RU2193098C2 - System for automatic control of fuel delivery into combustion chamber of gas turbine engine - Google Patents
System for automatic control of fuel delivery into combustion chamber of gas turbine engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2193098C2 RU2193098C2 RU2000128000A RU2000128000A RU2193098C2 RU 2193098 C2 RU2193098 C2 RU 2193098C2 RU 2000128000 A RU2000128000 A RU 2000128000A RU 2000128000 A RU2000128000 A RU 2000128000A RU 2193098 C2 RU2193098 C2 RU 2193098C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cavity
- control
- piston
- valve
- command
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области автоматического регулирования газотурбинного двигателя (ГТД), а более конкретно - к системе управления положением запорного крана, обеспечивающего подвод топлива через дозатор к форсункам камеры сгорания. The invention relates to the field of automatic control of a gas turbine engine (GTE), and more particularly, to a control system for the position of a stopcock providing fuel supply through the dispenser to the nozzles of the combustion chamber.
Известна система автоматического управления подачей топлива в камеру сгорания ГТД, содержащая входную, выходную и дренажную магистрали, запорный кран, выполненный в виде подпружиненного поршня с командной полостью, два клапана управления, связанные со штоком подпружиненного сервопоршня и соединяющие командную полость запорного крана с входной или дренажной магистралями в зависимости от давления в полости управления сервопоршня, и электромагнит включения, связанный с двухпозиционным клапанным устройством, соединяющим полость управления сервопоршня с входной или дренажной магистралями в зависимости от команды, подаваемой на электромагнит [1]. A known system for automatically controlling the supply of fuel to the combustion chamber of a gas turbine engine, comprising an inlet, outlet and drain line, a shut-off valve made in the form of a spring-loaded piston with a command cavity, two control valves associated with the rod of a spring-loaded servo-piston and connecting the command cavity of the shut-off valve with an inlet or drain highways depending on the pressure in the servo-piston control cavity, and the switching electromagnet connected to the on-off valve device connecting the control cavity servo piston with input or drain lines depending on the command given to the electromagnet [1].
Недостатком такой системы является то, что при работе ГТД электромагнит включения находится под напряжением, а при кратковременном исчезновении питания происходит остановка ГТД, что снижает надежность всей системы. The disadvantage of this system is that during the operation of the gas turbine engine the switching electromagnet is energized, and during a short-term power failure the gas turbine engine stops, which reduces the reliability of the entire system.
Наиболее близким по технической сущности и числу совпадающих признаков к предлагаемому изобретению является система автоматического управления подачей топлива в газотурбинный двигатель, содержащая входную, выходную и дренажную магистрали, запорный кран, выполненный в виде подпружиненного поршня с командной полостью, узел управления в виде подпружиненного сервопоршня со штоком и связанными с ним клапанами сообщения командной полости запорного крана с входной и дренажной магистралями, полостью управления, соединенной через жиклер с входной магистралью, и двумя электромагнитами включения и выключения подачи топлива, связанными с двухступенчатыми золотниками с выполненными в них каналами и канавками, соединяющими полость управления сервопоршня с входной или дренажной магистралями [2]. The closest in technical essence and the number of coinciding features to the proposed invention is a system for automatically controlling the supply of fuel to a gas turbine engine, comprising an inlet, outlet and drain line, a shut-off valve made in the form of a spring-loaded piston with a command cavity, a control unit in the form of a spring-loaded servo-piston with a rod and associated valves for communicating the command cavity of the stopcock with the inlet and drain lines, a control cavity connected via a nozzle to Khodnev backbone and two electromagnets on and off the fuel supply associated with two-stage spools with their channels formed in the grooves and connecting the control chamber of the servo piston with an inlet or drainage highways [2].
