26.08.2017
217.015.d7b4

СИСТЕМА ТОПЛИВОПИТАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Система топливопитания газотурбинного двигателя относится к области двигателестроения, в частности к системам топливопитания газотурбинных двигателей летательного аппарата. Система содержит регулятор, связанный с датчиками параметров работы двигателя, насос высокого давления и основной топливный насос для подачи топлива, переключатели подключения насосов с устройствами управления, связанными с регулятором, а также датчики давления топлива, установленные на выходе насосов и связанные с регулятором. В системе установлен регулируемый гидроприводной топливный насос, который содержит дросселирующий элемент с сервомотором, шестеренный гидромотор и шестеренный насос, кинематически связанные между собой, и датчик давления топлива на выходе. При этом вход в шестеренный гидромотор через дросселирующий элемент гидравлически связан с выходом насоса высокого давления, выход из шестеренного гидромотора гидравлически связан с выходом из шестеренного насоса, а сервомотор дросселирующего элемента гидравлически связан с переключателем. Изобретение позволяет повысить энергетическую эффективность и снизить подогрев топлива за счет уменьшения отбора топлива от топливного насоса высокого давления, а также за счет работы основного топливного насоса на режимах с большей величиной КПД. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к системам топливопитания газотурбинных двигателей (ГТД) летательного аппарата (ЛА).

Известна система топливопитания газотурбинного двигателя, содержащая регулятор, связанный с датчиками параметров работы двигателя, насос высокого давления (плунжерный) и основной топливный насос (центробежный) для подачи топлива, переключатели подключения насосов с устройствами управления, связанными с регулятором, а также датчики давления топлива, установленные на выходе насосов и связанные с регулятором (см. патент RU 122705, опубл. 10.12.2012 г., кл. F02C 9/26).

Недостатком известной системы топливопитания является снижение КПД центробежного насоса при уменьшении величины потребляемого расхода топлива.

Параметры основного топливного насоса выбираются исходя из обеспечения максимального КПД при максимальном расходе топлива в двигатель. Необходимость обеспечения подачи топлива в двигатель в широком диапазоне потребных расходов топлива (отношение максимального расхода топлива к минимальному расходу может быть более 50) приводит к работе с низким КПД основного топливного насоса при обеспечении малых расходов топлива в двигатель, например, на режиме крейсерского полета. Работа с низким КПД основного топливного насоса при неблагоприятных внешних условиях может вызвать перегрев топлива в системе питания.

Кроме того, недостатком известной системы топливопитания, при работе на режимах с малым потреблением топлива и подаче топлива к дозаторам от плунжерного насоса высокого давления, является потеря энергии, затраченной на повышение давления топлива.

При работе двигателя на режимах с малым расходом топлива величина потребного давления топлива за насосом высокого давления значительно превышает величину потребного давления топлива на входе в агрегаты дозирования. Это приводит к необходимости дросселирования (уменьшения) давления топлива при подаче топлива от насоса высокого давления к дозатору топлива. Во время дросселирования топлива механическая энергия, затраченная на повышение давления топлива в насосе высокого давления, теряется, переходя в тепловую и вызывая нагрев топлива.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является повышение энергетической эффективности системы топливопитания.

Для достижения указанного технического результата в системе топливопитания газотурбинного двигателя, которая содержит регулятор, связанный с датчиками параметров работы двигателя, насос высокого давления и основной топливный насос для подачи топлива, переключатели подключения насосов с устройствами управления, связанными с регулятором, а также датчики давления топлива, установленные на выходе насосов и связанные с регулятором, установлен регулируемый гидроприводной топливный насос, содержащий дросселирующий элемент с сервомотором, шестеренный гидромотор и шестеренный насос, которые кинематически связаны между собой, и датчик давления топлива на выходе, при этом вход в гидромотор через дросселирующий элемент гидравлически связан с выходом насоса высокого давления, выход из шестеренного гидромотора гидравлически связан с выходом из шестеренного насоса, а сервомотор дросселирующего элемента гидравлически связан с переключателем.

