Многоканальное устройство впрыска для авиационного двигателя

Изобретение относится к многоканальному устройству впрыска топлива для авиационного двигателя. Устройство содержит входной трубопровод, по меньшей мере два трубопровода, впрыска и продувочный трубопровод, распределитель топлива, соединенный с каждым трубопроводом и содержащий подвижный элемент, который содержит канал впрыска, причем подвижный элемент дополнительно содержит продувочный канал и выполнен с возможностью находиться в первом диапазоне положений, в которых канал впрыска соединяет между собой входной трубопровод и трубопроводы впрыска, и во втором диапазоне положений, в которых канал впрыска соединяет между собой входной трубопровод и по меньшей мере первый трубопровод впрыска. При этом продувочный канал соединяет между собой продувочный трубопровод и по меньшей мере второй трубопровод впрыска. Устройство дополнительно содержит привод, выполненный с возможностью перемещения подвижного элемента в безопасное положение при обнаружении неисправности распределителя, при этом канал впрыска соединяет между собой в этом безопасном положении подвижного элемента входной трубопровод и первый трубопровод впрыска, тогда как продувочный канал не соединяет продувочный трубопровод ни с одним из трубопроводов впрыска. Изобретение позволяет повысить надежность впрыска топлива в авиационном двигателе. 2 н. и 24 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области топливных форсунок и, в частности, к области многоканальных топливных форсунок для авиационного двигателя.

Уровень техники

Вот уже много лет европейские директивы требуют от авиационной отрасли снижения степени выбросов летательными аппаратами оксидов азота (NOx).

Для снижения выбросов NOx в летательных аппаратах, как известно, используют многоканальное устройство впрыска топлива, то есть устройство впрыска, подающее топливо по двум трубопроводам впрыска, ведущим в двигатель. Такое устройство впрыска обычно содержит распределитель топлива, позволяющий распределять входящий топливный поток в один и/или другой из трубопроводов впрыска, чтобы добиться лучшей однородности смеси воздух/топливо в двигателе и, следовательно, лучшего сгорания, что позволяет уменьшить количество загрязняющих выбросов.

Распределение топливного потока между двумя трубопроводами впрыска регулируют при помощи подвижного элемента, как правило, управляемого первым приводом и первым датчиком. Осуществляемое распределение зависит от различных параметров полета, и в определенных ситуациях, например, таких как запуск или режим малого газа на земле или в воздухе, топливо проходит только по первому определенному трубопроводу впрыска (как правило, называемому «контрольным» трубопроводом), а по второму трубопроводу впрыска топливо не проходит.

Кроме того, в зависимости от конструктивных решений и в зависимости от двигателя, когда второй трубопровод впрыска не подает топливо, принимают решение об удалении из этого второго трубопровода впрыска содержащегося в нем застаивающегося топлива, чтобы избежать коксования топлива, застаивающегося в этом втором трубопроводе впрыска.

Поэтому, кроме распределителя, некоторые устройства впрыска содержат дополнительный продувочный орган, выполненный с возможностью опорожнения второго трубопровода впрыска.

Продувочным органом и распределителем необходимо управлять абсолютно синхронно. Действительно, продувочный орган должен начинать продувку второго трубопровода впрыска, только когда в этот второй трубопровод не поступает топливо из распределителя, в противном случае это может привести к нарушению впрыска топлива во время полета.

Кроме того, добавление этого дополнительного продувочного органа в устройство впрыска приводит к увеличению размеров этого устройства.

Устройство впрыска, описанное в документе US 2012/0159953, призвано устранить эти недостатки при помощи подвижного элемента, перемещающегося между двумя положениями, позволяющими производить продувку и/или впрыск топлива.

Однако подвижный элемент такого устройства впрыска может выйти из строя и оказаться заблокированным в положении, препятствующем работе двигателя.

Первым последствием такой неисправности может стать риск воспламенения топлива, собранного во время предыдущих продувок.

Вторым последствием является недостаточный впрыск топлива с точки зрения расхода двигателя, что не позволяет двигателю поддерживать летательный аппарат в полете.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является уменьшение рисков, появляющихся в результате нарушения синхронизации между функцией многоканального впрыска и функцией продувки.

Другой задачей изобретения является уменьшение размеров устройства впрыска, которое обеспечивает функции многоканального впрыска и продувки.

Еще одна задача заключается в том, чтобы при отказе такого устройства впрыска избежать рисков воспламенения топлива, собранного в ходе предыдущих продувок, и недостаточной тяги двигателя, в который должно поступать топливо.

В связи с этим предложено многоканальное устройство впрыска топлива для авиационного двигателя, содержащее входной трубопровод, по меньшей мере два трубопровода впрыска и продувочный трубопровод, распределитель топлива, соединенный с каждым трубопроводом и содержащий подвижный элемент, который содержит канал впрыска и продувочный канал и который выполнен с возможностью находиться:

- в первом диапазоне положений, в которых канал впрыска соединяет между собой входной трубопровод и трубопроводы впрыска, и

- во втором диапазоне положений, в которых канал впрыска соединяет между собой входной трубопровод и по меньшей мере один первый трубопровод впрыска, тогда как продувочный канал соединяет между собой продувочный трубопровод и по меньшей мере один второй трубопровод впрыска, при этом устройство дополнительно содержит привод, выполненный с возможностью перемещения подвижного элемента в безопасное положение при обнаружении неисправности распределителя, при этом канал впрыска соединяет в этом безопасном положении подвижного элемента входной трубопровод по меньшей мере с одним из трубопроводов впрыска, тогда как продувочный канал не соединяет продувочный трубопровод ни с одним из трубопроводов впрыска.

