×
09.06.2019
219.017.7c67

СИСТЕМА ТОПЛИВОПИТАНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002322600
Дата охранного документа
20.04.2008
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Система относится к области двигателестроения, в частности к системе автоматического регулирования газотурбинного двигателя. Система содержит качающий узел (КУ), связанный с регулируемым приводом, снабженным блоком управления. В выходной магистрали КУ установлен датчик расхода, выполненный в виде сервопоршня с клапаном постоянного перепада давлений (КППД) на нем и датчика положения. Управляемая полость сервопоршня связана с управляющей полостью КППД, а дросселирующее сечение сервопоршня - с чувствительными элементами КППД. Датчик положения может быть выполнен в виде электрического или оптического устройства. В выходной магистрали КУ может быть установлен клапан слива с управляющим электромеханическим исполнительным механизмом. Такое выполнени датчика расхода увеличивает точность измерения системы за счет увеличения перестановочных сил и уменьшения сил трения. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к системам автоматического управления газотурбинными двигателями (САУ ГТД).

Известна бездозаторная система топливопитания и регулирования, содержащая электроприводной насосный агрегат, управляемый по частоте вращения, и электронный блок управления. На общем валу привода последовательно установлены шестеренный качающей узел подачи топлива и шестеренный дозирующий качающий узел с клапаном постоянного перепада давлений прямого действия (см. патент РФ № 2194181, F02C 9/00, 2001 г.).

Недостатками указанной системы является то, что для обеспечения возможности дозирования топлива с необходимой точностью при большом диапазоне изменения расхода шестеренный насос необходимо выполнить переразмеренным по производительности, чтобы обеспечить перепуск топлива через клапан постоянного перепада при малой частоте вращения. Кроме того, отсутствует возможность проверки работоспособности системы без подачи топлива в газотурбинный двигатель и возможность уменьшения расхода топлива при отказе электронного блока управления.

Известно топливорегулирующее устройство (см. патент США № 3241315, М. кл. F02C 9/02, 1966 г.), которое содержит насос с приводом, датчик расхода топлива клапанного типа с профилированным окном, перепад давлений на котором пропорционален расходу топлива, и устройство управления расходом топлива.

Данное устройство отличается сложностью и недостаточной надежностью и точностью, так при малых расходах на датчике расхода имеются малые перестановочные силы и требуется измерение перепадов давления в большом диапазоне.

Известна бездозаторная система топливопитания и регулирования, содержащая электроприводной насосный агрегат, управляемый по частоте вращения, и электронный блок управления (см. статью "Демонстрационная система автоматического управления на базе электропривода" д.т.н. О.С.Гуревич и др., Сборник ЦИАМ 2001-2005. Основные результаты научно-технической деятельности. Том 2, стр.315-317, рис.1, М.: ЦИАМ, 2005 г.). Недостатками этой системы являются:

- Недостаточная надежность работы из-за низкого запаса устойчивости регулятора для стабилизации динамических характеристик, так как отсутствует обратная связь по расходу топлива в двигатель, и следовательно, образуется астатическое звено регулирования.

- Отсутствие возможности проверки работоспособности системы без подачи топлива в газотурбинный двигатель.

- Отсутствие возможности уменьшения расхода топлива при отказе электронного блока управления.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является повышение точности дозирования топлива в большом диапазоне изменения расхода, повышение надежности работы датчика расхода топлива, повышение надежности работы системы в целом за счет обеспечения возможности контроля работы без включения газотурбинного двигателя или при частичных отказах электронного блока управления.

Для достижения указанного технического результата в системе регулирования газотурбинного двигателя, содержащей качающий узел связанный с регулируемым приводом, снабженным блоком управления, в выходной магистрали качающего узла установлен датчик расхода, выполненный в виде сервопоршня с клапаном постоянного перепада давления на нем и датчика положения, причем управляемая полость сервопоршня связана с управляющей полостью клапана постоянного перепада давления, а дросселирующее сечение сервопоршня - с чувствительными элементами клапана постоянного перепада. Датчик положения может быть выполнен в виде электрического или оптического устройства, выходной параметр которого пропорционален положению сервопоршня. Кроме того, в выходной магистрали качающего узла может быть установлен клапан слива с управляющим электромеханическим исполнительным механизмом.

