Исполнительное устройство с электрическим приводом, включающее в себя термостатическую функцию, клапан

Исполнительное устройство содержит: неподвижную часть, образующую корпус, содержащий вход для прохождения текучей среды, главный выход и второй выход отбора и возвратные средства, действующие механическим усилием на подвижную часть; подвижную часть, содержащую затвор, содержащий шток, перемещающийся между положением открывания и положением закрывания; термостатическое устройство, содержащее переворотный конусный диск, при этом переворот диска при значении сверх известной критической температуры приводит к перемещению затвора в его положение закрывания; устройство управления, обеспечивающее создание силы удержания затвора, при этом устройством управления управляют таким образом, чтобы при значении ниже критической температуры открывание или закрывание затвора происходило в результате равновесия сил между удерживающей силой и механическим усилием. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к области исполнительных устройств, таких как клапаны, применяемые в авиационных двигателях, в частности, для регулирования систем сброса давления и/или теплообменных систем смазочной группы. В частности, изобретение касается клапанов, требующих системы приводов, позволяющей ограничить кодовые линии вычислительного устройства для авиационного двигателя.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В настоящее время требования к управлению авиационными двигателями заставляют искать пути оптимизации вычислительных устройства с точки зрения их архитектуры и их программирования.

Эти вычислительные устройства выполняют множество задач, которые не допускают возможных погрешностей. В общем и в качестве примера, вычислительное устройство для авиационного двигателя управляет подачей топлива, внутренней геометрией двигателя, интерфейсами связи с реверсором тяги, и обеспечивает появившиеся недавно функции, такие как защита от превышения скорости. Поэтому важно ограничивать число электрических команд управления, поступающих от вычислительного устройства, называемого также «вычислительным устройством двигателя», в частности, от всех систем регулирования двигателя. В частности, это относится к системам регулирования смазки двигателя, системам сброса давления в масляной камере, к системе теплообмена смазочной группы.

Как правило, эти системы содержат регулировочные клапаны. Одним из решений для ограничения командных линий вычислительного устройства двигателя является использование гибридных или термостатических клапанов, то есть клапанов, включающих в себя приводы, ограничивающие число линий вычислительного устройства.

Пример выполнения термостатического клапана основан на принципе расширения жидкости или газа. Клапан содержит камеру, содержащую жидкость или газ, которые расширяются или сжимаются в зависимости от температуры. Это давление передается на элемент разделения жидкости, который может быть, например, сильфоном или диафрагмой.

Положение регулирования определяется равновесием сил между возвратной пружиной и разделительным элементом. Клапан этого типа является автономным и работает без участия дополнительной энергии.

Недостатком этого решения является ненадежность разделительного элемента и его низкая усталостная стойкость, которая снижается с количеством циклов использования. В случае износа этого элемента появляется риск утечки.

Кроме того, термостатическое устройство имеет недостаток, связанный с точностью критической температуры, сверх которой начинается воздействие на клапан, в частности, по причине того, что термостатический элемент со временем изнашивается и разрушается.

Требование прочности этих решений предопределяет также повышенные требования надежности.

Другой пример основан на расширении твердого тела, такого как биметаллические полосы. Два материала полосы имеют разные коэффициенты теплового расширения. Под действием температуры два материала выгибаются, создавая отклонение. Затем перемещение твердого тела трансформируется в перемещение затвора, оснащенного своей возвратной пружиной.

Второй пример клапана представлен в заявке на патент DE 10205518 (А1). Эта заявка основана на использовании переворотного конусного диска и называется в оригинальной версии: “Thermostatic valve for controlling oil flow for IC engine has bimetallic strip which opens valve cone when temperature reaches predetermined value”.

Недостатком этого второго примера является необходимость добавления второго клапана управления, поскольку архитектуры управляемых клапанов сочетаются с использованием переворотного конусного диска.

В применении для авиационных двигателей недостатком является необходимость минимизации числа линий вычислительного устройства двигателя, что невозможно обеспечить при использовании множества клапанов.

Все существующие решения имеют недостаток, связанный с тем, что в клапан необходимо интегрировать термостатическую функцию. Речь может идти о недостаточной надежности термостатического элемента или о сложности архитектуры, требующей использования множества клапанов.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение позволяет устранить вышеупомянутые недостатки.

Объектом изобретения является исполнительное устройство, которое может быть клапаном.

