RU207436U1

RU207436U1 - FUEL INJECTOR VALVE UNIT OF COMBUSTION CHAMBER OF GAS TURBINE ENGINE

Info

Publication number: RU207436U1
Application number: RU2021111965U
Authority: RU
Inventors: Валерий Александрович Ташкинов; Алексей Витальевич Бубенцов; Антон Геннадиевич Миронов; Борис Анатольевич Левин
Original assignee: Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн"
Priority date: 2021-04-26
Filing date: 2021-04-26
Publication date: 2021-10-28

Abstract

Полезная модель относится к турбомашиностроению, в частности к двигателестроению, и может найти применение в топливных форсунках газотурбинных двигателей (ГТД).Техническим результатом, на достижение 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.The utility model relates to turbomachinery, in particular to engine building, and can be used in fuel injectors of gas turbine engines (GTE). a fuel injector of a combustion chamber of a gas turbine engine, containing an adjustable valve consisting of support elements, a spring, a shut-off element, in contrast to the known one, an adjustable valve contains a stem with a seal along a tapered surface, a fuel supply connection with a mesh filter, a sleeve with a pressed-in guide sleeve with holes between the ledges for the spring stop, a piston with a nut on the rod, while the fuel supply connection is screwed all the way into the valve sleeve. The valve sleeve contains two rectangular grooves that provide fuel passage to the valve outlet, and are also used for installing the sleeve, and has an external thread with two sections with different thread pitch.

Description

Полезная модель относится к турбомашиностроению, в частности к двигателестроению, и может найти применение в топливных форсунках газотурбинных двигателей (ГТД).The utility model relates to turbomachinery, in particular to engine building, and can be used in fuel injectors of gas turbine engines (GTE).

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.To maintain the same fuel pressure in front of the nozzles of the nozzles, as well as to ensure the tightness of the supply pipelines (isolation from the ingress of fuel of another stage and combustion products from the cavity of the flame tube), valves are placed on the main stages of the nozzles. Depending on the requirements, the valves must be adjusted to a specific opening pressure.

Известна конструкция клапана (патент №158258, МПК F16K 15/04, опубл. 27.12.2015), в котором герметичность обеспечивается подпружиненным шариком.Known valve design (patent No. 158258, IPC F16K 15/04, publ. 27.12.2015), in which the tightness is ensured by a spring-loaded ball.

Недостатками такой конструкции являются:The disadvantages of this design are:

неустойчивость шарика и возможность его перекоса при работе, особенно когда клапан находится в не вертикальном положении;instability of the ball and the possibility of its skewing during operation, especially when the valve is not in a vertical position;

на ресурс клапана сказывается возможность деформации шарика при пульсациях потока;the valve resource is affected by the possibility of ball deformation during flow pulsations;

повышенное сопротивление шарика потоку топлива;increased resistance of the ball to the flow of fuel;

невозможность регулировки клапана на давление открытия (только заменой пружины).inability to adjust the valve to the opening pressure (only by replacing the spring).

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.The closest is the design of the fuel injector valve block of the combustion chamber of a gas turbine engine (patent No. 2221952, IPC F16K 15/04, publ. 20.01.2004), containing an adjustable valve, consisting of support elements, a spring, a shut-off element. The valve is adjustable for opening pressure. However, the presence of a ball is a disadvantage. In addition, when using these structures, for example, in a gas-turbine engine fuel injector, additional placement of the fuel inlet and filter in front of the valve will be required, which increases the dimensions and complicates the design.

Техническим результатом, на достижения которого направлено предлагаемое техническое решение, является повышение надежности и технологичности конструкции.The technical result, the achievement of which the proposed technical solution is aimed at, is to increase the reliability and manufacturability of the structure.

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.The technical result is achieved by the fact that the valve block of the fuel injector of the combustion chamber of a gas turbine engine, containing an adjustable valve, consisting of support elements, a spring, a locking element, in contrast to the known, an adjustable valve contains a stem with a seal on a conical surface, a fuel supply connection with a mesh filter , a sleeve with a pressed-in guide sleeve with holes between the ledges for the spring stop, a piston with a nut on the rod, while the fuel supply connection is screwed all the way into the valve sleeve. The valve sleeve contains two rectangular grooves that provide fuel passage to the valve outlet, and are also used for installing the sleeve, and has an external thread with two sections with different thread pitch.