Использование датчика расхода, выполненного в виде сервопоршня, управляющая полость которого связана с клапаном постоянного перепада, который поддерживает постоянный перепад на дросселирующем сечении датчика расхода, и датчика положения, позволяет увеличить точность измерения (особенно на малых расходах) за счет увеличения перестановочных сил и уменьшения влияния трения.

Установка клапана слива с управляющим электромеханическим исполнительным механизмом повышает надежность системы за счет обеспечения возможности контроля работы без включения газотурбинного двигателя и при частичных отказах блока управления регулируемого привода.

Клапан слива с управляющим электромеханическим исполнительным механизмом, установленный в выходной магистрали насоса, позволяет:

- предотвратить несанкционированное увеличение расхода топлива при частичном отказе блока управления;

- проверить работу управляемого привода насоса без включения двигателя.

Предложенная система представлена на чертеже и описана ниже.

Система содержит качающий узел 1 с регулируемым приводом 2, управляемым блоком управления 3. В магистрали нагнетания 4 качающего узла 1 установлен датчик расхода, выполненный в виде сервопоршня 5, с клапаном 6 постоянного перепада давлений на нем и датчиком положения 7. Управляемая полость 8 сервопоршня 5 связана с управляющей полостью 9 клапана 6, а дросселирующее сечение 10 сервопоршня 5 - с чувствительными элементами (полостями) 11 и 12 клапана 6. Дополнительно в магистрали 4 установлен клапан слива 13, управляемая полость 14 которого соединена с управляющим электромеханическим исполнительным механизмом 15, установленным с возможностью соединения с входной магистралью 16 качающего узла 1.

Между магистралью нагнетания 4 и входной магистралью 16 установлен клапан предельного давления 17. На выходе из магистрали нагнетания 4 установлен запорно-подпорный клапан 18. В канале, соединяющем магистраль нагнетания 4 и управляемую полость 14 клапана слива 13, установлен дроссельный пакет 19. В канале, соединяющем дросселирующее сечение 10 и чувствительную полость 12 клапана 6, установлен дроссельный пакет 20. В канале, соединяющем магистраль нагнетания 4 и управляемую полость 8 датчика расхода 5, установлен дроссельный пакет 21.

Блок управления 3, датчик положения 7 и управляющий электромеханический исполнительный механизм 15 связаны с блоком управления газотурбинного двигателя (БУ ГТД) 22, выполненным в виде электронного счетно-решающего устройства или пульта, управляемого оператором.

В зависимости от требований к системе и типа БУ ГТД, датчик положения 7 может быть выполнен как в виде электрического, так и в виде оптического устройства.

Система работает следующим образом.

При запуске БУ ГТД 22 выдает электрическую команду на исполнительный механизм 15 клапана слива 13. Исполнительный механизм 15 соединяет управляемую полость 14 клапана слива 13 с входной магистралью 16 качающего узла 1. Затем БУ ГТД 22, управляя блоком управления 3 регулируемого привода 2, обеспечивает повышение давления в магистрали нагнетания 4. Клапан слива 13 соединяет магистраль нагнетания 4 с входной магистралью 16 качающего узла 1, поддерживая за качающим узлом 1 давление меньше давления открытия запорно-подпорного клапана 18.

БУ ГТД 22, используя сигнал от датчика обратной связи блока управления 3, производит необходимый контроль работоспособности регулируемого привода 2 до начала подачи топлива в двигатель.

Для подачи топлива в двигатель БУ ГТД 22 выдает команду на исполнительный механизм 15, который разъединяет управляемую полость 14 клапана слива 13 и входную магистраль 16 качающего узла 1. Топливо, поступая через дроссельный пакет 19 в управляемую полость 14 клапана слива 13, перемещает его, разъединяя магистраль нагнетания 4 и входную магистраль 16 качающего узла 1. Давление топлива повышается до величины открытия запорно-подпорного клапана 18, и топливо начинает поступать в газотурбинный двигатель.

