающий две камеры переменного объема с установленными в них с возможностью взаимодействия с наклонной шайбой подпружиненными поршнями, два клапана с гидравлическим управлением, первый из которых выполнен в виде подпружиненного золотника, установленного в корпусе с образованием пружинной полости и камеры управления и имеющего кольцевую проточку для сообщения выходных магистралей центробежного и плунжерного насосов, подключенных к рабочим окнам клапана, при этом первая камера переменного объема механизма изменения угла наклона шайбы соединена с вторым клапаном, а линия нагнетания центробежного насоса соединена с входной магистралью плунжерного насоса и выходной магистралью центробежного насоса. В данном агрегате топливо подводится через магистраль входа в канал всасывания центробежного насоса и далее на рабочие лопатки последнего. На режиме запуска, когда давление в канале нагнетания центробежного насоса еще невелико, выходная заслонка закрыта и все топливо направляется через канал всасывания плунжерного насоса на вход в этот насос. Топливо под высоким давлением от плунжерного насоса направляется к золотнику первого гидроуправляемого клапана, а также через его выходную магистраль для питания силовых цилиндров механизации двигателя. Через проточку этого золотника топливо сначала поступает в выходную магистраль центробежного насоса, а затем в камеру сгорания двигателя. По мере роста частоты вращения двигателя повышается давление в канале нагнетания центробежного насоса и в канале всасывания плунжерного насоса, который связан с торцовой полостью золотника первого гидроуправляемого клапана. Под действием возрастающего давления золотник смещается, и через него начинает уменьшаться подача топлива от плунжерного насоса в камеру сгорания двигателя. В этот же момент открывается заслонка центробежного насоса, и последний подключается к подаче топлива в камеру сгорания. После закрытия этого золотника топливо от плунжерного насоса продолжает поступать в систему механизации двигателя, а центробежный насос обеспечивает подачу топлива в камеру сгорания двигателя. Недостатком работы данного насосного агрегата является то, что в момент подключения центробежного насоса к подаче топлива в камеру сгорания двигателя давление топлива за ним значительно ниже, чем давление топлива за плунжерным насосом, в результате чего резко падает давление перед форсунками камеры сгорания. Это может привести к неустойчивому горению и даже к потуханию камеры сгорания. Кроме того, во время запуска не исключено влияние поршня на угол поворота наклонной шайбы. Этот поршень будет стремиться повернуть наклонную шайбу на меньший угол, что нежелательно в момент запуска двигателя. Целью данного изобретения является повышение надежности работы двигателя. Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом насосном агрегате первый клапан снабжен дополнительным окном, сообщенным каналами в корпусе с второй камерой переменного объемного механизма изменения угла наклона шайбы, золотник первого клапана снабжен центральным каналом, выходящим в пружинную полость клапана, и дополнительной кольцевой проточкой, связанной с этим каналом и расположенной с возможностью периодического сообщения с дополнительным рабочим окном клапана, при этом основная проточка золотника при помощи дополнительного канала в теле золотника сообщена с камерой управления первого клапана. На фиг. 1 представлен данный насосный агрегат; на фиг. 2 график изменения давления в выходной магистрали насосного агрегата в зависимости от его частоты вращения. Насосный агрегат содержит установленный в корпусе 1 и кинематически связанные между собой центробежный насос 2 и плунжерный насос 3, который включает установленный с возможностью вращения блок 4 цилиндров с аксиально расположенными плунжерами 5, взаимодействующими с наклонной шайбой 6, имеющей механизм изменения угла ее наклона, включающий две камеры 7 и 8 переменного объема с установленными в них подпружиненными поршнями 9 и 10, взаимодействующими с наклонной шайбой 6, два клапана 11 и 12 с гидравлическим управлением, первый из которых выполнен в виде подпружиненного золотника 13, установленного в корпусе 1 с образованием пружинной полости 14 и камеры 15 управления и имеющего кольцевую проточку 16 для сообщения выходных магистралей 17 и 18 центробежного и плунжерного насосов, при этом первая камера 7 соединена с вторым клапаном 12, а линия 19 нагнетания центробежного насоса соединена с входной магистралью 20 плунжерного насоса и с выходной магистралью 17 центробежного насоса. Магистраль 21 входа насосного агрегата соединена с каналом 22 всасывания центробежного насоса, а заслонка 23 последнего размещена между