Энергетическая установка

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА с генератором и аппаратурой защиты и управления преимущественно для летательного аппарата, содержащая гидротрансформатор, в корпусе которого установлен двухпозиционный электромагнитный клапан, связанный с каналом пониженного давления, систему регулирования с сервопоршнем, рабочие полости которого связаны гидролиниями с чувствительным элементом, и источник рабочей жидкости повышенного давления, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы на аварийных режимах отключения генератора по сигналу от аппаратуры защиты и управления, она снабжена установленным в гидролиниях связи рабочих полостей сервопоршня с чувствительным элементом, гидравлическим переключателем, выполненным в виде размещенного в корпусе золотника с центральным каналом, подключенным к источнику повышенного давления, и дифференциального, жестко связанного с золотником, поршня, образующего с корпусом две камеры, подключенные к каналу повышенного давления, при этом одна из камер подключена через двухпозиционный электромагнитный клапан, сообщенный с центральным каналом золотника через последовательно установленные друг за другом жиклеры, большего сечения - в поршне и малого сечения - в корпусе, причем жиклер большего сечения отдален от камеры контактным кольцевым уплотнительным пояском.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к энергетическим установкам.
Целью изобретения является повышение надежности работы на аварийных режимах отключения генератора по сигналу от аппаратуры защиты и управления.
На фиг. 1 изображена конструктивная схема описываемой энергетической установки; на фиг. 2 - золотник с центральным каналом и двухпозиционным клапаном при нормальной работе генератора (т.е. до наступления аварийного режима работы); на фиг.3 - золотник и двухпозиционный клапан (при поступлении сигнала об аварийном режиме работы); на фиг.4 - золотник и двухпозиционный клапан (при пропадании сигнала об аварийном режиме работы).
Энергетическая установка летательного аппарата содержит гидротрансформатор 1, включающий колесо насоса 2, турбину 3 и реактор с поворотными лопатками 4, генератор 5, систему регулирования с центробежным датчиком 6 оборотов и сервопоршнем 7, полости 8 и 9 которого связаны с чувствительным элементом, выполненным в виде пяты 10 и маятника 11. Пята 10 имеет три отверстия 12, 13, 14. Отверстие 12 подключено к источнику повышенного давления 15. Отверстия 13 и 14 линиями связи 16 и 17 соединены с полостями 8, 9 сервопоршня 7. В корпусе 18 гидротрансформатора 1 установлен двухпозиционный электромагнитный клапан 19, подключенный к аппаратуре защиты и управления 20 генератора 5. Двухпозиционный электромагнитный клапан 19 связан каналом 21 с внутренней полостью 22 генератора 5. На линиях связи 16 и 17 сервопоршня 7 с чувствительным элементом установлен золотник 23 с центральным каналом 24, подключенным к источнику повышенного давления 15. Золотник 23 жестко связан с дифференциальным поршнем 25, образующим две камеры 26 и 27. Камера 26 соединена с внутренней полостью 22 генератора 5. Камера 26 соединена каналом 28 через двухпозиционный электромагнитный клапан 19 с внутренней полостью 22 генератора 5 и сообщена с центральным каналом 24 золотника 23 через последовательно установленные друг за другом жиклеры: большого сечения 29 и дифференциальном поршне 25 и малого сечения 30 в корпусе 18. Жиклер большого сечения 29 отделен от камеры 27 контактным уплотнительным кольцевым пояском 31. Золотник 23 с дифференциальным поршнем 25 прижимается к уплотнительному кольцевому пояску 31 пружиной 32. Колесо насоса 2 гидротрансформатора 1 связано с валом коробки приводов 33 двигателя 34 летательного аппарата.
Работа энергетической установки происходит следующим образом.
От коробки приводов 33 двигателя 34 летательного аппарата приводится во вращение насосное колесо 2 гидротрансформатора 1 с переменными оборотами, кратными оборотам двигателя 34. В насосном колесе 2 крутящий момент от двигателя 34 преобразуется в кинетическую и потенциальную энергию рабочей жидкости - топлива. Далее турбиной 3 энергия рабочей жидкости преобразуется в крутящий момент ротора генератора 5. Ротор генератора 5 вращается с постоянными оборотами независимо от оборотов двигателя 34 и нагрузки в системе электроснабжения летательного аппарата. Регулирование частоты вращения ротора генератора 5 осуществляется системой регулирования воздействующей через сервопоршень 7 на поворотные лопатки 4 реактора.
Рабочая жидкость - топливо поступает в гидротрансформатор 1 и систему регулирования к отверстию 12 пяты 35 от источника повышенного давления 15 топливной системы летательного аппарата.
В установленном режиме работы энергетической установки, когда частота вращения генератора 5 равна заданной, грузики центробежного датчика оборотов воздействуют на маятник 11, таким образом, что в линиях связи 16 и 17, а также в полостях 8 и 9 сервопоршня 7 устанавливается такое давление, при котором силы, действующие на сервопоршень 7 взаимоуравновешены, а он занимает определенное положение.
