Дренажное устройство газотурбинного двигателя с компрессором

 

Использование: в авиадвигателестроении. Сущность изобретения: дренажное устройство содержит дренажный бак 1, к заборному отверстию 2 которого и к входному и выходному патрубкам подкачивающего насоса 3 подключен топливный эжектор 4. В линии 5 отвода топлива установлены отсечной клапан 6 и обратный клапан 7. Перерывной элемент 8 отсечного клапана 6 имеет сервопривод в виде мембраны 9, в управляющей полости 10 которой размещена пружина 11. Устройство также содержит воздушный эжектор 12, активное сопло которого соединено с компрессором двигателя, камера смешения - с баком 1, а пассивное сопло сообщается с управляющей полостью 10 и через жиклер 13 с сигнальным отверстием 14 бака 1. Причем отверстие 14 расположено по уровню выше заборного отверстия. 1 ил.

Изобретение относится к авиадвигателестроению, а точнее к топливным дренажным системам газотурбинных двигателей (ГТД).

Известно дренажное устройство ГТД, содержащее дренажный бак, размещенный в баке топливный эжектор, установленный в линии отвода топлива из бака обратный клапан и расположенный перед активным соплом эжектора электромагнитный отсечной клапан [1] При запуске двигателя эжектор отсасывает топливо из дренажного бака и подает его в топливный бак самолета. Управление отсечным клапаном осуществляется от кнопки запуска двигателя.

Недостаток известного устройства в том, что ввиду необходимости размещения в дренажном баке эжектора бак должен иметь достаточные размеры по высоте. В ряде случаев установить такие баки в нижних точках двигателей из-за ограниченности габаритов не представляется возможным, что затрудняет применение этого устройства на ГТД.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является дренажное устройство ГТД, содержащее дренажный бак, подключенный к заборному отверстию бака и к входному и выходному патрубкам подкачивающего насоса топливный эжектор, а также управляемый отсечной (поплавковый) и обратный клапаны, установленные в линии отвода топлива между баком и эжектором [2] В данном устройстве при работе двигателя топливо отсасывается из бака эжектором и отводится во входной патрубок подкачивающего насоса. Управление отсечным клапаном осуществляется при помощи поплавка по уровню топлива в баке.

Недостатком известного дренажного устройства является то, что отсечной (поплавковый) клапан необходимо размещать внутри бака, так как поплавок отслеживает уровень топлива. Это ведет к увеличению габаритов бака по высоте и усложнению его конструкции. В результате из-за проблем с размещением высоких баков в нижней части двигателя ограничивается область применения таких устройств, а также затpудняется их унификация.

Указанные недостатки устраняются при использовании дренажного устройства, имеющего дренажный бак с малыми размерами по высоте и более простую конструкцию. Если в прототипе управление отсечным клапаном осуществляется с помощью поплавка, размещенного в дренажном баке, то в заявляемом устройстве отсечным клапаном управляет воздушный эжектор с жиклером в линии всасывания, что позволяет эти элементы и отсечной клапан размещать отдельно от бака и тем самым выполнять дренажный бак минимальных размеров и упростить его конструкцию. Эти преимущества заявляемого устройства позволяют размещать дренажные баки в самых нижних точках двигателя, обеспечивая утилизацию сливающегося в них топлива, а также унифицировать элементы, расположенные вне бака, объединить их в один блок и установить в любом удобном месте на двигателе.

Сущность изобретения заключается в том, что в дренажном устройстве ГТД, содержащем дренажный бак, топливный эжектор, подключенный к заборному отверстию бака и к входному и выходному патрубкам подкачивающего насоса, а также установленные в линии отвода топлива между баком и топливным эжектором управляемый отсечной и обратный клапаны, согласно изобретению отсечной клапан выполнен с мембранным сервоприводом, а в устройстве дополнительно установлен воздушный эжектор, активное сопло которого соединены с компрессором двигателя, камера смещения с баком, а пассивное сопло сообщено с управляющей полостью сервопривода и через жиклер с сигнальным отверстием бака, расположенным по уровню выше заборного отверстия.