Отличительные признаки, а именно: установка регулируемого гидроприводного топливного насоса, содержащего дросселирующий элемент с сервомотором, шестеренный гидромотор и шестеренный насос, которые кинематически связаны между собой, и датчик давления топлива на выходе, и то, что при этом вход в гидромотор через дросселирующий элемент гидравлически связан с выходом насоса высокого давления, выход из шестеренного гидромотора гидравлически связан с выходом из шестеренного насоса, а сервомотор дросселирующего элемента гидравлически связан с переключателем, обеспечивают возможность использования энергии давления топлива, отбираемого от насоса высокого давления, для повышения давления топлива, поступающего на вход в шестеренный насос. Расход топлива, отбираемый от насоса высокого давления для привода шестеренного гидромотора, объединяется с расходом топлива, подаваемым шестеренным насосом. Суммарная величина расхода топлива в 2-3 раза выше, чем величина расхода топлива, отбираемая от насоса высокого давления. Это позволяет уменьшить отбор топлива от насоса высокого давления и тем самым снизить подогрев топлива в системе топливопитания.

Таким образом, энергетическая эффективность системы топливопитания повышается за счет следующих факторов:

- уменьшения расхода топлива, а следовательно, и величины мощности, необходимой для привода насоса высокого давления;

- уменьшение подогрева топлива за счет перехода энергии давления топлива в механическую энергию, а не в тепловую как в прототипе;

- основной топливный насос подключается на более высоких режимах подачи топлива и работает с большим КПД.

Также при отказе основного топливного насоса система топливопитания с гидроприводным топливным насосом может обеспечить большую величину расхода топлива, тем самым увеличивая величину располагаемой тяги ГТД ЛА.

Предложенная система топливопитания представлена на чертеже и описана ниже.

Система содержит топливный насос высокого давления 1, выполненный в виде плунжерного насоса с регулируемой производительностью, основной топливный насос 2, выполненный в виде центробежного насоса, включающего и отключающего подачу топлива по гидравлической команде. Насос высокого давления 1 и основной топливный насос 2 связаны механическим приводом с ГТД (не показан).

Система также содержит гидроприводной топливный насос 3, который состоит из шестеренного гидромотора 4, шестеренного насоса 5 и дросселирующего элемента 6 с сервомотором. Шестеренный гидромотор 4 и шестеренный насос 5 кинематически связаны между собой (например, приводной рессорой). Выход из шестеренного гидромотора 4 и выход из шестеренного насоса 5 объединены расходной гидравлической магистралью. На выходе из гидроприводного топливного насоса 3 установлен обратный клапан 7.

Входы в насос высокого давления 1, основной топливный насос 2 и гидроприводной топливный насос 3 гидравлическими расходными магистралями связаны с топливной системой ЛА 8.

В гидравлической магистрали, соединяющей топливную систему ЛА 8 с вводом в насосы 1, 2 и 3, установлен датчик давления 9. На выходе из насоса высокого давления 1 установлен датчик давления 10, на выходе из основного топливного насоса 2 установлен датчик давления 11, на выходе из гидроприводного топливного насоса 3 установлен датчик давления 12. Датчики давления 9, 10, 11 и 12 подключены к регулятору 13 электрическими цепями. Регулятор 13 может быть выполнен в виде электронного цифрового регулятора.

Выход из насоса высокого давления 1 гидравлическими расходными магистралями связан с гидроприводным топливным насосом 3 и переключателем 14 насоса высокого давления 1.

Выход из основного топливного насоса 2 гидравлическими расходными магистралями связан с переключателем 14 насоса высокого давления 1 и переключателем 15 основного топливного насоса 2.

Переключатель 14 насоса высокого давления 1 и переключатель 15 основного топливного насоса 2 конструктивно могут быть выполнены в виде одного объединенного переключателя.