При увеличении частоты вращения ротора генератора 5 грузики центробежного датчика оборотов 6 перемещают маятник 11 в положение, при котором давление рабочей жидкости из отверстия 12 попадает в отверстие 14 и через линию 17 в полость 10 сервопоршня 7. Сервопоршень 7 перемещается вверх и поворачивает лопатки 4 реактора в сторону уменьшения проходного сечения на входе в колесо 2 насоса. Энергия рабочей жидкости, проходящей через насосное колесо, уменьшается, крутящий момент на турбине 3 падает, соответственно уменьшается частота вращения ротора генератора 5. Перемещение сервопоршня 7 вверх продолжается до тех пор, пока не установится номинальная частота вращения ротора генератора 5. При уменьшении частоты вращения ротора генератора 5 сервопоршень 7 перемещается вниз, поворачивая лопатки 4 реактора в сторону увеличения проходного сечения на входе в колесо насоса 2. С ростом расхода рабочей жидкости через колесо насоса 2 увеличивается энергия жидкости, передаваемая турбине 3, и частота вращения ротора генератора 5 восстанавливается.
При возникновении аварийных режимов отключения генератора 5, например, при коротких замыканиях в обмотке генератора, разрушении ротора генератора или заклинивании подшипников и др. на двухпозиционный электромагнитный клапан 19 подается сигнал от аппаратуры защиты и управления 20 генератора 5. Под действием электрического тока двухпозиционный электромагнитный клапан 19 перекрывает канал 28, сообщающий камеру 29 с внутренней полостью 22 генератора 5. Причем при нормальном режиме работы, например, давлении жидкости в центральном канале 24 - 10 ат, а давление в камере 27 - 2 ат (подбором сечения жиклера 30 снижают давление на 8 ат), а усилие пружины 32 в пересчете на давление - равно 5 ат (при этом не учитывается дополнительное усилие на золотник 23 со стороны канала 24, т.к. поршень 25 с золотником 23 выполнен дифференциальным).
При возникновении аварийного режима работы клапан 19 закрывается. Это вызовет прекращение отвода жидкости из камеры 27 и повышение в ней давления 2 ат до 10 ат, поршень 25, преодолев усилие пружины 32, начинает перемещаться влево, отходя от уплотнительного пояска 31 жиклера 30, при этом происходит заполнение камеры 27 через жиклер большего сечения 29 и обеспечивается быстрое перемещение золотника 23 в крайнее левое положение, как показано на фиг.3. Пока двухпозиционный клапан 19 закрыт (после окончания движения золотника 23) давление в камере 27 равно давлению в канале 24, т. е. 10 ат. В этом положении золотника 23 давление рабочей жидкости из центрального канала 24 по линии связи 17 поступает в полость 9 сервопоршня 7. Сервопоршень 7 перемещается вверх, поворачивая лопатки 4 реактора до полного закрытия проходного сечения на входе в колесо насоса 2. Энергия рабочей жидкости, поступающая на турбину 3, падает до минимальной величины, обеспечивающей безопасную работу энергетической установки. Если давление в канале 24 - 10 ат - давление в камере 27 - 7-8 ат, то в канале 28 должно быть обеспечено падение давления в 5-6 ат при давлении на сливе - 2 ат. Сечение в канале 28 выбирается из условия обеспечения минимального усилия на штоке электромагнитного клапана 19.
При остановке двигателя 34 давление в канале 24 падает (практически до 0) и под действием пружины 32 дифференциальный поршень 25 и золотник 23 возвращаются в рабочее положение до упора в контактный кольцевой уплотнительный поясок, так что после выяснения причин аварийной работы и их устранения дальнейшая работа энергетической установки будет осуществляться с аварийной защитой.
Таким образом такое выполнение энергетической установки повышает надежность работы на аварийном режиме, т.к. исключается возврат к аварийному режиму работы при пропадании сигнала на двухпозиционном электромагнитном клапане, предотвращая аварийное разрушение генератора.
Изобретение позволяет повысить надежность работы энергетической установки на аварийных режимах отключения генератора по сигналу от аппаратуры защиты и управления. В корпусе 18 гидротрансформатора 1 установлен двухпозиционный электромагнитный клапан 19, связанный с каналом 21 пониженного давления. Рабочие полости 8, 9 сервопоршня 7 связаны гидролиниями 16, 17 с чувствительным элементом. Гидравлический переключатель выполнен в виде размещенного в корпусе 18 золотника 23 с центральным каналом 24, подключенным к источнику 15 повышенного давления. Дифференциальный поршень 25 жестко связан с золотником 23 и образует с корпусом 18 две камеры 26, 27. Камера 27 через клапан 19 сообщена с каналом 24 через последовательно установленные друг за другом жиклеры 29, 30, большего сечения - в поршне 25, малого сечения - в корпусе 18. Жиклер 29 отделен от камеры 27 контактным кольцевым уплотнительным пояском 31. Такое выполнение установки исключает возврат к аварийному режиму работы при отсутствии сигнала на клапане 19, предотвращая аварийное разрушение генератора. 4 ил.