В исходном положении полость управления сервопоршня соединена с дренажной магистралью, клапан сообщения командной полости запорного крана с входной магистралью открыт, клапан сообщения с дренажной магистралью закрыт. Запорный кран закрыт. Включение подачи топлива осуществляется путем кратковременной подачи управляющего напряжения на электромагнит включения. При этом связанный с его штоком подпружиненный двухступенчатый золотник перемещается и отсоединяет полость управления сервопоршня от дренажной магистрали, давление в ней возрастает вследствие связи через жиклер с входной магистралью и сервопоршень перемещается в другое крайнее положение. Шток сервопоршня закрывает клапан сообщения командной полости запорного крана с входной магистралью и открывает клапан сообщения с дренажной магистралью. Запорный кран открывается и соединяет выходную магистраль с входной. Двухступенчатый золотник сохраняет свое положение после снятия напряжения с электромагнита включения вследствие действия на его торец усилия от давления в полости управления сервопоршня. Прекращение подачи топлива осуществляется подачей напряжения на электромагнит выключения. При этом связанный с его штоком второй двухступенчатый золотник, преодолевая усилие своей пружины, соединяет полость управления сервопоршня с дренажной магистралью. Давление в ней падает и сервопоршень под действием своей пружины перемещается в исходное положение, соединяя командную полость запорного крана с входной магистралью. Запорный кран под действием пружины перемещается и отсоединяет выходную магистраль от входной, при этом первый двухступенчатый золотник под действием своей пружины также занимает исходное положение. In the initial position, the servo piston control cavity is connected to the drain line, the communication valve of the command cavity of the stopcock with the input line is open, the valve of communication with the drain line is closed. The stopcock is closed. The fuel supply is switched on by briefly supplying a control voltage to the switching solenoid. At the same time, a spring-loaded two-stage spool connected to its stem moves and disconnects the servo piston control cavity from the drain line, the pressure in it increases due to communication through the nozzle with the input line and the servo piston moves to another extreme position. The servo piston rod closes the communication valve of the command cavity of the stopcock with the input line and opens the communication valve with the drainage line. The stopcock opens and connects the output line to the input line. The two-stage spool retains its position after voltage is removed from the switching electromagnet due to the action of pressure on the servo piston control cavity on its end face. The fuel supply is shut off by applying voltage to the shutdown solenoid. At the same time, the second two-stage spool connected to its stem, overcoming the force of its spring, connects the servo-piston control cavity to the drainage line. The pressure in it drops and the servo piston, under the action of its spring, moves to its original position, connecting the command cavity of the stopcock with the input line. The shut-off valve under the action of the spring moves and disconnects the output line from the input, while the first two-stage spool under the action of its spring also occupies its original position.
Недостатком известной системы является повышенная сложность, обусловленная использованием связанных с электромагнитами двухступенчатых золотников для управления давлением в полости сервопоршня, а также наличие расхода рабочего тела при выключенном положении запорного крана из входной магистрали через жиклер и полость управления сервопоршня в дренажную магистраль. A disadvantage of the known system is the increased complexity due to the use of two-stage spools associated with electromagnets to control the pressure in the servo piston cavity, as well as the presence of the flow of the working fluid when the shut-off valve from the inlet line is turned off through the nozzle and the servo piston control cavity into the drain line.
Предлагаемым изобретением решается задача повышения надежности путем упрощения конструкции и исключения потерь топлива в дренаж при выключенном положении запорного крана. The present invention solves the problem of improving reliability by simplifying the design and eliminating fuel loss in the drain when the shut-off valve is turned off.
