Заслонка с клапаном для системы охлаждения в газотурбинном двигателе, устройство охлаждения и турбореактивный двигатель



Заслонка с клапаном для системы охлаждения в газотурбинном двигателе, устройство охлаждения и турбореактивный двигатель
Заслонка с клапаном для системы охлаждения в газотурбинном двигателе, устройство охлаждения и турбореактивный двигатель
Заслонка с клапаном для системы охлаждения в газотурбинном двигателе, устройство охлаждения и турбореактивный двигатель
Заслонка с клапаном для системы охлаждения в газотурбинном двигателе, устройство охлаждения и турбореактивный двигатель
Заслонка с клапаном для системы охлаждения в газотурбинном двигателе, устройство охлаждения и турбореактивный двигатель
Заслонка с клапаном для системы охлаждения в газотурбинном двигателе, устройство охлаждения и турбореактивный двигатель
Заслонка с клапаном для системы охлаждения в газотурбинном двигателе, устройство охлаждения и турбореактивный двигатель
Заслонка с клапаном для системы охлаждения в газотурбинном двигателе, устройство охлаждения и турбореактивный двигатель
Заслонка с клапаном для системы охлаждения в газотурбинном двигателе, устройство охлаждения и турбореактивный двигатель

 


Владельцы патента RU 2459096:

СНЕКМА (FR)

Заслонка с клапаном, предназначенная для системы охлаждения в газотурбинном двигателе, содержит клапан, установленный с возможностью поворота относительно оси между положением перекрытия отверстия и положением открытия этого отверстия. Отверстие предназначено для прохождения воздуха. Также заслонка содержит средства приведения этого клапана во вращательное движение относительно упомянутой оси. Средства приведения во вращательное движение содержат два коаксиальных и установленных один над другим вращающихся органа, взаимодействующих друг с другом при помощи профилированных кулачковых поверхностей. Первый из этих органов является неподвижно зафиксированным по поступательному движению вдоль своей оси вращения. Второй вращающийся орган является подвижным по поступательному движению вдоль этой оси, и на нем размещен упомянутый клапан. Профилированные кулачковые поверхности выполнены таким образом, что поворот первого вращающегося органа, начиная от положения перекрытия отверстия, вызывает поступательное перемещение второго вращающегося органа и упомянутого клапана вдоль оси вращения, а затем поворот этого вращающегося органа и клапана относительно упомянутой оси. Профилированные кулачковые поверхности двух этих вращающихся органов сформированы на осевых концах этих органов и содержат наклонные участки, располагающиеся спиральным образом вокруг оси вращения. Другими объектами настоящего изобретения являются устройство охлаждения управляемых створок реактивного сопла турбореактивного двигателя, содержащее заслонки с клапаном, описанным выше, а также турбореактивный двигатель, содержащий указанное выше устройство охлаждения управляемых створок реактивного сопла. Изобретение позволяет повысить эффективность охлаждения створок реактивного сопла. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Изобретение относится к системе охлаждения в газотурбинном двигателе, таком, например, как авиационный турбореактивный двигатель, и, в частности, к системе охлаждения створок реактивного сопла и, более конкретно, к заслонке с клапаном, являющейся частью этой системы охлаждения.

Реактивное сопло газотурбинного двигателя обычно содержит подвижные створки, которые подвергаются воздействию значительных тепловых напряжений, связанных с прохождением потока очень горячих газов, поступающих из камеры сгорания данного газотурбинного двигателя. Указанные тепловые напряжения порождают мощное электромагнитное излучение в инфракрасной области спектра, ведущее к обнаружению летательных аппаратов военного назначения, вследствие чего существует необходимость в ограничении нагрева этих створок.

Техническое решение этой проблемы состоит в отборе холодного воздуха из вторичного потока газов газотурбинного двигателя для того, чтобы направить этот воздух к створкам реактивного сопла и обеспечить тем самым их охлаждение.

Объектом предлагаемого изобретения являются, в частности, средства подачи охлаждающего воздуха в газотурбинном двигателе, на небольшом расстоянии спереди по потоку от створок реактивного сопла, которые будут способны выдерживать значительные механические напряжения, создаваемые давлением газов в этом месте, и существенные деформации реактивного сопла, возникающие вследствие мощных тепловых напряжений.

Объектом предлагаемого изобретения также являются средства подачи охлаждающего воздуха, которые будут относительно компактными и относительно легкими для того, чтобы оптимизировать характеристики газотурбинного двигателя.

Еще одним объектом предлагаемого изобретения являются средства подачи охлаждающего воздуха, которые будут управляться вручную пилотом самолета.