Когда подвижный элемент предложенного устройства занимает положение, находящееся в первом диапазоне, распределитель осуществляет многоканальный впрыск, распределенный между различными трубопроводами впрыска, когда из входного трубопровода поступает топливо.

Когда же подвижный элемент занимает положение, находящееся во втором диапазоне, распределитель одновременно осуществляет впрыск в направлении по меньшей мере одного трубопровода впрыска и обеспечивает продувку второго трубопровода. Наличие двух каналов в подвижном элементе позволяет гарантировать, что входной трубопровод не может направлять топливо во второй трубопровод впрыска, пока его содержимое удаляется через продувочный трубопровод.

Таким образом, предпочтительно функции многоканального впрыска и продувки объединены в одном распределительном органе и селективно активируются простым перемещением подвижного элемента между первым и вторым диапазонами положений, что позволяет избегать ранее упомянутых рисков рассогласования.

Кроме того, в безопасном положении топливо не может поступать в продувочный трубопровод из какого-либо трубопровода впрыска; следовательно, уже собранное топливо не может воспламениться.

Кроме того, в безопасном положении по меньшей мере в один из трубопроводов впрыска поступает топливо из входного трубопровода через канал впрыска. Это позволяет гарантировать подачу топлива таким образом, чтобы избегать потери тяги двигателя, в который должно поступать топливо.

Кроме того, заявленное устройство впрыска является простым в применении и занимает меньше места, чем известные устройства впрыска.

Устройство впрыска может содержать единственный датчик, выполненный с возможностью измерения положения подвижного элемента, и единственный привод для перемещения подвижного элемента, при этом датчик и привод связаны с блоком управления, находящимся в двигателе или, в целом, в летательном аппарате. Известные устройства впрыска, содержащие раздельные продувочный орган и распределитель, могут управляться таким блоком управления только при помощи как минимум двух приводов и двух датчиков положения. Однако такой блок управления обычно имеет очень ограниченное число портов соединения с управляемыми устройствами. По сравнению с известными устройствами впрыска заявленное устройство впрыска задействует меньше соединительных портов такого блока управления и позволяет высвободить большее число таких портов для управления другими устройствами при помощи такого блока управления.

Кроме того, предложенное устройство впрыска является простым в изготовлении и занимает меньше места в двигателе по сравнению с устройством впрыска, содержащим раздельные распределитель и продувочный орган.

Канал впрыска может быть выполнен с возможностью соединения между собой входного трубопровода и только первого трубопровода впрыска, когда подвижный элемент занимает безопасное положение.

Использование только одного из двух трубопроводов впрыска необходимо во время запуска или в режиме малого газа на земле или в полете летательного аппарата. Следовательно, предусмотренное таким образом безопасное положение позволяет преодолеть ситуацию отказа устройства впрыска в этих конкретных фазах полета.

Входной трубопровод может заканчиваться входным отверстием, полностью выходящим в канал впрыска, когда подвижный элемент занимает безопасное положение. Кроме того, первый трубопровод впрыска может заканчиваться отверстием впрыска, полностью выходящим в канал впрыска, когда подвижный элемент занимает безопасное положение.

Эти признаки позволяют увеличить расход топлива, подаваемого в двигатель в безопасном положении, и уменьшить таким образом риски потери тяги двигателя в случае неисправности устройства впрыска.

Подвижный элемент может быть выполнен с возможностью занимать третий диапазон положений, в котором канал впрыска соединяет входной трубопровод только с первым трубопроводом впрыска и в котором продувочный канал не соединяет продувочный трубопровод ни с одним из трубопроводов впрыска.

Подвижный элемент может быть выполнен в виде золотника, перемещающегося скольжением в корпусе вдоль продольной оси и в безопасном положении приходящим в положение упора в дно корпуса.

Трубопроводы впрыска могут быть выполнены в количестве двух и могут заканчиваться, каждый, отверстием впрыска, выходящим в корпус, при этом канал впрыска проходит поперечно к продольной оси и имеет ширину вдоль указанной оси, равную сумме длины вдоль указанной оси, разделяющей ближайшие края двух отверстий впрыска, и диаметра двух отверстий впрыска вдоль указанной оси, при этом оба отверстия имеют одинаковый диаметр.

Кроме того, входной трубопровод может заканчиваться входным отверстием, выходящим в корпус в продольном положении, которое находится между соответствующими продольными положениями отверстий впрыска, при этом диаметр канала впрыска вдоль продольной оси превышает диаметр входного отверстия вдоль указанной оси.

Кроме того, продувочный трубопровод может заканчиваться продувочным отверстием, выходящим в корпус, при этом ближайшие края входного и продувочного отверстий разделены расстоянием вдоль продольной оси, превышающим диаметр канала впрыска вдоль указанной оси.

Золотник может иметь срединный участок, разделяющий каналы впрыска и продувки, при этом длина срединного участка вдоль продольной оси превышает диаметр каждого отверстия впрыска вдоль указанной оси и меньше расстояния, разделяющего ближайшие края двух отверстий впрыска вдоль указанной оси.

Кроме того, длина срединного участка вдоль продольной оси может быть меньше расстояния вдоль указанной оси, разделяющего входное отверстие и отверстие впрыска, которым заканчивается второй трубопровод впрыска.

В рамках изобретения предложен также авиационный двигатель, содержащий по меньшей мере одно описанное выше устройство впрыска.