На чертеже представлена схема заявляемого дренажного устройства.

Дренажное устройство содержит дренажный бак 1, к заборному отверстию 2 которого и к входному и выходному патрубкам подкачивающего насоса 3 подключен топливный эжектор 4. В линии 5 отвода топлива установлены отсечной клапан 6 и обратный клапан 7. Перекрывной элемент 8 отсечного клапана 6 имеет сервопривод в виде мембраны 9, в управляющей полости 10 которой размещена пружина 11. Устройство также содержит воздушный эжектор 12, активное сопло которого соединено с компрессором двигателя, камера смешения с баком 1, а пассивное сопло сообщается с управляющей полостью 10 и через жиклер 13 с сигнальным отверстием 14 бака 1. Отверстие 14 расположено по уровню выше заборного отверстия 2.

Дренажное устройство работает следующим образом.

Из агрегатов 15 топливо сливается в бак 1. При работе двигателя к активному соплу эжектора 4 подается топливо из выходного патрубка подкачивающего насоса 3, а к активному соплу эжектора 12 подводится воздух от компрессора. Эжектор 12 создает разрежение в управляющей полости 10, величина которого зависит от того топливо или воздух подсасываются через жиклер 13. Если уровень топлива в баке 1 выше сигнального отверстия 14, то через жиклер 13 к эжектору 12 поступает топливо и разрежение в полости 10 таково, что пружина 11 удерживает мембрану 9 и перекрывает элемент 8 в крайнем правом (открытом) положении. При этом под действием разрежения, создаваемого эжектором 4, обратный клапан 7 открывается, и из бака 1 через заборное отверстие 2 по линии 5 происходит удаление топлива и его подача во входной патрубок подкачивающего насоса 3. Снижение уровня топлива в баке ниже сигнального отверстия 14 приводит к поступлению через жиклер 13 к эжектору 12 воздуха вместо топлива. Это вызывает резкое увеличение разрежения в полости 10, мембрана 9 сжимает пружину 11 и перемещает перекрывной элемент 8 отсечного клапана 6 в крайнее левое (закрытое) положение. Линия 5 отвода топлива перекрывается и удаление топлива из бака 1 прекращается.

Если уровень топлива в баке вновь поднимается выше отверстия 14, то происходит снижение разрежения в управляющей полости 10, открывание отсечного клапана 6 и удаление топлива. Воздух, поступающий в бак 1 из эжектора 12, стравливается через отверстие 16 в атмосферу.

После выключения двигателя обратный клапан закрывается, не допуская перетекания топлива назад из топливной системы в бак 1.

При поступлении топлива через жиклер 13 массовый расход Gжт и перепад давления Ржт на жиклере связаны соотношением Gжт где т плотность топлива; Ржт РБ Рупт; Рб давление в баке; Рупт давление в управляющей полости 10 при поступлении через жиклер 13 топлива.

При малых перепадах давления массовый расход воздуха (Gжв) через жиклер 13 также связан с перепадом давления ( Ржв) соотношением Gжв где в плотность воздуха; Ржв= Рб Рупв; Рупв давление в управляющей полости 10 при поступлении через жиклер 13 воздуха.

Для эжектора можно записать Gэж nэж .Gв, где Gэж расход среды, отсасываемой эжектором; Gв расход воздуха через активное сопло эжектора;
nэж коэффициент эжекции (Соколов Е.Я. Зингер Н.М. Струйные агрегаты. М. Энергия 1970).

Коэффициент эжекции связан с давлением на входе и выходе из эжектора следующим соотношением:
nэж где Рв давление воздуха перед активным соплом эжектора 12;
Рвс давление в полости всасывания эжектора 12 (Рвс Рупт или Рвс= Рупв).

