Передатчик хода для газовой турбины



Передатчик хода для газовой турбины
Передатчик хода для газовой турбины
Передатчик хода для газовой турбины

 


Владельцы патента RU 2589413:

СИМЕНС АКЦИЕНГЕЗЕЛЛЬШАФТ (DE)

Изобретение относится к энергетике. Передатчик хода включает канал для обеспечения прохода текучей среды, исполнительный модуль для увеличения давления в гидравлической жидкости, клапанный модуль, функционирующий в зависимости от давления гидравлической жидкости, при этом клапанный модуль расположен внутри канала для регулирования потока текучей среды, и трубку, соединяющую исполнительный модуль и клапанный модуль для передачи давления гидравлической жидкости между исполнительным модулем и клапанным модулем, при этом исполнительный модуль расположен снаружи канала, а клапанный модуль расположен внутри канала. Также представлена газовая турбина, содержащая передатчик хода. Изобретение позволяет предотвратить повреждение исполнительного модуля, а также позволяет повысить гибкость конструкции исполнительного модуля. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к передатчику хода и к газовой турбине с таким передатчиком хода.

Газовые турбины включают отдельные горелки, которые могут создавать помехи друг другу во время работы. Это может предотвращать эффективную работу турбины и приводить к увеличению выбросов, в частности, к увеличению выброса оксидов азота (NOX), неравномерной температуре пламени, колебаниям и т.д. Эти нежелательные эффекты могут возникать как при атмосферном давлении, так и во время процессов сгорания под давлением. Газовые турбины часто включают отверстия, которые используются для выравнивания потока текучей среды к отдельным горелкам газовой турбины, с целью компенсации этих эффектов.

Горелки в газовой турбине получают текучую среду из коллектора, который обычно включает один вход и несколько выходов. Это может приводить к различию давления вдоль длины коллектора, а также в положении горелок. Дополнительно к этому, различия могут возникать из-за допусков при изготовлении коллекторов и горелок для газовой турбины.

Различия выравниваются за счет изменения размера раскрывов в отверстиях; это регулирование или модификацию необходимо выполнять регулярно и является требующим много времени и дорогостоящим процессом.

Использование пьезоэлектрических клапанов вместо отверстий устраняет указанную выше проблему, поскольку с помощью пьезоэлектрических клапанов можно регулировать или управлять массовым потоком за счет присутствия пьезоэлектрического привода. В этом типе системы пьезоэлектрические клапаны, включая исполнительный механизм, расположены в осевом направлении в пути прохождения текучей среды.

Однако пьезоэлектрический привод может быть поврежден при вступлении в контакт с горячей текучей средой, которая имеет температуру свыше примерно 140°С. Дополнительно к этому, может быть также затруднено расположение пьезоэлектрического привода на газовой турбине, поскольку вспомогательные системы и другие компоненты, такие как трубы, часто ограничивают имеющееся в распоряжении пространство.

В патенте США № 6062532А раскрыт электрический твердотельный исполнительный механизм, имеющий гидравлический усилитель перемещения (амплитуды), который имеет герметичную конструкцию с одновременным обеспечением температурной компенсации, в результате чего, например, может достигаться длительный срок службы регулировочного элемента в заданных положениях переключения.

В патенте США № 5857662А раскрыто электрически управляемое стопорное устройство, которое имеет хорошие динамические свойства. Кроме того, стопорное устройство имеет компактную конструкцию, работает надежно и может быть использовано в широком диапазоне температур.

Поэтому задачей данного изобретения является создание системы так, чтобы пьезоэлектрический привод не повреждался горячей текучей средой и/или мог быть просто выполнен для обеспечения специального применения.

Задача выполнена посредством создания передатчика хода согласно п. 1 формулы изобретения.

