Датчик отношения давлений воздуха в компрессоре газотурбинного двигателя

 

ДАТЧИК ОТНОШЕНИЯ ДАВЛЕНИЙ ВОЗДУХА В КОМПРЕССОРЕ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащий два имеющих общую полость чувствительных элемента, каждый из которых соединен с концом суммирующего рычага, подвиж*ная опора которого жестко свяэ.ана с сервопоршнем,' а один конец суммирующего рьгаага выполнен в виде плоского клапана, соединенного каисшом с управляемой полостью сервопоршня, . отличающийся тем, что, с .целью повышения точности, в него введены три преобразователя давления воздуха в давление жидкости, причём входы двух из них сообщены с полостями компрессора, а выходы - с соответствующими полостями чувствительных элементов, вход третьего преобразователя сообщен с источни- 9 ком вакуума, а его выход - с общей полостью чувствительных элементов.9^

4r

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

С ИСТИЧЕСНИХ

РЕС УБЛИН (19) (11) 3(51), 6 01 1 15/00

У

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ б

Ю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2531561/18-10 (22) 17.10.77 (46) 15.09.83. Бюл, )) 34 (72) A.Ñ.Æóêîâñêèé, В.М.Меркин, В.В.Новиков, A.Á.Êàïëàí и В.Г.Юминов (53) 531,787 (088. 8) (56) 1. Патент С(()А 9 3252326, . кл. 73-407, 1967.

2. Патент США 9 3266320, кл, 73-407,1967 (прототип) ° (54)(57} ДАТЧИК ОТНОШЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

ВОЗДУХА В КОМПРЕССОРЕ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащий два имеющих общую полость чувствительных элемента, каждый из которых соединен с концом суммирующего рычага, подвиж. ная опора которого жестко связана с сервопоршнем, а один конец суммирующего рычага выполнен в виде плоского клапана, соединенного каналом с управляемой полостью сервопоршня, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с .целью повнаения точности, в него введены три преобразователя давления воздуха в давление жидкости, причем входы двух из них сообщены с полостями компрессора, а выходы— с соответствующими полостями чувствительных элементов, вход третьего преобразователя сообщен с источниЕ ком вакуума, а его выход - с общей полостью чувствительных элементов.

696809 бО

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к устройствам для измерения отношения дав лений воздуха в компрессоре газотурбинного двигателя (ГТД).

Известны устройства для замера отношения двух давлений воздуха, связанные с рычагом, имеющим подвижную опору pl) .

Недостаток устройства — невысокая точность измерения отношения давлений.

Наиболее близким по технической сущности к достигаемому техническому эффекту к предлагаемому способу является датчик отношения давлений воздуха в компрессоре ГТД, содержащий два имеющих общую полость чувствительных элемента, каждый из которых соединен с концом суммирующего рычага, подвижная опора которого жестко связана с сервопоршнем, а один конец суммирующего рычага выполнен в виде плоского клапана, соединенного каналом с управляемой полостью сервопоршня. (2) .

Однако чувствительные элементы, замеряющие давления, и вся кинематическая часть устройства расположены .в воздухе. Это повышает требования к смазке трущихся поверхностей, защите их от попадания пыли и влаги, что сложйо осуществить на са-! молетной силовой установке, особенно в условиях высоких температур окружающего воздуха, достигающих сотен,,градусов при высоких скоростях поета. Кроме того, так как большинтво систем регулирования ГТД явяются гидравлическими, а не пневатическими, сигнал от такого датика необходимО подать на некоторое гидравлическое исполнительное устройство, вследствие чего неизбежно появляется уплотнение подвижных деталей, разделяющих среды топливо воздух, которые неизбежно снижают точность работы устройства, повышают требования к чистоте воздуха и герметичности уплотнения (из соображения пожарной безопасности), Целью изобретения является увеличение точности замера отношения давлений воздуха в компрессоре ГТД.

Поставленная цель достигается тем, что в датчик отношения давлений воздуха в компрессоре ГТЛ, содержащий два ймеющих общую полость чувствительных элемента, каждый из которых соединен с концом суммирующего рычага, подвижная опора которого жестко связана с сервопоршнем; а один конец суммирующего рычага ! выполнен в виде плоского клапана, соединенного каналом с управляемой полостью сервопоршня, введены три преобразователя давления воздуха в давление жидкости, причем входы двух преобразователей 1=ообщены с полостями компрессора, а выходы с соответствующими полостями чувствительных элементов, вход третьего преобразователя сообщен с источником вакуума, а его выход — с общей полостью чувствительных элементов.