Исполнительное устройство содержит:

неподвижную часть, образующую корпус, содержащий вход для прохождения текучей среды, главный выход и второй так называемый выход «отбора» и возвратные средства, действующие механическим усилием на подвижную часть;

подвижную часть, содержащую:

- затвор, содержащий шток, перемещающийся поступательным движением между положением открывания выхода отбора и положением закрывания упомянутого выхода под действием механического усилия;

термостатическое устройство, содержащее переворотный конусный диск, при этом переворот диска при значении сверх известной критической температуры приводит к перемещению затвора в его положение закрывания;

устройство управления, обеспечивающее создание силы удержания затвора, при этом устройством управления управляют таким образом, чтобы при значении ниже критической температуры открывание или закрывание затвора зависело от равновесия сил между удерживающей силой и механическим усилием.

Удерживающая сила может быть электромагнитной силой, которая позволяет удерживать затвор в положении открывания. При этом удерживающая сила противодействует механическому усилию.

Преимуществом этого технического решения является то, что переворот диска происходит при данной точной температуре с незначительным разбросом в допустимых пределах погрешности. Кроме того, критическую температуру переворота можно легко калибровать, в частности, за счет выбора соответствующего переворотного конусного диска. Внутренний или наружный диаметр диска, его толщину или материалы, образующие два слоя, можно выбирать таким образом, чтобы адаптировать конфигурацию к случаю применения.

Предпочтительно механическое усилие создается по меньшей мере одной пружиной под действием возвратной силы.

Преимуществом этого технического решения является то, что его можно адаптировать к большинству уже существующих механизмов, содержащих возвратную пружину и затвор в клапанах.

Предпочтительно затвор содержит сердечник, шток и выполненный зацело с ним закрывающий шарик, перемещающийся поступательным движением в положение закрывания либо под действием механического усилия возвратных средств, либо под действием переворота диска при значении сверх критической температуры.

Преимуществом этого технического решения является то, что затвор может содержать, например, детали, легко доступные на рынке.

Предпочтительно переворотное конусное устройство выполнено зацело с ободком, подвижным вокруг штока затвора и механически перемещающим шарик в положение закрывания затвора, когда температура превышает критическую температуру.

Преимуществом этого технического решения является то, что ободок можно легко расположить на штоке. Следовательно, упрощается механическое интегрирование решения. Шарик является простым, недорогим и легко интегрируемым механизмом.

Предпочтительно шарик содержит кольцо, выполненное зацело с шариком, при этом ободок приводит в движение упомянутое кольцо на части своей поверхности при перевороте переворотного диска.

Преимуществом этого технического решения является то, что кольцо позволяет увеличить площадь контакта с ободком и оптимизировать передачу усилия во время перемещения переворотного диска, побуждающего поступательно перемещаться затвору.

Предпочтительно устройством управления управляет электрический сигнал, обеспечивающий формирование магнитного поля при помощи устройства катушки, при этом сердечник затвора по меньшей мере частично выполнен из ферромагнитного материала, при этом индуцируемая магнитная сила может превышать механическое усилие, чтобы удерживать затвор в его открытом положении, при значении ниже критической температуры.

Преимуществом этого технического решения является то, что его можно легко интегрировать в исполнительное устройстве, не увеличивая объема известного устройства. Поскольку сердечник выполнен из ферромагнитного материала, то нет необходимости устанавливать в затвор дополнительные детали. В корпус можно просто установить катушки. Другое преимущество состоит в простоте конфигурирования на основании выбора тока, создающего магнитное поле. Получаемые значения результирующих магнитных сил можно легко регулировать.

Можно также предложить версию устройства. Эта версия касается устройства управления, содержащего гидравлическое устройство регулирования, управляемое гидравлическим приводом, позволяющим подавать в камеру пружины либо окружающее давление, то есть низкое давление, либо управляющее давление, соответствующее высокому давлению. Разность между давлением в камере со стороны затвора и давлением со стороны камеры пружины позволяет создавать усилие, которое удерживает затвор и может превышать значение механического усилия, чтобы удерживать затвор в его открытом положении.

Преимуществом этого технического решения является то, что оно позволяет уменьшить электрическую мощность, необходимую при использовании промежуточного гидравлического мускула.

Предпочтительно гидравлический привод является либо сервоклапаном либо клапаном типа соленоида, называемым также электрическим краном.

Предпочтительно корпус содержит третий выход, называемый выходом управления, при этом устройство управления отбирает либо давление из упомянутого выхода, либо окружающее давление таким образом, чтобы это давление управляло входом исполнительного устройства.

Преимуществом этого технического решения является то, что оно позволяет сэкономить на производстве так называемой «мускульной» энергии, поскольку гидравлически используемая энергия поступает от входа самого исполнительного устройства. Таким образом, механизм может частично питаться автономно.

Переворотное конусное устройство выполнено зацело также с ободком, подвижным вокруг штока затвора и механически перемещающим также шарик в положение закрывания затвора, когда температура превышает критическую температуру.

