RU2575110C2

RU2575110C2 - Valve

Info

Publication number: RU2575110C2
Application number: RU2013127576/02A
Authority: RU
Inventors: Сальваторе ЖИАННОТТА
Original assignee: Снекма
Priority date: 2010-11-18
Filing date: 2011-11-08
Publication date: 2016-02-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: in particular the invention can be used to control the clearance at tip of the turbine blades. The valve has a piston (60), means to feed medium under pressure for the piston (60) movement in the hollow casing (58) and devices determining the piston (60) position. The devices determining the piston position have lock element moving together with the piston (60) in medium channel between the opened and closed positions. The medium channel links the feed means with the pressure transmitter (94), its output signal informs about the valve piston position.

EFFECT: simple clearance monitoring at tips of turbine blades.

9 cl, 8 dwg

Description

Изобретение касается клапана и, в частности, клапана для управления зазором в вершине лопатки турбины, а также турбомашины, снабженной таким клапаном.The invention relates to a valve and, in particular, a valve for controlling a clearance at the top of a turbine blade, as well as a turbomachine equipped with such a valve.

Классическим образом, воздух, питающий турбомашину, проходит с входа на выход через компрессор низкого и высокого давления, затем поступает в камеру сгорания, выход которой питает турбину высокого давления, которая приводит компрессор высокого давления, затем турбину низкого давления, которая приводит компрессор низкого давления.In a classic way, the air that feeds the turbomachine passes from the inlet to the outlet through a low and high pressure compressor, then enters the combustion chamber, the outlet of which feeds a high pressure turbine that drives a high pressure compressor, then a low pressure turbine that drives a low pressure compressor.

Турбина высокого давления содержит обычно колесо с подвижными лопатками, расположенное между двумя кольцевыми рядами входных и выходных неподвижных лопаток, размещенными в наружном кожухе, при этом между вершинами подвижных лопаток и наружным кожухом предусмотрен небольшой зазор.The high-pressure turbine usually contains a wheel with movable blades located between two annular rows of inlet and outlet fixed blades located in the outer casing, with a small gap between the tops of the moving blades and the outer casing.

В процессе работы турбомашины важно минимизировать радиальный зазор в вершине лопаток турбины для исключения утечек воздуха и гарантии максимальной производительности турбомашины.During operation of the turbomachine, it is important to minimize the radial clearance at the top of the turbine blades to prevent air leaks and guarantee maximum turbomachine performance.

Известны устройства управления зазорами в вершинах лопаток, которые содержат средства отбора охлаждающего воздуха в зоне компрессора высокого давления. Цепь отбора воздуха простирается до турбины и разделяется на два трубопровода, первый из которых питает входную кольцевую полость, окружающую наружный кожух турбины высокого давления, а второй питает выходную полость, окружающую ряд неподвижных лопаток на выходе турбины высокого давления. Лопатки этого последнего ряда содержат каналы, связанные входом с выходной полостью и открывающиеся выходом на уровне задней кромки лопатки.Known devices for controlling the gaps at the tops of the blades, which contain means for taking cooling air in the area of the high pressure compressor. The air intake circuit extends to the turbine and is divided into two pipelines, the first of which feeds the inlet annular cavity surrounding the outer casing of the high pressure turbine, and the second feeds the outlet cavity surrounding the row of fixed blades at the outlet of the high pressure turbine. The blades of this last row contain channels connected by the entrance to the outlet cavity and opening by the exit at the level of the trailing edge of the blade.

Клапан установлен в цепи отбора воздуха и может принимать открытое положение, в котором воздух циркулирует в первом трубопроводе, при этом второй трубопровод перекрыт клапаном, и закрытое положение, в котором воздух циркулирует во втором трубопроводе, а первый трубопровод перекрыт. Две упомянутых полости сообщаются одна с другой таким образом, что когда клапан открыт, воздух, выходящий из компрессора высокого давления, позволяет охладить наружный кожух турбины высокого давления, и вызывает повышение давления в выходной полости наружного кожуха турбины низкого давления. Когда клапан находится в закрытом положении, часть воздуха переходит из выходной полости во входную полость для повышения давления в последней.The valve is installed in the air intake circuit and can take an open position in which air circulates in the first pipe, the second pipe being closed by the valve, and a closed position in which air circulates in the second pipe, and the first pipe is closed. The two said cavities communicate with one another in such a way that when the valve is open, the air leaving the high pressure compressor allows the outer casing of the high pressure turbine to cool and causes an increase in pressure in the outlet cavity of the outer casing of the low pressure turbine. When the valve is in the closed position, part of the air passes from the outlet cavity to the inlet cavity to increase the pressure in the latter.