Данное изобретение предлагает передатчик хода, включающий канал для обеспечения прохода текучей среды, исполнительный модуль для увеличения давления в гидравлической жидкости, клапанный модуль, который предназначен для работы в зависимости от давления гидравлической жидкости, при этом клапанный модуль расположен внутри канала для регулирования потока текучей среды, и трубку, соединяющую исполнительный модуль и клапанный модуль для передачи давления гидравлической жидкости между исполнительным модулем и клапанным модулем, при этом исполнительный модуль расположен снаружи канала. За счет расположения исполнительного модуля снаружи канала предотвращается вхождение исполнительного модуля в контакт с потенциально горячей текучей средой, проходящей через канал, что предотвращает повреждение исполнительного модуля и повышает гибкость конструкции исполнительного модуля.

В одном варианте выполнения клапанный модуль и исполнительный модуль расположены под углом друг к другу. Угол обеспечивает возможность отделения исполнительного модуля от клапанного модуля, что предотвращает вхождение исполнительного модуля в контакт с текучей средой.

В одном варианте выполнения угол между клапанным модулем и исполнительным модулем составляет от примерно 45° до примерно 135º для обеспечения простоты изготовления.

В другом варианте выполнения клапанный модуль и исполнительный модуль расположены перпендикулярно друг другу для обеспечения стабильности и простоты изготовления.

В одном варианте выполнения исполнительный модуль включает первый блок, механически соединенный с исполнительным механизмом, который увеличивает давление в первом блоке. Первый блок задает гидравлический объем в исполнительном модуле.

Исполнительный механизм является пьезоэлектрическим приводом, который увеличивает длину хода.

В одном варианте выполнения клапанный модуль включает второй блок, механически соединенный с дозировочным клапаном. Давление, оказываемое вторыми блоком, приводит к открыванию и закрыванию дозировочного клапана.

В другом варианте выполнения открывание и закрывание дозировочного клапана достигается с помощью иглы или шарика. Игла или шарик обеспечивают дозированную подачу текучей среды в горелку через клапан.

В одном варианте выполнения первый блок и/или второй блок являются металлическими сильфонами. Металлические сильфоны обеспечивают отсутствие трения и расширение отверстий в передатчике хода.

В одном варианте выполнения гидравлическая жидкость является маслом, которое имеет низкую сжимаемость, низкую летучесть и небольшую склонность к вспениванию.

В одном варианте выполнения первый поршень направляется в первом блоке, а второй поршень направляется во втором блоке. Первый поршень движется для вытеснения количества гидравлической жидкости, которая перемещает второй поршень во втором блоке. С помощью такого расположения достигается быстрое и точное дозирование текучей среды.

В другом варианте выполнения исполнительный модуль передатчика хода находится вне пути прохождения потока горячей текучей среды. Это предотвращает повреждение исполнительного модуля имеющей высокую температуру текучей средой.

Клапанный модуль расположен в осевом направлении относительно оси трубы подачи текучей среды для дозированной подачи текучей среды в горелку и последующую камеру сгорания.

Указанные выше и другие признаки изобретения поясняются ниже со ссылками на прилагаемые чертежи. Показанные варианты выполнения предназначены для иллюстрации, но не для ограничения изобретения. На чертежах одинаковыми позициями обозначены одинаковые части, при этом на чертежах схематично изображено:

фиг. 1 - передатчик хода;

фиг. 2 - исполнительный модуль передатчика хода согласно фиг. 1;

фиг. 3 - клапанный модуль передатчика хода согласно фиг. 1.

Варианты выполнения данного изобретения относятся к передатчику хода для использования в турбине и, в частности, в газовой турбине. Однако следует отметить, что передатчик хода, поясняемый ниже, можно также использовать в других системах, таких как, но не ограничиваясь этим, паровые турбины, турбовентиляторы, автомобили и клапаны.

На фиг. 1 схематично показан в качестве примера передатчик 1 хода для использования в газовой турбине. Передатчик хода включает исполнительный модуль 2 и клапанный модуль 4. Исполнительный модуль 2 и клапанный модуль 4 соединены друг с другом через трубку 6. Исполнительный модуль 2 и клапанный модуль 4 содержат гидравлическую жидкость, которая может передавать давление, создаваемое исполнительным модулем 2, в клапанный модуль 4 через трубку 6.

