Регулятор частоты вращения газотурбинного двигателя

(51)5 Р 02 С 9/26 С) САНИЕ ЗС)БРЕТЕ И Я Черкас ние воздушМаши ностр ГОСУДАРСТВЕ Н 1 ЮЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(54) РЕГУЛЯТОР ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ(57) Использование: автоматическое регули рование выходных параметров газотурбин ного двигателя. Сущность изобретения первый и второй регуляторы (дозирующие элементы 6 и 7) связаны соответственно с задатчиком 8 частоты вращения и датчиком 9 частоты вращения двигателя, 5 ил.Изобретение относится к автоматическому регулированию, в частности к устройствам регулирования выходных параметров газотурбинного двигателя,Известен регулятор частоты вращения 5 газотурбинного двигателя, содержащий топливный насос с магистралями входа и выхода, механизм управления производительностью топливного насоса в виде сервомотора. управляющая полость которого 10 связана через первый дозирующий элемент с:магистралью выхода и через второй дозирующий элемент с магистралью входа, и задатчик частоты вращения.Недостатком известного регулятора яв ляется сложность конструкции, нйзкая точность поддержанйя заданной частоты вращения. Сложность конструкций обусловлена наличием большого количества подвижных элементов, т,е. в кинематическойцепи управления находится много золотников, присутствует центробежный датчик,рычаг, золотники имеют большое количество рабочих поясков, причем с практическинулевыми перекрытиями 25Низкая точность поддержания частотывращения обусловлена тем, что точностьцентробежного датчика падает при изменении плотности омывающей его жидкости потемпературе, кроме того в кинематической 30цепи регулирования частоты вращения, всегда будет присутствовать трение, а этотакже снижает точность, кроме того задатчиком частоты вращения меняется затяжкапружины, а ведь мы регулируем частоту вращения, поэтому перевод усиаия в частотувращения связан также с потерей точностиподдержания частоты вращения,Наиболее близким по технической сущности к заявленному является регулятор ча-. 40стоты вращения газотурбинного двигателя,содержащий топливный насос с магистралями входа и выхода, механизм управленияпроизводительности топливного насоса,выполненный в виде сервомотора, управляющая полость которого связана через первый и второй регуляторыпропорционального расхода соответственно с магистралями выхода и входа, и датчики задатчик частоты вращения двигателя. 50Недостатком данного регулятора является низкая точность поддержания заданной частоты вращения, т.к. осуществляетсякосвенным путем.В данном случае обеспечивается незамкнутое регулирование частоты вращениядвигателя; поэтому в регуляторе должнабыть коррекция по внешним условиям, чтотакже уменьшает точность регулирования,т,к, наличие промежуточных звеньев увеличивает несогласованность корректировок,Цель изобретения - повышение точности регулирования частоты вращения двигателя.Указанная цель достигается тем, что в регуляторе частоты вращения газотурбинного двигателя, содержащем топливный насос с магистралями входа и выхода, механизм управления производительностью топливного насоса, выполненный в виде сервомотора, управляющая полость которого связана через первый и второй регуляторы пропорционального расхода соответственно с магистралями выхода и входа, и датчик и задатчик частоты вращения двигателя, первый и второй регуляторы пропорционального расхода кинематически связаны соответственно с задатчи ком и датчик частоты вращения.На фиг.1 изображен схематически пред-лагаемый регулятор; на фиг,2 - конструктивная схема регулятора; на фиг.3-5 - разрезы А-А, Б-Б и В-В на фиг.2 соответственно,Предложенный регулятор частоты вращения газотурбинного двигателя содержит топливный насос 1 (может быть любого типа) с магистралями входа 2 и выхода 3, механизм управления производительностью топливного насосе 1,в виде сервомотора 4, управляющая полость 5 которого связана через дозирующий элемент 6 с магистралью выхода 3 и через дозирующий элемент 7 с магистралью входа 2, и задатчик частоты вращения 8, Дозирующий элемент 7 связан с двигателем, являющимся датчиком 9 частоты вращения двигателя, его ротором, а дозирующий элемент 6 связан с задатчиком частоты вращения 8, Дозирующие элементы представлень 1 в виде регуляторов пропорционального расхода, содержащих корпус 10 с каналами подвода 11 и отвода 12 топлива. Размещенный в корпусе 10 подпружиненный цилиндрический золотник 13 образует с корпусом 10 первую 14 и вторую 15 полости, и также связан с валом 16 задатчик, представленный также в виде золотника 13, причем полость 14 соединяется через каналы 17 с каналом 11 подвода топлива. Золотник 13 связан с валом 16 кинематически, с возможностью осевого перемещения, через паз золотника 13 и выступ вала 16. Полость 14 через отверстия 18 и 19 и каналы 17 соединяется с каналом 12 отвода топлива. В корпусе 10 размещен регулируемый упор 20, золотник 13 поджат пружиной 21, жесткость и сила которой обеспечивают перемещение золотника 13 вниз под действием давления в канале 11 и возвращение его на упор 20 при соединении полостей 14 и 15.