Для этого в данном изобретении предлагается заслонка с клапаном, предназначенная для системы охлаждения в газотурбинном двигателе, содержащая клапан, установленный с возможностью поворота относительно некоторой оси между положением перекрытия отверстия, предназначенного для прохождения воздуха, и положением открытия этого отверстия, и средства приведения этого клапана во вращательное движение относительно упомянутой оси, отличающаяся тем, что эти средства приведения во вращательное движение содержат два коаксиальных и установленных один над другим вращающихся органа, взаимодействующих друг с другом при помощи профилированных кулачковых поверхностей, причем первый из этих вращающихся органов является неподвижным по поступательному движению вдоль своей оси вращения, а второй вращающийся орган имеет возможность поступательного перемещения вдоль этой оси и на нем размещен клапан, причем упомянутые профилированные кулачковые поверхности определяются таким образом, чтобы поворот первого вращающегося органа, начиная от положения перекрытия, вызывал поступательное перемещение второго вращающегося органа и клапана вдоль оси вращения, а затем поворот этого вращающегося органа и клапана относительно этой оси, причем упомянутые профилированные кулачковые поверхности двух этих вращающихся органов сформированы на осевых концах этих вращающихся органов и содержат наклонные спиральные участки вокруг оси вращения.

Заслонка в соответствии с предлагаемым изобретением позволяет преобразовать приведение в простое вращательное движение в сложное движение клапана, состоящее, при открытии заслонки, из поступательного движения, предназначенного для отведения клапана от его посадочного места, и последующего поворотного движения, предназначенного для перевода клапана в его положение открытия, и состоящее, при закрытии заслонки, из поворотного движения клапана в противоположном направлении, предназначенного для подведения этого клапана в положение против его положения закрытия, и последующего поступательного движения, предназначенного для перевода этого клапана в положение упора в его посадочное место. Поступательное движение клапана, которое предшествует его повороту при открытии заслонки, позволяет исключить трение этого клапана об основание в процессе его поворота, повышая таким образом надежность и продолжительность срока службы заслонки. Использование эффекта осевого кулачка позволяет реализовать преобразование движения в уменьшенных габаритных размерах.

Наклонные поверхности, сформированные на каждом из двух упомянутых вращающихся органов, обеспечивают преобразование вращательного движения первого вращающегося органа в поступательное движение, а затем во вращательное движение второго вращающегося органа, обеспечивая при этом возможность удовлетворительной передачи движения между этими вращающимися органами.

Предпочтительно, чтобы упомянутые наклонные поверхности были присоединены, по меньшей мере на одном из своих концов, к поверхностям радиального упора по отношению к оси вращения.

Каждая наклонная поверхность первого вращающегося органа содержит, таким образом, по меньшей мере одну радиальную упорную поверхность, проходящую параллельно оси вращения и сформированную на одном из концов этой наклонной поверхности, причем эта упорная поверхность предназначена для вхождения в упор в соответствующую упорную поверхность второго вращающегося органа таким образом, чтобы в процессе управляемого движения закрытия заслонки поворот первого вращающегося органа надежным образом вызывал поворот второго вращающегося органа. Каждая наклонная поверхность первого вращающегося органа также может содержать вторую радиальную упорную поверхность, проходящую параллельно оси вращения и сформированную на другом конце этой наклонной поверхности, причем эта упорная поверхность предназначена для вхождения в упор с соответствующей упорной поверхностью второго вращающегося органа таким образом, чтобы гарантировать приведение во вращательное движение этого второго вращающегося органа при помощи первого вращающегося органа в процессе управляемого открытия упомянутой заслонки.

Предпочтительно, чтобы два вышеуказанных вращающихся органа имели цилиндрическую форму и были центрированы и направляемы по вращательному движению в неподвижной цилиндрической втулке.

Эта втулка позволяет исключить износ основания в результате трения между собой этих вращающихся органов, будучи при этом легко заменяемой.

Предпочтительно также, чтобы один конец упомянутой втулки содержал вырез, предназначенный для вхождения в него радиального пальца, жестко связанного со вторым вращающимся органом, причем этот радиальный палец вставляется в упомянутый вырез в положении закрытия для того, чтобы неподвижно зафиксировать по вращательному движению упомянутый второй вращающийся орган. В более общем случае упомянутый радиальный палец взаимодействует с упомянутой цилиндрической втулкой таким образом, чтобы определить траекторию движения второго вращающегося органа и клапана по поступательному движению и по вращательному движению.

Этот радиальный палец принимает участие в создании эффекта осевого кулачка в сочетании с профилированными поверхностями кулачков упомянутых вращающихся органов, препятствуя повороту второго вращающегося органа и направляя этот второй вращающийся орган по чистому поступательному движению до тех пор, пока упомянутый палец не освободился из упомянутого выреза. В том случае, когда этот второй вращающийся орган переместился в осевом направлении на расстояние, достаточное для того, чтобы полностью вывести упомянутый радиальный палец из упомянутого выреза, этот второй вращающийся орган приводится во вращательное движение при помощи первого вращающегося органа. Траектория вращательного движения этого второго вращающегося органа и установленного на нем клапана определяется концевой кромкой цилиндрической втулки, к которой прижимается упомянутый радиальный палец.