Выход переключателя 14 насоса высокого давления 1 связан расходными гидравлическими магистралями с электрогидравлическими элементами автоматики 16 (например, электрогидропреобразователями, электрогидроусилителями, электрогидравлическими клапанами) и агрегатами механизации 17 ГТД (например, гидроцилиндрами управления положением направляющих аппаратов компрессора ГТД, гидроцилиндрами управления соплом и др.).

Выход переключателя 15 основного топливного насоса 2 связан расходной гидравлической магистралью с агрегатом дозирования топлива 18.

Переключатель 14 связан командной гидравлической магистралью 19 с насосом высокого давления 1.

Переключатель 15 связан командной гидравлической магистралью 20 с основным топливным насосом 2.

Переключатель 15 основного топливного насоса 2 связан командной гидравлической магистралью 21 с сервомотором дросселирующего элемента 6.

Управление сервомотором дросселирующего элемента 6 конструктивно может быть осуществлено от переключателя 14 насоса высокого давления 1, или от отдельного агрегата, связанного гидравлически с сервомотором дросселирующего элемента 6, а электроцепями с регулятором 13.

К регулятору 13 подключены электрическими цепями датчики 22 контроля параметров ГТД, переключатели 14 и 15, электроисполнительные элементы автоматики 16, агрегаты механизации двигателя 17, агрегат дозирования топлива 18.

Система работает следующим образом.

Из топливной системы ЛА 8 топливо поступает на вход в топливный насос высокого давления 1, на вход в основной топливный насос 2 и на вход в гидроприводной топливный насос 3. Регулятор 13 контролирует величину давления топлива на входе в насосы системы топливопитания по электрическому сигналу от датчика 9.

Насос высокого давления 1 повышает давление топлива и подает его к гидроприводному топливному насосу 3 и переключателю 14. Регулятор 13 по данным, полученным с датчиков 22 о параметрах ГТД, управляет величиной давления на выходе из насоса высокого давления 1, выдавая электрическую команду на переключатель 14. В переключателе 14 электрическая команда преобразуется в гидравлическую, которая по командной гидравлической магистрали 19 поступает в насос высокого давления 1. Регулятор 13 контролирует величину давления топлива по электрическому сигналу от датчика 10.

Из переключателя 14 по расходным гидравлическим магистралям топливо с высоким давлением поступает к электрогидравлическим элементам автоматики 16 и агрегатам механизации двигателя 17.

На низких режимах работы ГТД регулятор 13 выдает электрический сигнал переключателю 15 на отключение основного топливного насоса 2. Переключатель 15 преобразует электрический сигнал в гидравлическую команду и по командной гидравлической магистрали 20 подает гидравлическую команду основному топливному насосу 2 на отключение подачи топлива.

От насоса высокого давления 1 топливо с высоким давлением по расходной гидравлической магистрали подводится к дросселирующему элементу 6 гидроприводного топливного насоса 3 и далее к шестеренному гидромотору 4. Расход топлива через шестеренный гидромотор 4 определяется площадью открытого проходного сечения дросселирующего. элемента 6 и перепадом давлений топлива на нем. Проходное сечение дросселирующего элемента 6 определяется его положением, которое регулируется гидравлической командой, поступающей к сервомотору дросселирующего элемента 6 по командной гидравлической магистрали 21 от переключателя 15. Величина расхода топлива через шестеренный гидромотор 4 определяет частоту вращения гидромотора 4 и кинематически связанного с ним шестеренного насоса 5.

Аналогичным образом работа гидроприводного топливного насоса 3 производится для варианта конструктивного исполнения с управлением сервомотором дросселирующего элемента 6 переключателем 14, а также для варианта конструктивного исполнения управления сервомотором отдельным агрегатом.