В БУ ГТД 22 от датчика положения 7 поступает выходной параметр обратной связи, который пропорционален величине расхода топлива через датчик расхода и электрический параметр обратной связи, характеризующий работу регулируемого привода 2 качающего узла 1. БУ ГТД 22 на основании внешних воздействующих факторов и внутренних параметров двигателя формирует заданную программу управления. При рассогласовании заданных параметров с фактическими БУ ГТД 22, управляя блоком управления 3, изменяет расход топлива в двигатель.

Клапан постоянного перепада давления 6 поддерживает постоянную величину перепада давления топлива на дросселирующем сечении 10 сервопоршня 5.

К полости 11 клапана постоянного перепада 6 подведено давление перед датчиком расхода. К пружинной полости 12 клапана 6 через дроссельный пакет 20 подведено давление выхода из датчика расхода. Когда величина перепада давлений на дросселирующем сечении 10 сервопоршня 5 равна заданной величине, количество топлива, поступающего в управляемую полость 8 сервопоршня 5 через дроссельный пакет 21, равно количеству топлива, перепускаемого клапаном постоянного перепада 6 во входную магистраль 16 качающего узла 1.

При увеличении расхода топлива, проходящего через дросселирующие сечение 10, давление перед сервопоршнем 5 увеличивается, клапан постоянного перепада 6 перемещается, сжимая пружину, и увеличивает количество топлива, сливаемого из управляемой полости 8 во входную магистраль 16 качающего узла 1. Давление в управляемой полости 8 уменьшается, и сервопоршень 5 перемещается в новое положение, изменяя величину дросселирующего сечения 10 до тех пор, пока перепад давлений на нем не станет равным заданной величине. Изменению положения сервопоршня 5 соответствует пропорциональное изменение выходного параметра датчика положения 7. Максимальная величина перестановочной силы на датчике расхода определяется диаметром датчика расхода в месте выполнения дросселирующего сечения 10, перепадом давлений между магистралью нагнетания 4 и входной магистралью 16 и силой сжатия пружины в управляемой полости 8.

При уменьшении расхода топлива, проходящего через дросселирующие сечение 10 датчика сервопоршня 5, давление перед датчиком расхода уменьшается, клапан постоянного перепада 6 перемещается, под действием пружины, и уменьшает количество топлива, сливаемого из управляемой полости 8 во входную магистраль 16 качающего узла 1. Давление в управляемой полости 8 увеличивается, и сервопоршень 5 перемещается в новое положение, изменяя величину дросселирующего сечения 10 до тех пор, пока перепад на нем не станет равным заданной величине. Изменению положения сервопоршня 5 соответствует пропорциональное изменение выходного параметра датчика положения 7. Максимальная величина перестановочной силы на датчике расхода определяется разностью между диаметром датчика расхода в месте выполнения дросселирующего сечения 10 и диаметром сервопоршня 5, перепадом давлений между магистралью нагнетания 4 и входной магистралью 16 и силой сжатия пружины в управляемой полости 8.

При частичном отказе блока управления 3 (отсутствует возможность уменьшения расхода топлива в двигатель) БУ ГТД 22 выдает электрическую команду на исполнительный механизм 15, который, управляя количеством топлива перепускаемого из управляемой полости 14 клапана слива 13 во входной канал 16 качающего узла 1, открывает клапан слива 13. Тем самым обеспечивается необходимое уменьшение расхода топлива в двигатель и при необходимости полное прекращение подачи топлива. Исполнительный механизм 15 может быть выполнен как в виде электромеханизма, работающего в импульсном режиме, так и в виде пропорционального электрогидропреобразователя.