В такой конструкции возможно контролировать подачу воздуха охлаждения наружного кожуха турбины высокого давления и, таким образом, контролировать его тепловое расширение и, следовательно, зазоры в вершинах лопаток.With this design, it is possible to control the cooling air supply to the outer casing of the high pressure turbine and, thus, to control its thermal expansion and, therefore, the gaps at the tops of the blades.

Может случиться, что клапан или его управляющая цепь блокируется, что может привести или к увеличению потребления топлива вследствие значительного зазора в вершинах лопаток, если клапан останавливается в закрытом положении, или к преждевременному износу вершин лопаток и входного кожуха, контактирующих между собой вследствие чрезмерного охлаждения кожуха, когда клапан останавливается в открытом положении. Так, для обеспечения оптимального контроля зазора в вершинах лопаток турбины необходимо знать положение клапана.It may happen that the valve or its control circuit is blocked, which can lead either to an increase in fuel consumption due to a significant gap at the tops of the blades, if the valve stops in the closed position, or to premature wear of the tops of the blades and the inlet casing contacting each other due to excessive cooling of the casing when the valve stops in the open position. So, to ensure optimal control of the clearance at the tops of the turbine blades, it is necessary to know the position of the valve.

Во всяком случае, в известной конструкции входные и выходные стороны клапана всегда подвергаются воздействию давления воздуха, выходящего из компрессора высокого давления, так как обе полости - входная и выходная - взаимодействуют между собой таким образом, что определение положения клапана путем простого измерения дифференциального давления между входной и выходной поверхностями клапана не представляется возможным.In any case, in the known design, the inlet and outlet sides of the valve are always exposed to the pressure of the air leaving the high-pressure compressor, since both the inlet and outlet cavities interact in such a way that determining the valve position by simply measuring the differential pressure between the inlet and the outlet surfaces of the valve are not possible.

Известным образом клапан выполнен в форме «мотылька», открыванием и закрыванием которого управляет сервоклапан, встроенный в топливную цепь. Управление положением «мотылька» осуществляется с помощью датчиков положения типа LVDT (на англ. яз. «linear variable differential transformer»), позволяющих определять положение «мотылька». Степень открывания «мотылька» регулируется вычислительным устройством турбомашины.In a known manner, the valve is made in the form of a “moth", the opening and closing of which is controlled by a servo valve integrated in the fuel circuit. The position of the “moth” is controlled by position sensors of the type LVDT (in English “linear variable differential transformer”), which allow to determine the position of the “moth”. The degree of opening the "moth" is regulated by the computing device of the turbomachine.

Такой тип управления, однако, трудно использовать вследствие того, что контроль степени открывания «мотылька» требует разработки специальной программы. Кроме того, датчики LVDT являются дорогостоящими. Наконец, использование гидравлической топливной цепи требует применения сложной распределительной трубопроводной системы для подвода топлива до сервоклапана, а также использования дорогостоящих герметизирующих уплотнений.This type of control, however, is difficult to use due to the fact that controlling the degree of opening of the "moth" requires the development of a special program. In addition, LVDT sensors are expensive. Finally, the use of a hydraulic fuel circuit requires the use of a sophisticated distribution pipe system for supplying fuel to a servo valve, as well as the use of costly sealing seals.

Цель изобретения достигается предложением простого, эффективного и экономичного решения этой проблемы.The purpose of the invention is achieved by offering a simple, effective and economical solution to this problem.