Поступление воздуха вместо топлива приводит к уменьшению массового расхода среды через жиклер. Действительно, если полагать Ржв Ржт, в 1,2 кг/м 2 и т 780 кг/м3, то
22,5 т.е. массовый расход воздуха в 22,5 раза меньше массового расхода топлива. Поскольку Gэж Gжв (ранее было Gэж Gжт), во столько же раз уменьшается и расход, отсасываемый эжектором 12. Но так как Gв const, то, значит, уменьшается коэффициент эжекции, что возможно только (Pбconst, Рв const) при уменьшении давления Рвс, т.е. при росте разрежения.

Ранее было принято Ржв Ржт. На самом деле Рвсв < Рвст и Ржв> Pжт. Однако отношение всегда много меньшечем отношение и конечный результат не изменяется.

Из вышеизложенного следует, что при поступлении воздуха вместо топлива через жиклер 13 величина разрежения в управляющей полости увеличивается.

Таким образом, устройство позволяет размещать дренажные баки в самых нижних точках двигателя, обеспечивая утилизацию сливающегося в них топлива. Причем оба эжектора, отсечной и обратный клапаны и жиклер могут быть изготовлены в виде одного унифицированного агрегата с размещением его в любом удобном месте на двигателе.


Формула изобретения

ДРЕНАЖНОЕ УСТРОЙСТВО ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ С КОМПРЕССОРОМ, содержащее дренажный бак, подключенный к заборному отверстию бака отсечной клапан с приводом, подсоединенный к топливному эжектору, связанному с топливным насосом, отличающееся тем, что оно содержит воздушный эжектор с активным, пассивным соплами и камерой смешения и жиклер, привод отсечного клапана выполнен в виде подпружиненной мембраны, расположенной в его управляющей полости, а в боковой стенке бака выполнено отверстие, причем активное сопло воздушного эжектора соединено с компрессором двигателя, камера смешения с дренажным баком, а пассивное сопло сообщено с управляющей полостью привода и через жиклер с отверстием в боковой стенке бака.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к газотурбинным двигателям (ГТД), в частности к системе топливопитания камеры сгорания (КС) ГТД

Изобретение относится к энергетическому, химическому и транспортному машиностроению и может быть использовано в камерах сгорания газотурбинных установок

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может использоваться в газотурбоприводах

Изобретение относится к двигателестроению

Изобретение относится к способу использования теплоты, отводимой из процесса восстановления диоксида углерода

Изобретение относится к энергетике. Топливная форсунка, содержащая поточный проход для топливовоздушной смеси, направляемой в камеру сгорания, который продолжается через топливную форсунку в продольном направлении. Топливная форсунка, к тому же, может содержать канал для жидкого топлива, который охватывает, по меньшей мере, часть поточного прохода. Канал может содержать множество топливных патрубков, сформированных для доставки жидкого топлива из топливного канала к поточному проходу. Топливная форсунка также может содержать кольцевой наружный кожух, который окружает указанный канал, формируя изолирующую воздушную полость, по меньшей мере, вокруг части указанного канала. Наружный кожух может содержать по меньшей мере одно отверстие для продувки, обеспечивающее связь между изолирующей воздушной полостью и окружающим кольцевой кожух пространством. Также представлен способ работы двухтопливного газотурбинного двигателя. Изобретение позволяет поддерживать температуру канала жидкого топлива топливной форсунки ниже температуры коксования топлива. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к газотурбинным двигателям, в частности к конструкциям основных камер сгорания

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для тепловой и химической обработки помещений, оборудования и других объектов народного хозяйства рабочим телом (продуктами сгорания углеводородного топлива в воздухе), вырабатываемым установкой в виде горячего газа (продукты сгорания, охлажденные воздухом)

Изобретение относится к топливным системам многодвигательных самолетов, использующих криогенное топливо

Изобретение относится к газотурбинным установкам, работающим на природном газе, а именно к системе их топливоподачи
Наверх