УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВАРИЙНОГО СБРОСА ТОПЛИВА

Полезная модель относится к автоматическому регулированию газотурбинного двигателя, имеющего форсажный контур, а именно к системам сброса топлива, например, в аварийной ситуации.
Известно устройство для аварийного сброса топлива, содержащее насос высокого давления с магистралью отвода топлива в форсажную камеру сгорания двигателя через регулятор форсажа и непосредственно к клапану сброса топлива, имеющему сервопоршень с пружиной, причем пружинная полость клапана соединена через жиклер с магистралью отвода топлива в форсажную камеру и через трубопровод - с управляющим золотником, который имеет пружинную полость, связанную с электромагнитным клапаном, и торцевую полость, соединенную с каналом постоянного давления. На управляющем золотнике имеется межпоясковая полость, подключенная к сливной магистрали.
Устройство также содержит блок включения форсажа, канал отвода командного давления в насос высокого давления, магистраль отвода топлива в атмосферу, дроссель, канал подвода высокого давления, второй управляющий золотник, пружинная полость которого связана со вторым электромагнитным клапаном, торцовая полость которого связана с каналом постоянного давления. Второй управляющий золотник также имеет межпоясковую полость, соединенную с магистралью отвода топлива в атмосферу.
При работе двигателя на бесфорсажном режиме сигнал от элемента включения форсажа отсутствует, насос высокого давления отключен и не подает топливо в форсажную камеру.
При включении форсажа, вступает в работу насос высокого давления, который осуществляет подачу топлива в форсажнуго камеру. Оба клапана сброса при этом закрыты и сброса топлива не происходит.
В случае возникновения аварийной ситуации подается команда на оба электромагнитных клапана, которые срабатывают и соединяют свои пружинные полости со сливной полостью.
Под действием давления топлива, поступающего в торцевые полости электромагнитных клапанов, их золотники перемещаются. В результате пружинная полость клапана сброса соединяется со сливной полостью и давление в пружинной полости клапана падает, поршень перемещается и открывает данный клапан.
Торцевая полость второго клапана сброса также соединяется со сливной полость, в результате чего данный клапан под действием пружины перемещается и топливо от насоса высокого давления через магистраль отвода топлива и клапаны сброса через магистраль отвода топлива сливается в атмосферу.
При выключении электромагнитных клапанов, отсекаются от атмосферы, а именно, от сливной магистрали полости золотников, которые под действием своих пружин возвращаются исходное положение. В пружинную полость первого клапана сброса поступает топливо и клапан смещается, перекрывая канал слива. Полость второго клапана сброса отсекается от сливной магистрали и соединяется с магистралью высокого давления, в результате чего клапан совершает перемещение и отсоединяется от сливной магистрали.
(см. патент РФ №1766116, кл. F02C9/46, 1995 г.) - наиболее близкий аналог.
2
В результате анализа необходимого устройства необходимо отметить, что для преобразования электрической команды в гидравлическую команду на управляющие элементы, обеспечивающие сброс топлива в сливную магистраль, в данной конструкции используются электромагнитные клапаны работающие на постоянном давлении (КПД), обычно не превышающем 20 кгс/см, что требует дополнительных золотниковых пар для получения гидравлической команды высокого давления, а так же питания агрегата постоянным давлением, что усложняет конструкцию устройства и снижает надежность его работы.
Задачей настоящей полезной модели является упрощение конструкции устройства и повышение надежности его работы.
Поставленная задача обеспечивается тем, что в устройстве для аварийного сброса топлива, содержащем клапаны управления сбросом топлива, запорный клапан и золотник управления включением форсажного насоса, а также нагнетательные и сливные каналы, причем запорный клапан и золотник управления включением форсажного насоса содержат подпружиненный поршень и их пружинные полости имеют возможность соединения с нагнетательным или сливным каналом, новым является то, что устройство снабжено золотником блокировки аварийного сброса топлива, содержащего подпружиненный поршень, а клапаны управления сбросом топлива выполнены в виде нормально открытого и нормально закрытого электрогидравлического клапанов, пружинные полости запорного клапана и золотника управления форсажным насосом имеют возможность соединения с нагнетательным или сливным каналом через нормально открытый электрогидровлический клапан, а пружинная полость золотника блокировки
аварийного сброса топлива - через нормально закрытый электрогидравлический клапан, при этом к торцу поршня золотника управления включением форсажного насоса подведен нагнетательный канал.
При проведении патентных исследований не обнаружены решения, идентичные заявленному, а следовательно, заявленная полезная модель соответствует критерию «новизна».
Считаем, что сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления полезной модели.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых представлена схема устройства для аварийного сброса топлива.
Устройство для сброса топлива включает корпус 1, на котором установлены клапаны управления сбросом топлива, выполненные в виде электрогидроклапанов 2 и 3, один из которых (2) является нормально открытым, а другой (3) - нормально закрытым.
На корпусе также размещены золотник 4 блокировки аварийного слива топлива, запорный клапан 5 и золотник 6 управления включением форсажного насоса (не показан).
Золотник 4 выполнен в виде втулки 7 с отверстиями 8 и 9, зафиксированной в корпусе 1 и установленного во втулке с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения поршня 10, подпружиненного относительно крышки 11 золотника 4 упругим элементом 12. В полости крышки 11 образован кольцевой упор 13 и имеются радиальные отверстия 14.
Запорный клапан 5 выполнен в виде втулки 15 с поршнем 16, установленным во втулке с возможностью возвратно-поступательного перемещения и подпружиненным относительно крышки 17 упругим элементом 18. В крышке 17 имеются радиальные отверстия 19.
Золотник 6 выполнен в виде поршня 20 с радиальными отверстиями 21, установленного во втулке 22 с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения и подпружиненного относительно крышки 23 упругим элементом 24. Во втулке 22 выполнены радиальные отверстия 25. В крышке 23 выполнены радиальные пазы 26.
Канал 27 является нагнетательным каналом и предназначен для подачи топлива от топливной магистрали питания двигателя (шестеренчатого или форсажного центробежного насоса) к запорным элементам агрегата аварийного сброса (слива).
Канал 28 является сливным каналом и предназначен для сброса (слива) топлива из топливной магистрали, например, в атмосферу
Канал 29 соединяет каналы 27 и 28 друг с другом.
Через канал 30 осуществляется слив топлива из устройства на вход насоса.
К торцу поршня 20 посредством магистрали 31 подведено давление от напорной магистрали 27.
От канала 32 отбирается гидравлическая команда на включение форсажного насоса при подаче управляющего сигнала на клапан 2.
Канал 33 предназначен для подачи высокого давления на клапан 3.
Пружинные полости запорного клапана 5 и золотника б управления включением форсажного насоса соединены через канал 34, электрогидроклапан 2 и канал 31 с высоким давлением, подведенным к каналу 27.
Устройство для аварийного сброса топлива работает следующим образом.
При работе двигателя на бесфорсажном режиме, на котором осуществляется аварийный сброс (слив) топлива, сигнал включения форсажа отсутствует и форсажный насос выключен.
Для осуществления аварийного сброса (слива) топлива из баков самолета и обеспечения при этом бесперебойной работы двигателя, необходимо сброс топлива осуществлять при включенном форсажном насосе, для этого сигнал управления подается на блок управления форсажным насосом, который включается и нагнетает топливо в топливные магистрали двигателя обеспечивающие его питание топливом.
Золотник 4 и запорный клапан 5 при этом перекрыты и слив (сброс) топлива через них не происходит. Поршень 10 золотника 4 при этом находится в крайнем верхнем (в плоскости чертежа) положении и упирается в упор 13. Отверстия 8 перекрыты.
Поршень 16 запорного клапана 5 находится в нижнем (в плоскости чертежа) положении и перекрывает канал 28 сброса топлива.
Поршень 20 золотника б находится в крайнем правом (в плоскости чертежа) положении.
К каналу 27 подведено давление от топливной магистрали питания двигателя.
В случае возникновения аварийной ситуации (при которой необходимо срочно сбросить топливо из баков самолета), подают питание на электрогидроклапан 2, который сообщает пружинные полости золотника 6 и запорного клапана 5 со сливным каналом 30. Из пружинной полости золотника 6 и запорного клапана 5 топливо по каналу 30 подается на слив.
В результате давление в пружинных полостях золотника 6 и клапана 5 падает и поршень 20 золотника б перемещается до контакта с упором крышки 23, под действием давления топлива поступающего от входного канала 27 через канал 31, в результате перемещения данного золотника радиальные отверстия 21 поршня 20 соединяются с радиальными отверстиями 25 втулки 22 и подается гидравлическая команда через канал 32 на включение форсажного насоса. При включении форсажного насоса под торец электрогидравлического клапана 3 через канал 33 подается давление топлива.
При запитывании электрогидравлического клапана 3, в пружинную полость золотника 4 нагнетается давление от канала 33, в результате чего поршень 10 перемещается на нижний упор втулки открывая отверстия 8 втулки 7. Топливо поступает из полости канала 27 через отверстия 8 и 9 к запорному клапану, при действии высокого давления на площадь образованную внешним диаметром торцевого уплотнения запорного клапана и внешним диаметром поршня запорного клапана, преодолевается усилие пружины 18 запорный клапан открывается, в результате чего осуществляется слив топлива от форсажного насоса в атмосферу.
При отключении электрогидравлического клапана 3 пружинная полость золотника 4 сообщается со сливным каналом 30, и золотник 10, под действием высокого давления поступающим по каналу 27, перемещается в свое верхнее положение (в плоскости схемы), тем самым, перекрывая отверстия 8 втулки 7, при этом прекращается аварийный слив топлива.
При отключении электрогидравлического клапана 2 пружинные полости золотника 6 и запорного клапана 5 сообщаются каналами 34 и 31 с высоким давлением, поступающим на вход в агрегат через канал 27. При сообщении пружинной полости золотника 6 с высоким давлением, поршень золотника 6, под действием пружины, перемещается в свое правое положение (в плоскости схемы) и отсекает канал 32 от канала 31, тем самым, подавая гидравлическую команду на форсажный насос. При попадании высокого давления в пружинную полость запорного клапана он под действием пружины закрывает канал 28 и прекращает аварийный слив топлива
Таким образом, при отключении как минимум одного из электрогидравлических клапанов 2 или 3 слив топлива прекращается.
Достоинством конструкции настоящего устройства является его компактность, небольшая масса, значительно более простое управление и исключение возможности самопроизвольного срабатывания на слив.