Устройство управления подачей топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя

Изобретение относится к области автоматического регулирования ГТД и может быть использовано для управления положением клапана отсечки подачи газового топлива в ГТД с одновременным соединением данной системы с дренажом. Устройство управления подачей топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя содержит расположенный между входным и выходным каналами отсечной клапан, подпружиненный на фланец выходного канала, фильтр и управляющий клапан, входной канал имеет возможность соединения через фильтр и управляющий клапан либо с пружинной полостью отсечного клапана либо с дренажом, причем устройство также содержит сигнализатор положения отсечного клапана, электрогидроклапан, золотник электрогидроклапана, а также канал подвода рабочей жидкости к электрогидроклапану, управляющий и сливной каналы электрогидроклапана. Устройство снабжено золотником блокировки повторного открытия отсечного клапана и дренажным клапаном, установленным в канале, имеющем возможность соединения с магистралью подвода газа к газотурбинному двигателю за дозатором газа и со сливной магистралью газотурбинного двигателя, управляющий и дренажный клапаны установлены своими штоками на поршнях, расположенных в цилиндрах, подпружинены в осевом направлении, а бесштоковые полости их цилиндров имеют возможность гидравлического соединения в зависимости от положения электрогидроклапана и золотника электрогидроклапана либо со сливом либо с управляющим каналом подачи рабочей жидкости, при этом золотник блокировки повторного включения отсечного клапана гидравлически соединен с магистралью подачи рабочей жидкости, с управляющим каналом электрогидроклапана и через золотник электрогидроклапана имеет возможность соединять управляющий канал электрогидроклапана со сливом.Такое выполнение устройства позволит исключить возможность несанкционированного открытия отсечного клапана при подаче соответствующего сигнала на электрогидроклапан при наличии в системе рабочей жидкости. 1 ил.

 

Изобретение относится к области автоматического регулирования газотурбинного двигателя (ГТД) и может быть использовано для управления положением клапана, предназначенного для отсечки подачи газового топлива в систему регулирования и управления ГТД с одновременным соединением данной системы с дренажом.

Известна система автоматического управления подачей топлива в камеру сгорания ГТД, выполненная в виде запорного (отсечного) клапана, расположенного между входной и выходной магистралями, механизм управления положением запорного клапана, включающий в себя двухпозиционный клапан управления с промежуточной полостью, в которой размещены два оппозитно расположенных седла и заслонка, установленная между ними и образующая с каждым из седел плоский клапан, а также связанная через шток с подпружиненным сервопоршнем. Одно седло связано с входной магистралью, а внутри другого с зазором проходит шток.

Двухпозиционное клапанное устройство связано со штоком электромагнитного клапана и через канал подключено к командной полости сервопоршня клапана управления.

С седлом, через которое проходит шток, соединен дренажный канал, который также соединен с пружинной полостью сервопоршня, со штоком электромагнитного клапана и с клапанным устройством, которое выполнено в виде двух оппозитно расположенных седел, связанных через канал с командной полостью. Каждое из седел образует со своей заслонкой клапан.

Запорный клапан подпружинен упругим элементом на седло. Положение запорного клапана отслеживается сигнализатором, со штоком которого имеет возможность взаимодействия запорный клапан своим нерабочим торцом (см. патент РФ №2131531. кл. F 16 C 9/26, 1999 г.) - наиболее близкий аналог.

В результате выполнения известной системы управления необходимо отметить, что она не отличается высокой надежностью в работе, так как при ее эксплуатации возможна подача несанкционированной команды на открытие отсечного клапана при наличии давления рабочей жидкости.

Задачей настоящего изобретения является разработка конструкции устройства управления подачей топлива в камеру сгорания ГТД, эксплуатация которого практически исключает возможность несанкционированного открытия отсечного клапана при подаче соответствующего сигнала на электрогидроклапан при наличии в системе рабочей жидкости.