Целесообразно, чтобы в положении закрытия радиальный палец второго вращающегося органа входил в вырез цилиндрической втулки с некоторым осевым зазором для того, чтобы обеспечить упор клапана в его посадочное место и гарантировать, таким образом, удовлетворительную герметичность при закрытии заслонки;

целесообразно также, чтобы указанная заслонка содержала упругие возвратные средства, воздействующие в осевом направлении на второй вращающийся орган и клапан в направлении положения закрытия упомянутого отверстия;

целесообразно также, чтобы упомянутый клапан представлял собой круглый диск, располагающийся в плоскости, перпендикулярной к оси вращения, и присоединенный в своей периферийной части к кольцевому монтажному ушку по вращательному движению вокруг упомянутой оси.

Предпочтительно, чтобы упомянутые вращающиеся органы представляли собой трубчатые элементы, сквозь которые проходит осевой стержень, на одном конце которого установлено зубчатое колесо, предназначенное для приведения этого стержня во вращательное движение и жестко связанное по вращательному движению с первым вращающимся органом, и второй противоположный конец которого содержит кольцевой выступ опоры в осевом направлении на упомянутое кольцевое ушко клапана, причем кольцевые упругие возвратные средства нанизываются на первый конец упомянутого стержня и стягиваются на зубчатом колесе при помощи гайки, навинчиваемой на этот первый конец стержня.

Предпочтительно также, чтобы упомянутое зубчатое колесо устанавливалось в неподвижном корпусе, содержащем средства неподвижной осевой фиксации этого зубчатого колеса.

Предпочтительно также, чтобы указанный корпус закреплялся на периферийной части кожуха, содержащего кольцевой коллектор для охлаждающего воздуха, а указанный коллектор содержал отверстие подвода воздуха, предназначенное для того, чтобы быть открытым и закрытым при помощи упомянутого клапана второго вращающегося органа.

Предлагаемое изобретение относится также к устройству охлаждения управляемых створок реактивного сопла турбореактивного двигателя, имеющему в своем составе средства отбора холодного воздуха с ручным управлением, установленные на кожухе турбореактивного двигателя и содержащие заслонки с клапаном описанного в предшествующем изложении типа, которые предпочтительно равномерно распределены вокруг оси этого турбореактивного двигателя.

Предпочтительно, чтобы указанное устройство охлаждения содержало приводной силовой цилиндр, связанный с упомянутыми заслонками с клапаном при помощи средства синхронного приведения в движение, такого, например, как гибкий трос или шариковый трос, последовательно соединенного с упомянутыми заслонками с клапаном.

Заслонки с клапаном описанного выше типа позволяют преобразовать простое и равномерное поступательное движение некоторого средства управления соответствующими средствами приведения в движение этих заслонок в сложное движение клапана каждой из этих заслонок, что позволяет реализовать систему охлаждения, управляемую при помощи простого и единого приводного средства, которое, кроме того, может быть выбрано гибким, например, быть выполнено в виде шарикового троса, так, чтобы эта система выдерживала деформации кожуха, на котором эта система установлена, и возможные механические напряжения, порождаемые давлением окружающих газов. Заслонки в соответствии с предлагаемым изобретением могут быть использованы в таких условиях, в частности в таких температурных условиях, в которых не представляется возможным использовать заслонки электрического типа, как это имеет место, например, в непосредственной близости от реактивного сопла газотурбинного двигателя. Кроме того, преимущество заслонок в соответствии с предлагаемым изобретением состоит в том, что они могут быть выполнены достаточно компактными, позволяя, таким образом, ограничить аэродинамическое воздействие системы управления охлаждением на течение потока газов в непосредственной близости от этой системы. Кроме того, эти заслонки могут быть распределены равномерно вокруг кожуха двигателя таким образом, чтобы обеспечить возможность равномерного отбора воздуха по окружности этого кожуха. И наконец, кинематическая схема открытия и закрытия этих заслонок позволяет оптимизировать их надежность и продолжительность службы и, следовательно, надежность и продолжительность службы системы охлаждения в целом.

Предлагаемое изобретение относится также к турбореактивному двигателю, оборудованному системой охлаждения описанного выше типа.

Другие подробности реализации, преимущества и характеристики предлагаемого изобретения будут лучше поняты из описания не являющегося ограничительным примера его реализации, приводимого со ссылками на фигуры чертежей, в числе которых:

- Фиг.1 представляет собой частичный схематический вид в изометрии и разборе заслонки с клапаном в соответствии с предлагаемым изобретением.

- Фиг.2 представляет собой частичный схематический вид в изометрии этой заслонки, установленной на реактивное сопло турбореактивного двигателя.

- Фиг.2а представляет собой схематический вид в увеличенном масштабе части вида, показанного на фиг.2.