Можно также предложить версию устройства в соответствии с изобретением, когда переворотное конусное устройство позволяет действовать на электрическую цепь посредством размыкания или замыкания упомянутой цепи. Это действие на цепь позволяет исключить либо магнитную силу, либо гидравлическую силу, когда температура превышает критическую температуру, что позволяет закрывать затвор под действием простого механического усилия пружины.

Преимуществом этого технического решения является то, что его можно легко адаптировать для существующего механизма, так как изменяется только орган управления.

Одним из основных преимуществ изобретения является уменьшение числа кодовых линий в вычислительном устройстве.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Другие отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего подробного описания со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1А и 1В - переворотный конусный диск в двух различных положениях в зависимости от температуры.

Фиг. 2 - первый вариант выполнения заявленного клапана с устройством типа электромагнита.

Фиг. 3 - первый вариант выполнения изобретения, в котором переворотный диск вызвал закрывание затвора.

Фиг. 4 - второй вариант выполнения изобретения с гидравлическим устройством управления.

Фиг. 5 - третий вариант выполнения, в котором переворотный диск интегрирован в устройство размыкания электрического привода.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Описанные ниже чертежи иллюстрируют различные варианты выполнения, в которых переворотный конусный диск связан электрически или механически с исполнительным устройством, таким как клапан.

В первом варианте выполнения, представленном на фиг. 2 и 3, переворотный конусный диск механически интегрирован в затвор исполнительного устройства, в котором использованы средства создания электромагнитной силы для удержания затвора открытым при значении температуры ниже критической.

Во втором варианте выполнения, представленном на фиг. 4, переворотный конусный диск механически интегрирован в затвор исполнительного устройства, в котором использованы средства создания гидравлической силы для удержания затвора открытым при значении температуры ниже критической.

В третьем варианте выполнения переворотный конусный диск интегрирован в электрическое устройство управления, обеспечивающее управление либо гидравлической силой, либо электромагнитной силой, например, активируя ее отключение при значении сверх определенной температуры.

Ниже следует подробное описание каждого из этих вариантов.

Для лучшего понимания описанных ниже вариантов выполнения на фиг. 1А и 1В показана работа переворотного конусного диска.

На фиг. 1А показан переворотный конусный диск, в дальнейшем называемый диском DCR, в первом состоянии при значении ниже определенной температуры, называемой «критической температурой». Критическая температура диска DCR является температурой, сверх которой диск совершает переворот под действием повышения температуры.

Диск DCR, обозначенный на фиг. 1 позицией 1, содержит два наложенных друг на друга по существу кольцевых слоя 100, 101, образующих кольцо в плоскости поперечного разреза (Oy, Oz), не показанной на фиг. 1. Диск DCR образует в пространстве кольцевой конус, который может быть по существу закругленным на своей поверхности. Поверхность диска DCR образует лист, который может быть более или менее однородным. Согласно вариантам выполнения, можно предусмотреть другие формы, если только переворот диска может быть обеспечен под действием превышения критической температуры.

Оба наложенных друг на друга слоя 100, 101 диска DCR прилегают друг к другу и выполнены зацело друг с другом, образуя единую деталь 11. Оба слоя 100, 101 остаются прилегающими друг к другу во время всего использования устройства в соответствии с изобретением. Оба слоя выполнены из разных материалов или сплавов, имеющих разные составы, таким образом, чтобы коэффициент расширения первого слоя превышал коэффициент расширения второго слоя.

Предпочтительно вдоль оси OY системы координат 103, показанной на фиг. 1А или 1В, если условно диск DCR можно определить как вогнутый на фиг. 1А, то на фиг. 1В диск DCR вдоль этой же оси является выпуклым по причине переворота.

При значении ниже критической температуры диск DCR можно определить как вогнутый, а сверх критической температуры его можно определить как выпуклый. В данном случае речь идет об условности, и не о характеристике конструктивной формы механической детали.

В частности, на фиг. 1В диск DCR показан во втором состоянии сверх критической температуры.

Механически переворот диска DCR происходит в результате действия силы 102 на всей поверхности диска DCR. Переворот происходит за счет расширения двух слоев, каждый из которых имеет разный коэффициент расширения и которые выполнены зацело друг с другом. Переворот сопровождается появлением линейной результирующей силы в направлении (Ох), которая стремится переместить диск в направлении оси (Ох) движением, показанным стрелками 104, под действием импульса упомянутой результирующей силы.

Критическая температура определена функцией, которая зависит от материалов, использованных в каждом слое, от толщины каждого слоя, от минимального и максимального диаметров кольца, которое образует диск DCR. Таким образом, необходимую критическую температуру можно легко параметрировать в силу того, что размеры диска DCR можно адаптировать для требуемого случая применения.