Поставленная задача обеспечивается тем, что в устройстве управления подачей топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя, содержащем расположенный между входным и выходным каналами отсечной клапан, подпружиненный на фланец выходного канала, фильтр и управляющий клапан, входной канал имеет возможность соединения через фильтр и управляющий клапан либо с пружинной полостью отсечного клапана либо с дренажом, причем устройство также содержит сигнализатор положения отсечного клапана, электрогидроклапан, золотник электрогидроклапана, а также канал подвода рабочей жидкости к электрогидроклапану, управляющий и сливной канал электрогидроклапана, новым является то, что устройство снабжено золотником блокировки повторного открытия отсечного клапана и дренажным клапаном, установленным в канале, имеющим возможность соединения с магистралью подвода газа к газотурбинному двигателю за дозатором газа и со сливной магистралью газотурбинного двигателя, управляющий и дренажный клапаны установлены своими штоками на поршнях, расположенных в цилиндрах, подпружинены в осевом направлении, а бесштоковые полости их цилиндров имеют возможность гидравлического соединения в зависимости от положения электрогидроклапана и золотника электрогидроклапана либо со сливом либо с управляющим каналом подачи рабочей жидкости, при этом золотник блокировки повторного включения отсечного клапана гидравлически соединен с магистралью подачи рабочей жидкости, с управляющим каналом электрогидроклапана и через золотник электрогидроклапана имеет возможность соединять управляющий канал электрогидроклапана со сливом.

Наличие в заявленном устройстве золотника блокировки повторного включения отсечного клапана и дренажного клапана позволяет гарантированно избежать несанкционированного включения отсечного клапана.

При проведении патентных исследований не обнаружены решения, идентичные заявленному, а следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию патентоспособности "новизна".

Считаем, что сущность заявленного изобретения не следует явным образом из известных технических решений, а следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию патентоспособности "изобретательский уровень".

Сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления изобретения.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, на которых представлена схема заявленного устройства, все элементы которого соответствуют положению отсечного клапана "ЗАКРЫТО".

Устройство управления подачей топлива в камеру сгорания ГТД состоит из следующих основных функциональных модулей: электрогидроклапана 1, золотника 2 электрогидроклапана, управляющего клапана 3, отсечного клапана 4, дренажного клапана 5, золотника 6 блокировки повторного открытия отсечного клапана, сигнализатора 7 положения отсечного клапана, фильтра 8.

Отсечной клапан 4 предназначен для блокирования подачи рабочего тела (газа) в систему регулирования ГТД и смонтирован с возможностью возвратно-поступательного перемещения, подпружинен упругим элементом 9 на седло выходного фланца, в котором выполнен выходной канал 10. Входной канал, выполненный во входном фланце, обозначен позицией 11.

Фильтр 8 предназначен для фильтрации газа, поступающего к управляющим элементам устройства.

Управляющий клапан 3 предназначен для преобразования командного давления рабочей жидкости (масла) в управляющее давление рабочего тела (газа), поступающего к отсечному клапану 4.

Дренажный клапан 5 предназначен для отсечки линии дренажа от дозатора.

Управляющий и дренажный клапаны имеют возможность осевого перемещения.

Электрогидроклапан 1 предназначен для преобразования электрической команды в гидравлический сигнал управления.

Золотник 2 электрогидроклапана предназначен для выработки командного давления управляющего клапана 3 и дренажного клапана 5.

Золотник 6 блокировки повторного открытия отсечного клапана предназначен для блокировки подачи повторной команды на открытие отсечного клапана при снятии электрической команды и наличии давления рабочей жидкости.

Сигнализатор 7 положения отсечного клапана 4 предназначен для выдачи электрического сигнала о положении отсечного клапана.

Управляющий клапан 3 содержит цилиндр 12, в котором размещены поршень 13 и шток 14 клапана. Управляющий клапан подпружинен своим упругим элементом на торец заглушки 15.

Дренажный клапан 5 содержит цилиндр 16, в котором размещены поршень 17 и шток 18. Дренажный клапан 5 подпружинен упругим элементом 19 на фланец 20 штуцера 21 слива, который соединяется с магистралью подвода газа к ГТД за дозатором газа.