- Фиг.3 представляет собой частичный схематический вид в осевом разрезе заслонки с клапаном, установленной на реактивное сопло.

- Фиг. 4 и 5 представляют собой схематические виды, подобные виду, показанному на фиг.2, заслонки в процессе осуществления фазы ее открытия.

- Фиг.6 представляет собой схематический вид, подобный виду, показанному на фиг.2, заслонки в процессе осуществления фазы ее закрытия.

- Фиг.7 представляет собой частичный схематический вид в осевом разрезе заслонки с клапаном в соответствии с предлагаемым изобретением, установленной на реактивное сопло.

- Фиг.8 представляет собой частичный схематический вид в изометрии реактивного сопла, оборудованного предлагаемыми заслонками.

Прежде всего будут даваться ссылки на фиг.1, где схематически представлена заслонка 10, содержащая зубчатое колесо 12 приведения во вращательное движение и первый вращающийся орган 14, установленные с возможностью поворота относительно оси 16 вращения и предназначенные для приведения во вращательное движение и в поступательное движение второго вращающегося органа 18 и клапана 20, также установленных с возможностью поворота относительно оси 16 между положением открытия и положением закрытия отверстия, предназначенного для прохождения воздуха, при помощи этого клапана 20.

Осью вращения является осевой стержень 16, который содержит кольцевой выступ 22 удержания, располагающийся на его нижнем конце в непосредственной близости от клапана 20, а на другом конце этого стержня размещается совокупность упругих шайб 24, таких, например, как волнистые или конические шайбы, предназначенные для упругого воздействия на вращающиеся органы в направлении вверх. Кольцевой выступ 22 и упругие шайбы 24 позволяют также сделать второй вращающийся орган 18 и клапан 20 жестко связанными по поступательному движению и по вращательному движению, как об этом более подробно будет сказано ниже, и обеспечить в целом сцепление данного устройства в направлении оси вращения.

Вращающиеся органы 14 и 18 и цилиндрическая юбка 26 зубчатого колеса 12 размещаются, центрируются и направляются в цилиндрической втулке 28, содержащей три рычага 30 крепления к основанию, причем эти рычаги равномерно распределены вокруг втулки 28, и каждый из них содержит два крепежных отверстия 32.

Зубчатое колесо 12 содержит радиальные зубья 34, предназначенные для вхождения в зацепление с соответствующими средствами приведения в движение, пример реализации которых будет описан ниже со ссылками на фиг.8. Это зубчатое колесо 12 содержит канавки (не показанные на приведенных в приложении фигурах), проходящие в радиальном направлении на его внутренней поверхности и предназначенные для взаимодействия с канавками 36 по существу сопрягаемой формы, сформированными на стержне 16 и предназначенными для передачи на этот стержень вращательного движения от зубчатого колеса.

Первый вращающийся орган представляет собой цилиндрическое кольцо 14, содержащее на своей внутренней поверхности канавки, подобные канавкам, выполненным на зубчатом колесе, таким образом, чтобы это кольцо 14 приводилось во вращательное движение при помощи стержня 16 и было, таким образом, жестко связанным по вращательному движению с зубчатым колесом 12. Это кольцо 14 содержит два зуба 38, один из которых не виден на приведенных в приложении фигурах, и которые проходят в осевом направлении на конце кольца 14 против второго вращающегося органа 18 и представляют профилированную кулачковую поверхность 40 в форме наклонной спиральной поверхности на свободном конце каждого зуба. Каждый зуб 38 содержит две поверхности 42, 44, которые располагаются в радиальном направлении по отношению к оси 16 вращения и проходят параллельно этой оси, причем две эти поверхности 42, 44 образуют два упора приведения во вращательное движение второго вращающегося органа 18, и первая упорная поверхность 42 имеет размер в осевом направлении, несколько меньший, чем размер в осевом направлении второй упорной поверхности 44.

Второй вращающийся орган представляет собой цилиндрическое кольцо 18, жестко связанное по вращательному движению с клапаном 20 при помощи шпонки, как об этом более подробно будет сказано ниже, и верхний конец этого кольца содержит две вырезанные части или выемки, дополняющие зубья 38 кольца 14. Каждая вырезанная часть содержит профилированную кулачковую поверхность 46, представляющую собой наклонную спиральную поверхность, проходящую в радиальном направлении от первого радиального упорного выступа 48 до второго радиального упорного выступа 50 и обладающую протяженностью в окружном направлении, превышающей протяженность в окружном направлении профилированных кулачковых поверхностей 40 зубьев 38 таким образом, чтобы первый выступ 48 формировал упор приведения во вращательное движение клапана 20 в направлении его положения открытия, тогда как второй выступ 50 образовывал упор приведения во вращательное движение этого клапана 20 в направлении его положения закрытия. Первый радиальный упорный выступ 48 имеет размер в осевом направлении, по существу равный размеру в осевом направлении первой радиальной упорной поверхности 42 каждого зуба 38, и второй радиальный упорный выступ 50 имеет размер в осевом направлении, по существу равный размеру в осевом направлении второй радиальной упорной поверхности 44 зубьев 38, чтобы оптимизировать контакт между упорными поверхностями зубьев и упорных выступов вырезанных частей.