Из топливной системы ЛА 8 топливо по расходным магистралям поступает в шестеренный насос 5, в нем давление топлива повышается, расходные топливные магистрали с выхода шестеренного гидромотора 4 и выхода шестеренного насоса 5 объединяются, и топливо через обратный клапан 7 поступает к переключателю 15.

Регулятор 13 контролирует величину давления топлива за гидроприводным топливным насосом 3 по электрическому сигналу с датчика 12 и управляет давлением топлива на выходе из гидроприводного топливного насоса 3 изменением частоты вращения шестеренного гидромотора 4, выдавая электрическую команду на переключатель 15, в котором электрические команды преобразуются в гидравлическую команду к сервомотору дросселирующего элемента 6.

От переключателя 15 топливо поступает в агрегат дозирования топлива 18.

На режимах работы ГТД с большим расходом топлива регулятор 13 выдает электрический сигнал на переключатель 15 на включение основного топливного насоса 2. Переключатель 15 преобразует электрический сигнал в гидравлическую команду и по командной гидравлической магистрали 20 подает гидравлическую команду основному топливному насосу 2 на включение подачи топлива.

Основной топливный насос 2 повышает давление топлива и подает его к переключателям 14 и 15. Регулятор 13 контролирует величину давления топлива на выходе из основного топливного насоса 2 по электрическому сигналу с датчика 11.

При росте давления топлива за основным топливным насосом 2 до заданной величины регулятор 13 выдает на переключатель 15 электрическую команду на отключение гидроприводного топливного насоса 3. Переключатель 15 преобразует электрическую команду в гидравлическую и по командной гидравлической магистрали 21 подает ее на сервомотор дросселирующего элемента 6. Сервомотор, перемещаясь, перекрывает проходное сечение и отключает подвод топлива от насоса высокого давления 1 к шестеренному гидромотору 4. Обратный клапан 7 закрывается и препятствует обратному перетоку топлива через гидроприводной насос 3.

От основного топливного насоса 2 через переключатель 15 топливо поступает в агрегат дозирования топлива 18.

При отказе насоса высокого давления 1 регулятор 13 выдает на переключатель 14 электрические команды на отключение насоса высокого давления 1 и на подключение подачи топлива от основного топливного насоса 2 к электрогидравлическим элементам автоматики 16 и агрегатам механизации двигателя 17.

Таким образом, предложенная система топливопитания газотурбинного двигателя позволяет повысить энергетическую эффективность и снизить подогрев топлива за счет уменьшения отбора топлива от топливного насоса высокого давления, а также за счет работы основного топливного насоса на режимах с большей величиной КПД.

Система топливопитания газотурбинного двигателя, содержащая регулятор, связанный с датчиками параметров работы двигателя, насос высокого давления и основной топливный насос для подачи топлива, переключатели подключения насосов с устройствами управления, связанными с регулятором, а также датчики давления топлива, установленные на выходе насосов и связанные с регулятором, отличающаяся тем, что в системе установлен регулируемый гидроприводной топливный насос, содержащий дросселирующий элемент с сервомотором, шестеренный гидромотор и шестеренный насос, кинематически связанные между собой, и датчик давления топлива на выходе, при этом вход в шестеренный гидромотор через дросселирующий элемент гидравлически связан с выходом насоса высокого давления, выход из шестеренного гидромотора гидравлически связан с выходом из шестеренного насоса, а сервомотор дросселирующего элемента гидравлически связан с переключателем.
СИСТЕМА ТОПЛИВОПИТАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ
СИСТЕМА ТОПЛИВОПИТАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 12.
20.08.2013
№216.012.611d

Система топливопитания камеры сгорания газотурбинного двигателя

Изобретение относится к автоматическому регулированию подачи топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя. Система топливопитания камеры сгорания газотурбинного двигателя содержит топливные и воздушные магистрали, каналы выхода в I и II коллекторы камеры сгорания форсунок, полость сжатого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490493
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.01.2014
№216.012.9842

