Патент на изобретение №2269667

(54) РЕГУЛЯТОР РАСХОДА ТОПЛИВА В ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

(57) Реферат:

Регулятор относится к управлению расходом топлива в газотурбинный двигатель. Регулятор содержит насос, дозирующую иглу и клапан постоянного перепада на дозирующей игле. Клапан выполнен в виде исполнительного клапана и чувствительного золотника. Управляющая полость клапана соединена с полостью перед дозирующей иглой через управляющую кромку золотника и через дроссель – с полостью низкого давления на входе в насос. При соединении полости с полостью перед дозирующей иглой через окно с кромкой и с полостью входа в насос через дроссель на поясках золотника снижается перепад давлений, причем на пояске перед иглой он равен нулю, а на противоположном пояске – перепаду на дозирующей игле. В результате этого снижаются силы гидравлического защемления и силы трения, а также перетечки по зазорам на поясках золотника, что повышает точность и надежность работы. 2 ил.

Изобретение относится к области управления расходом топлива в газотурбинный двигатель.

Известные регуляторы расхода топлива содержат топливный насос, дозирующую иглу, на которой поддерживается заданный перепад давлений с помощью клапана перепада непрямого действия, который состоит из исполнительного клапана, имеющего управляющую полость и регулирующего расход топлива через дозирующую иглу, и чувствительного золотника с пружиной, торцы которого соединены с полостями до и после дозирующей иглы и управляющей кромкой, расположенной между полостью входа в насос и управляющей полостью исполнительного клапана, которая соединена через дроссель с источником давления топлива (см. SU 1351287, МПК7 F 02 C 9/28, 1996).

Указанный регулятор расхода топлива обладает тем недостатком, что на цилиндрических поясках чувствительного золотника имеются сравнительно большие перепады давлений топлива, например, на пояске, обращенном к полости перед дозирующей иглой, будет перепад давления между давлением перед дозирующей иглой и давлением в управляющей полости исполнительного клапана, а на втором пояске будет перепад давлений между давлением за дозирующей иглой и давлением в управляющей полости исполнительного клапана.

Наличие больших перепадов давлений приводит к известному гидравлическому защемлению золотника от радиальных сил, появляющихся от неодинаковых эпюр давления в зазорах по пояскам золотника. По этой причине возникают силы трения и ухудшается его точность работы. Кроме того, наличие больших перепадов давления ведет к увеличению утечек топлива по зазорам на поясках золотника, увеличению количества загрязняющих топливо частиц, проходящих через эти зазоры и приводящих к возможному заеданию золотника.

Задачей заявляемого технического решения является повышение точности работы клапана перепада давлений на дозирующей игле и надежности его работы путем снижения сил трения на чувствительном золотнике и уменьшения количества утечек по его зазорам за счет уменьшения перепадов давлений топлива на поясках чувствительного золотника.

Поставленная задача решается тем, что в регуляторе расхода топлива в газотурбинный двигатель, содержащий дозирующую иглу и клапан перепада давлений на дозирующей игле, который состоит из исполнительного клапана с управляющей полостью, соединенной с дросселем, и чувствительного управляющего золотника с пружиной и управляющей кромкой, связанной с управляющей полостью исполнительного клапана, причем один из торцов золотника соединен с полостью до дозирующей иглы, а другой – с полостью после дозирующей иглы, при этом управляющая полость исполнительного клапана соединена с полостью перед дозирующей иглой через управляющую кромку чувствительного золотника, а дроссель управляющей полости исполнительного клапана соединен с полостью низкого давления.

Регулятор представлен на фиг.1 и 2, где на фиг.1 представлен вариант регулятора с шестеренным насосом, а на фиг.2 – с центробежным.

Регулятор содержит (см. фиг.1) шестеренный насос 1, связанный с дозирующей иглой 2, и клапан 3 постоянного перепада на дозирующей игле 2. Игла 2 имеет дозирующий профиль 4, сервопоршень 5 с управляющей полостью 6, входной 7 и управляющий 8 дроссели. Клапан 3 постоянного перепада давлений содержит чувствительный управляющий золотник 9 и исполнительный клапан 10.

Золотник 9 поджат пружиной 11 и имеет управляющую кромку 12 с окном 13. Управляющая полость 14 клапана 10 соединена с полостью низкого давления на входе в насос 1 через дроссель 15 и с полостью 16 перед дозирующей иглой 2 через окно 13 и управляющую кромку 12. Полость 16 также соединена с выходом насоса 1. Торец 17 золотника 9 соединен с полостью 16 до дозирующей иглы 2, а торец 18 – с полостью 19 после дозирующей иглы 2.

На чертеже фиг.2 вместо насоса 1 (фиг.1) выполнен центробежный насос 20, а исполнительный клапан 21 выполнен с дросселирующим окном 22.

Работает регулятор следующим образом. При работе регулятора дозирование топлива производится через профиль 4 иглы 2, сечение которого изменяется в соответствии с положением дозирующей иглы 2, управляемой за счет изменения расхода топлива через управляющую полость 6 сервопоршня 5. Топливо для управления иглой 2 поступает в полость 6 через дроссель 7 и вытекает из полости 6 через управляющий дроссель 8. Дозирующая игла 2 перемещается за счет разности между количеством топлива, входящего через дроссель 7 и выходящего через дроссель 8 из полости 6. Перемещение управляющего дросселя 8 осуществляется по команде регулятора (на чертеже не показан).

Для обеспечения однозначности между расходом топлива через иглу 2 и ее положением на дозирующем профиле 4 поддерживается определенный перепад давлений с помощью клапана перепада давлений 3. Чувствительный управляющий золотник 9 клапана 3 производит измерение перепада давлений на профиле 4, т.к. к подпружиненному торцу 18 золотника 9 подводится давление топлива из полости 19 за дозирующей иглой 2, а к противоположному 17 – давление перед иглой 2. При отклонении перепада давлений от заданного пружиной 11 происходит перемещение золотника 9 и его управляющей кромки 12, которая изменяет проходное сечение окна 13 и количество топлива, поступающего в управляющую полость 14 исполнительного клапана 10, который обеспечивает слив излишков топлива через дроссель 15 на вход в насос 1. При разнице количества топлива, поступающего через переменное окно 13 и вытекающего через дроссель 15, происходит перемещение клапана 10. При возрастании перепада давлений на окне 4 иглы 2 золотник 9 перемещает управляющую кромку 12 на уменьшение проходного сечения окна 13 и уменьшает количество топлива, поступающего в управляющую полость 14 клапана 10, который при этом перемещается вверх, обеспечивая увеличение количества топлива, сливаемого на вход в насос 1, и уменьшение количества топлива через иглу 2 до заданного, восстанавливая тем самым заданный пружиной 11 перепад давлений на игле 2.

Вариант регулятора расхода топлива с центробежным насосом 20 и дросселирующим исполнительным клапаном 21 (см. фиг.2) работает следующим образом.

При работе исполнительного клапана 21 дросселирующего типа в случае повышения перепада давлений на дозирующей игле 2 чувствительный золотник 9 также прикрывает окно 13 управляющей кромкой 12, благодаря чему клапан 21 поднимается вверх и прикрывает дросселирующее окно 22, расположенное между центробежным насосом 20 и дозирующей иглой 2, обеспечивая поддержание заданного перепада давлений на дозирующем профиле 4 иглы 2.

Таким образом, при соединении управляющей полости 14 исполнительного клапана 10 с полостью 16 перед дозирующей иглой 2 через окно 13 с управляющей кромкой 12 и с полостью низкого давления на входе в насос 1 через дроссель 15 на поясках золотника 9 снижается перепад давлений, так, на пояске, обращенном к полости 16 перед дозирующей иглой, перепад давлений снижается до нуля, а на пояске, который расположен со стороны пружины 11, перепад давлений равен только перепаду давлений на дозирующей игле, который гораздо ниже, чем перепад давлений перед и за дозирующей иглой 2. В результате, за счет снижения перепадов давлений на поясках золотника снижаются силы гидравлического защемления и силы трения, а также уменьшается количество перетечек по зазорам на поясках золотника и вместе с этим количество загрязняющих топливо частиц, что и приводит к повышению точности и надежности клапана перепада давлений на дозирующей игле 2 и регулятора в целом.

Формула изобретения

Регулятор расхода топлива в газотурбинный двигатель, содержащий дозирующую иглу и клапан перепада давлений на дозирующей игле, который состоит из исполнительного клапана с управляющей полостью, соединенной с дросселем, и чувствительного управляющего золотника с пружиной и управляющей кромкой, связанной с управляющей полостью исполнительного клапана, причем один из торцов золотника соединен с полостью до дозирующей иглы, а другой – с полостью после дозирующей иглы, отличающийся тем, что управляющая полость исполнительного клапана соединена с полостью перед дозирующей иглой через управляющую кромку чувствительного золотника, а дроссель управляющей полости исполнительного клапана соединен с полостью низкого давления.

РИСУНКИ