Клапан 20 содержит круглый наружный диск 52 наибольшего диаметра, перпендикулярный к оси 16 вращения, периметр которого предназначен для прижатия к посадочному месту или круговому выступу подлежащего перекрытию отверстия, и внутренний диск 54 несколько меньшего диаметра, сформированный на наружном диске 52. Этот наружный диск 52 жестко связан в своей периферийной части с кольцевым ушком 56, установленным с возможностью вращения относительно оси 16 и содержащим круглый вырез 58, предназначенный для размещения в нем выступа 22 удержания стержня 16.

Радиальный палец 62 сформирован на нижнем конце кольца 18 против клапана 20 и проходит в радиальном направлении наружу. Этот палец предназначен для введения, в том случае, когда клапан находится в своем положении закрытия, в вырез 64, сформированный на нижней кромке цилиндрической втулки 28 против клапана 20, чтобы воспрепятствовать вращению кольца 18, поскольку этот радиальный палец 62 не полностью высвобождается из выреза 64.

Радиальный палец 62 проходит в осевом направлении за пределы кромки второго кольца 18, чтобы его нижняя часть была вставлена в канавку 66, сформированную на верхней поверхности ушка 56 и локализованную таким образом, чтобы обеспечить выравнивание выреза 64 и этой канавки 66 в том случае, когда клапан находится в своем положении закрытия. Этот радиальный палец 62 формирует, таким образом, шпонку, позволяющую жестко соединить по вращательному движению второй вращающийся орган 18 и клапан 20 в результате вставления этого пальца в канавку 66 ушка 56 клапана.

Вставление радиального пальца 62 в вырез 64, с одной стороны, и в канавку 66, с другой стороны, обеспечивается при помощи упругих возвратных средств 24, установленных на стержне 16 и воздействующих на клапан 20 и кольцо 18 при помощи концевого кругового выступа 22 стержня 16.

В описанной выше конфигурации кольцо 14 представляет собой деталь, отличную от зубчатого колеса 12, хотя и жестко связанную с этим зубчатым колесом по вращательному движению, что представляет собой преимущество, которое определяется тем, что первое кольцо 14 представляет собой деталь, относительно сложную в изготовлении вследствие наличия в ней профилированных кулачковых поверхностей 40, что может привести к значительно большему количеству производственного брака по сравнению с зубчатым колесом 12, которое может представлять собой стандартную деталь. Преимущество этого же типа вытекает из того обстоятельства, что другое кольцо 18 представляет собой деталь, отличную от клапана 20.

В качестве варианта реализации зубчатое колесо 12 и кольцо 14 могут быть сформированы в виде единой детали, и, кроме того, клапан 20 и кольцо 18 также могут быть сформированы в виде единой детали.

Как это можно видеть на фиг. 2 и 3, заслонка 10 представлена здесь установленной на кожухе 68 турбореактивного двигателя, на котором сформирован кольцевой коллектор 70, содержащий отверстия 72, предназначенные для прохождения охлаждающего воздуха, причем только одно из этих отверстий показано на упомянутых выше фигурах, и это отверстие перекрыто клапаном 20 заслонки и не позволяет холодному воздуху из вторичного контура, давление которого схематически обозначено стрелками 74, проникать в упомянутый кольцевой коллектор. Цилиндрическая втулка 28 заслонки располагается в канале или в цилиндрической опоре 76, сформированной на наружной поверхности кожуха. Стенка кожуха 68 образует кольцевое посадочное место 78 для клапана 20, располагающееся по периметру отверстия 72.

В положении закрытия, схематически представленном на фиг. 2 и 3, два зуба 38 кольца 14 позиционируются таким образом, чтобы их соответствующие вторые радиальные упорные поверхности 44, имеющие наибольший размер в осевом направлении, находились в контакте с соответствующими вторыми радиальными упорными выступами 50 кольца 18.

На фиг.2а показан радиальный палец 62, который, с одной стороны, вставлен в канавку 66 ушка 56 клапана для того, чтобы жестко соединить по вращательному движению клапан 20 и кольцо 18, а с другой стороны, вставлен с некоторым осевым зазором j в вырез 64 цилиндрической втулки 28, а также в аналогичный вырез 80, выполненный во внутренней стенке цилиндрической опоры 76, охватывающей цилиндрическую втулку 28. Упомянутый осевой зазор j позволяет обеспечить удовлетворительную опору клапана 20 на его посадочное место 78 под действием возвратного усилия, оказываемого на стержень 16 со стороны совокупности упругих шайб 24 и, таким образом, дает возможность оптимизировать степень герметичности закрытия упомянутой заслонки.