Исполнительное устройство в соответствии с изобретением содержит неподвижную часть, образующую корпус, имеющий вход, предназначенный для захождения текучей среды, главный выход и второй так называемый выход «отбора», а также подвижную часть, перемещающуюся в корпусе между двумя положениями. Первое положение позволяет открыть выход отбора, а второе положение позволяет закрыть выход отбора.

В дальнейшем тексте описания речь пойдет об открытом положении, чтобы указать, что выход отбора открыт, и о закрытом положении, означающем, что выход отбора закрыт. Главный выход остается постоянно открытым.

На фиг. 2 представлен первый вариант выполнения исполнительного устройства, которое содержит затвор, причем этот клапан-затвор - в открытом положении.

Клапан 1 содержит электромагнит 6, управляемый вычислительным устройством К. Вычислительное устройство К содержит средства выбора тока Е, поступающего от генератора 8, при этом упомянутый ток позволяет управлять магнитным полем 7 при помощи катушки 6.

Предпочтительно катушка 6 установлена в корпусе 10 клапана 1 и питается током Е, поступающим из вычислительного устройства К.

В этом первом варианте выполнения электромагнит 6 содержит шток, оборудованный затвором, выполненным с возможностью поступательного перемещения.

Катушка 6 выполнена с возможностью создания магнитного поля, позволяющего формировать электромагнитную силу, удерживающую подвижную часть 6, образующую затвор, которая частично содержит ферромагнитный материал, в первом положении, пока температура находится в значении ниже критической температуры.

Возвратная пружина 9 позволяет создавать силу, которая противодействует в одном направлении поступательному движению затвора 13, который перемещается между положением открывания, позволяющим открыть выход 3 отбора, и положением закрывания, позволяющим закрыть выход 3 и «отвести» текучую среду, входящую в клапан, в сторону главного выхода 4.

Второе положение позволяет части текучей среды перетекать к выходу клапана, обозначенному позицией 3.

Возвратная пружина 9 позволяет создавать так называемую «калибровочную» силу. Она представляет собой силу, стремящуюся вытолкнуть затвор в его второе положение, чтобы перекрыть выход 3 отбора.

Второе или закрытое положение получают либо под действием усилия пружины в отсутствие электромагнитной силы, либо под действием усилия переворотного диска во время его переворота, причем это усилие определено таким образом, чтобы преодолеть существующее электромагнитное усилие.

Исполнительное устройство, показанное на фиг. 1, содержит переворотный конусный диск 11, называемый также диском DCR, который показан в первом состоянии, когда температура находится в значении ниже заранее определенной или известной критической температуры. В этом первом состоянии диск DCR имеет поверхность, вогнутую в сторону выхода 3 отбора. При превышении критической температуры диск DCR совершает переворот и имеет поверхность, выпуклую в сторону выхода отбора, при этом он находится во втором состоянии.

В варианте выполнения диск DCR закреплен или опирается на ободок 17, который свободно скользит поступательным движением вокруг затвора 13. Когда диск DCR совершает переворот, приводная сила стремится создать движение диска DCR, которое увлекает поступательным движением ободок 17 вокруг затвора.

В варианте выполнения затвор содержит шарик 15, который обеспечивает закрывание выхода 3 отбора, и упор 5, который позволяет увеличить площадь контакта между ободком 17 и затвором 13. Кроме того, затвор содержит шток 16, вокруг которого ободок 17 располагают таким образом, чтобы он мог скользить вдоль упомянутого штока 16. Затвор содержит также сердечник, который по меньшей мере частично содержит ферромагнитный материал, реагирующий на магнитное поле, индуцируемое катушкой или катушками.

Возвратная сила пружины и удерживающая сила магнитного поля действуют в противоположных направлениях. Ток Е, питающий катушку 6, можно регулировать таким образом, чтобы создавать необходимую магнитную силу.

Если питание для поддержания магнитной силы не поступает, возвратная пружина естественным образом толкает затвор 13 в положение закрывания выхода отбора.

Обозначив критическую температуру Тс, можно рассмотреть следующие случаи:

- если Т>Tc, затвор закрывает выход 3 отбора, так как произошел переворот диска DCR;

- если T<Tc, затвор находится в положении, которое зависит от результирующей сил между прикладываемой магнитной силой и калибровочной силой, создаваемой пружиной.

Когда температура находится ниже критического порога, положение затвора зависит от равновесия между возвратной силой пружины и силой магнитного притяжения, присутствующей или отсутствующей в зависимости от наличия или отсутствия питания катушки.

Таким образом, при температуре ниже заранее определенного порога, обусловленного критической температурой, питание катушки управляет открыванием или перекрыванием потока жидкости, отбираемой на выходе отбора.