На чертеже изображен предлагаемый датчик.

Полости компрессора 1 ГТД, имеющие давления Р1 и Р« iñîoáùåíû eo i входами преобразователей 2 и 3 давления воздуха в давление жидкости.

Вход преобразователя 4 сообщен с

15 вакуумом. Выходы преобразователей 2 и 3 соединены с соответствующими полостями 5 и 6 чувствительных элементов 7 и 8, а выход преобразователя 4 с общей полостью 9 этих чувствительных элементов. Элементы 7 и 8 штоками 10 и ll связаны с рычагом 12, один конец которого представ. ляет собой плоский клапан 13, соединенный каналом 14 с управляемой полостью 15 сервопоршня 16. Рычаг 12 имеет подвижную опору 17, связанную с сервопоршнем 16. Питаются преобразователи 2-4 от гидронасоса (Р!p gp ) Так как преобразователь 4 преоб-, 30 разует постоянное давление воздуха

P = 0 в гидравлическое, то он по существу является клапаном посто)янного абсолютного давления жидкости.

Датчик работает следующим образом.

При изменении, например уменьшении, давления Р в компрессоре умень.

40 шается давление на входе преобразователя 2 и, следовательно, в полости 5 элемента 7. Это приводит к повороту рычага 12 .по часовой стрелке относительно опоры 17. При.этом увеличиваются сечение клапана 13 и слив топлива из полости 15 сервопоршня 16. Вследствие этого последний начинает перемещаться вместе со связанной с .ним опорой 17, увеличиуменьшая nzevo рычага 12. Перемещение происходит до тех пор, пока на рычаге не наступает равенства моментов от усилий, передаваемых элементами 7 и 8, и не восстанавливается исходное проходное сечение клапана 13. Аналогично датчик работает и при изменении давления Р

Уравнение равновесия рычага 12

1 1 1 2 2 2ч где Fq и F - эффективные площади элементов. 7 и 8 соответственно.

696809

Редактор 3.Бородкина

КоРРектоР Л.Патай

Техред М. Тепер

Заказ 8208/5 Тираж 873

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Перепишем уравнение равновесия в виде

4 Р, р ° =" Ae k= — =сап

8q Г„

С другой стороны отношение плеч есть функция положения сервопоршня 16.

Следовательно, перемещение послед него (z) есть функция замеряемого отношения давлений, т.е. ,(P ) 10

Введение в предлагаемый датчик отношения давлений преобразователя 4 обусловлено следующим.

В компрессоре ГТД давления (и

Р< могут изменяться в довольно широких диапазонах, в том числе принимать достаточно малые значения (полет на большой высоте, низкие режимы работы. двигателя), В этом случае, если бы при преобразовании давления воздуха в давление жидкости в преоб.разователях 2 и 3 давления не увеличивались на некоторую постоянную величину, то возникли бы значительные 5 трудности при получении малых гид равлических давлений, так как минимальным давлением в системе топливопитания двигателя, от которой пита. ется и датчик, является давление ,на входе в насос, составляющее не менее 2-3 кг/см . Кроме того, необ. ходимо получить нулевое давление в полости 9 элементов 7 и 8. Поэтому ставится преобразователь 4, выдающий некоторое постоянное абсолютное давление жидкости Р . Преобразователи 2 и 3 выдают давления жидкости Р и Р, которые соответственно больше входных давлений P и Р воз1, 2 духа на величину Ро, т,е. Р— — Р +Р,.

Р = P +P На элементах 7 и 8 давле1 ние Рп вычитается из давлений Р и Р и они, таким образом, передают на рычаг 12 усилия, определяемые исходными давлениями Р и Р .

Некоторое усложнение датчика отношения давлений, вызванное введением преобразователей 2-4, компенсируется тем, что из конструкции убираются узлы уплотнения подвижных эЛементов, разделяющих среды топливовоздух.

Таким образоМ, предложенный датчик повышает точность замера отношения давлений воздуха за счет исключения трения в узлах уплотнения, а также исключаеr возможность попадания топлива в воздушные полости компрессора, что может явиться причиной пожара.

Еще больший эффект дает применение преобразователей давления в случае использования этих давлений в нескольких регулирующих или коррек тирующих устройствах одной системы, так как один преобразователь может питать несколько устройств.