Для достижения этой цели предложен клапан, содержащий поршень, установленный с возможностью скольжения в полом корпусе, шток, жестко соединенный с поршнем и предназначенный для соединения с подвижным элементом, средства питания полого корпуса средой под давлением для перемещения поршня в полом корпусе между начальным положением и конечным положением, а также средства возврата поршня в начальное положение, когда положение среды ниже заданного давления, отличающийся тем, что он содержит средства определения положения поршня, причем эти средства определения содержат запирающий элемент, связанный с перемещением поршня и установленный подвижно в трубопроводе среды между двумя положениями открывания и закрывания трубопровода среды, при этом последний соединен одним концом со средствами питания полого корпуса средой под давлением, а другим концом - с датчиком давления, подающим выходной информативный сигнал о положении поршня клапана.To achieve this goal, a valve is proposed comprising a piston mounted slidably in a hollow body, a rod rigidly connected to the piston and designed to be connected to a movable element, means for supplying a hollow body with pressure medium to move the piston in the hollow body between the initial position and the end position, as well as means for returning the piston to its initial position, when the position of the medium is lower than a predetermined pressure, characterized in that it contains means for determining the position of the piston, and these The determination means comprise a locking element associated with the movement of the piston and mounted movably in the medium pipeline between two positions of opening and closing the medium pipeline, the latter being connected at one end to the power supply means of the hollow body by the pressure medium and the other end to the pressure sensor supplying the output informative signal about the position of the valve piston.

В соответствии с изобретением положение поршня вызывает одновременное перемещение запирающего элемента, обеспечивающее открывание и закрывание трубопровода среды, при этом давление среды на выходе из трубопровода определяется датчиком давления, который позволяет, таким образом, учитывать положение запирающего элемента и, следовательно, поршня. Таким образом, когда шток поршня соединен, например, с подвижным открывающим и закрывающим элементом питания воздухом для контроля зазоров вершин лопаток в турбине, можно сделать вывод о положении подвижного элемента исходя из положения поршня.In accordance with the invention, the position of the piston causes the locking element to move simultaneously, enabling the medium pipe to open and close, while the pressure of the medium at the outlet of the pipe is determined by a pressure sensor, which thus allows the position of the locking element and therefore the piston to be taken into account. Thus, when the piston rod is connected, for example, with a movable opening and closing air supply element to control the clearances of the tops of the blades in the turbine, it can be concluded about the position of the movable element based on the position of the piston.

Клапан по изобретению особенно перспективен, когда он используется для управления зазором в вершинах лопаток турбины в турбомашине.The valve of the invention is particularly promising when used to control the clearance at the tops of turbine blades in a turbomachine.

Встраивание запирающего элемента в трубопровод, связанный с источником давления, позволяет исключить использование дорогостоящих датчиков LVDT, так как определение осуществляется измерением давления.Integration of the locking element into the pipeline connected to the pressure source eliminates the use of expensive LVDT sensors, since the determination is carried out by pressure measurement.

В соответствии с другой характеристикой изобретения клапан содержит камеру, включающую шток, жестко связанный с поршнем клапана и размещенный коаксиально поршню, при этом камера имеет входное отверстие, связанное со средствами питания средой под давлением, и выходное отверстие, закрываемое штоком, когда поршень находится в первоначальном положении, и открываемое штоком, когда поршень находится в конечном положении, причем выходное отверстие соединено с датчиком давления.According to another characteristic of the invention, the valve comprises a chamber including a rod rigidly connected to the valve piston and placed coaxially with the piston, the chamber having an inlet connected to the pressurized media and an outlet closed by the rod when the piston is in its original position. position, and opened by the rod when the piston is in the final position, and the outlet is connected to a pressure sensor.

В такой конструкции шток препятствует воздействию давления на датчик давления, так как он закрывает выходное отверстие трубопровода. Когда шток открывает трубопровод, датчик давления определяет повышение давления среды, что позволяет знать, что поршень находится в конечном положении.In this design, the stem prevents pressure from exerting pressure on the pressure sensor, since it closes the outlet of the pipeline. When the rod opens the pipeline, the pressure sensor detects the increase in pressure of the medium, which allows you to know that the piston is in the final position.

В варианте осуществления изобретения шток, находящийся в камере, вытянут от поршня напротив штока, связанного с подвижным элементом.In an embodiment of the invention, the rod located in the chamber is elongated from the piston opposite to the rod associated with the movable element.