Сигнализатор 7 положения отсечного клапана 4 выполнен в виде подпружиненного штока 22 с закрепленным на нем магнитом, перемещающимся в корпусе (позицией не обозначен) вдоль магнитоуправляемого герметичного контакта (на показан).

Золотник 6 блокировки повторного включения подпружинен упругим элементом 23 и размещен с возможностью возвратно-поступательного перемещения в гильзе 24 с окнами (позициями не обозначены). В золотнике имеется осевое отверстие 25 и канал (позицией не обозначен).

Золотник 2 электрогидроклапана установлен с возможностью перемещения в гильзе 26 с окнами (позициями не обозначены) и подпружинен своим упругим элементом. В золотнике выполнены осевые отверстия 27 и 28 с радиальными каналами (соответственно 29 и 30).

Входной канал 11 соединен с пружинной полостью отсечного клапана 4 через канал 31 фильтр 8, управляющий клапан 3 и канал 32.

Штуцер 33 предназначен для соединения с магистралью подачи рабочей жидкости, подаваемой по каналам 34 и 35 соответственно к электрогидроклапану 1 и золотнику 6.

Штуцер 36 предназначен для соединения со сливной магистралью двигателя.

Штуцер 37 предназначен для соединения со сливной магистралью двигателя.

Штуцеры 21 и 37 соединены каналом 38 через клапаны 3 и 5.

Золотники 2 и 6 соединены друг с другом каналами 39 и 40.

Электрогидроклапан 1 соединен управляющим каналом 41 с золотниками 2 и 6 и каналом 42 со сливом.

Золотник 2 каналом 43 соединен с бесштоковыми полостями цилиндров 12 и 16 управляющего и дренажного клапанов.

Все элементы устройства, где это необходимо, герметизированы уплотнительными элементами (позициями не обозначены).

Устройство управления подачей топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя работает следующим образом.

В процессе функционирования устройства рабочее тело (газ) подается из системы подготовки (не показана) по магистрали к входному патрубку 11. Выходной патрубок 10 подсоединен к магистрали подвода газа к дозатору (не показан). Штуцер 21 соединен с магистралью подвода газа к двигателю за дозатором газа, а штуцер 37 - с газовой дренажной системой. К штуцеру 33 подается рабочая жидкость (масло). Штуцер 36 соединен со сливной магистралью двигателя.

Давление рабочей жидкости (Рм) от штуцера 33 подается по каналу 34 под торец электрогидроклапана 1 и к боковой проточке золотника 6 по каналу 35.

Золотники 2 и 6 под действием своих пружин находятся в крайнем верхнем положении и сообщают бесштоковые полости цилиндров управляющего 3 и дренажного 5 клапанов (соответственно, 12 и 16) через золотник 2 со сливом через канал 43.

Управляющий клапан 3 находится при этом под действием своей пружины в крайнем нижнем положении и открывает доступ газа от входного канала 11 по каналу 31 через фильтр 8 и канал 32 в пружинную полость отсечного клапана 4. Одновременно герметичное торцевое уплотнение в управляющем клапане 3 не допускает утечки газа в дренажную систему через штуцер 37.

Входное давление газа, подведенное в пружинную полость отсечного клапана 4, и сила упругости пружины 9 удерживают отсечной клапан в крайнем верхнем положении, при котором торец клапана упирается в торец выходного фланца, перекрывая доступ газа к дозатору (положение клапана "ЗАКРЫТО").

Дренажный клапан 5, находясь в исходном положении, сообщает с дренажом магистраль за дозатором газа, соединенную со штуцером 21 с дренажной системой через штуцер 37 по каналу 38.