линией 19 нагнетания и выходной магистралью 17. Первый клапан 11 снабжен дополнительным рабочим окном 24, сообщенным со второй камерой 8 переменного объема механизма изменения угла наклона шайбы, золотник 13 снабжен центральным каналом 25, выходящим в пружинную полость 14, и дополнительной кольцевой проточкой 26, связанной с каналом 25 и расположенной с возможностью периодического сообщения с окнами 24 клапана 11, при этом проточка 16 золотника 13 при помощи дополнительного канала 27, выполненного в теле последнего, сообщена с камерой 15 управления клапана 11. Насосный агрегат работает следующим образом. Во время работы агрегата топливо через магистраль 21 входа поступает в канал 22 всасывания центробежного насоса 2 и далее на рабочие лопатки последнего. На начальном режиме запуска давление в линии 19 нагнетается мало, поэтому заслонка 23 закрыта, и все топливо от центробежного насоса 2 по магистрали 20 поступает в плунжерный насос 3. В этом насосе топливо поджимается и затем оно выталкивается через выходную магистраль 18 в узлы механизации двигателя, к золотнику 23 и в полость 7 поршня 9 механизма изменения угла поворота. Под действием давления поршень 9 устанавливает наклонную шайбу 6 на максимальный угол. В этом случае поршень 10 не влияет на положение наклонной шайбы, так как его полость 8 соединена через проточку 26, окна 24, центральный канал 25, пружинную полость 14 со сливом. Топливо, поступающее к золотнику 13, направляется к его проточке 16 и далее через выходную магистраль 17 в камеру сгорания двигателя. По мере увеличения частоты вращения повышается давление топлива в выходной магистрали 18 плунжерного насоса. Под действием этого давления золотник 13 начинает смещаться в сторону полости 14, так как усилие со стороны камеры 15 управления начинает превышать усилие со стороны пружины золотника 13. В момент отсоединения проточки 16 от выходной магистрали 18 давление в выходной магистрали 17 уравняется с давлением в линии 19 нагнетания центробежного насоса, и заслонка 23 откроется. С этого момента питание камеры сгорания будет происходить от центробежного насоса. Несколько раньше полость 8 поршня 10 отключается от слива и соединяется с магистралью 17 через проточку 16 золотника 13. На фиг. 2 линией А обозначено изменение давления за плунжерным насосом, линией Б изменение давления за центробежным насосом. Точкой В обозначен момент страгивания золотника 13, точкой Д момент открытия заслонки 23 и подключения к подаче топлива центробежного насоса. Таким образом, данное усовершенствование обеспечивает плавный переход работы с плунжерного насоса на центробежный в момент запуска двигателя; кроме того, исключается влияние одного из поршней на положение наклонной шайбы плунжерного насоса.
Формула изобретения
НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ преимущественно для подачи топлива в газотурбинный двигатель, содержащий установленные в корпусе и кинематически связанные между собой центробежный и плунжерный насосы, последний из которых включает установленный с возможностью вращения блок цилиндров с аксиально расположенными плунжерами, установленными с возможностью взаимодействия с наклонной шайбой, имеющей механизм изменения угла ее наклона, включающий две камеры переменного объема с установленными в них с возможностью взаимодействия с наклонной шайбой подпружиненными поршнями, два клапана с гидравлическим управлением, первый из которых выполнен в виде подпружиненного золотника, установленного в корпусе с образованием пружинной полости и камеры управления и имеющего кольцевую проточку для сообщения выходных магистралей центробежного и плунжерного насосов, подключенных к рабочим окнам клапана, при этом первая камера переменного объема механизма изменения угла наклона шайбы соединена с вторым клапаном, а линия нагнетания центробежного насоса соединена с входной магистралью плунжерного насоса и выходной магистралью центробежного насоса, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, первый клапан снабжен дополнительным рабочим окном, сообщенным каналами в корпусе с второй камерой переменного объема механизма изменения угла наклона: шайбы, золотник первого клапана снабжен центральным каналом, выходящим в пружинную полость клапана, и дополнительной кольцевой проточкой, связанной с этим каналом и расположенной с возможностью периодического сообщения с дополнительным рабочим окном клапана, при этом основная проточка золотника при помощи дополнительного канала в теле золотника сообщена с камерой управления первого клапана.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 30.08.1997
Номер и год публикации бюллетеня: 18-2001
Извещение опубликовано: 27.06.2001