Согласно аспектам данного изобретения, клапанный модуль 4 заключен внутри канала 7, который обеспечивает прохождение текучей среды. Следует отметить, что температура текучей среды может быть выше 140°С. Текучая среда входит в канал 7 через вход 8 и затем протекает через клапанный модуль 4, который регулирует поток текучей среды через дозировочный клапан 5. Позицией 9 обозначен выход текучей среды после прохождения через клапанный модуль 4 в горелку (не изображена) газовой турбины.

В рассматриваемой здесь конфигурации исполнительный модуль 2 расположен снаружи канала 7. Такое расположение предотвращает вхождение исполнительного модуля 2 в путь прохождения текучей среды в канале 7. Как показано на фиг. 1, клапанный модуль 4 и исполнительный модуль 2 расположены под углом Θ относительно друг друга. Угол Θ больше 0° и меньше 180°. В частности, угол Θ составляет от около 45° до около 135°.

Согласно аспектам данного изобретения, клапанный модуль 4 и исполнительный модуль 2 расположены так, что клапанный модуль 4 и исполнительный модуль 2 показанного в качестве примера передатчика 1 хода перпендикулярны друг другу.

Исполнительный модуль 2 включает исполнительный механизм 3 для привода первого блока 10. Первый блок 10 заполнен гидравлической жидкостью, такой как, но не ограничиваясь этим, гидравлическое масло. Исполнительный механизм 3 увеличивает давление гидравлической жидкости в первом блоке 10. Трубка 6 передает давление в клапанный модуль 4. В частности, клапанный модуль 4 включает второй блок 15, который вызывает открывание дозировочного клапана 5 на основе давления, создаваемого гидравлической жидкостью во втором блоке 15.

Согласно аспектам данного изобретения, исполнительный механизм 3 выполнен из пьезоэлектрического материала. Пьезоэлектрические материалы включают не проводящие материалы, такие как кристаллы и керамики. Одним таким пьезоэлектрическим материалом является кварц (SiO2). Обычно исполнительный механизм 3 является пьезоэлектрическим приводом. С помощью пьезоэлектрического привода можно обеспечивать в показанном в качестве примера передатчике 1 хода быстрое и точное дозирование большого количества текучей среды, в частности, топлива для горелки (не изображена) камеры сгорания газовой турбины.

Следует отметить, что клапанный модуль 4 передатчика 1 хода расположен в осевом направлении вдоль оси, подающей текучую среду в горелку трубы 11, а исполнительный модуль 2 расположен перпендикулярно оси, подающей текучую среду в горелку трубы 11.

На фиг. 2 схематично показан исполнительный модуль 2 согласно фиг. 1. Как показано на фиг. 2, исполнительный модуль 2 включает исполнительный механизм 3, который, как указывалось выше, является пьезоэлектрическим приводом. Исполнительный механизм 3 соединен с первым блоком 10. В одном варианте выполнения первый поршень 13 направляется в первом боке 10. Исполнительный механизм 3 вызывает движение первого поршня 13, за счет чего увеличивается давление гидравлической жидкости, которой заполнен первый блок 10.

Трубка 6, соединяющая первый блок 10 с исполнительным модулем, передает давление гидравлической жидкости в клапанный модуль 4.

В рассматриваемой здесь конфигурации первый блок 10 является металлическим сильфоном, который заполнен гидравлической жидкостью и соединен с трубкой 6. Первый блок 10 включает полое пространство, которое задает гидравлический объем. Первый блок 10 в виде металлического сильфона уменьшает трение и расширение отверстий, которое может происходить, когда первый блок 10 является металлическим цилиндром. Использование металлического сильфона в качестве первого блока 10 обеспечивает возможность отказа от уменьшающего трения вещества, такого как, например, смазочное вещество.