На фиг. 3 показан клапан, в котором произошел переворот диска DCR, так как температура превысила порог критической температуры. Клапан находится в положении, в котором текучая среда, поступающая на уровне входа 2, полностью проходит к главному выходу 4. На выходе 3 не происходит никакого отбора части текучей среды.

На фиг. 4 представлен второй вариант выполнения, в котором сила, формируемая для управления открыванием или закрыванием затвора ниже критической температуры, является не магнитной, а гидравлической силой.

Гидравлическая сила создается за счет разности давления между входом 34, находящимся перед затвором, и выходом исполнительного устройства 1, находящимся на уровне выхода 4 или в любой точке полости, расположенной за затвором, перед удалением текучей среды.

На фиг. 4 главный вход 2 текучей среды показан внизу вблизи главного выхода 4. Разумеется, в этом варианте выполнения можно предусмотреть любое другое эквивалентное расположение.

Когда не создается никакой другой гидравлической силы, кроме силы, создаваемой потоком текучей среды на уровне главного входа 2, эта сила естественным образом противодействует калибровочной силе пружины 9. Действительно, поскольку вход 2 находится за затвором, гидравлическая сила, создаваемая главным потоком, стремится противодействовать калибровочной силе пружины.

Разность давления можно получить посредством подачи текучей среды с соответствующим напором на вход 34 исполнительного устройства 1. Разность давления между входом 34 корпуса и главным выходом 4 создает усилие, перемещающее затвор в положение закрывания.

Электрическое устройство управления гидравлически управляет гидравлическим устройством регулирования. В варианте выполнения, показанном на фиг. 4, привод является гидравлическим.

Текучая среда 33, подаваемая на вход исполнительного устройства 1, может поступать из соответствующего гидравлического устройства регулирования, такого как клапан управления, управляемый соленоидом 30 или сервоклапаном. В варианте выполнения шток перемещается скольжением внутри золотника, оснащенного переворотным диском.

Электрический или магнитный привод позволяет управлять гидравлическим устройством регулирования таким образом, чтобы контролировать входящее давление на входе 34, которое в зависимости от случая может быть низким давлением или высоким давлением. Следовательно, гидравлическую силу можно формировать таким образом, чтобы получать закрывание или открывание затвора в зависимости от состояния равновесия результирующих сил между калибровочной силой пружины и гидравлической силой, получаемой в результате разности давления между выходом и входом затвора.

В усовершенствованном варианте выполнения гидравлическое управление затвора 13 при закрывании обеспечивают за счет давления, отбираемого через выход 31, называемый управляющим выходом. Что же касается гидравлического управления затвора 13 при открывании, то его обеспечивают за счет окружающего давления.

Преимуществом этого решения является возможность отбирать часть энергии текучей среды на выходе исполнительного устройства 1 для управления движением затвора 13.

Отбор давления 3 на выходе исполнительного устройства 1 может также служить для управления гидравлическим устройством регулирования для закрывания затвора. Затвор, пружина, гидравлическое устройство 30 или 30’ регулирования, а также управляющее отверстие 31 можно выполнить таким образом, чтобы управлять равновесием гидравлических сил при помощи внешнего электрического привода.

Все также обозначив Тс критическую температуру диска DCR, получаем следующие случаи:

- если T>Tc, затвор закрывает выход 3 отбора по причине переворота диска DCR;

- если T<Tc, затвор находится в положении, которое зависит от результирующей сил между гидравлической силой, полученной при помощи гидравлического устройства регулирования, и калибровочной силой, создаваемой пружиной.

На фиг. 5 представлен третий вариант выполнения изобретения, в котором переворотный диск встроен в устройство управления исполнительным устройством 1.

Например, устройство 42 управления содержит диск DCR, выполненный таким образом, чтобы заставлять перемещаться шток 16’ подвижного компонента 13’.

Когда температура превышает критическую температуру, диск DCR совершает переворот и побуждает перемещаться подвижный компонент 13’. Подвижный компонент 13’ активирует или деактивирует электрический привод Е на уровне выключателя 43 в зависимости от конфигурации решения.

Ток, передаваемый при замкнутом выключателе 43, представляет собой командный электрический сигнал, управляющий электромагнитным устройством или гидравлическим устройством регулирования.

Эта два устройства показаны на фиг. 5 соответственно под обозначением ER, например, в виде электрического крана для нагнетания текучей среды, изменяющей давление внутри исполнительного устройства, через управляющий вход 34, и под обозначением ЕА, например, в виде электромагнита, выполненного с возможностью создания электромагнитной силы. Эти два устройства можно использовать альтернативно, хотя они оба показаны на фиг. 5.

