Регулятор частоты вращения газотурбинного двигателя

( 9) С 9/26 1)5 ОСУДАРСТВЕННОЕ ПЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ТНО ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ИДЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСКО Бюл, %25чийБ;М, Матомо-реактив ние, 1974 атика и регулироваых двигателей. М.:с. 290, рис, 7,32;(54) РЕ ГУЛЯТ ЗОТУРБИНН (57) Испол ьз вращения га ность изобре выполнен в ОР ЧАСТО ОГО ДВИ вание; рег зотурбинн тения: доз виде регу ТЫ ВРАЩЕНИЯ ГМГМТЕЛЯулирование частоты ого двигателя, Сущирующий элемент 6 лятора постоянного(21) 4646509 (22) 06.02,89 (46) 07.07.93 (75) Г.Б. Оса (56) Черкасо ние воздуш Машиностро расхода, кинематически связанного с задат. чиком 8 частоты вращения, а элемент 1 в виде регулятора расхода пропорционадьного частоте вращения, соединенного с двигателем и снабженного корректором хода 10, полости которого соединены с магистралями входа 2 и выхода 3, Регулятор постоянного расхода может быть выполнен в виде клапана постоянного расхода, регулятор пропорционального расхода частоте вращения 7 в виде вращающегося золотника 14 с радиальными и осевыми каналами, а корректор 10 в виде подпружиненной мембраны с упором 22. 1 з.п.ф-лы, 9 ил,Изобретение огносится к области автоматического регулирования, в частности, к устройствам регулирования выходных параметров газотурбинного двигателя (ГТД),Цель изобретения - повышение точности,На фиг,1 изображен регулятор частоты вращения ГТД; на фиг,2 - регулятор частоты в ра щения ГТД (кон кретн ый п ример); на фиг.З - выноска 1 фиг.2, на фиг.4 - разрез А-А фиг,2; на фиг,5 - разрез Б-Б фиг.2, на фиг,б - разрез В - В .фиг.2; на фиг,7 - характеристика второго регулятора с корректором изображенным на фиг,З, на фиг,8 - характеристики второго регулятора с корректором изображенным на фиг,2, на фиг,9 - статические характеристики регулятора частоты вращения ГТД с обоими корректорами.Предложенный регулятор частоты вращения ГТД содержит топливный насос 1 (может быть любого типа) с магистралями входа 2 и выхода 3, механизм управления производительностью топливного насоса 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, его ротором 9. Йозирующий элемент 6 представлен в виде регулятора постоянного , расхода.(фиг.2), который вне зависимости от частоты вращения ротора 9, при постоянном положении.задатчика 8, обеспечивает постоянный расход топлива в полость 5, при соответствующих давлениях в магистрали 3, больших минимального, расчетного. Дозирующий элемент 7 связан с ротором 9 и корректором 10, и представлен в виде регулятора пропорционального расхода содержащего корпус 11 с каналами подвода 12 и отвода 13 топлива, размещенный в корпусе 11 подпружиненный цилиндрический золотник 14 образующий с корпусом 11 первую 15 и вторую 16 полости, а также связанный с валом 17 задатчик, представленный также в виде золотника 14, причем полость 15 еоединяется через каналы 18 с каналами 12 подвода топлива, золотник 14 связан с валом 17 кинематически, с возможностью осевого перемещения, через паз золотника 14 и выступ вала 17, Полость 15 через отверстия 19 и 20 и каналы 18 соединяется с каналом 13 отвода топлива. В корпусе 11 размещен также корректор 10 представленный в виде подпружиненной мембраны одна иэ полостей которой 21 соединена с каналом выхода 3, а другая с каналом входа 2, упор мембраны выходит в полость 15 являясь ограничителем хода золотника 14, который подпружинен. Корректор 10 связан смагистралью выхода 3, а дозирующий элемент б с эадатчиком частоты вращения 8.Дозирующий элемент б представлен в видеклапана постоянного расхода (фиг,2) который может изменяться (расход) при изменении затяжки его пружины задатчиком 8.Элементы б и 7 могут быть любого другого конструктивного исполнения, главное,чтобы они обеспечивали выполнение своихфункций тех, которые выполняют изображенные на фиг,2.