Двухканальная система топливопитания и регулирования газотурбинного двигателя

Система предназначена для регулирования подачи топлива в ГТД со свободной турбиной. Система имеет основной и резервный каналы управления. В канале резервного управления установлены задатчик режимов с пазом и междроссельная камера. Входной дроссель камеры образован проходным сечением паза,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504677
Дата охранного документа: 20.01.2014
10.06.2014
№216.012.d117

Герметичный осевой электроприводной насосный агрегат

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в насосах с электроприводом мокрого или полумокрого типа, в частности в авиадвигателестроении. Насосный электроприводной агрегат содержит статор электропривода, в торцевых крышках которого со стороны всасывания и нагнетания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002519298
Дата охранного документа: 10.06.2014
27.09.2014
№216.012.f938

Устройство для дозирования рабочей жидкости

Устройство для дозирования рабочей жидкости, содержащее корпус и втулку с магистралями подвода и отвода рабочей жидкости, разделенными уплотнительным кольцом, расположенным в канавке, выполненной во втулке, в которой с возможностью осевого перемещения установлен золотник с подпружиненным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529637
Дата охранного документа: 27.09.2014
27.11.2014
№216.013.0ae7

Система подачи топлива для спарки вертолетных газотурбинных двигателей

Система подачи топлива предназначена для спарки вертолетных ГТД. Она содержит две гидромеханические части (ГМЧ). Чтобы можно было использовать систему на двухмоторных вертолетах с высокой степенью надежности, в ГМЧ введены синхронизатор мощности двигателей, ограничитель частоты вращения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534199
Дата охранного документа: 27.11.2014
20.06.2015
№216.013.5771

Двухканальная система топливопитания и регулирования газотурбинного двигателя

Двухканальная система предназначена для автоматического управления ГТД на всех режимах работы двигателя. Система имеет основной и резервный каналы управления. Автоматический запуск на резервном канале управления обеспечивается установкой временного автомата параллельно дросселю междроссельной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553915
Дата охранного документа: 20.06.2015
10.03.2016
№216.014.c0f8

Клапан высокого давления

Клапан высокого давления используется для гидроприводов насосов высокого давления. Дифференциальная золотниковая пара имеет каналы подвода жидкости из зоны высокого давления и отвода жидкости в зону низкого давления. В зоне низкого давления установлена пружина. Перед пружиной выполнен третий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002576828
Дата охранного документа: 10.03.2016
20.08.2016
№216.015.4f9a

Бетонная смесь

Изобретение относится к составам бетонных смесей, применяемых для изготовления надземных конструкций при малоэтажном строительстве. Технический результат - снижение стоимости бетона с невысоким коэффициентом теплопроводности для малоэтажного строительства. Бетонная смесь, содержащая грунт...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595111
Дата охранного документа: 20.08.2016
25.08.2017
№217.015.bd3b

Система топливопитания камеры сгорания газотурбинного двигателя

Система топливопитания камеры сгорания газотурбинного двигателя относится к автоматическому регулированию подачи топлива в камеру сгорания (КС) газотурбинного двигателя (ГТД). В систему дополнительно введены шунтирующий и электромагнитный клапаны, причем запорный элемент шунтирующего клапана...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616327
Дата охранного документа: 14.04.2017
20.02.2019
№219.016.c0bb

Система топливоподачи газотурбинного двигателя

Система топливоподачи предназначена для газотурбинных двигателей летательных аппаратов. Насос низкого давления выполнен в виде центробежно-шестеренного. Это обеспечивает заполнение межзубового пространства изнутри, улучшая полноту заполнения, устраняя кавитацию и срыв подачи топлива. Полости...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002368794
Дата охранного документа: 27.09.2009
Показаны записи 1-10 из 17.
20.08.2013
№216.012.611d