Управляющий вход 34 позволяет вводить текучую среду таким образом, чтобы создавать разность давления на выходе и на входе затвора 13 для формирования результирующей гидравлической силы, обеспечивающей перемещение затвора в сторону выхода 3 с целью его перекрывания.

Когда на вход 34 не подается никакая текучая среда регулирования, затвор находится в положении открывания, при этом калибровочная сила пружины и сила, создаваемая давлением текучей среды, поступающей из входа 2 за затвором, позволяют удерживать его в состоянии равновесия.

В варианте выполнения диск DCR может быть связан с микропереключателем, который обеспечивает переворот и действует на электрическую цепь путем размыкания или замыкания цепи. Микропереключатель позволяет управлять, например, питанием соленоида или сервоклапана, если применяют устройство ER, или питанием катушки, если применяют устройство ЕА.

В отсутствие гидравлической или магнитной силы, создаваемой устройством 42 управления, пружина перемещает затвор 13 в положение закрывания выхода 32 отбора.

Когда температура ниже критической температуры переворота, микропереключатель не размыкает цепь питания. Положение затвора зависит от наличия или отсутствия питания катушки, если применяют устройство типа ЕА или ER. Входящий поток 2 следует по каналу в направлении главного выхода 4. Когда затвор 13 находится в открытом положении, выход 3 отбора позволяет направлять часть текучей среды, проходящей в исполнительном устройстве 1, в другой не показанный канал.

Этот вариант выполнения можно комбинировать со вторым вариантом, показанным на фиг. 4, в котором часть текучей среды на выходе затвор отбирается и управляется гидравлическим устройством регулирования, например, типа ЕА.

Изобретение имеет много преимуществ, в частности, позволяет ограничить риски утечек, благодаря отсутствию дополнительной текучей среды. Кроме того, изобретение позволяет получить выигрыш в пространстве, в частности, благодаря исключению компонентов камеры, содержащих дополнительные жидкость или газ.

Наконец, изобретение позволяет уменьшить габариты системы, благодаря замене двух клапанов только одним клапаном, который функционально обеспечивает роль двух клапанов, применяемых в известных решениях. Этот выигрыш получают при одновременном максимальном сокращении команд вычислительного устройства, в частности называемого FADEC в некоторых приложениях. В частности, для активации клапана необходима только одна команда среди всех возможных конфигураций.

Это преимущество придает надежность и обеспечивает простоту системы, в которую встроен клапан в соответствии с изобретением.

1. Исполнительное устройство (1), отличающееся тем, что содержит

неподвижную часть, образующую корпус (10), содержащий вход (2) для прохождения текучей среды, главный выход (4) и второй так называемый выход (3) "отбора" и возвратное средство (9), действующее механическим усилием на подвижную часть;

подвижную часть, содержащую:

затвор (13), содержащий шток, перемещающийся поступательным движением между положением открывания выхода (3) отбора и положением закрывания упомянутого выхода (3) под действием механического усилия;

термостатическое устройство, содержащее переворотный конусный диск (11), выполненный зацело с ободком (17), перемещающимся вокруг штока затвора (13), при этом переворот диска при значении сверх известной критической температуры приводит к перемещению затвора (13) в его положение закрывания;

устройство (30, 42, (К, 8, 6)) управления, позволяющее формироваться силе удержания затвора, при этом устройством управления управляют таким образом, чтобы при значении ниже критической температуры открывание или закрывание затвора происходило в результате равновесия сил между удерживающей силой и механическим усилием.

2. Исполнительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что механическое усилие оказывает по меньшей мере одна пружина (9) под действием возвратной силы.

3. Исполнительное устройство по любому из пп. 1, 2, отличающееся тем, что затвор содержит сердечник, шток (16) и выполненный зацело с ним закрывающий шарик (15), перемещающийся поступательным движением в положение закрывания либо под действием механического усилия возвратных средств (9), либо под действием переворота диска (11) при значении сверх критической температуры.

4. Исполнительное устройство по п. 3, отличающееся тем, что переворотное конусное устройство (11) механически перемещает шарик (15) в положение закрывания затвора (13), когда температура превышает критическую температуру.

5. Исполнительное устройство по п. 4, отличающееся тем, что шарик содержит кольцо (5), выполненное зацело с шариком (15), при этом ободок (17) приводит в движение упомянутое кольцо (5) на части своей поверхности при перевороте переворотного диска (11).

6. Исполнительное устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что устройством (30, 42, (К, 8, 6)) управления управляет электрический сигнал (Е), обеспечивающий формирование магнитного поля (7) посредством устройства (6) катушки, при этом сердечник затвора (13) по меньшей мере частично выполнен из ферромагнитного материала, при этом индуцируемая магнитная сила может превышать механическое усилие, чтобы удерживать затвор (13) в его открытом положении.