Краткое описание чертежей

Другие отличительные признаки, задачи и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания, которое является чисто иллюстративным и неограничивающим и представлено со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг. 1 схематично показан топливный контур авиационного двигателя, содержащий устройство впрыска топлива согласно варианту осуществления изобретения;

на фиг. 2А и 2B показаны два соответствующие элемента распределителя согласно варианту осуществления, входящие в состав устройства впрыска, показанного на фиг. 1, частичный вид в разрезе;

на фиг. 3 показан распределитель, содержащий элементы, изображенные на фиг. 2А и 2B, и находящийся в первой конфигурации, вид в разрезе;

на фиг. 4 показан распределитель, изображенный на фиг. 3 и находящийся во второй конфигурации, вид в разрезе;

на фиг. 5 показан распределитель, изображенный на фиг. 3 и находящийся в третьей конфигурации, вид в разрезе;

на фиг. 6 показан распределитель, изображенный на фиг. 3 и находящийся в четвертой конфигурации, вид в разрезе;

на фиг. 7 показан распределитель, изображенный на фиг. 3 и находящийся в пятой конфигурации, вид в разрезе.

На всех чертежах подобные элементы имеют одинаковые обозначения.

Осуществление изобретения

Как показано на фиг. 1, авиационный двигатель М содержит многоканальное устройство 1 впрыска топлива.

Устройство 1 впрыска содержит распределитель 2, соединенный с входным трубопроводом 10, с двумя трубопроводами 11, 12 впрыска и с продувочным трубопроводом 14.

Каждый трубопровод 10, 11, 12, 14 выполнен с возможностью транспортировки топлива.

Входной трубопровод 10 содержит входной конец, предназначенный для соединения с источником S топлива, и выходной конец, соединенный с первым отверстием распределителя 2.

Каждый трубопровод впрыска содержит входной конец, соединенный с соответствующим отверстием впрыска распределителя 2. Каждый трубопровод 11, 12 впрыска может также содержать несколько выходных концов, каждый из которых заканчивается соплом.

Первый трубопровод 11 впрыска, называемый «контрольным» трубопроводом впрыска, выполнен с возможностью подачи топлива с постоянным расходом, оптимизированным для работы на режимах малого газа.

Второй трубопровод 12 впрыска, называемый «главным» трубопроводом впрыска, выдает переменный расход топлива, оптимизированный для высокооборотных режимов. Эти два трубопровода 11, 12 были усовершенствованы для обеспечения лучшей адаптации нагнетания воздуха и впрыска топлива к разным рабочим режимам камеры сгорания, чтобы уменьшить загрязняющие выбросы, такие как окись азота и дымы.

Продувочный трубопровод 14 содержит входной конец, соединенный с продувочным отверстием 204 распределителя 2, и выходной конец, предназначенный для соединения с продувочным коллекторным устройством.

Распределитель 2 содержит подвижный элемент, перемещающийся между несколькими конфигурациями, что будет описано ниже.

Устройство впрыска содержит также привод 16, выполненный с возможностью перемещения подвижного элемента, например, привод гидравлического типа, и датчик 18 положения этого подвижного элемента, например, датчик 18 типа LVDT ("Linear Variable Differential Transformer" на английском языке). Привод 16 и датчик 18 положения могут быть встроены или не встроены в распределитель 2.

Датчик 18 положения соединен с соответствующим портом блока 5 управления и выполнен с возможностью передачи в него текущего положения подвижного элемента в распределителе 2.

Привод 16 соединен с другим портом блока 5 управления.

Блок 5 управления может быть встроен в устройство 1 впрыска или может быть внешним по отношению к этому устройству (например, блок может представлять собой вычислительное устройство, встроенное в двигатель М, как показано на фиг. 1, или может быть вычислительным устройством летательного аппарата, связанным не только с устройством 1 впрыска, но также с другими устройствами этого летательного аппарата).

Устройство 1 впрыска может также содержать на входном трубопроводе 10 дозатор 17 расхода, расположенный на входе распределителя 2. Дозатор 17 выполнен с возможностью подачи в распределитель 2 топливного потока с регулируемым расходом. Этот расход может, например, определять блок 5 управления.

Как показано на фиг. 2А и 2B, распределитель 2 содержит корпус 20, и подвижный элемент представляет собой подвижный золотник 22, выполненный с возможностью поступательного перемещения в корпусе 20 вдоль продольной оси X.

Корпус 20 содержит внутреннюю стенку 205, ограничивающую цилиндрическую полость, образующие которой проходят параллельно продольной оси X, и дно 206. Во внутренней стенке 205 выполнены входное отверстие 200, отверстия 201, 202 впрыска и продувочное отверстие 204.

Условно все упомянутые ниже длины и диаметры измеряются по умолчанию параллельно продольной оси X, если только не указано иное.

Кроме того, первым отверстием 201 впрыска называется отверстие впрыска, ближайшее к дну 206 корпуса, а вторым отверстием 202 впрыска является отверстие, наиболее удаленное от дна 206 корпуса 20.

Оба отверстия 201, 202 впрыска центрованы по первой образующей стенки, а входное 200 и продувочное 204 отверстия центрованы по второй образующей стенки, противоположной к первой образующей относительно продольной оси X, при этом продувочное отверстие 204 более удалено от дна 206, чем входное отверстие 200.

Золотник 22 содержит первый конец 220 напротив дна 206 корпуса 20, и второй конец 228, противоположный первому концу 220.

Датчик 18 положения устройства 1 впрыска (показан на фиг. 1) установлен в золотнике 22 на уровне второго конца 228. Привод 16 устройства 1 впрыска (тоже показан на фиг. 1) может быть тоже закреплен на втором конце 228.