Заслонка в соответствии с предлагаемым изобретением функционирует следующим образом. Поскольку заслонка первоначально находится в положении закрытия, описанном выше, для того, чтобы вызвать ее открытие, достаточно привести зубчатое колесо 12 во вращательное движение в направлении по часовой стрелке, как это схематически представлено стрелкой 82 на фиг.4, при помощи соответствующих приводных средств. Поскольку при этом кольцо 18 заблокировано по вращательному движению при помощи радиального пальца 62, который вставлен в вырез 64 цилиндрической втулки 28, вращательное движение кольца 14 вызывает постепенное отведение второй радиальной упорной поверхности 44 от каждого зуба 38 по отношению к соответствующему второму радиальному упорному выступу 50 кольца 18, а также вызывает давление в осевом направлении, воздействующее со стороны профилированной кулачковой поверхности 40 кольца 14 на профилированную кулачковую поверхность 46 кольца 18, вызывая при этом осевое перемещение кольца 18 и клапана 20, который оказывается, таким образом, отсоединенным от своего посадочного места 78.

Это перемещение в осевом направлении кольца 18 постепенно выводит радиальный палец 62 за пределы выреза 64. В том случае, когда этот палец 62 будет полностью выведен из выреза 64 (см. фиг.5), уже больше ничто не препятствует повороту кольца 18. Первая радиальная упорная поверхность 42 каждого зуба 38 при этом входит в упор в соответствующий первый радиальный упорный выступ 48 кольца 18 таким образом, чтобы обеспечить приведение этого кольца во вращательное движение при помощи кольца 14 для перевода клапана 20 в его положение открытия. Радиальный палец 62, также приводимый во вращательное движение, прижимается к нижнему концу цилиндрической втулки 28 под действием возвратного усилия, приложенного к стержню 16, создаваемого совокупностью упругих шайб 24 и передаваемого на ушко 56 клапана и на второе кольцо 18 при помощи кругового выступа 22 этого стержня. Форма нижнего конца втулки 28 определяет, таким образом, траекторию движения клапана 20 вплоть до его положения открытия. Отведение клапана 20 от его посадочного места 78 перед приведением этого клапана во вращательное движение позволяет исключить трение клапана 20 относительно его посадочного места 78 и устранить таким образом преждевременный износ этих элементов.

Закрытие заслонки (см. фиг.6) осуществляется путем приведения зубчатого колеса 12 во вращательное движение в противоположную сторону, схематически представленную стрелкой 86, таким образом, чтобы перевести вторую радиальную упорную поверхность 44 каждого зуба 38 в упор в соответствующий второй радиальный упорный выступ 50 кольца 18 для того, чтобы привести это кольцо и клапан 20 во вращательное движение вплоть до положения закрытия клапана, причем траектория движения этого клапана всегда определяется прижатием радиального пальца 62 к нижнему концу втулки 28. После того, как радиальный палец 62 окажется против своего выреза 64, возвратное усилие, воздействующее на стержень 16 со стороны совокупности упругих шайб 24, приводит к перемещению в осевом направлении клапана 20 и кольца 18 вплоть до того положения, когда этот клапан будет прижат к своему посадочному месту 78 в своем положении закрытия, причем радиальный палец 62 при этом снова оказывается вставленным в вырез 64.

Таким образом, в данном изобретении предлагается заслонка с клапаном, позволяющая совместить относительно небольшие габаритные размеры с высокой надежностью, благодаря отсутствию трения между клапаном 20 и его посадочным местом 78, и дающая возможность управлять этой заслонкой при помощи простого поступательного движения органа управления, входящего в зацепление с зубчатым колесом 12 этой заслонки.

На фиг. 7 и 8 схематически представлен пример реализации системы охлаждения, установленной на реактивном сопле и имеющей в своем составе несколько заслонок 10, выполненных в соответствии с предлагаемым изобретением.

На фиг.7 заслонка описанного выше типа установлена на кожухе 68 реактивного сопла и встроена в обтекатель, содержащий по существу цилиндрическую опору 76, жестко связанную с кожухом 68, корпус 88 и крышку 90, которая по существу является круглой.

Цилиндрическая втулка 28 заслонки установлена в цилиндрическую опору 76 и закреплена на этой опоре посредством винтов 92, вставленных соответственно во внутренние в радиальном направлении крепежные отверстия рычагов 30 цилиндрической втулки и в соответствующие отверстия, сформированные в рычагах 94 этой цилиндрической опоры 76.

Корпус 88 опирается на рычаги 30 цилиндрической втулки 28 и накрыт крышкой 90 таким образом, чтобы сформировать по существу цилиндрический ложемент, предназначенный для размещения в нем зубчатого колеса 12 заслонки и препятствующий всякому перемещению этого зубчатого колеса 12 в осевом направлении, причем крепление этого корпуса 88 и крышки 90 обеспечивается при помощи болтов 96, установленных в наружные в радиальном направлении отверстия рычагов 30 крепления цилиндрической втулки 28 и в соответствующие отверстия корпуса 88 и крышки 90.

