Результат интеллектуальной деятельности: БАРОСТАТИЧЕСКИЙ КЛАПАН ДВОЙНОГО ДЕЙСТВИЯ

Изобретение относится к элементам систем газотурбинных двигателей (ГТД) и может быть использовано в маслосистемах теплонапряженных авиационных ГТД для регулирования давления сжатого воздуха и горячих газов в системе суфлирования.

Известен баростатический клапан двойного действия для системы суфлирования авиационных ГТД, содержащий корпус с выполненными в нем седлами, взаимодействующими с двумя тарельчатыми клапанами, подключенными параллельно в магистраль суфлирования, один из которых - баростатический - связан с чувствительным элементом, воспринимающим изменение давления окружающей двигатель атмосферы, а другой клапан - предельного давления в системе суфлирования (см. книгу: М.М. Бич, Е.В. Вейнберг, Д.Н. Сурнов. «Смазка авиационных газотурбинных двигателей». Москва, Машиностроение, 1979 г., стр. 95, рис. 4.50).

К недостатку известного клапана следует отнести большое гидросопротивление из-за зажатого проходного сечения в выходном тракте устройства. Клапан предельного давления в системе суфлирования постоянно закрыт (он срабатывает в аварийном случае при резких забросах давления, например при разрушении уплотнений в проточной части двигателя), а проходное сечение баростатического клапана ограничено из-за небольшого хода чувствительного элемента, воспринимающего изменение давления окружающей атмосферы при изменении высоты полета самолета.

Для увеличения хода чувствительного элемента необходимо использовать или устройства сильфонного типа больших габаритов, либо увеличивать в нем количество анероидов, что приведет не только к увеличению массы клапана, но и к резкому увеличению его габаритов, не позволяющих вписать устройство в мотогондолу двигателя. Для современных теплонапряженных авиационных ГТД характерно повышенное давление воздуха и газов (до ~1 кгс/см²) в масляных полостях подшипниковых опор ротора и в маслобаке, благодаря чему через магистраль системы суфлирования вытесняется на вход клапана большое количество масловоздушной смеси, приводящее к дополнительному росту гидросопротивления и давления в системе суфлирования, что снижает надежность двигателя из-за возможного разрушения тонкостенных элементов конструкции (например, маслобака и стенок масляных полостей).

Задача изобретения - повышение надежности работы клапана путем снижения гидросопротивления в выходном тракте устройства.

Указанная задача решается тем, что в баростатическом клапане двойного действия для системы суфлирования авиационного газотурбинного двигателя, содержащем корпус с выполненными в нем седлами, взаимодействующими с двумя тарельчатыми клапанами, подключенными параллельно в магистраль суфлирования, один из которых - баростатический - связан с чувствительным элементом, воспринимающим изменение давления окружающей двигатель атмосферы, а другой клапан - предельного давления в системе суфлирования, согласно изобретению седла повернуты в одну сторону в направлении к чувствительному элементу, клапан предельного давления расположен между чувствительным элементом и баростатическим клапаном и соединен с последним механически с возможностью свободного хода обоих клапанов, причем ход баростатического клапана выполнен больше, чем ход клапана предельного давления.

Механическая связь клапанов между собой позволяет при наборе высоты самолетом, когда падает давление окружающей атмосферы, воздействовать через чувствительный элемент одновременно на оба клапана, прикрывая проходное сечение как клапана предельного давления, так и баростатического, что дает возможность в начальный период работы устройства раскрывать оба проходных сечения одновременно (вместо ранее одного) в выходном тракте баростатического клапана двойного действия и тем самым снизить его гидросопротивление, повысив надежность регулировки давления в системе суфлирования.

На чертеже изображен продольный разрез баростатического клапана двойного действия. Клапан содержит корпус 1 с седлами 2 и 3, повернутыми в одну сторону в направлении к чувствительному элементу 4, состоящему из набора отдельных анероидных коробочек, поджатых пружиной 5 к регулируемому упору 6. Анероидные коробочки скользят по ребрам 7, выполненным в стакане 8, закрепленном в корпусе 1.

С седлами 2 и 3 взаимодействуют два тарельчатых клапана соответственно 9 и 10. Клапан 9 предельного давления срабатывает при превышении давления в системе суфлирования сверхдопустимого значения, а клапан 10 - баростатический, связан с чувствительным элементом 4, воспринимающим изменение давления окружающей атмосферы. Клапан 9 расположен между чувствительным элементом 4 и баростатическим клапаном 10 и соединен с последним механически с возможностью их свободного хода через шток 11, снабженный упором 12. Клапан 9 поджат пружиной 13 к упору 12. Внутри корпуса 1 между клапанами 9, 10 образована полость 14, сообщенная через канал 15 с магистралью суфлирования двигателя; кроме этого, полость 14 через проходное сечение в седле 3 сообщена с окружающей атмосферой, а через проходное сечение в седле 2 с внутренней полостью стакана 8 поверх чувствительного элемента 4. Внутренняя полость стакана 8 сообщена с окружающей атмосферой напрямую через отверстия 16 в корпусе 1. Максимальный ход баростатического клапана 10 H₁ выполнен большим максимального хода Н₂ клапана 9 предельного давления.

Перед работой двигателя в земных условиях с помощью регулируемого упора 6 устанавливаются оптимальные проходные сечения клапанов 9 и 10, обеспечивающие работу системы суфлирования при нормальном значении давления. При наборе высоты самолетом понижается давление окружающей двигатель атмосферы, которое через отверстия 16 в корпусе 1 передается во внутреннюю полость стакана 8 поверх чувствительного элемента 4, который раздувается, увеличиваясь в осевом направлении, воздействует на торец штока 5 и баростатический клапан 10. Клапан 10 начинает приближаться к седлу 3, прикрывая проходное сечение, сообщающее полость 14 с атмосферой, при этом клапан 9 предельного давления под действием пружины 13 прижимается к упору 12 и также прикрывает проходное сечение через седло 2. На расчетной высоте полета самолета клапан 9 садится на седло 2, а клапан 10 не доходит до седла 3, оставляя часть проходного сечения для прохода воздуха и газов из системы суфлирования двигателя через канал 15 и полость 14 в окружающую атмосферу, достаточную для поддержания заданного давления в системе.

Данное изобретение позволяет снизить гидросопротивление баростатического клапана за счет увеличения проходного сечения в выходном тракте устройства, что, по мнению заявителя, повысит надежность его работы.