7. Исполнительное устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что устройство (30, 42, (К, 8, 6)) управления содержит гидравлическое устройство (30) регулирования, управляемое гидравлическим приводом, позволяющим подавать текучую среду при данном давлении на вход (34) исполнительного устройства (1), при этом разность давлений между входом (34) корпуса и главным выходом (4) формирует усилие, которое удерживает затвор (13) и может превышать значение механического усилия таким образом, чтобы удерживать затвор (13) в его открытом положении.

8. Исполнительное устройство по п. 7, отличающееся тем, что гидравлическое устройство регулирования является сервоклапаном.

9. Исполнительное устройство по п. 7, отличающееся тем, что гидравлическое устройство регулирования является клапаном типа соленоида.

10. Исполнительное устройство по любому из пп. 8, 9, отличающееся тем, что корпус содержит третий выход (31), называемый выходом управления, позволяющий гидравлическому приводу управлять закрыванием затвора (13), когда давление отбирают из третьего выхода (31), и управлять открыванием затвора (13) за счет отбора окружающего давления.

11. Исполнительное устройство по п. 6, отличающееся тем, что переворотное конусное устройство (11) позволяет действовать на электрическую цепь устройства (30, 42, (К, 8, 6)) управления посредством размыкания или замыкания упомянутой цепи таким образом, чтобы формировать либо магнитную силу, либо гидравлическую силу, обеспечивающую закрывание затвора (13), когда температура превышает критическую температуру.

12. Клапан, содержащий исполнительное устройство по любому из предыдущих пунктов.



 

Похожие патенты:

Предложен способ отслеживания КПД прямого вытеснения высоконапорного насоса в гидравлической системе регулирования турбомашины. Способ включает в себя следующие этапы, на которых: запускают двигатели упомянутой турбомашины на низкой скорости N0 двигателя, при этом упомянутый клапан закрыт; используют компьютер для осуществления движения исполнительного механизма; постепенно увеличивают скорость N двигателя, пока упомянутая производительность Q не достигает заранее определенного значения Q0, которое достаточно для открывания клапана; запоминают в компьютере, во-первых, положение исполнительного механизма, а во-вторых, скорость N двигателя, соответствующую открыванию клапана; повторяют предыдущие этапы в последовательные моменты времени t1, t2, …, tn в течение срока службы упомянутых двигателей турбомашины; и заменяют упомянутый высоконапорный поршневой насос прямого вытеснения, когда упомянутая скорость N двигателя превышает заранее определенное значение Nпредел.

Компрессор (1) турбореактивного двигателя летательного аппарата содержит решетку (2) неподвижных лопаток и систему для отбора воздуха на уровне проходов (5) между двумя лопатками (3) через щели (6), выполненные в упомянутой стенке (4).

Изобретение относится к энергетике. Способ управления заклиненным сопловым аппаратом, установленным между первой и второй турбинами, соединенными последовательно с компрессором.

Газотурбинный двигатель, например двухконтурный турбореактивный двигатель, включает промежуточный кожух, содержащий выполненную в виде тела вращения внутреннюю стенку, ограничивающую с наружной стороны канал течения первичного потока воздуха и средства отбора воздуха.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в энергетических парогазовых установках с газотурбинными двигателями, паровыми турбинами и котлами-утилизаторами, снабженными блоками дожигающих устройств.

Изобретение относится к компрессору газотурбинного двигателя, оборудованного системой отбора воздуха, а также к газотурбинному двигателю, такому как авиационный турбореактивный или турбовинтовой двигатель, оборудованному компрессором этого типа.

Изобретение относится к поточному каналу для компрессора, который расположен концентрично вокруг проходящей в осевом направлении оси машины и для направления в осевом направлении основного потока ограничен круглой в поперечном сечении ограничительной стенкой, при этом ограничительная стенка имеет множество распределенных по окружности проходов обратного потока, через которые ответвляемый из основного потока в месте отбора частичный поток направляется обратно в основной поток в лежащем по потоку выше места отбора месте ввода, и который содержит расположенные лучевидно в поточном канале перья лопаток лопаточного венца, при этом вершины перьев лопаток лежат противоположно ограничительной стенке с образованием зазора, при этом перья рабочих лопаток установлены с возможностью движения в заданном направлении вращения вдоль окружности ограничительной стенки, или ограничительная стенка установлена с возможностью движения в заданном направлении вращения относительно перьев направляющих лопаток лопаточного венца.