Для достижения указанного технического результата в системе, содержащей входную, выходную и дренажную магистрали, запорный кран в виде подпружиненного поршня с командной полостью, узел управления в виде подпружиненного сервопоршня со штоком и связанными с ним клапанами подключения командной полости запорного крана к входной и дренажной магистралям, полостью управления и двумя электромагнитами включения и выключения подачи топлива, дополнительно выполнен канал с установленным в нем жиклером, соединяющий командную полость запорного крана с полостью управления сервопоршня, а электромагниты включения и выключения подачи топлива связаны с нормально закрытыми клапанами, соединяющими полость управления сервопоршня соответственно с дренажной и входной магистралями. To achieve the specified technical result in a system containing an inlet, outlet and drainage line, a shut-off valve in the form of a spring-loaded piston with a command cavity, a control unit in the form of a spring-loaded servo-piston with a stem and associated valves for connecting the command cavity of the shut-off valve to the inlet and drain lines, the control cavity and two electromagnets for switching the fuel supply on and off; an additional channel is made with a nozzle installed in it, connecting the command cavity of the shut-off to the wound with the servo-piston control cavity, and the fuel supply on and off electromagnets are connected to normally closed valves connecting the servo-piston control cavity to the drainage and inlet lines, respectively.
Отличительные признаки предлагаемой системы, отличающие ее от прототипа, заключаются в том, что она дополнительно содержит канал с установленным в нем жиклером, соединяющий командную полость запорного крана с полостью управления сервопоршня, а электромагниты включения и выключения подачи топлива связаны с нормально закрытыми клапанами, соединяющими полость управления сервопоршня соответственно с дренажной и входной магистралями. Distinctive features of the proposed system, distinguishing it from the prototype, are that it additionally contains a channel with a nozzle installed in it, connecting the command cavity of the shut-off valve to the servo-piston control cavity, and the fuel supply on and off electromagnets are connected to normally closed valves connecting the cavity servo piston control, respectively, with drainage and inlet lines.
Перечисленные выше новые признаки в данной системе являются существенными, так как они достаточны для отличия заявляемой системы от известных подобных систем. При наличии этих признаков добиваются положительного результата, свойства системы не совпадают со свойствами известных решений, поэтому заявленная система обладает существенной новизной. The above new features in this system are significant, as they are sufficient to distinguish the claimed system from known similar systems. In the presence of these signs, a positive result is achieved, the properties of the system do not coincide with the properties of known solutions, therefore, the claimed system has significant novelty.
Введение их в систему позволяет устранить расход рабочего тела в дренаж при выключенном положении запорного крана, а также упростить конструкцию за счет исключения сложных управляющих устройств в виде связанных с электромагнитами двухступенчатых управляющих золотников и использования стандартных нормально закрытых электромагнитных клапанов, обеспечивает нормальный и повторный запуск двигателя, штатный и нештатный его останов, что в целом приводит к улучшению эксплуатационных характеристик и повышению надежности всей системы. Introducing them into the system allows eliminating the flow of the working fluid into the drainage when the shut-off valve is turned off, as well as simplifying the design by eliminating complex control devices in the form of two-stage control spools connected with electromagnets and using standard normally closed solenoid valves, ensures normal and restarting of the engine, its regular and non-standard shutdown, which generally leads to improved operational characteristics and increased reliability of the entire system.
Техническая сущность и принцип действия системы автоматического управления подачей топлива в камеру сгорания ГТД поясняются чертежом. The technical essence and principle of operation of the automatic control system for supplying fuel to the gas turbine combustion chamber are illustrated in the drawing.