На фиг. 3 схематично показан клапанный модуль 4 передатчика хода согласно фиг. 1. Как показано на фиг. 3, клапанный модуль 4 включает второй блок 15. Второй блок 15 может быть выполнен, например, в виде цилиндра. Второй блок 15 соединен с трубкой 6. Трубка 6 передает давление из исполнительного модуля 2 (см. фиг. 2) во второй блок 15, которое вызывает движение второго поршня 16 и тем самым открывание дозировочного клапана 5 клапанного модуля 4 для обеспечения дозирования подачи текучей среды. Дозировочный клапан 5 включает шарик или иглу для открывания и закрывания дозировочного клапана 5.

В показанной здесь конфигурации второй блок 15 является металлическим сильфоном. Второй блок 15 в виде металлического сильфона обеспечивает отсутствие трения и расширения отверстий, которое обычно возникает при использовании металлических цилиндров. Такое расположение позволяет отказаться от использования смазочного вещества в клапанном модуле 4.

Клапанный модуль 4 может также включать передатчик 19, который измеряет давление, создаваемое внутри клапанного модуля 4, и управляет впрыском топлива в горелку, не изображенную на фиг. 3.

1. Передатчик (1) хода, содержащий:
канал (7) для обеспечения прохода текучей среды,
исполнительный модуль (2), содержащий первый блок (10) и первый поршень (13), при этом первый поршень (13) направляется в первом блоке (10), увеличивая тем самым давление в гидравлической жидкости,
клапанный модуль (4), содержащий второй блок (15), дозировочный клапан (5) и второй поршень (16), причем второй поршень (16) направляется во втором блоке (15), при этом клапанный модуль (4) предназначен для работы в зависимости от давления гидравлической жидкости, с целью регулирования потока текучей среды, и
трубку (6), соединяющую исполнительный модуль (2) и клапанный модуль (4), для передачи давления гидравлической жидкости между исполнительным модулем (2) и клапанным модулем (4), причем исполнительный модуль (2) расположен снаружи канала (7), отличающийся тем, что
клапанный модуль (4) расположен внутри канала (7).

2. Передатчик (1) хода по п.1, отличающийся тем, что исполнительный модуль (2) и клапанный модуль (4) расположены под углом относительно друг друга.

3. Передатчик (1) хода по п.2, отличающийся тем, что угол составляет от примерно 45° до примерно 135°.

4. Передатчик (1) хода по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что исполнительный модуль (2) и клапанный модуль (4) расположены перпендикулярно друг другу.

5. Передатчик (1) хода по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что первый блок (10) исполнительного модуля (2) механически соединен с исполнительным механизмом (3).

6. Передатчик (1) хода по п.5, отличающийся тем, что исполнительный механизм (3) является пьезоэлектрическим приводом.

7. Передатчик (1) хода по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что второй блок (15) клапанного модуля (4) механически соединен с дозировочным клапаном (5).

8. Передатчик (1) хода по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что дозировочный клапан (5) содержит иглу или шарик для открывания и закрывания дозировочного клапана (5).

9. Передатчик (1) хода по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что гидравлическая жидкость содержит масло.

10. Передатчик (1) хода по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что первый блок (10) и/или второй блок (15) имеет цилиндрическую форму.

11. Передатчик (1) хода по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что первый блок (10) и/или второй блок (15) является металлическим сильфоном.

12. Газовая турбина, отличающаяся тем, что она содержит передатчик хода по любому из пп.1-11.

13. Газовая турбина по п.12, отличающаяся тем, что клапанный модуль передатчика хода расположен в осевом направлении вдоль оси, подающей текучую среду в горелку трубы (11).

14. Газовая турбина по п.12 или 13, отличающаяся тем, что исполнительный модуль (2) передатчика (1) хода расположен перпендикулярно оси, подающей текучую среду в горелку трубы (11).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области управления рециркуляцией двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение эффективности работы системы рециркуляции ДВС.

Изобретение относится к области управления рециркуляцией двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение эффективности работы системы рециркуляции ДВС.

Изобретение относится к области газораспределения двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение эффективности работы системы.

Изобретение относится к области газораспределения двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение эффективности работы системы.

Изобретение относится к области управления рециркуляцией двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение эффективности работы системы рециркуляции ДВС.

Изобретение относится к области управления рециркуляцией двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение эффективности работы системы рециркуляции ДВС.