Система топливопитания камеры сгорания газотурбинного двигателя

Изобретение относится к автоматическому регулированию подачи топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя. Система топливопитания камеры сгорания газотурбинного двигателя содержит топливные и воздушные магистрали, каналы выхода в I и II коллекторы камеры сгорания форсунок, полость сжатого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490493
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.01.2014
№216.012.9842

Двухканальная система топливопитания и регулирования газотурбинного двигателя

Система предназначена для регулирования подачи топлива в ГТД со свободной турбиной. Система имеет основной и резервный каналы управления. В канале резервного управления установлены задатчик режимов с пазом и междроссельная камера. Входной дроссель камеры образован проходным сечением паза,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504677
Дата охранного документа: 20.01.2014
10.06.2014
№216.012.d117

Герметичный осевой электроприводной насосный агрегат

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в насосах с электроприводом мокрого или полумокрого типа, в частности в авиадвигателестроении. Насосный электроприводной агрегат содержит статор электропривода, в торцевых крышках которого со стороны всасывания и нагнетания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002519298
Дата охранного документа: 10.06.2014
27.09.2014
№216.012.f938

Устройство для дозирования рабочей жидкости

Устройство для дозирования рабочей жидкости, содержащее корпус и втулку с магистралями подвода и отвода рабочей жидкости, разделенными уплотнительным кольцом, расположенным в канавке, выполненной во втулке, в которой с возможностью осевого перемещения установлен золотник с подпружиненным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529637
Дата охранного документа: 27.09.2014
27.11.2014
№216.013.0ae7

Система подачи топлива для спарки вертолетных газотурбинных двигателей

Система подачи топлива предназначена для спарки вертолетных ГТД. Она содержит две гидромеханические части (ГМЧ). Чтобы можно было использовать систему на двухмоторных вертолетах с высокой степенью надежности, в ГМЧ введены синхронизатор мощности двигателей, ограничитель частоты вращения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534199
Дата охранного документа: 27.11.2014
20.06.2015
№216.013.5771

Двухканальная система топливопитания и регулирования газотурбинного двигателя

Двухканальная система предназначена для автоматического управления ГТД на всех режимах работы двигателя. Система имеет основной и резервный каналы управления. Автоматический запуск на резервном канале управления обеспечивается установкой временного автомата параллельно дросселю междроссельной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553915
Дата охранного документа: 20.06.2015
10.03.2016
№216.014.c0f8

Клапан высокого давления

Клапан высокого давления используется для гидроприводов насосов высокого давления. Дифференциальная золотниковая пара имеет каналы подвода жидкости из зоны высокого давления и отвода жидкости в зону низкого давления. В зоне низкого давления установлена пружина. Перед пружиной выполнен третий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002576828
Дата охранного документа: 10.03.2016
20.08.2016
№216.015.4f9a

Бетонная смесь

Изобретение относится к составам бетонных смесей, применяемых для изготовления надземных конструкций при малоэтажном строительстве. Технический результат - снижение стоимости бетона с невысоким коэффициентом теплопроводности для малоэтажного строительства. Бетонная смесь, содержащая грунт...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595111
Дата охранного документа: 20.08.2016
25.08.2017
№217.015.bd3b

Система топливопитания камеры сгорания газотурбинного двигателя

Система топливопитания камеры сгорания газотурбинного двигателя относится к автоматическому регулированию подачи топлива в камеру сгорания (КС) газотурбинного двигателя (ГТД). В систему дополнительно введены шунтирующий и электромагнитный клапаны, причем запорный элемент шунтирующего клапана...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616327
Дата охранного документа: 14.04.2017
22.09.2018
№218.016.8965

Двухканальная система регулирования подачи топлива в газотурбинный двигатель

Двухканальная система регулирования подачи топлива в газотурбинный двигатель относится к области авиационного двигателестроения и предназначена для автоматического управления ГТД на всех режимах работы двигателя. Система содержит основной и резервный каналы управления, междроссельную камеру,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002667201
Дата охранного документа: 17.09.2018

Похожие РИД в системе

+ добавить свой РИД