Система содержит входную магистраль 1, запорный кран 2, выполненный в виде подпружиненного поршня 3, узел управления 4, дренажную магистраль 5 и выходную магистраль 6, связанную через дозирующий кран 7 с форсунками 8 камеры сгорания ГТД. Узел управления 4 содержит нормально закрытые электромагнитные клапаны включения 9 и выключения 10 подачи топлива, а также подпружиненный сервопоршень 11 со штоком 12 и выполненными на нем клапанами 13 и 14, взаимодействующими с седлами 15 и 16 в корпусе. Промежуточная камера 17 системы управления 4 соединена каналом 18 с командной полостью 19 поршня 3, а через клапаны 13 и 14 - с напорной полостью 20, соединенной с входной магистралью 1 и с дренажной полостью 21 соответственно. Полость управления 22 сервопоршня 11 соединена с дренажной полостью 21 и напорной полостью 20 через электромагнитные клапаны включения 9 и выключения 10 соответственно. Кроме этого, полость управления 22 соединена через канал 23 с установленным в нем жиклером 24 с промежуточной камерой 17, а через канал 25 к ней подводится сигнал управления в виде давления топлива от других устройств управления подачей топлива (на чертеже не показаны). The system contains an input line 1, a shut-off valve 2, made in the form of a spring-loaded piston 3, a control unit 4, a drain line 5 and an output line 6 connected through a metering valve 7 to the nozzles 8 of the gas turbine combustion chamber. The control unit 4 contains normally closed solenoid valves for turning on and off the fuel supply 10, as well as a spring-loaded servo piston 11 with a stem 12 and valves 13 and 14 made on it, interacting with the seats 15 and 16 in the housing. The intermediate chamber 17 of the control system 4 is connected by a channel 18 with a command cavity 19 of the piston 3, and through valves 13 and 14, with a pressure cavity 20 connected to the inlet pipe 1 and to the drainage cavity 21, respectively. The control cavity 22 of the servo piston 11 is connected to the drainage cavity 21 and the pressure cavity 20 through the solenoid valves on 9 and off 10, respectively. In addition, the control cavity 22 is connected through the channel 23 with the nozzle 24 installed in it with the intermediate chamber 17, and through the channel 25 a control signal is supplied to it in the form of fuel pressure from other fuel supply control devices (not shown in the drawing).
Система работает следующим образом. The system operates as follows.
До включения системы электромагнитные клапаны 9 и 10 обесточены и находятся в закрытом положении, а сервопоршень 11 под действием своей пружины установлен в нижнем (по чертежу) положении, при этом клапан 14 закрыт, а через открытый клапан 13 промежуточная камера 17 и командная полость 19 соединены с напорной полостью 20. Под действием своей пружины поршень 3 прижат к седлу запорного крана 2 и перекрывает доступ топлива из входной магистрали 1 в выходную магистраль 6. Фиксация сервопоршня 11 в этом положении обеспечивается подводом давления топлива в полость управления 22 из промежуточной камеры 17 через канал 23 с жиклером 24. Before turning on the system, the solenoid valves 9 and 10 are de-energized and are in the closed position, and the servo piston 11 is installed in the lower (according to the drawing) position by the action of its spring, while the valve 14 is closed, and through the open valve 13, the intermediate chamber 17 and the command cavity 19 are connected with a pressure cavity 20. Under the action of its spring, the piston 3 is pressed against the seat of the shut-off valve 2 and blocks the access of fuel from the input line 1 to the output line 6. The servo-piston 11 is fixed in this position by supplying fuel pressure to the control cavity 22 from the intermediate chamber 17 through the channel 23 with the nozzle 24.