Золотник 22 содержит два отдельных канала, выполненных с возможностью транспортировки топлива в направлении, поперечном к золотнику 22 и перпендикулярном к продольной оси X: канал 223 впрыска и продувочный канал 226.

Золотник 22 содержит пять последовательных участков вдоль продольной оси X:

- первый концевой участок 221, заканчивающийся первым концом 220 золотника 22 напротив дна 206,

- первый промежуточный участок 222, продолжающий первый концевой участок 221 и образующий канал 223 впрыска,

- срединный участок 224, продолжающий первый промежуточный участок 222,

- второй промежуточный участок 225, продолжающий срединный участок 224 и образующий продувочный канал 226, и

- второй концевой участок 227, продолжающий второй промежуточный участок 225 и заканчивающийся вторым концом 228 золотника 22.

Концевые участки 221, 227 и срединный участок 224 имеют так называемое «наружное» сечение, которое по существу соответствует сечению полости корпуса 20. Специалисту понятно, что выражение «сечение по существу соответствует» обозначает сечение, предназначенное для предупреждения утечек топлива между огибающей золотника 22 и полостью корпуса 20 на уровне участков 221, 224 и 227.

Первый промежуточный участок 222 золотника 22 имеет сечение, меньшее наружного сечения, например, центрованное по оси X. Кольцевая выемка, остающаяся между первым промежуточным участком 222 и стенкой корпуса 20, образует при этом канал 223 впрыска.

Первый промежуточный участок 222 проходит по длине, которая превышает:

- диаметр D1 первого отверстия 201 впрыска,

- диаметр D2 второго отверстия 202 впрыска,

- диаметр входного отверстия 200; и

- расстояние между ближайшими краями двух отверстий 201, 202 впрыска.

Второй промежуточный участок 225 золотника 22 имеет сечение, тоже меньшее наружного сечения золотника, например, центрованное по оси X. Кольцевая выемка, остающаяся между вторым промежуточным участком 225 и стенкой корпуса 20, образует при этом продувочный канал 226.

Срединный участок 224 золотника 22 изолирует друг от друга оба канала.

Срединный участок 224 имеет длину L4 вдоль продольной оси X, превышающую диаметр D2 второго отверстия 202 впрыска.

Кроме того, срединный участок 224 имеет длину L4 вдоль продольной оси X, меньшую расстояния вдоль продольной оси X между ближайшими краями входного отверстия 200 и второго отверстия 202 впрыска.

Продольное расстояние D’ между ближайшими краями входного отверстия 200 и продувочного отверстия 204 превышает длину L2 первого промежуточного участка 222.

Распределитель 2 устройства 1 впрыска может занимать несколько конфигураций за счет перемещения скольжением золотника 22 в корпусе 20 вдоль оси X, при этом каждая конфигурация соответствует диапазону специфических положений золотника 22 в корпусе 20. Далее со ссылками на фиг. 3-7 следует подробное описание этих конфигураций.

Условно, положение золотника 22 по умолчанию является положением, измеряемыми датчиком 18 положения.

Кроме того, термины «соединять» или «соединять между собой», используемые в дальнейшем для каналов и трубопроводов устройства 1 впрыска по умолчанию обозначают соединение каналов и трубопроводов, обеспечивающее прохождение топлива.

Конфигурация многоканального впрыска

В диапазоне положений золотника 22, называемом диапазоном многоканального впрыска, канал 223 впрыска соединяет входное отверстие 200 с трубопроводами 11, 12 впрыска, как показано на фиг. 3 и 4.

В частности, в каждом положении этого диапазона многоканального впрыска входное отверстие 200 полностью сообщается с каналом 223 впрыска, и по меньшей мере один участок по меньшей мере одного из отверстий 201, 202 впрыска тоже сообщается с каналом 223 впрыска.

Диапазон многоканального впрыска ограничен двумя положениями золотника, соответственно обозначенными 0% и 100%.

На фиг. 3 показано положение 0% золотника 22, а на фиг. 4 показано положение золотника 22, находящееся между 0% и 100%.

Длина L2 первого промежуточного участка 222 (соответствующая диаметру канала 223 впрыска) и диаметр двух отверстий 201, 202 впрыска рассчитаны таким образом, чтобы в любом положении х диапазона многоканального впрыска х% общего расхода топлива, попадающего в канал 223 впрыска через входное отверстие 200, проходили по первому трубопроводу 11 впрыска, тогда как (100-х)% этого общего расхода проходили по второму трубопроводу 12 впрыска. Длина L2 может быть равна сумме длины D, разделяющей ближайшие края двух отверстий впрыска, и диаметра одного из двух отверстий впрыска.

Поскольку срединный участок 224 золотника 22 имеет длину, превышающую диаметр второго отверстия 202 впрыска, это второе отверстие 202 впрыска не может сообщаться с продувочным каналом 226. Следовательно, в каждом положении диапазона многоканального впрыска продувочный канал 226 не соединен ни с одним из трубопроводов 11,12 впрыска.

Кроме того, продувочное отверстие 204 не сообщается с каналом 223 впрыска, что препятствует перенаправлению топливного потока, поступающего в канал 223 впрыска через входное отверстие 200, в продувочное отверстие 204.

Конфигурация простого впрыска

В диапазоне положений золотника 22, называемом диапазоном простого впрыска, канал 223 впрыска соединяет входное отверстие 200 только с одним из трубопроводов 11, 12 впрыска, как показано на фиг. 5.