Проходные сечения отверстий и каналов золотника 13 не должны создавать большого сопротивления течению топлива. Регуляторы 6 и 7 могут быть любого другого конструктивного исполнения главное, чтобы они по частоте вращения могли дозировать топливо.На фиг.2 регуляторы 6 и 7 изображены одинаковой конструкции, поэтому номера позиций равномерно разнесены на оба регулятора, условно,Задатчик частоты вращения 8 может быть представлен в виде электронного регулятора, в виде вращающегося привода, например, воздушной турбины и так далее. Чопливный насос 1 с сервомотором 4 могут быть применены как шестеренные, так и пластинчатые, поршневые, как регулируемой производительности, так . и нерегулируемой с перепуском избытков топлива на вход в насос,Предложенный регулятор частоты вращения газотурбинного двигателя работает следующим образом.П ри равенстве частот в ращения регуляторов 6 и 7 пропорционального расхода, оъем топливаподаваемый регулятооом 6 в полость 5 сервомотора 4,равен. объему топлйва забираемому регулятором 7 из полости 5, т,е. в этом случае сервомотор 4 стоит на месте, обеспечивая производительность топливного насоса 1(за счет перепуска части топлива из магистрали 3 и магистраль 2 входа) равную потребному расходу для поддвржания частоты вращения двигателя равной частоте воащения задатчика режимов 8, равной частоте вращения регулятора 6. При одинаковых объемах топлива проходящих через полость 14 за одно перемещение золотника 13 регуляторов 6 и 7 (зависят от диаметров золотников 13 и положения упоров 20) при одинаковых частотах вращения регуляторов 6 и 7 сервомотор 4 будет стоять на месте,В случае, если частота вращения регулятора 7, из-за увеличения частоты вращения двигателя, увеличится, то увеличивается слив топлива из управляющей полости 5 сервомотора 4, а значит сервомотор пойдет вверх, увеличивая перепуск топлива на слив, 25 30 35 ливо, при дальнейшем повороте золотника 40 45 50 5 10 15 20 в магистраль 2, а значит уменьшится подача топлива в двигатель, а это приведет к уменьшению частоты вращения двигателя до тех пор, пока она не станет равной частоте вращения задатчика режимов 8.При понижении частоты вращения двигателя регулятор 7 уменьшит слив топлива из полости 5, а значит сервомотор пойдет вниз, увеличивая подачу топлива в двигатель, до тех пор. пока его частота вращения не восстановится до первоначальной, заданной эадатчиком 8.При изменении частоты вращения регулятора 6, по какому либо закону, будь то запуск или разгон, частота вращения двигателя, с некоторым запаздыванием, будет меняться также по этому закону, поскольку при возникновении разности в частотах вращения регуляторов 6 и 7 устройство будет менять подачу топлива на исключение этой разности, по частоте вращения.Регуляторы пропорционального расхода работают следующим образом, В исходном положении (см. фиг.2), когда полость 14 через каналы 17 соединена с каналом 11,золотник 13 под действием давления в канале1 переместится вниз до упора выступа вала 16, при последующем повороте золотника 13 полость 14 отсоединится от канала 11 и через отверстия 18 и 19 соединится с полостью 15, а значит и с каналом 12, в результате чего золотник 13 под действием пружины 21,перемещается вверх и вытесняет из полости 14 поступившее до этого топ 13 он опять идет вниз, запасая определенный объем топлива и так далее повторяются циклы увеличения и уменьшения объемов полости 14, в результате чего пропорционально частоте вращения золотника 13 дозируется топливо в полость 5 и из нее. Упором 20 можно добиться одинаковых подач (порций) обоих регуляторов 6 и 7,Таким образом предложенный регулятор имеет более высокую точность, поскольку применен объемный-импульсный метод дозирования, а известно, что у него нет гистерезиса, нет нечувствительности, очень высокая точность, которая не зависит от вязкости жидкости, от ее веса и так далее, 1795137Формула изобретения Регулятор частоты вращения газотурбинного двигателя, содержащий топливный насос с магистралями входа и выхода, механизм управления производительностью топливного насоса, выполненный в виде сервомотора, управляющая полость которого связана через первый и второй регуляторы пропорционального расхода соответственно с магистралями выхода и входа, датчик и задатчик частоты вращения двигателя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, первый и второй регуляторы пропорционального расхода связаны соответственно с задатчиком и датчиком частоты вращения,1795137 Я-А Ю10 Составитель А. СкобелевТехред М.Моргентал Корректор Е. Пап Редакто Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 Заказ 415 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5