Задатчик частоты вращения 8 можетбыть представлен в виде электронного регулятора и любого другого,Корректор 10 может быть любого типа,главное, чтобы он при изменении нагрузкина ГТД менял положение упора 22 для обес 20 печения статической характеристики всегорегулятора,Полость 21 может быть соединена с полостью 5 и это тоже обеспечивает статическую характеристику, т,к, давление в25 полости 5 пропорционально давлению в канале 3,Предложенный регулятор частоты вращения ГТД работает следующим образом,Клапан постоянного расхода (дозирую 30 щий элемент) б обеспечивает вне зависимости от частоты вращения ГТД (прификсированном положении задатчика 8) поступление постоянного объема топлива вполость 5 сервомотора 4. При определен 35 ном, постоянном, положении упора 22 длятого, чтобы сервомотор 4 находился в равновесном положении необходимо, чтобы количество поступающего в его полость 5топлива через клапан б равнялось количест 40 ву вытекающему из полости 5 топлива черезрегулятор 7, а это будет в том случае когдазолотник 14 будет вращаться со строго определенной частотой, обеспечивая порциями слив топлива из полости 5 в магистраль45 2, При вращении золотника 14, когдаканал 12 через каналы 18 связан с полостью15, она, при движении золотника 14 вниз,заполняется топливом,. при дальнейшем повороте золотника 14 полость 15 через кана 50 лы 18, 19 и 20 соединяется с полостью 16 игад действием пружины золотник 14 идетвверх вытесняя топливо из полости 15 и такдалее циклы заполнения полости 15 и ееопорожнения повторяются, обеспечиваяслив топлива иэ полости 15, иэ полости 5В случае если затяжка пружины клапана6 станет другой, то изменится количество топлива поступающего в полость 5, а значит для того, чтобы сервомотор 4 находился в равновесном положении должна изменить 1825881ся частота вращения золотника 14, что ибудет происходить, т.к, сервомотор 4 будетменять свое положение изменяя подачутоплива в ГТД до тех пор пока частота еговращения не станет равной заданной.При постоянном положении задатчика8, если нагрузка на двигатель по какой либопричине изменится, то изменится и давление Рф (перед форсунками), а значит длясохранения слива топлива из полости 5 будет меняться и частота вращения ротора 9до тех пор пока этот слив не станет равнымрасходу топлива через клапан б.На фиг,9 характеристики 1 и 2 перекрещиваются, т.е, в предложенном регулятореможно осуществить их различный наклон,который зависит от того в какую сторонуидет упор 22 при увеличении давления Рф,в это в сваю очередь зависит от того с какойстороны находится полость 22 корректора10, как на фиг, 2 или как на фиг.З,Из графика на фиг.7 видно, что приуменьшении давления Рф для поддержаниярасхода 01 через регулятор 7 постояннымнеобходимо чтобы частота вращения золотника 14 была увеличена. а по фиг.8 наоборотуменьшена.Известно, что при изменении нагрузкипо температуре для поддержания заданнойтяги ГТД необходимо уменьшить частотувращения ротора, а это можно сделать используя характеристику 2 фиг.9. При понижении температуры. при одних и тех жеоборотах тяга ГТД растет.При изменении затяжки пружины клапана Б задатчиком режимов 8 по какомулибо закону, будь то запуск или разгон, частота вращения ГТД будет меняться по томуже закону, при этом корректор 10 можноотключить, например, эа счет стабилизациидавления в полости 21,Наклон характеристик 1 и 2 изображенных на фиг.9 зависит от жесткости пружины корректора 10, т,е, подбором пружины можно задаваться величиной статической ошиб ки по частоте вращения Л н,Л тт,Предложенный регулятор имеет болеевысокую точность, поскольку применен объ емный метод доэирования, Известно, что уобъемного дозирования (импульсного) нет 10 гистерезиса. нет чувствительности, оченьвысокая точность, которая не зависит от вязкости жидкости, от ее плотности и так далее.Формула изобретения 15 1. Регулятор частоты вращения газотурбинного двигателя, содержащий топливный насос с магистралями входа и выхода, сервомотор управления производительностью топливного насоса, управляющая полость 20 которого связана через первый дозирующий элемент с магистралью выхода и через второй доэирующий элемент - с магистралью входа и задатчик частоты вращения двигателя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с 25 целью повышения точности, первый дозирующий элемент выполнен в виде регулятора постоянного расхода, кинематически связанного с задатчиком частоты вращения, а второй - в виде регулятора расхода, пропор ционального частоте вращения, соединенного с двигателем и снабженного корректором хода, полости которого соединены с магистралями входа и выхода.2. Регулятор по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что регулятор постоянного расходавыполнен в виде клапана постоянного расхода, регулятор пропорционального частоте вращения расхода в виде вращающегося золотника с радиальными и осевыми канала ми, а корректор - в виде подпружиненноймембраны с упором.1825881ФСоставитель Г.Осадчийедактор Е.Савина Техред М.Моргентал Корректор А,Коэо Заказ 2310 Тираж Подписное 8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 .Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101