На фиг. 5 показано положение золотника 22, обозначенное 100% и входящее в диапазон простого впрыска.

Этот диапазон простого впрыска связан с диапазоном двойного впрыска; таким образом, золотник 22 переводят из диапазона двойного впрыска в диапазон простого впрыска посредством приближения золотника 22 к дну 206 корпуса 20, как только второе отверстие 202 впрыска окажется перекрытым срединным участком 224 золотника 22.

Этот диапазон простого впрыска не сводится только к одному положению, поскольку длина L4 срединного участка 224 превышает диаметр отверстия 202 впрыска.

В каждом положении этого диапазона простого впрыска входное отверстие 200 и первое отверстие 201 впрыска полностью выходят в канал 223 впрыска.

Таким образом, топливный поток, поступающий из входного трубопровода 10, может попадать в канал 223 впрыска через входное отверстие 200 и выходить через первое отверстие 201 впрыска без уменьшения расхода.

Предпочтительно золотник 22 устройства 1 впрыска можно переводить в диапазон простого впрыска в некоторых фазах полета летательного аппарата, на котором его используют, таких как запуск летательного аппарата или фаза малого газа на земле.

Конфигурация продувки

В диапазоне положений золотника 22, называемом диапазоном продувки, канал 223 впрыска соединяет входное отверстие 200 с первым отверстием 201 впрыска, и продувочный канал 226 соединяет между собой второе отверстие 202 впрыска и продувочное отверстие 204.

На фиг. 6 показано положение золотника 22, обозначенное 110% и входящее в диапазон простого впрыска.

Этот диапазон продувки связан с диапазоном простого впрыска; золотник 22 переводят из диапазона простого впрыска в диапазон продувки путем дальнейшего приближения золотника 22 к дну 206 корпуса 20, как только по меньшей мере один участок второго отверстия 202 впрыска начинает сообщаться с продувочным каналом 226 и как только по меньшей мере один участок продувочного отверстия 204 начинает тоже сообщаться с продувочным каналом 226.

Поскольку срединный участок 224 имеет длину вдоль оси, меньшую продольного расстояния между ближайшими краями входного отверстия 200 и второго отверстия 202 впрыска, существует по меньшей мере одно положение золотника 22, входящее в диапазон продувки, в котором входное отверстие 200 полностью сообщается с каналом 223 впрыска и в котором второе отверстие 202 впрыска полностью сообщается с продувочным каналом 226: при этом 100% потока, поступающего из входного трубопровода 10, может направляться в первый трубопровод 11 впрыска, причем золотник 22 не уменьшает расход этого потока.

Кроме того, топливо, застаивающееся во втором трубопроводе 11 впрыска, можно удалить через продувочный трубопровод 14 после его прохождения через продувочный канал 226.

Удаление застаивающегося топлива может происходить автоматически по продувочному трубопроводу 14, благодаря разности давления между продувочным трубопроводом 14 и вторым трубопроводом 11 впрыска и/или за счет простой силы тяжести.

Безопасная конфигурация

В диапазоне положений золотника 22, называемом диапазоном безопасности, канал 223 впрыска соединяет входное отверстие 200 с первым выходным отверстием, и продувочный канал 226 не соединяет между собой второе отверстие 202 впрыска и выходное отверстие.

На фиг. 7 показано положение золотника 22, обозначенное 120% и входящее в этот диапазон безопасности.

Этот диапазон безопасности связан с диапазоном продувки; золотник 22 переходит из диапазона продувки к диапазону безопасности при дальнейшем приближении золотника 22 к дну 206 корпуса 20, как только продувочное отверстие 204 или второе отверстие 202 впрыска перестает сообщаться с продувочным каналом 226 и перекрывается вторым концевым участком 227 (в представленном варианте осуществления концевой участок 204 перекрывает именно продувочное отверстие 204).

В этот диапазон безопасности входит, в частности, крайнее положение золотника 22 в корпусе 20 (речь идет о положении, показанном на фиг. 7): это крайнее положение золотника 22 достигается, когда первый конец 220 золотника 22 упирается в дно 206 корпуса 20.

Как и диапазон простого впрыска, диапазон безопасности позволяет перенаправить топливный поток, поступающий из входного трубопровода 10, в первый выходной трубопровод и не позволяет осуществлять продувку второго трубопровода 12 впрыска.

Этот диапазон безопасности представляет интерес, когда происходит потеря контроля за перемещением золотника 22 в корпусе 20 (например, по причине отказа датчика 18 положения).

При обнаружении такой потери контроля золотник 22 движется естественным ходом (за счет уравновешивания сил) до своего крайнего положения, обеспечивая простой впрыск через первый трубопровод 11 впрыска в двигатель и препятствуя при этом продувке второго трубопровода 12 впрыска. Это уравновешивание толкающих сил может, например, осуществлять пружина, входящая в состав привода 16.

Одной из задач диапазона положений безопасности является минимизация повреждений двигателя при отказе устройства впрыска.

Во-первых, в безопасном положении задействован только один из двух трубопроводов впрыска (первый или «контрольный» трубопровод). Использование только одного из двух трубопроводов впрыска необходимо во время запуска или в режиме малого газа на земле или во время полета летательного аппарата. Следовательно, такое положение безопасности позволяет преодолеть отказ устройства впрыска в этих конкретных фазах полета.

Во-вторых, в безопасном положении не допускается никакая продувка, так как для нее необходимо отбирать очень горячий воздух из камеры сгорания и направлять его в продувочный орган, связанный с топливным контуром. Это может привести к воспламенению, что чревато гораздо более серьезными последствиями, чем возможное коксование в трубопроводах впрыска в контексте отказа устройства впрыска.