Крышка 90 содержит располагающееся по существу в ее центре круглое отверстие, в котором направляется верхний конец юбки 26 зубчатого колеса 12. Этот конец юбки 26 содержит цилиндрический вырез 98, сформированный вокруг оси вращения 16, в котором располагаются упругие шайбы 24, установленные вокруг стержня 16, а также гайка 100, навинчиваемая на этот стержень 16 и прижимающая упругие шайбы к зубчатому колесу 12.

Корпус 88 содержит прямолинейную часть 102 с цилиндрическим выступом 104, позволяющие сформировать прямолинейное полуцилиндрическое пространство 106, предназначенное для прохождения органа приведения в движение зубчатого колеса 12.

На фиг.8 показан кожух 68 реактивного сопла, снабженный кольцевым коллектором 70, сформированным на его наружной поверхности, причем этот коллектор содержит отверстия 72, предназначенные для входа охлаждающего воздуха и равномерно распределенные по окружности этого коллектора, и средства распределения этого охлаждающего воздуха в направлении горячих створок реактивного сопла.

Каждое отверстие 72 коллектора, предназначенное для входа охлаждающего воздуха, регулируется при помощи заслонки 10 в соответствии с предлагаемым изобретением, предназначенной для управления открытием и закрытием этого отверстия.

Заслонки 10 управляются при помощи гибкого троса или при помощи шарикового троса 112, вставленного в упомянутое полуцилиндрическое пространство 106 каждой заслонки 10 таким образом, чтобы приводить в движение зубчатое колесо 12, причем сам этот трос 112 приводится в движение при помощи силового цилиндра 114, установленного на реактивном сопле и связанного с одним концом упомянутого троса, при этом другой конец 116 этого троса является свободным на выходе из последней заслонки 10, управляемой этим тросом 112.

Такая система позволяет управлять совокупностью заслонок 10, распределенных вокруг реактивного сопла, синхронизированным образом посредством одного единственного управляющего силового цилиндра 114 для обеспечения охлаждения управляемых створок реактивного сопла турбореактивного двигателя, причем эта система в целом управляется вручную пилотом самолета.

Использование гибкого троса 112 для передачи управляющего движения силового цилиндра 114 к зубчатым колесам 12 заслонок позволяет данной системе выдерживать деформации кожуха 68, на котором эта система установлена, обеспечивая при этом достаточную прочность по отношению к механическим и тепловым напряжениям, порождаемым течением горячих газов в непосредственной близости от этой системы.

Кроме того, такой трос 112 не требует того, чтобы он представлял собой замкнутый контур, причем конец 116 этого троса, противоположный управляющему силовому цилиндру, может оставаться свободным, как об этом уже было сказано выше, что позволяет обеспечить весьма благоприятный выигрыш в весе данной системы.

1. Заслонка с клапаном, предназначенная для системы охлаждения в газотурбинном двигателе, содержащая клапан, установленный с возможностью поворота относительно некоторой оси между положением перекрытия отверстия, предназначенного для прохождения воздуха, и положением открытия этого отверстия, и средства приведения этого клапана во вращательное движение относительно упомянутой оси, отличающаяся тем, что указанные средства приведения во вращательное движение содержат два коаксиальных и установленных один над другим вращающихся органа, взаимодействующих друг с другом при помощи профилированных кулачковых поверхностей, причем первый из этих органов является неподвижно зафиксированным по поступательному движению вдоль своей оси вращения, а второй вращающийся орган является подвижным по поступательному движению вдоль этой оси и на нем размещен упомянутый клапан, причем упомянутые профилированные кулачковые поверхности выполнены таким образом, чтобы поворот первого вращающегося органа, начиная от положения перекрытия отверстия, вызывал поступательное перемещение второго вращающегося органа и упомянутого клапана вдоль оси вращения, а затем поворот этого вращающегося органа и клапана относительно упомянутой оси, причем профилированные кулачковые поверхности двух этих вращающихся органов сформированы на осевых концах этих органов и содержат наклонные участки, располагающиеся спиральным образом вокруг оси вращения.

2. Заслонка с клапаном по п.1, отличающаяся тем, что упомянутые профилированные наклонные поверхности присоединены по меньшей мере на одном из своих концов к упорным поверхностям, радиальным по отношению к оси вращения.

3. Заслонка с клапаном по п.1, отличающаяся тем, что два упомянутых вращающихся органа имеют цилиндрическую форму, центрированы и направляются по вращательному движению в неподвижной цилиндрической втулке.