Данное решение поясняется чертежами, на которых представлено:This solution is illustrated by drawings, which show:

фиг. 1 - общий вид клапанного блока топливной форсунки КС ГТД; фиг. 2 - вид гильзы регулируемого клапана, фиг. 3 - вид регулируемого клапана в положении открытия.fig. 1 - General view of the fuel injector valve block of the gas turbine engine compressor; fig. 2 is a view of an adjustable valve sleeve, FIG. 3 is a view of the adjustable valve in the open position.

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.The valve block (Fig. 1) is mounted on the nozzle flange 1 and includes: a sleeve 2 with a pressed-in guide sleeve 3 with holes 4 between the ledges 5 for the spring stop 6, a piston 7 with a nut 8 on the rod 9, as well as a filter 10 and a fitting fuel supply 11. Filter 10 has a housing with blind grooves, inside - a mesh resting on the inner frame (spring), on the external thread up to the stop is mounted in the fitting 11. The valve sleeve 2 (figure 2) has an external thread from two sections that differ step size (for example: M14 × 1 and M14 × 1.5). In section 12, the valve is screwed into the nozzle flange 1, and along section 13, a fitting 11 with a pre-assembled filter 10 is screwed into it - until it stops against the flange of the nozzle 1, ensuring the tightness of the seal 14 (Fig. 1). In this case, a minimum gap must be provided between the ends of the sleeve and the filter, limiting the travel of the filter with possible unscrewing.

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.In section 13, at a length of approximately 0.5 ... 0.8 of the length of the threaded section in the sleeve, through (for the entire thickness of the material) grooves 15 are made for the passage of fuel, which are also used on a turnkey basis for screwing the sleeve into the injector flange 1. Locking (fixing from rotation by thread) of the sleeve 2 is ensured by the fact that it is screwed into the flange 1 along the thread with one pitch, and the fitting 11 is screwed into the sleeve itself (and is locked from the outside) along the thread with a different pitch and thus, the sleeve turns (immediately along two sections of the thread with different steps) is impossible.

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.The movable part of the valve consists of a stem 9, on the thread of which there are piston 7 and a nut 8. The spring 6 presses the stem to ensure tight contact of the edge of the hole in the sleeve 16 with the cone of the stem 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).The valve is tested and adjusted for "reverse" (from the outlet side) tightness and opening pressure. The adjustment is carried out by preloading the spring by twisting the piston 7 and nut 8 along the thread of the rod 9. From unscrewing, the nut is counterbalanced by compressing its edge on the face of the flat section of the rod (Fig. 2).

На двигателе клапанный блок топливной форсунки камеры сгорания ГТД работает следующим образом.On the engine, the valve block of the fuel injector of the combustion chamber of the GTE operates as follows.

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.Before the fuel is supplied through the nozzle 11, the valve ensures the tightness of the external pipelines from the side of the nozzle of the injector (combined with the cavity of the flame tube). With the inclusion and increase of fuel pressure, the supply pipelines are filled. With an increase in the fuel pressure drop and the achievement of the valve opening value, the spring is compressed and the piston with the rod moves to the stop of the end of the piston 7 with the sleeve 3 (Fig. 3). Between the edge of the outlet opening of the sleeve 16 and the cone of the rod 17, a gap is formed through which the fuel through the filter 10 and grooves 15 from the holes 4 enters the nozzle channel to the atomizer.

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.Thus, this technical solution allows combining the fuel inlet, filter and variable valve in one block, thus ensuring the minimum dimensions, reliability, and manufacturability of the design, which makes it possible to use it in the design of the typical design of the valve for fuel injectors of the combustion chambers of GTEs of various dimensions. and characteristics.

Claims

1. The valve block of the fuel injector of the combustion chamber of a gas turbine engine, containing an adjustable valve, consisting of support elements, a spring, a shut-off element, characterized in that the adjustable valve contains a stem with a seal on a tapered surface, a fuel supply connection with a mesh filter, a sleeve with a pressed-in guide a bushing with holes between the ledges for the spring stop, a piston with a nut on the rod, while the fuel supply connection is screwed all the way into the valve sleeve.

2. The valve block of the fuel injector of the combustion chamber of a gas turbine engine according to claim 1, characterized in that the valve sleeve has an external thread with two sections with different thread pitch.

3. The valve block of the fuel injector of the combustion chamber of the gas turbine engine according to claim 1, characterized in that the valve sleeve contains two rectangular grooves that provide the passage of fuel to the valve outlet, as well as the installation of the sleeve.