В-третьих, в безопасном положении следует избегать остановки двигателя, хотя задействован только один из двух трубопроводов впрыска (в данном случае «контрольный» трубопровод). Именно по этой причине в каждом положении этого диапазона безопасности все входное отверстие 200 и все первое отверстие 201 впрыска полностью сообщаются с каналом 223 впрыска. Действительно, это позволяет каналу впрыска направлять поток с максимальным расходом из входного трубопровода в первый трубопровод впрыска («контрольный» трубопровод).

Блок 5 управления может определять команду управления приводом 16 таким образом, чтобы переместить золотник 22 в корпусе в один или другой из вышеупомянутых диапазонов.

Эта команда может быть рассчитана на основании двух заданных значений: заданного значения распределения и заданного значения продувки.

Заданное значение распределения может представлять собой, например, общее соотношение расхода потока (между 0% и 100%), направляемого в один из трубопроводов 11, 12 впрыска, например, в первый трубопровод впрыска.

Заданное значение может быть булевым значением, указывающим на то, следует или нет запустить продувку второго трубопровода 12 впрыска.

Версии осуществления

Многоканальное устройство впрыска в соответствии с изобретением не ограничено вариантом осуществления, описанным выше со ссылками на прилагаемые фигуры.

Каналы впрыска и продувки можно выполнить по-другому, чем в виде участков суженного сечения, например, их можно выполнить при помощи проходящих продольно щелей, обеспечивающих прохождение топлива по существу в поперечном направлении.

Каналы впрыска и продувки могут быть прямыми или могут иметь более сложные профили, содержащие колена или изгибы.

Датчик 18 положения устройства может быть установлен в других местах золотника 22.

Входное отверстие, продувочное отверстие и отверстия впрыска могут иметь одинаковые или разные размеры.

Входное отверстие, продувочное отверстие и отверстия впрыска могут иметь круглое или не круглое сечение (в этом случае используемый в описании термин «диаметр» можно рассматривать как средний диаметр).

Подвижный элемент 22 устройства 1 впрыска не ограничен выполнением в виде золотника 22, перемещающегося скольжением в корпусе 20. В непоказанной версии подвижный элемент 22 может быть выполнен с возможностью вращения относительно опорного элемента распределителя 2, при этом отверстия расположены относительно друг друга в опорном элементе под углами, обеспечивающими описанные выше взаимные соединения (и отсутствие соединений). При этом устройство 1 впрыска может переходить из одной конфигурации в другую за счет вращения этого подвижного элемента относительно опорного элемента.

Кроме того, устройство 1 впрыска может содержать более двух трубопроводов 11, 12 впрыска, по меньшей мене один из которых можно продувать путем соединения с продувочным трубопроводом.

1. Многоканальное устройство (1) впрыска топлива для авиационного двигателя (М), содержащее:

- входной трубопровод (10), по меньшей мере два трубопровода (11, 12) впрыска и продувочный трубопровод (14),

- распределитель (2) топлива, соединенный с каждым трубопроводом и содержащий подвижный элемент (22), который содержит канал (223) впрыска,

при этом подвижный элемент (22) дополнительно содержит продувочный канал (226) и выполнен с возможностью находиться:

- в первом диапазоне положений, в которых канал (223) впрыска соединяет между собой входной трубопровод (10) и трубопроводы (11, 12) впрыска, и

- во втором диапазоне положений, в которых канал (223) впрыска соединяет между собой входной трубопровод (10) и по меньшей мере один первый трубопровод (11) впрыска, тогда как продувочный канал (226) соединяет между собой продувочный трубопровод (14) и по меньшей мере один второй трубопровод (12) впрыска,

при этом устройство отличается тем, что дополнительно содержит привод, выполненный с возможностью перемещения подвижного элемента в безопасное положение при обнаружении неисправности распределителя, при этом канал (223) впрыска соединяет между собой в этом безопасном положении подвижного элемента (22) входной трубопровод (10) и по меньшей мере один (11) из трубопроводов впрыска, тогда как продувочный канал (226) не соединяет продувочный трубопровод (14) ни с одним из трубопроводов (12) впрыска.

2. Устройство (1) впрыска топлива по п. 1, в котором канал (223) впрыска соединяет между собой входной трубопровод (10) и только первый трубопровод (11) впрыска, когда подвижный элемент (22) занимает безопасное положение.

3. Устройство (1) впрыска топлива по п. 1, в котором входной трубопровод заканчивается входным отверстием (200), полностью выходящим в канал (223) впрыска, когда подвижный элемент (22) занимает безопасное положение.

4. Устройство (1) впрыска топлива по п. 2, в котором входной трубопровод заканчивается входным отверстием (200), полностью выходящим в канал (223) впрыска, когда подвижный элемент (22) занимает безопасное положение.

5. Устройство (1) впрыска топлива по п. 1, в котором первый трубопровод (11) впрыска заканчивается отверстием (201) впрыска, полностью выходящим в канал (223) впрыска, когда подвижный элемент (22) занимает безопасное положение.

6. Устройство (1) впрыска топлива по п. 2, в котором первый трубопровод (11) впрыска заканчивается отверстием (201) впрыска, полностью выходящим в канал (223) впрыска, когда подвижный элемент (22) занимает безопасное положение.

7. Устройство (1) впрыска топлива по п. 3, в котором первый трубопровод (11) впрыска заканчивается отверстием (201) впрыска, полностью выходящим в канал (223) впрыска, когда подвижный элемент (22) занимает безопасное положение.