Для открытия отсечного клапана 4 подают управляющий электрический сигнал на электрогидроклапан 1, в результате чего открывается доступ масла к торцу золотника 2 и перекрывается сообщение со сливным каналом 42. Золотник 2, преодолевая усилие своего упругого элемента, перемещается в крайнее нижнее положение, обеспечивая подвод давления к золотнику 6 через боковую проточку гильзы и канал 39. Золотник, преодолевая затяжку своей пружины 23, перемещается в крайнее нижнее положение и обеспечивает подвод давления масла под торец золотника 6 через боковую проточку. Одновременно управляющее давление масла от золотника 6 через канал 43 поступает в бесштоковые полости цилиндров управляющего 3 и дренажного 5 клапанов. Повышение давления в бесштоковой полости цилиндра 12 управляющего клапана вызывает его перемещение вверх до упора в торец заглушки (фланца) 15, при этом клапан 3 отсекает подвод давления газа в пружинную полость отсечного клапана 4 и одновременно соединяет пружинную полость отсечного клапана через штуцер 37с дренажом. В результате отсечной клапан 4 под действием входного давления газа, подаваемого через входной канал 11, преодолевая силу затяжки пружины 9, перемещается в нижнее положение до упора (позицией не обозначен) и открывает доступ газа через выходной канал 10 к дозатору. В конце своего хода при открытии отсечной клапан своим нижним торцом перемещает шток 22 сигнализатора 7, размыкая его контакт, давая тем самым сигнал о том, что отсечной клапан находится в положении "ОТКРЫТО".

Повышение давления в бесштоковой полости цилиндра 16 дренажного клапана 5 вызывает его перемещение вверх до упора в торец фланца 20, в результате чего отсекается от дренажной системы линия за дозатором газа, то есть перекрывается канал 38.

Закрытие отсечного клапана 4 и блокировка его повторного включения осуществляются следующим образом.

При снятии напряжения с электрогидроклапана 1 прекращается подача давления масла под торец золотника 1 электрогидроклапана по каналу 41, который сообщается со сливом через штуцер 36, в результате чего золотник под действием своего упругого элемента занимает верхнее положение, сообщая бесштоковые полости цилиндров клапанов 3 и 5 через канал 43 с дренажом, в результате чего клапан 3 перекрывает подачу газа в пружинную полость отсечного клапана 4 и сообщает ее с дренажом. Клапан 5 перекрывает канал 38.

Золотник 6 тем временем остается в нижнем положении, сообщая линию управляющего давления 41 электрогидроклапана 1 со сливом через проточку в золотнике, тем самым обеспечивается блокировка повторного включения стопорного клапана 4 при подаче напряжения на электрогидроклапан при наличии в канале давления Рм.

При падении давления Рм до давления на 5-6 кгс/см, превышающим сливное, золотник 6 занимает исходное положение.

Устройство управления подачей топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя, содержащее расположенный между входным и выходным каналами отсечной клапан, подпружиненный на фланец выходного канала, фильтр и управляющий клапан, входной канал имеет возможность соединения через фильтр и управляющий клапан либо с пружинной полостью отсечного клапана, либо с дренажом, причем устройство также содержит сигнализатор положения отсечного клапана, электрогидроклапан, золотник электрогидроклапана, а также канал подвода рабочей жидкости к электрогидроклапану, управляющий и сливной каналы электрогидроклапана, отличающееся тем, что устройство снабжено золотником блокировки повторного открытия отсечного клапана и дренажным клапаном, установленным в канале, имеющем возможность соединения с магистралью подвода газа к газотурбинному двигателю за дозатором газа и со сливной магистралью газотурбинного двигателя, управляющий и дренажный клапаны установлены своими штоками на поршнях, расположенных в цилиндрах, подпружинены в осевом направлении, а бесштоковые полости их цилиндров имеют возможность гидравлического соединения в зависимости от положения электрогидроклапана и золотника электрогидроклапана либо со сливом, либо с управляющим каналом подачи рабочей жидкости, при этом золотник блокировки повторного включения отсечного клапана гидравлически соединен с магистралью подачи рабочей жидкости, с управляющим каналом электрогидроклапана и через золотник электрогидроклапана имеет возможность соединять управляющий канал электрогидроклапана со сливом.