КЛАПАННЫЙ БЛОК ТОПЛИВНОЙ ФОРСУНКИ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к турбомашиностроению, в частности к двигателестроению, и может найти применение в топливных форсунках газотурбинных двигателей (ГТД).
Для поддержания одинакового давления топлива перед распылителями форсунок, а также обеспечения герметичности подводящих трубопроводов (изоляции от попадания топлива другой ступени и продуктов сгорания из полости жаровой трубы) на основных ступенях форсунок размещают клапаны. В зависимости от требований, клапаны должны быть отрегулированы на определенное давление открытия.
Известна конструкция клапана (патент №158258, МПК F16K 15/04, опубл. 27.12.2015), в котором герметичность обеспечивается подпружиненным шариком.
Недостатками такой конструкции являются:
неустойчивость шарика и возможность его перекоса при работе, особенно когда клапан находится в не вертикальном положении;
на ресурс клапана сказывается возможность деформации шарика при пульсациях потока;
повышенное сопротивление шарика потоку топлива;
невозможность регулировки клапана на давление открытия (только заменой пружины).
Наиболее близкой является конструкция клапанного блока топливной форсунки камеры сгорания газотурбинного двигателя (патент №2221952, МПК F16K 15/04, опубл. 20.01.2004), содержащая регулируемый клапан, состоящий из опорных элементов, пружины, запорного элемента. Клапан имеет возможность регулирования на давление открытия. Однако наличие шарика является недостатком. Кроме того, при применении данных конструкций, например, в топливной форсунке ГТД, потребуется дополнительное размещение перед клапаном штуцера подвода топлива и фильтр, что увеличивает габариты и усложняет конструкцию.
Техническим результатом, на достижения которого направлено предлагаемое техническое решение, является повышение надежности и технологичности конструкции.
Технический результат достигается тем, что клапанный блок топливной форсунки камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащий регулируемый клапан, состоящий из опорных элементов, пружины, запорного элемента, в отличие от известного, регулируемый клапан содержит шток с уплотнением по конической поверхности, штуцер подвода топлива с сетчатым фильтром, гильзу с впрессованной направляющей втулкой с отверстиями между уступами для упора пружины, поршень с гайкой на штоке, при этом штуцер подвода топлива вкручен до упора в гильзу клапана. Гильза клапана содержит два прямоугольных паза, обеспечивающих проход топлива на выход из клапана, а также используемых для монтажа гильзы, и имеет наружную резьбу с двумя участками с различной величиной шага резьбы.
Данное решение поясняется чертежами, на которых представлено:
фиг. 1 - общий вид клапанного блока топливной форсунки КС ГТД; фиг. 2 - вид гильзы регулируемого клапана, фиг. 3 - вид регулируемого клапана в положении открытия.
Клапанный блок (фиг.1) смонтирован на фланец форсунки 1 и включает в себя: гильзу 2 с впрессованной направляющей втулкой 3 с отверстиями 4 между уступами 5 для упора пружины 6, поршень 7 с гайкой 8 на штоке 9, а также фильтр 10 и штуцер подвода топлива 11. Фильтр 10 имеет корпус с глухими пазами, внутри - сетку, опирающуюся на внутренний каркас (пружину), по наружной резьбе до упора смонтирован в штуцер 11. Гильза 2 клапана (фиг.2) имеет наружную резьбу из двух участков, отличающихся величиной шага (например: M14×1 и M14×1,5). Участком 12 клапан вкручивается во фланец форсунки 1, а по участку 13 в него вкручивается штуцер 11 с предварительно смонтированным фильтром 10 - до упора во фланец форсунки 1 с обеспечением герметичности по уплотнению 14 (фиг.1). При этом между торцами гильзы и фильтра должен быть обеспечен минимальный зазор, ограничивающий ход фильтра при возможном отвинчивании.
На участке 13 на длине примерно 0,5…0,8 длины резьбового участка в гильзе выполнены сквозные (на всю толщину материала) пазы 15 для прохода топлива, которые также используются под ключ для закручивания гильзы во фланец форсунки 1. Стопорение (фиксация от поворота по резьбе) гильзы 2 обеспечивается тем, что она вкручена во фланец 1 по резьбе с одним шагом, а в саму гильзу вкручен (и снаружи законтрен) штуцер 11 по резьбе с другим шагом и таким образом, поворот гильзы (сразу по двум участкам резьбы с разными шагами) невозможен.
Подвижная часть клапана состоит из штока 9, на резьбе которого находятся поршень 7 и гайка 8. Пружина 6 поджимает шток с обеспечением герметичного контакта кромки отверстия в гильзе 16 с конусом штока 17.
Клапан испытывается и регулируется на «обратную» (со стороны выхода) герметичность и давление открытия. Регулировка выполняется за счет поджатия пружины закручиванием поршня 7 и гайки 8 по резьбе штока 9. От отворачивания гайка контрится обжатием ее кромки на грани плоского участка штока (фиг.2).
На двигателе клапанный блок топливной форсунки камеры сгорания ГТД работает следующим образом.
До подачи топлива через штуцер 11 клапан обеспечивает герметичность внешних трубопроводов со стороны сопла форсунки (совмещенного с полостью жаровой трубы). С включением и ростом давления топлива происходит заполнение подводящих трубопроводов. С ростом перепада давления топлива и достижением величины открытия клапана, происходит сжатие пружины и перемещение поршня со штоком до упора торца поршня 7 с втулкой 3 (фиг.3). Между кромкой выходного отверстия гильзы 16 и конусом штока 17 образуется щель, через которую топливо через фильтр 10 и пазы 15 из отверстий 4 поступает в канал форсунки к распылителю.
Таким образом, данное техническое решение позволяет совместить штуцер подвода топлива, фильтр и регулируемый клапан в одном блоке, обеспечивая, таким образом, минимальные габариты, надежность, и технологичность конструкции, что позволяет использовать его при проектировании типовой конструкции клапана топливных форсунок камер сгорания ГТД различной размерности и характеристик.