Изобретение касается газовой турбины, а также способа ее эксплуатации. Газовая турбина имеет компрессор для подготовки воздуха, камеру сгорания с горелкой и турбину для сброса давления. Предусмотрен байпасный проточный канал, который выполнен для того, чтобы во время работы газовой турбины направлять воздух компрессора на горелку и на поток горячего газа, образовавшийся в камере сгорания. При этом поперечное сечение отверстия байпасного проточного канала можно регулировать с помощью регулирующего органа, причем скорость изменения поперечного сечения отверстия выбирается таким образом, чтобы относительная потеря давления в камере сгорания или температура материала камеры сгорания были постоянными. Изобретение позволяет опускать диапазон с частичной нагрузкой для создания более низких мощностей без превышения предельных значений выброса окиси углерода. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к энергетике. Способ управления работой камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащего компрессор, две горелки, камеру сгорания, расположенную ниже по потоку за указанными горелками, турбину, два температурных датчика ниже по потоку за указанной камерой сгорания. При этом выполнен один отвод для отбора части кислородсодержащего газа ниже по потоку за указанным компрессором и выше по потоку перед указанной камерой сгорания. Причем указанный отвод является частью системы перепуска кислородсодержащего газа в обход камеры сгорания и содержит клапан для регулирования количества отбираемого газа. Способ включает этапы, на которых контролируют температуру продуктов сгорания, сравнивают показания указанных температурных датчиков, открывают указанный клапан или увеличивают степень его открытия в случае, если в результате указанного сравнения будет обнаружено, что разность между показаниями указанных температурных датчиков превышает установленный предел перепада температур. Изобретение позволяет устранить вероятность возникновения высоких выбросов окиси углерода путём автоматического регулирования положения клапана отбора. 9 з. п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к газотурбинным двигателям, в частности к клапанным устройствам для газотурбинных двигателей, и может найти применение в авиадвигателестроении. Клапанный узел канала перепуска компрессора, содержащий корпус компрессора, внешний и внутренний корпуса канала перепуска с установленным с возможностью осевого перемещения внутри внутреннего корпуса кольцевым затвором профилированной формы, привод. Корпус компрессора снабжен осевыми пазами с установленными в них с возможностью перемещения продольными направляющими. Кольцевой затвор усилен продольными ребрами жесткости, соединенными с продольными направляющими и приводом. Привод размещен внутри кольцевого затвора и закреплен на корпусе компрессора. Продольные направляющие выполнены прямоугольного сечения. Кольцевой затвор имеет возможность перемещаться по поверхности внутреннего корпуса канала перепуска. Изобретение позволяет снизить габаритные размеры и массу клапанного узла канала перепуска компрессора, увеличить прочность конструкции. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Узел турбомашины содержит компрессор низкого давления, компрессор высокого давления, промежуточный корпус, размещенный между ними, клапан перепуска воздуха и приводной силовой гидроцилиндр клапана перепуска воздуха. Клапан перепуска воздуха расположен между компрессором низкого давления и компрессором высокого давления и установлен во внутреннем кожухе промежуточного корпуса. Приводной силовой гидроцилиндр клапана перепуска воздуха содержит цилиндр, продолженный разделителем, используемым для крепления приводного силового гидроцилиндра к стенке корпуса турбомашины, и стержень поршня, окруженный разделителем и предназначенный для соединения с концом механизма передачи. Разделитель не содержит боковые отверстия, а расположенный вниз по потоку фланец промежуточного корпуса крепится на боковой стороне разделителя. При сборке приводного силового гидроцилиндра размещают стержень поршня так, что он выступает из разделителя, затем соединяют выступающий стержень поршня с концом механизма передачи, выступающим из стенки корпуса на стороне приводного силового гидроцилиндра. Втягивают стержень поршня так, чтобы подводить цилиндр ближе к указанной стенке корпуса, и крепят разделитель к стенке корпуса. Группа изобретений позволяет обеспечить противопожарную защиту приводного силового гидроцилиндра клапана перепуска воздуха без существенного усложнения процесса его сборки. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 9 ил.

Исполнительное устройство содержит: неподвижную часть, образующую корпус, содержащий вход для прохождения текучей среды, главный выход и второй выход отбора и возвратные средства, действующие механическим усилием на подвижную часть; подвижную часть, содержащую затвор, содержащий шток, перемещающийся между положением открывания и положением закрывания; термостатическое устройство, содержащее переворотный конусный диск, при этом переворот диска при значении сверх известной критической температуры приводит к перемещению затвора в его положение закрывания; устройство управления, обеспечивающее создание силы удержания затвора, при этом устройством управления управляют таким образом, чтобы при значении ниже критической температуры открывание или закрывание затвора происходило в результате равновесия сил между удерживающей силой и механическим усилием. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх