УПРАВЛЯЮЩИЙ КЛАПАН ДЛЯ СИСТЕМЫ ДРЕНАЖА ТОПЛИВА

Полезная модель относится к топливорегулирующей аппаратуре и может быть использована в системах дренирования различных утечек и сливов топлива из коллекторов и возврата топлива в систему топливопитания газотурбинного двигателя (ГТД).
Известна топливная система ГТД с устройством возврата дренируемого топлива (см. патент США №3.774.394, F 23 N 5/24, 1971 г.), содержащая дренажный бак, соединенный с клапаном возврата топлива в систему через эжекторное устройство, связанное с входом и выходом подкачивающего насоса.
Клапан возврата топлива в систему топливопитания двигателя содержит подпружиненный поршень, с одной стороны которого установлен подпружиненный отсечной клапан, разделяющий дренажный бак и камеру смешения эжектора, с другой стороны расположена управляющая полость, соединенная с трубопроводом высокого давления топливной системы.
На поршне выполнена выточка, с помощью которой возможно соединение насоса высокого давления с входом эжектора.
Недостатком данного устройства является низкая надежность, обусловленная тем, что перед запуском двигателя поршень находится в положении, когда с помощью его выточки выход топлива из насоса высокого давления соединен со входом эжектора, а пружина отсечного клапана находится в положении минимального поджатия, т.к. она контактирует с поршнем, который при останове двигателя переместился влево до упора.
При запуске двигателя топливо высокого давления сразу подается через выточку поршня к эжектору, в камере смешения которого создается определенное разряжение, передаваемое к отсечному клапану, пружина которого находится в расслабленном состоянии, и возможно его открытие, что приведет
к дополнительной (несанкционированной) откачке топлива из дренажного бака и к возможности попадания воздуха в топливную систему двигателя.
Кроме этого, т.к. возврат топлива в топливную систему двигателя происходит при его выключении, то на режимной работе, в случае повышенных дренажных утечек из элементов системы топливопитания, возможно переполнение дренажного бака и перетекание топлива в атмосферу, что ухудшает экологическую обстановку.
Известен также управляющий клапан для системы дренажа топлива (см. патент на полезную модель №42646, 7 F 23 N 5/24, 2004 г.), выполненный в виде поршня с управляющей полостью, на котором установлен отсечной клапан, разделяющий дренажный бак и камеру смешения эжектора системы. На поршне выполнена выточка с возможностью соединения выхода подкачивающего насоса с входом в эжектор.
Недостатком данного устройства является то, что при подводе активного топлива через поршень, на нем теряется часть перепада давлений, в результате уменьшается диапазон рабочих давлений, при которых эжектор производит откачку топлива. Поэтому на режиме двигателя "Малый газ", когда перепад давлений, создаваемый подкачивающим насосом, минимальный, его не хватает для создания разряжения в камере смешения, необходимого для откачки топлива, и может возникнуть переполнение дренажного бака и выброс топлива в атмосферу.
Кроме того, при подсоединении выхода подкачивающего насоса непосредственно к входу эжектора происходит постоянная откачка топлива из камеры смешения, в результате чего на выходе отсечного клапана создается разрежение и при его негерметичности (т.е. наличии утечки топлива через него) топливо из дренажного бака будет откачено, и в топливную систему двигателя поступит воздух.
Все вышеперечисленное снижает надежность системы.
Техническим результатом, на решение которого направлена заявляемая полезная модель, является повышение надежности системы дренажа за счет
предотвращения перетечки топлива из дренажного бака через отсечной клапан и попадания воздуха в систему топливопитания двигателя.
Для достижения указанного технического результата в управляющем клапане для системы дренажа топлива, содержащем подпружиненный поршень с управляющей полостью, соединенной с датчиком уровня топлива в дренажном баке системы, на поршне установлен отсечной клапан, разделяющий дренажный бак и камеру смешения эжектора и выполнена выточка, соединенная с входом в эжектор и через выход отсечного клапана - с камерой смешения эжектора.
Отличительные признаки, а именно, связь выточки, соединенной со входом в эжектор, с камерой смешения эжектора через выход отсечного клапана, позволяют уменьшить расход активного топлива через эжектор, уменьшая тем самым эффект откачки топлива из камеры смешения и направляя часть активного топлива через выход отсечного клапана в камеру смешения, что в совокупности позволяет создать избыточное давление на выходе отсечного клапана над давлением в дренажном баке. Это предотвращает утечки топлива из дренажного бака в камеру смешения эжектора при возникновении негерметичности отсечного клапана и попадание воздуха в систему топливопитания двигателя, что повышает надежность системы дренажа топлива.
При этом утечки топлива в дренажный бак из-за избыточного давления на выходе отсечного клапана при возникновении его негерметичности приведут только к более частому срабатыванию системы дренажа и откачке топлива из дренажного бака в систему топливопитания двигателя.
Предложенный управляющий клапан для системы дренажа топлива описан ниже и представлен на чертежах фиг.1, 2, где на фиг.1 показан клапан при закрытом отсечном клапане (т.е. при выключенном двигателе или низким уровнем топлива в дренажном баке), на фиг.2 - клапан в положении откачки топлива из дренажного бака.
Управляющий клапан для системы дренажа топлива содержит подпружиненный поршень 1 с управляющей полостью 2, соединенной с датчиком 3 уровня топлива в дренажном баке 4 и через жиклер 5 со входом 6 эжектора 7.
На поршне 1 установлен отсечной клапан 8, седло 9 которого соединено с дренажным баком 4, и выполнена выточка 10, которая каналом 11 соединена со входом 6 эжектора 7 и каналом 12 через выход 13 отсечного клапана 8 соединена с камерой смешения 14 эжектора 7.
Между входом 6 эжектора 7 и выходом 13 отсечного клапана 8 установлен жиклер 15.
На поршне 1 выполнен продольный паз 16, в котором установлена ось 17, закрепленная в отсечном клапане 8. Между клапаном 8 и корпусом 18 установлена пружина 19.
Управляющий клапан работает следующим образом.
При остановленном двигателе отсечной клапан 8 под действием пружины 19 прижат к седлу 9, не допуская перетечек топлива в дренажный бак 4, а подпружиненный поршень 1 находится в левом положении, открывая выточкой 10 канал 11 и соединяя вход 6 в эжектор 7 через выход 13 отсечного клапана 8 с камерой смешения 14 эжектора 7.
При запуске двигателя и при его режимной работе на входе 6 эжектора 7 появляется избыточное давление топлива, которое через жиклер 5 подается в управляющую полость 2 поршня 1 и к датчику 3 уровня топлива в дренажном баке 4.
Если в дренажном баке 4 уровень топлива низкий, датчик 3 уровня топлива сливает топливо из управляющей полости 2 подпружиненного поршня 1, который находится в крайнем левом положении, при этом он может или упираться в корпус 18, тогда усилие его пружины не будет воздействовать на отсечной клапан 8, который будет прижат к седлу 9 пружиной 19, обеспечивая герметичность, или через ось 17 он будет прижат к отсечному клапану 8, который будет находится под воздействием двух пружин, т.е. с большим усилием прижиматься к седлу 9, обеспечивая более высокую герметичность. При этом часть топлива со входа 6 в эжектор 7 через жиклер 5 и каналы 11, 12 поступит на выход 13 клапана 8 и в камеру смешения 14, создавая избыточное давление топлива на выходе 13 клапана 8.
При повышении уровня топлива в дренажном баке 4 до максимально допустимого датчик 3 прекратит сливать топливо из управляющей полости 2. Давление топлива в управляющей полости 2 увеличится, и поршень 1, преодолевая усилие своей монтажной пружины, начнет перемещаться вправо.
Так как отсечной клапан 8 при этом поджат к седлу 9 пружиной 19, поршень 1 перемещается относительно оси 17, закрепленной в отсечном клапане 8. При ходе поршня 1, когда левая кромка выточки 10 закроет канал 11, обеспечится полный проход топлива через эжектор 7. Это приведет к понижению давления топлива в его камере смешения 14 и перед седлом 9.
При дальнейшем ходе поршня 1 вправо, когда левый торец паза 16 коснется оси 17, закрепленной в клапане 8, последний начнет перемещаться вместе с поршнем 1, сжимая пружину 19 и открывая выход топлива из дренажного бака 4 через седло 9 к камере смешения 14 эжектора 7. Начнется откачка топлива из дренажного бака 4, максимальная скорость которой будет достигнута при полном открытии отсечного клапана 8. Таким образом, дренированное топливо будет возвращено в топливную систему двигателя через подкачивающий насос.
При понижении уровня топлива в дренажном баке 4 до минимально допустимого, датчик 3 уровня начнет сливать топливо из полости 2, за счет чего уменьшится давление топлива в ней, и поршень 1 под действием своей пружины начнет перемещаться влево, образуя зазор между левой стороной паза 16 и осью 17.
Так как отсечной клапан 8 установлен на поршне 1 с возможностью относительного перемещения, он вместе с осью 17 под действием пружины 19 начнет перемещаться на уменьшение проходного сечения между седлом 9 и клапаном 8 до их касания. Откачка топлива из дренажного бака 4 прекращается. Дальнейшее перемещение поршня 1 влево происходит до частичного или полного открытия канала 11 и до упора поршня 1 или в корпус 18 или через ось 17 в отсечной клапан 8, увеличивая усилие его прижатия к седлу 9.