1.Систематопливопитанияирегулированиягазотурбинногодвигателя,содержащаякачающийузел,связанныйсрегулируемымприводом,снабженнымблокомуправления,отличающаясятем,чтоввыходноймагистраликачающегоузлаустановлендатчикрасхода,выполненныйввидесервопоршнясклапаномпостоянногоперепададавленийнанемидатчикаположения,причемуправляемаяполостьсервопоршнясвязанасуправляющейполостьюклапанапостоянногоперепададавлений,адросселирующеесечениесервопоршня-счувствительнымиэлементамиклапанапостоянногоперепада.12.Системапоп.1,отличающаясятем,чтодатчикположениявыполненввидеэлектрическогоустройства,выходнойпараметркоторогопропорционаленположениюсервопоршня.23.Системапоп.1,отличающаясятем,чтодатчикположениявыполненввидеоптическогоустройства,выходнойпараметркоторогопропорционаленположениюсервопоршня.34.Системапопп.1,или2,или3,отличающаясятем,чтоввыходноймагистраликачающегоузлаустановленклапансливасуправляющимэлектромеханическимисполнительныммеханизмом.4
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-6 из 6.
20.02.2019
№219.016.c065

Центробежно-шестеренный насос

Центробежно-шестеренный насос относится к насосам для систем топливопитания газотурбинных двигателей. Центробежно-шестеренный насос содержит корпус с патрубками входа и выхода, установленные в расточках корпуса подпятники, радиальные центробежные крыльчатки с индивидуальными каналами подвода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002304730
Дата охранного документа: 20.08.2007
19.04.2019
№219.017.2c5f

Система топливопитания и регулирования двигателя

Изобретение предназначено для топливопитания и регулирования двигателя и может быть использовано в авиадвигателестроении. Система содержит установленные последовательно на приводном валу шестеренный качающий узел подачи топлива и шестеренный дозирующий качающий узел с клапаном постоянного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002287075
Дата охранного документа: 10.11.2006
19.04.2019
№219.017.2fb2

Двухканальная система топливопитания и регулирования газотурбинного двигателя

Двухканальная система топливопитания и регулирования предназначена для автоматического управления газотурбинными двигателями. Система содержит насос, дозатор топлива с клапаном перепада, основной и резервный каналы управления с селектором переключения. Электрогидропреобразователь основного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002338911
Дата охранного документа: 20.11.2008
29.04.2019
№219.017.3f72

Система автоматического регулирования воздушно-реактивного двигателя

Изобретение относится к области автоматического регулирования воздушно-реактивных двигателей, в частности, к подаче топлива в камеру сгорания двигателя на всех режимах полета. Система содержит дозаторы, через соответствующие рычаги связанные с соответствующими пружинами обратной связи и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02209990
Дата охранного документа: 10.08.2003
29.04.2019
№219.017.405f

Двухканальная система топливопитания и регулирования газотурбинного двигателя

Двухканальная система топливопитания и регулирования предназначена для управления газотурбинными двигателями. Система содержит насос, дозатор топлива с клапаном перепада, основной и резервный каналы управления с селектором переключения. Электрогидропреобразователь основного канала управления по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002344305
Дата охранного документа: 20.01.2009
29.06.2019
№219.017.9d74

Система топливопитания и регулирования газотурбинного двигателя

Система топливопитания и регулирования предназначена для автоматического управления газотурбинными двигателями. Система содержит центробежный насос с приводом от двигателя и объемный дозатор с регулируемым приводом. Объемный дозатор выполнен в виде шестеренного гидравлического механизма, во...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002352802
Дата охранного документа: 20.04.2009
Показаны записи 1-10 из 13.
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
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
26.08.2017
№217.015.d7b4

Система топливопитания газотурбинного двигателя

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...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622683
Дата охранного документа: 19.06.2017
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
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
23.02.2019
№219.016.c5f2

Двухканальная система топливопитания и регулирования газотурбинного двигателя (гтд)

Двухканальная система топливопитания и регулирования ГТД 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, регулируемые дроссели,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002680475
Дата охранного документа: 21.02.2019
+ добавить свой РИД