8. Устройство (1) впрыска топлива по п. 4, в котором первый трубопровод (11) впрыска заканчивается отверстием (201) впрыска, полностью выходящим в канал (223) впрыска, когда подвижный элемент (22) занимает безопасное положение.

9. Устройство (1) впрыска топлива по одному из пп. 1-8, в котором подвижный элемент (22) выполнен с возможностью занимать третий диапазон положений, в котором канал (223) впрыска соединяет входной трубопровод (10) только с первым трубопроводом (11) впрыска, при этом продувочный канал (226) не соединяет продувочный трубопровод (14) ни с одним из трубопроводов (12) впрыска.

10. Устройство (1) впрыска топлива по одному из пп. 1-8, в котором подвижный элемент (22) выполнен в виде золотника, перемещающегося скольжением в корпусе (20) вдоль продольной оси (X), при этом в безопасном положении золотник (22) приходит в положение упора в дно (206) корпуса (20).

11. Устройство (1) впрыска топлива по п. 9, в котором подвижный элемент (22) выполнен в виде золотника, перемещающегося скольжением в корпусе (20) вдоль продольной оси (X), при этом в безопасном положении золотник (22) приходит в положение упора в дно (206) корпуса (20).

12. Устройство (1) впрыска топлива по п. 10, в котором трубопроводы (11, 12) впрыска выполнены в количестве двух и заканчиваются, каждый, отверстием (201, 202) впрыска, выходящим в корпус (20), при этом канал впрыска проходит поперечно к продольной оси (X) и имеет ширину (L2) вдоль указанной оси (X), равную сумме длины (D) вдоль указанной оси (X), разделяющей ближайшие края двух отверстий (201, 202) впрыска, и диаметра двух отверстий (201, 202) впрыска вдоль указанной оси (X), при этом оба отверстия имеют одинаковый диаметр (D1, D2).

13. Устройство (1) впрыска топлива по п. 11, в котором трубопроводы (11, 12) впрыска выполнены в количестве двух и заканчиваются, каждый, отверстием (201, 202) впрыска, выходящим в корпус (20), при этом канал впрыска проходит поперечно к продольной оси (X) и имеет ширину (L2) вдоль указанной оси (X), равную сумме длины (D) вдоль указанной оси (X), разделяющей ближайшие края двух отверстий (201, 202) впрыска, и диаметра двух отверстий (201, 202) впрыска вдоль указанной оси (X), при этом оба отверстия имеют одинаковый диаметр (D1, D2).

14. Устройство (1) впрыска топлива по п. 10, в котором трубопроводы (11, 12) впрыска выполнены в количестве двух и заканчиваются, каждый, отверстием (201, 202) впрыска, выходящим в корпус (20), при этом входной трубопровод (10) заканчивается входным отверстием (200), выходящим в корпус в продольном положении, которое находится между соответствующими продольными положениями отверстий (201, 202) впрыска, при этом диаметр (L2) канала (223) впрыска вдоль продольной оси (X) превышает диаметр входного отверстия (200) вдоль указанной оси (X).

15. Устройство (1) впрыска топлива по одному из пп. 11-13, в котором трубопроводы (11, 12) впрыска выполнены в количестве двух и заканчиваются, каждый, отверстием (201, 202) впрыска, выходящим в корпус (20), при этом входной трубопровод (10) заканчивается входным отверстием (200), выходящим в корпус в продольном положении, которое находится между соответствующими продольными положениями отверстий (201, 202) впрыска, при этом диаметр (L2) канала (223) впрыска вдоль продольной оси (X) превышает диаметр входного отверстия (200) вдоль указанной оси (X).

16. Устройство (1) впрыска топлива по п. 10, в котором входной трубопровод (10) заканчивается входным отверстием (200), выходящим в корпус, а продувочный трубопровод (14) заканчивается продувочным отверстием (204), тоже выходящим в корпус (20), при этом ближайшие края входного (200) и продувочного (204) отверстий разделены расстоянием (D') вдоль продольной оси (X), которое превышает диаметр (L2) канала (223) впрыска вдоль указанной оси (X).

17. Устройство (1) впрыска топлива по одному из пп. 11-14, в котором входной трубопровод (10) заканчивается входным отверстием (200), выходящим в корпус, а продувочный трубопровод (14) заканчивается продувочным отверстием (204), тоже выходящим в корпус (20), при этом ближайшие края входного (200) и продувочного (204) отверстий разделены расстоянием (D') вдоль продольной оси (X), которое превышает диаметр (L2) канала (223) впрыска вдоль указанной оси (X).

18. Устройство (1) впрыска топлива по п. 15, в котором входной трубопровод (10) заканчивается входным отверстием (200), выходящим в корпус, а продувочный трубопровод (14) заканчивается продувочным отверстием (204), тоже выходящим в корпус (20), при этом ближайшие края входного (200) и продувочного (204) отверстий разделены расстоянием (D') вдоль продольной оси (X), которое превышает диаметр (L2) канала (223) впрыска вдоль указанной оси (X).

19. Устройство (1) впрыска топлива по п. 10, в котором трубопроводы (11, 12) впрыска выполнены в количестве двух и заканчиваются, каждый, отверстием (201, 202) впрыска, выходящим в корпус (20), а золотник (22) содержит срединный участок (224), разделяющий канал (223) впрыска и продувочный канал (226), при этом длина срединного участка (224) вдоль продольной оси (X) превышает диаметр (Dl, D2) каждого отверстия (201, 202) впрыска вдоль указанной оси (X) и меньше расстояния (D), разделяющего ближайшие края двух отверстий (201, 202) впрыска вдоль указанной оси (X).