4. Заслонка с клапаном по п.3, отличающаяся тем, что один конец упомянутой цилиндрической втулки содержит вырез, предназначенный для вхождения в него радиального пальца, жестко связанного со вторым вращающимся органом, причем этот радиальный палец вставляется в упомянутый вырез в положении закрытия с возможностью фиксации по вращательному движению указанного второго вращающегося органа.

5. Заслонка с клапаном по п.4, отличающаяся тем, что боковые поверхности упомянутого выреза втулки взаимодействуют с упомянутым радиальным пальцем с возможностью направления второго вращающегося органа в его поступательном движении.

6. Заслонка с клапаном по п.4, отличающаяся тем, что нижний конец втулки взаимодействует с упомянутым радиальным пальцем с возможностью направления второго вращающегося органа в его вращательном движении.

7. Заслонка с клапаном по п.4, отличающаяся тем, что в положении закрытия радиальный палец второго вращающегося органа входит в вырез втулки с некоторым осевым зазором.

8. Заслонка с клапаном по п.4, отличающаяся тем, что эта заслонка содержит упругие возвратные средства, воздействующие в осевом направлении на второй вращающийся орган и клапан в направлении положения закрытия упомянутого отверстия.

9. Заслонка с клапаном по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый клапан представляет собой круглый диск, располагающийся в плоскости, перпендикулярной оси вращения, и присоединенный в своей периферийной части к кольцевому монтажному ушку по вращательному движению вокруг упомянутой оси.

10. Заслонка с клапаном по п.1, отличающаяся тем, что упомянутые вращающиеся органы представляют собой трубчатые элементы, сквозь которые проходит осевой стержень, на одном конце которого установлено зубчатое колесо, предназначенное для приведения этого стержня во вращательное движение и жестко связанное по вращательному движению с первым вращающимся органом, и второй противоположный конец которого содержит кольцевой выступ опоры в осевом направлении на упомянутый клапан, причем кольцевые упругие возвратные средства надеваются на первый конец упомянутого стержня и стягиваются на зубчатом колесе при помощи гайки, навинчиваемой на этот первый конец стержня.

11. Заслонка с клапаном по п.10, отличающаяся тем, что упомянутое зубчатое колесо устанавливается в неподвижном корпусе, содержащем средства неподвижной осевой фиксации этого зубчатого колеса.

12. Заслонка с клапаном по п.11, отличающаяся тем, что упомянутый корпус закрепляется на периферийной части кожуха, содержащего кольцевой коллектор для охлаждающего воздуха, причем коллектор содержит отверстие подвода воздуха, открываемое или закрываемое при помощи упомянутого клапана второго вращающегося органа.

13. Устройство охлаждения управляемых створок реактивного сопла турбореактивного двигателя, отличающееся тем, что содержит средства с ручным управлением, предназначенные для отбора холодного воздуха, установленные на кожухе турбореактивного двигателя и содержащие заслонки с клапаном, выполненные в соответствии с п.1.

14. Устройство охлаждения по п.13, отличающееся тем, что заслонки с клапаном распределены равномерным образом вокруг оси турбореактивного двигателя.

15. Устройство охлаждения по п.13, отличающееся тем, что содержит приводной силовой цилиндр, связанный с упомянутыми заслонками с клапаном при помощи средства синхронного приведения их в движение, например, гибкого троса или шарикового троса, последовательно соединенного с этими заслонками с клапаном.

16. Турбореактивный двигатель, отличающийся тем, что содержит устройство охлаждения управляемых створок реактивного сопла по п.13.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к авиационному двигателестроению, а именно к системам переброса рабочего тела для поворотных сопел, устанавливаемых на турбореактивных двигателях.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, в частности к реактивным соплам воздушно-реактивных двигателей с изменяемым направлением вектора тяги. .

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции сопел турбореактивных двигателей. .

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции сопел турбореактивных двигателей (ТРД). .

Сопло // 2362897
Изобретение относится к области реактивной техники и может быть использовано при проектировании и изготовлении авиационных и ракетных двигателей. .

Изобретение относится к авиационному двигателестроению, а именно к системам пневмопереброса для поворотных реактивных сопел, устанавливаемых на турбореактивных двигателях.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к конструкции сопел турбореактивных двигателей. .

Изобретение относится к области двигателестроения, преимущественно к системам подачи охлаждающего воздуха к подшипниковым опорам газотурбинного двигателя. .

Изобретение относится к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения. .

Изобретение относится к газотурбинным двигателям, а именно к системам охлаждения газотурбинных двигателей с помощью воздуха. .

Изобретение относится к газотурбинным двигателям, а именно к системам охлаждения газотурбинных двигателей с помощью воздуха. .

Изобретение относится к газотурбинным двигателям, а именно к системам охлаждения газотурбинных двигателей с помощью воздуха. .

Изобретение относится к газотурбинным двигателям, а именно к системам охлаждения газотурбинных двигателей с помощью воздуха. .

Изобретение относится к роторам высокотемпературных турбин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. .

Изобретение относится к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения. .
Наверх