Система включается кратковременной (1-2 с) подачей команды на электромагнитный клапан 9, который открывается, полость 22 управления соединяется с дренажной магистралью 5 и давление в ней уменьшается. Под действием перепада давлений сервопоршень 11, преодолевая усилие затяжки своей пружины, перемещается вверх и клапан 13 перекрывает седло 15, отсоединяя командную полость 19 поршня 3 от входной магистрали 1. Одновременно клапан 14 открывает седло 16 и соединяет командную полость 19 с дренажной магистралью 5, что приводит к падению давления в полости 19. Под действием перепада давления поршень 3, преодолевая усилие сопротивления своей пружины, смещается влево, открывая доступ топлива из входной магистрали 1 к дозирующему крану 7, где оно дозируется и направляется к форсункам 8. При этом полость 22 управления сервопоршня 11 по каналу 23 через жиклер 24, по каналу 18 соединена с промежуточной камерой 17 и с дренажной магистралью 5, что обеспечивает после снятия команды с электромагнитного клапана 9 фиксацию сервопоршня 11 в этом положении и устойчивое открытое положение запорного крана 2. The system is turned on by a short-term (1-2 s) command to the solenoid valve 9, which opens, the control cavity 22 is connected to the drain line 5 and the pressure therein decreases. Under the action of a pressure differential, the servo piston 11, overcoming the tightening force of its spring, moves upward and the valve 13 closes the seat 15, disconnecting the command cavity 19 of the piston 3 from the input line 1. At the same time, the valve 14 opens the seat 16 and connects the command cavity 19 to the drainage line 5, which leads to a drop in pressure in the cavity 19. Under the action of a differential pressure, the piston 3, overcoming the resistance force of its spring, is shifted to the left, allowing access of fuel from the input line 1 to the metering valve 7, where it is dosed and goes to the nozzles 8. In this case, the control piston 22 of the servo piston 11 is connected through the channel 23 through the nozzle 24, through the channel 18 to the intermediate chamber 17 and to the drainage line 5, which ensures that the servo-piston 11 is fixed in this position after the command is removed from the electromagnetic valve 9 and stable open position of the stopcock 2.
Для останова ГТД подается кратковременная (1-2 с) команда на электромагнитный клапан 10, который открывается и топливо из входной магистрали 1 поступает в полость 22 управления. Давление топлива в ней увеличивается и сервопоршень 11 под действием своей пружины смещается в нижнее положение, перекрывая клапаном 14 седло 16 и отсоединяя промежуточную камеру 17 от дренажной магистрали 5. Одновременно клапан 13 открывает седло 15 и топливо из входной магистрали 1 через промежуточную камеру 17 поступает в командную полость 19, поршень 3 под действием своей пружины садится на седло запорного крана 2 и прекращает подачу топлива в форсунки камеры сгорания. При этом полость 22 управления сервопоршня 11 по каналу 23 через жиклер 24, по каналу 18 соединена с промежуточной камерой 17 и с входной магистралью 1, что обеспечивает после снятия команды с электромагнитного клапана 10 фиксацию сервопоршня 11 в этом положении и устойчивое закрытое положение запорного крана 2. To stop the gas turbine engine, a short-term (1-2 s) command is sent to the electromagnetic valve 10, which opens and fuel from the input line 1 enters the control cavity 22. The fuel pressure in it increases and the servo piston 11 under the action of its spring is shifted to the lower position, blocking valve 14 of the seat 16 and disconnecting the intermediate chamber 17 from the drain line 5. At the same time, the valve 13 opens the seat 15 and the fuel from the input line 1 through the intermediate chamber 17 enters the command cavity 19, the piston 3, under the action of its spring, sits on the saddle of the shut-off valve 2 and stops the fuel supply to the nozzles of the combustion chamber. At the same time, the control piston cavity 22 of the servo piston 11 is connected through the nozzle 24 through the channel 24 through the channel 18 to the intermediate chamber 17 and to the input line 1, which ensures that the servo piston 11 is fixed in this position and the shut-off valve 2 is in a stable closed position after the command is removed from the electromagnetic valve 10 .
В процессе работы ГТД возможно увеличение частоты вращения ротора выше максимальной. В этом случае от ограничителя частоты вращения поступает сигнал в виде давления в полость 22 управления сервопоршня 11, что приводит к закрытию запорного крана 2 аналогично подаче команды на электромагнитный клапан 10. During the operation of the gas turbine engine, an increase in the rotor speed above the maximum is possible. In this case, a signal in the form of pressure is supplied from the speed limiter to the control piston cavity 22 of the servo piston 11, which leads to the closure of the shut-off valve 2 in the same way as the command to the electromagnetic valve 10.