Изобретение относится к области управления рециркуляцией двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение эффективности работы системы рециркуляции ДВС.

Изобретение относится к области управления рециркуляцией двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение эффективности работы системы рециркуляции ДВС.

Изобретение относится к системам газораспределения двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение надежности.

Изобретение относится к энергетике. Способ управления положением золотника топливодозирующего устройства для турбинного двигателя как функция заданного значения весового расхода содержит ответ на критерий действительности для выбора весового расхода.

Изобретение относится к способам регулирования авиационных турбореактивных двигателей (ТРД) с изменяемой геометрией выходного устройства. Способ регулирования авиационного ТРД с изменяемой геометрией выходного устройства включает поддержание заданного перепада давления на турбинах в зависимости от температуры воздуха на входе в двигатель и от режима работы двигателя.

Изобретение может быть использовано в системах управления топливоподачей в форсажную камеру сгорания турбореактивным двухконтурным двигателем с форсажной камерой (ТРДДФ) на форсированных режимах.

Камера сгорания предназначена для использования в способе поэтапного изменения подачи топлива, при котором части топлива, подаваемые во множестве мест ввода топлива в камеру сгорания, варьируются в соответствии с требуемой мощностью.

Изобретение относится к области автоматического регулирования газотурбинного двигателя (ГТД), а именно к системам управления режимами работы камеры сгорания изменяемой геометрии, т.е.

Изобретение относится к энергетике. Способ заполнения топливных коллекторов камер сгорания газотурбинного двигателя, включающий заполнение дозированным топливом как минимум одного топливного коллектора камеры сгорания и подачу через его форсунки топлива в камеру сгорания двигателя.

Изобретение относится к энергетике. Способ работы газотурбинной установки, содержащей компрессор, турбину и камеру сгорания с группой пусковых горелок, группой горелок с предварительным смешением, работающих на обогащенной топливовоздушной смеси, и группой горелок с предварительным смешением, работающих на обедненной топливовоздушной смеси, в условиях изменения состава поступающего газового топлива, при этом указанный способ включает стадии: непрерывного измерения в реальном времени состава газового топлива, регулирования работы указанного газотурбинного двигателя и сжигание топлива в указанных горелках с использованием указанных измерений состава газового топлива в реальном времени.

Изобретение относится к энергетике. Способ формирования сигнала установочной точки подачи топлива, подаваемого клапаном золотникового типа измерительного устройства в систему впрыска топлива для впрыска топлива в камеру сгорания турбодвигателя, причем положение золотникового клапана зависит от сигнала установочной точки.

Изобретение относится к области эксплуатации авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) и может быть использовано для управления подачей топлива в коллекторы основной и/или форсажной камер сгорания ГТД.

Двухканальная система предназначена для автоматического управления ГТД на всех режимах работы двигателя. Система имеет основной и резервный каналы управления.

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано в трубопроводных системах для управления потоками компонентов топлива в жидкостном ракетном двигателе. Пневмоуправляемый клапан состоит из корпуса с входным и выходным патрубками, пневмоцилиндра с установленным в нем управляющим поршнем и полого цилиндрического затвора, связанного с поршнем и поджатого пружиной к седлу. В пневмоцилиндре образованы две управляющие полости, которые соединены с разными источниками сжатого газа. На крышке пневмоцилиндра выполнен штуцер для продувки выходного патрубка клапана, который соединен со втулкой, установленной вдоль оси клапана. Указанная втулка через осевое отверстие в управляющем поршне свободно установлена в полости полого цилиндрического затвора с осевым зазором между внутренним торцом затвора и торцом втулки. Причем в полости втулки, в ее концевом участке, расположен обратный клапан. В торцевой внешней поверхности затвора выполнены сквозные продувочные отверстия, соединяющие полость затвора с полостью выходного патрубка. Технический результат состоит в исключении возможности попадания горючего в газогенератор до начала запуска и после отключения двигателя и уменьшения импульса последействия за счет снижения времени догорания топлива. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх