Система подачі палива у допоміжний газотурбінний двигун

1 Система подачі палива у допоміжний газотурбінний двигун, що включає відцентровий паливний насос, вихід якого з'єднаний з магістраллю командного тиску і через жиклер постійного перерізу - з магістраллю робочого палива, підпружинений золотник регулятора частоти обертання ротора двигуна, дозуючий робоче паливо по Передбачуваний винахід відноситься до автоматичного регулювання і може бути використаний для регулювання подачі палива в допоміжний газотурбінний двигун (ГТД) Відома як прототип, по більшості співпадаючих істотних ознак, система подачі палива у допоміжний ГТД, описана в [1 і 2 (с 11-15)] Система включає відцентровий паливний насос, вихід якого сполучений з магістраллю командного тиску, а через жиклер постійного перетину з магістраллю робочого палива, підпружинений золотник регулятора частоти обертання ротора двигуна дозуючий робоче паливо по командному тиску, електричні сигналізатори режимної і граничної частоти обертання ротора двигуна, управляємі командним тиском, вузол припинення подачі палива з електромагнітним клапаном і ІНШІ ДОПОМІЖНІ елементи (філь три, воздуховипускний пристрій і т п ) Перевагою даного технічного рішення є простота, визначувана використанням відцентрового паливного насоса як чутливого елемента при регулюванні частоти обертання ротора ГТД До недоліків схеми відноситься відсутність корекції подачі палива по висоті і температурі газів за турбіною, що робить проблематичним запуск двигуна на великій висоті, а також низька точність підтримки частоти обертання ротора ГТД внаслідок чутли командному тиску, електричні сигналізатори режимної і граничної частоти обертання ротора двигуна, керовані командним тиском, вузол припинення подачі палива з електромагнітним клапаном, яка відрізняється тим, що введено керований по командах електронного регулятора електромеханічний перетворювач, кінематично зв'язаний з втулкою, яка переміщується по нерухомій напрямній, кромка якої разом з отвором в напрямній утворюють канал змінного перерізу, з'єднуючий магістраль робочого палива з входом в насос 2 Система по п 1, яка відрізняється тим, що жиклер постійного перерізу виконаний в підпружиненому золотнику, кромка якого разом з отвором в корпусі утворюють канал змінного перерізу, з'єднуючий вихід жиклера постійного перерізу з магістраллю робочого палива вості регулятора до густини палива В основу винаходу поставлено задачу удосконалити систему подачі палива у допоміжний ГТД за рахунок введення нових елементів і функцій, які дозволять підвищити точність підтримки частоти обертання ротора на сталих і перехідних режимах, обмежити максимальне і коректувати поточне значення подачі палива по висоті і температурі газів за турбіною, а внаслідок цього - розширити експлуатаційні можливості системи подачі палива Суттєві ознаки, які відрізняють її від прототипу, полягають в тому, що в систему подачі палива додатково введений керований по командах електронного регулятора електромеханічний перетворювач, кінематичне звязаний з пересувною по нерухомій напрямній втулкою, кромка якої разом з отвором в напрямній, утворюють канал змінного перетину, з'єднуючий магістраль робочого палива з входом в насос, крім цього, жиклер постійного перетину виконаний в підпружиненому золотнику, кромка якого разом з отвором в корпусі утворюють канал змінного перетину, зв'язуючий вихід жиклера постійного перетину з магістраллю робочого палива Введення в систему нових елементів, що забезпечують можливість управління подачею палива по командам електронного регулятора, дозво ю ^ СО 00 48345 ляє істотно підвищити її ефективність, а саме підвищити точність підтримки частоти обертання ротора на сталих і перехідних режимах і забезпечити обмеження температури газів за турбіною При цьому запропоновані елементи і схема їх включення в систему подачі палива дозволяють реалізувати це найбільш простим і надійним засобом Крім того, в заявленій системі вирішена задача дублювання функцій електронного регулятора гідромеханічним регулятором без використання додаткових перемикачів і розподільників, що підвищує и безвідмовність На кресленні представлена пропонована система подачі палива в ГДТ Система містить відцентровий насос 1, вихід якого сполучений з магістраллю 2 командного тиску, а через жиклер 3 постійного перетину в підпружиненому золотнику 4 з магістраллю 5 робочого палива, під пружинений золотник 6 регулятора частоти обертання ротора ГТД з порожниною 7, з'єднаною з магістраллю 2 командного тиску, електричні сигналізатори 8 режимної і граничної частоти обертання ротора ГТД, керовані командним тиском, вузол припинення подачі палива, виконаний у вигляді підпружиненого поршня 9, кшематично зв'язаного з клапаном 10 зупинки двигуна, електромагнітного клапана 11, що з'єднує штокову порожнину 12 поршня 9 із зливною магістраллю 13 До складу системи входить також керований по командах електронногорегулятора 14 електромеханічний перетворювач 15, кінематично зв'язаний з втулкою 16, що переміщується по нерухомій напрямній 17, що має радіальний отвір 18 і глуху центральну розточку 19, які гідравлічно сполучені з магістраллю 5 робочого палива Система подачі палива в ГТД працює таким чином При відсутності напруги живлення на обмотках електромагнітного клапана 11 і електромеханічного перетворювача 15 штокова порожнина 12 і розточка 19 від'єднані від зливної магістралі 13 Паливо при роботі насоса 1 по магістралі 2 командного тиску підводиться в порожнину 7 золотника 6 регулятора частоти обертання ротора ГТД і до електричних сигналізаторів 8 режимної і граничної частоти обертання Одночасно робоче паливо через жиклер 3 постійного перетину, отвір 20, магістраль 5, проточку золотника 6, дозуючий отвір 21 поступає в розточку 19, а через жиклер 22 - в штокову порожнину 12 У процесі запуску, при розгоні ГТД тиск палива за відцентровим насосом 1 в магістралі 2 командного тиску змінюється пропорційно квадрату частоти обертання ротора 3 досягненням відповідної частоти обертання ротора під дією тиску робочого палива поршень 9, долаючи зусилля затягування пружини 23, переміщується і відкриває клапан 10, через який робоче паливо поступає до форсунок ГТД Доти, поки зусилля затягування пружини 24 золотника 6 перевищує зусилля на його торець від командного тиску в порожнині 7, дозуючий перетин, утворений кромкою золотника 6 і отвором 21, повністю відкритий Подача палива на форсунки визначається площею жиклера 3 постійного перетину і збільшується з підвищенням частоти обертання ротора ГТД При перевищенні частоти обер тання ротора заданого значення зусилля на торець золотника 6 від командного тиску в порожнині 7 долає зусилля затягування пружини 24 Золотник 6 зміщується і своєю кромкою прикриває дозуючий отвір 21 Подача палива на форсунки зменшується і частота обертання ротора відновлюється до заданого значення Аналогічним чином відбувається робота системи при зниженні частоти обертання ротора Мінімальна подача палива в ГТД настроюється обмежувачем 25, а задана частота обертання ротора - регулюванням гвинтом 26 зусилля затягування пружини 24 При досягненні номінальної або граничної частоти обертання ротора ГТД під дією командного тиску замикаються ВІДПОВІДНІ контакти електросигналізаторів 8 Для виключення впливу золотника 6 на роботу електронного регулятора пружина 24 настроюється на підтримку частоти обертання ротора дещо більшої за номінальну Подача напруги від електронного регулятора 14 на електромеханічний перетворювач 15 приводить до пропорційного переміщення втулки 16, яка своєю кромкою привідкриває отвір 18 в напрямній 17, з'єднує розточку 19 і магістраль 5 робочого палива із зливною магістраллю 13 Подача палива через відцентровий насос 1 збільшується, а тиск перед форсунками ГТД знижується за рахунок збільшення спрацьованого перепаду тиску робочого палива на жиклері 3 постійного перетину, і подача палива на форсунки зменшується Таким чином здійснюється дозування подачі палива в ГТД по командах електронного регулятора на режимах запуску, розгону і підтримки заданої частоти обертання ротора з корекцією подачі палива по ЗОВНІШНІХ умовах (висота, густина палива, температура газів за турбіною і інш ) Зниження витрат потужності на дроселювання робочого палива досягається виконанням жиклера З постійного перетину в підпружиненому золотнику, який своєю кромкою разом з отворами 20 в корпусі утворюють канал змінного перетину, зв'язуючий вихід жиклера 3 з магістраллю робочого палива 5 При досягненні максимальної подачі робочого палива зусилля від перепаду тиску на торцях золотника 4, рівного перепаду тиску на жиклері 3 постійного перетину, долає зусилля затягування пружини 27, золотник 4 переміщується і його кромка прикриває отвір 20 Це створює додатковий опір в магістралі робочого палива і перешкоджає подальшому росту подачі насоса, чим знижується витрата потужності на привід насоса Зупинка ГТД здійснюється подачею напруги на електромагнітний клапан 11, при цьому штокова порожнина 12 з'єднується з зливною магістраллю13 Тиск в порожнині 12 при наявності жиклера 22 різко зменшується, і поршень 9 під дією пружини 23 клапаном 10 перекриває подачу палива до форсунок ГТД Випробовуваннями пропонованої системи подачі палива на стенді, в складі допоміжного ГТД А19-ЗБ і при льотних випробовуваннях літака АН140 підтверджено досягнення позитивного ефекту Використані джерела 1 Авторське свідоцтво СРСР №46983, 1969 2 Газотурбінний двигун АІ-9 Інструкція по технічній експлуатації М Машинобудування, 1980 -64с 48345 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71