Таким образом, данная система обеспечивает надежное управление подачей топлива в форсунки камеры сгорания благодаря упрощению конструкции. При таком исполнении отсутствует расход газа в дренаж в рабочих положениях запорного крана. Система разработана для применения в конструкции семейства ГТД Д 336 разработки Запорожского машиностроительного конструкторского бюро, используемых в составе газоперекачивающих станций. Thus, this system provides reliable control of the fuel supply to the nozzles of the combustion chamber due to the simplification of the design. With this design, there is no gas flow to the drain in the operating positions of the shut-off valve. The system is designed for use in the design of the gas turbine engine family D 336 developed by the Zaporizhzhya Machine-Building Design Bureau used in gas pumping stations.
Использованные источники
1. Авторское свидетельство СССР, кл. F 02 С 9/26, 1999.Used sources
1. Copyright certificate of the USSR, cl. F 02 C 9/26, 1999.
2. Авторское свидетельство СССР, кл. F 02 С 9/26, 1995. 2. Copyright certificate of the USSR, cl. F 02 C 9/26, 1995.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000128000A RU2193098C2 (en) | 2000-11-09 | 2000-11-09 | System for automatic control of fuel delivery into combustion chamber of gas turbine engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000128000A RU2193098C2 (en) | 2000-11-09 | 2000-11-09 | System for automatic control of fuel delivery into combustion chamber of gas turbine engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000128000A RU2000128000A (en) | 2002-11-10 |
| RU2193098C2 true RU2193098C2 (en) | 2002-11-20 |
Family
ID=20241910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000128000A RU2193098C2 (en) | 2000-11-09 | 2000-11-09 | System for automatic control of fuel delivery into combustion chamber of gas turbine engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2193098C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2470164C2 (en) * | 2010-07-13 | 2012-12-20 | Публичное акционерное общество "Волчанский агрегатный завод" | Distributing mechanism |
-
2000
- 2000-11-09 RU RU2000128000A patent/RU2193098C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2470164C2 (en) * | 2010-07-13 | 2012-12-20 | Публичное акционерное общество "Волчанский агрегатный завод" | Distributing mechanism |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4703727B2 (en) | Fuel injection system suitable for low viscosity fuel | |
| EP1198664B1 (en) | Draining device for the fuel supply system of a gas turbine engine | |
| JP3502456B2 (en) | Fuel injection device for internal combustion engine | |
| JPS61136076A (en) | Electromagnetic operating valve | |
| JPH07189851A (en) | Fuel injector for internal combustion engine | |
| JP2002349392A (en) | Fuel injection device for internal combustion engine, particularly common rail injector, fuel system, and internal combustion engine | |
| JP2003184681A (en) | Fuel injection device used for internal combustion engine | |
| GB1402625A (en) | Gas turbine engine fuel systems | |
| JP2001073901A (en) | Fuel injection method and fuel injection system for internal combustion engine | |
| JPH01503160A (en) | Fuel injection device for internal combustion engines | |
| WO2002046595A2 (en) | Pump system with high pressure restriction | |
| JPS5810125A (en) | Fuel system for gas turbine engine | |
| GB1475338A (en) | Common rail fuel injection system | |
| JPS60156965A (en) | Valve mechanism for fluid apparatus | |
| RU2193098C2 (en) | System for automatic control of fuel delivery into combustion chamber of gas turbine engine | |
| RU2278291C2 (en) | Turbomachine fuel injection system | |
| US8511414B2 (en) | Fuel system | |
| JP5089679B2 (en) | Fuel injection device | |
| CN104847512B (en) | Control module for common-rail fuel injection | |
| US3692038A (en) | Device for venting oil pumps | |
| US6883498B2 (en) | Pressure booster for a fuel injection system | |
| CN107288787B (en) | Fuel injection system | |
| RU2193097C2 (en) | Device for automatic control fuel delivery into gas turbine engine | |
| RU2131531C1 (en) | Automatic-control system for fuel supply to gas- turbine engine combustion chamber | |
| RU2029122C1 (en) | Device for automatic supply of fuel into combustion chamber of gas-turbine engine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091110 |