20. Устройство (1) впрыска топлива по одному из пп. 11-14, 16, 18, в котором трубопроводы (11, 12) впрыска выполнены в количестве двух и заканчиваются, каждый, отверстием (201, 202) впрыска, выходящим в корпус (20), а золотник (22) содержит срединный участок (224), разделяющий канал (223) впрыска и продувочный канал (226), при этом длина срединного участка (224) вдоль продольной оси (X) превышает диаметр (D1, D2) каждого отверстия (201, 202) впрыска вдоль указанной оси (X) и меньше расстояния (D), разделяющего ближайшие края двух отверстий (201, 202) впрыска вдоль указанной оси (X).

21. Устройство (1) впрыска топлива по п. 15, в котором трубопроводы (11, 12) впрыска выполнены в количестве двух и заканчиваются, каждый, отверстием (201, 202) впрыска, выходящим в корпус (20), а золотник (22) содержит срединный участок (224), разделяющий канал (223) впрыска и продувочный канал (226), при этом длина срединного участка (224) вдоль продольной оси (X) превышает диаметр (D1, D2) каждого отверстия (201, 202) впрыска вдоль указанной оси (X) и меньше расстояния (D), разделяющего ближайшие края двух отверстий (201, 202) впрыска вдоль указанной оси (X).

22. Устройство (1) впрыска топлива по п. 17, в котором трубопроводы (11, 12) впрыска выполнены в количестве двух и заканчиваются, каждый, отверстием (201, 202) впрыска, выходящим в корпус (20), а золотник (22) содержит срединный участок (224), разделяющий канал (223) впрыска и продувочный канал (226), при этом длина срединного участка (224) вдоль продольной оси (X) превышает диаметр (D1, D2) каждого отверстия (201, 202) впрыска вдоль указанной оси (X) и меньше расстояния (D), разделяющего ближайшие края двух отверстий (201, 202) впрыска вдоль указанной оси (X).

23. Устройство (1) впрыска топлива по одному из пп. 19, 21, 22, в котором длина срединного участка (224) вдоль продольной оси (X) также меньше расстояния вдоль указанной оси (X), разделяющего входное отверстие (200) и отверстие (202) впрыска, которым заканчивается второй трубопровод (12) впрыска.

24. Устройство (1) впрыска топлива по п. 20, в котором длина срединного участка (224) вдоль продольной оси (X) также меньше расстояния вдоль указанной оси (X), разделяющего входное отверстие (200) и отверстие (202) впрыска, которым заканчивается второй трубопровод (12) впрыска.

25. Авиационный двигатель (М), содержащий по меньшей мере одно многоканальное устройство (1) впрыска топлива по одному из пп. 1-24.

26. Авиационный двигатель (М) по п. 25, в котором первый трубопровод (11) впрыска выполнен с возможностью подачи топлива с постоянным расходом, оптимизированным для режимов малого газа двигателя, и второй трубопровод (12) впрыска выполнен с возможностью подачи топлива с переменным расходом, оптимизированным для высокооборотных режимов двигателя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к топливной системе газотурбинного двигателя, содержащей контрольный контур, главный контур, регулятор расхода, выполненный с возможностью регулирования расхода топлива в контрольном и главном контуре в зависимости от режима работы газотурбинного двигателя, и продувочный резервуар, выполненный с возможностью всасывания, накопления или продувки топлива в главном контуре в зависимости от разности давления между главным контуром и резервуаром или насосом высокого давления, с которым он соединен.

Система сгорания газотурбинного двигателя содержит камеру сгорания, по меньшей мере одну пусковую форсунку, выполненную с возможностью инициации горения в камере, множество главных форсунок, распределенных с постоянным угловым интервалом по окружности камеры сгорания, выполненных с возможностью питания топливом камеры сгорания после инициации горения, и контур подачи топлива в форсунки.

Изобретение относится к турбомашине, оснащенной камерой сгорания, устройством впрыска топлива в камеру сгорания и средствами подачи топлива в устройство впрыска топлива.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронно-гидромеханических системах (САУ) автоматического управления газотурбинными двигателями (ТРДФ) с форсажной камерой сгорания (ФКС).

Изобретение относится к многоканальному устройству впрыска топлива для авиационного двигателя. Устройство содержит входной трубопровод, по меньшей мере два трубопровода, впрыска и продувочный трубопровод, распределитель топлива, соединенный с каждым трубопроводом и содержащий подвижный элемент, который содержит канал впрыска, причем подвижный элемент дополнительно содержит продувочный канал и выполнен с возможностью находиться в первом диапазоне положений, в которых канал впрыска соединяет между собой входной трубопровод и трубопроводы впрыска, и во втором диапазоне положений, в которых канал впрыска соединяет между собой входной трубопровод и по меньшей мере первый трубопровод впрыска. При этом продувочный канал соединяет между собой продувочный трубопровод и по меньшей мере второй трубопровод впрыска. Устройство дополнительно содержит привод, выполненный с возможностью перемещения подвижного элемента в безопасное положение при обнаружении неисправности распределителя, при этом канал впрыска соединяет между собой в этом безопасном положении подвижного элемента входной трубопровод и первый трубопровод впрыска, тогда как продувочный канал не соединяет продувочный трубопровод ни с одним из трубопроводов впрыска. Изобретение позволяет повысить надежность впрыска топлива в авиационном двигателе. 2 н. и 24 з.п. ф-лы, 7 ил.

Наверх