В варианте изобретения шток, размещенный в камере, является штоком, связанным с подвижным элементом, и несет упомянутый запирающий элемент, образованный кольцевым ободком штока внутри камеры, что позволяет, таким образом, использовать шток поршня как держатель запирающего элемента и исключает установку дополнительного штока на поршне.In an embodiment of the invention, the rod located in the chamber is a rod associated with the movable element and carries the said locking element formed by the annular rim of the rod inside the chamber, which allows, therefore, to use the piston rod as a holder of the locking element and eliminates the installation of an additional rod on the piston .

Предпочтительно, камера находится снаружи полого корпуса, содержащего поршень, и расположена на стенке днища полого корпуса.Preferably, the chamber is located outside the hollow body containing the piston and is located on the wall of the bottom of the hollow body.

В другом варианте изобретения трубопровод среды содержит полый корпус, поршень которого образует герметичный разделительный элемент между отверстием корпуса, связанным с датчиком давления, причем оба отверстия полого корпуса соединены между собой, когда поршень находится вблизи своего конечного положения.In another embodiment of the invention, the medium conduit comprises a hollow body, the piston of which forms a sealed separation element between the body opening connected to the pressure sensor, both openings of the hollow body being connected to each other when the piston is close to its final position.

Изобретение касается также турбомашины, такой как авиационный турбореактивный двигатель, отличающейся тем, что она содержит клапан такой, как описан выше.The invention also relates to a turbomachine, such as an aircraft turbojet, characterized in that it comprises a valve as described above.

В этой турбомашине средства питания соединены со средствами отбора воздуха под давлением на ступени компрессора, например, высокого давления, а датчик давления расположен вблизи вентилятора с входной стороны турбомашины.In this turbomachine, power supplies are connected to pressurized air sampling means at a compressor stage, such as high pressure, and a pressure sensor is located near the fan on the inlet side of the turbomachine.

Средой под давлением, которая питает клапан, является, таким образом, воздух, отбираемый с компрессора турбомашины, что исключает отвод части топлива под давлением для питания клапана, а также использование специальных герметизирующих уплотнений, как в известном уровне техники. Наконец, встраивание датчика давления вблизи вентилятора исключает то, что последний не будет подвергаться воздействию повышенных температур, которое могло бы сказываться на их работе.Thus, the pressure medium that feeds the valve is thus air taken from the compressor of the turbomachine, which excludes the removal of part of the fuel under pressure to supply the valve, as well as the use of special sealing seals, as in the prior art. Finally, the integration of a pressure sensor near the fan eliminates the fact that the latter will not be exposed to elevated temperatures, which could affect their operation.

Изобретение касается также способа определения блокирования поршня в описанном выше клапане, отличающегося тем, что он содержит этапы, включающие:The invention also relates to a method for determining piston blockage in the valve described above, characterized in that it comprises steps including:

а) питание полого корпуса средой под давлением, меньшим заданного давления перемещения поршня;a) feeding the hollow body with a medium under a pressure lower than a predetermined piston displacement pressure;

b) сравнение величины давления, измеренного датчиком, с давлением питания полого корпуса и определение того, блокирован ли поршень в открытом положении;b) comparing the pressure measured by the sensor with the supply pressure of the hollow body and determining whether the piston is locked in the open position;

с) если давление, измеренное датчиком, является нулевым, то осуществляют повышение давления питания полого корпуса, по меньшей мере, до заданного давления перемещения поршня;c) if the pressure measured by the sensor is zero, then increase the supply pressure of the hollow body, at least to a predetermined piston displacement pressure;

d) сравнение новой величины давления, измеренного датчиком давления, с давлением питания полого корпуса и определение того, блокирован ли поршень в закрытом положении.d) comparing the new pressure value measured by the pressure sensor with the supply pressure of the hollow body and determining whether the piston is locked in the closed position.

В случае, когда давление, измеренное датчиком давления в процессе этапа b), равно давлению питания полого корпуса, которое меньше давления перемещения поршня, это означает, что вход и выход трубопровода соединены и что поршень блокирован в положении открывания. В противном случае давление, измеренное датчиком давления, является нулевым, и давление повышают до давления перемещения поршня. Если давление, измеренное датчиком давления, остается нулевым, делается вывод, что поршень блокирован в закрытом положении. В противном случае поршень индицирует давление, равное давлению питания полого корпуса, что позволяет сделать вывод, что поршень работает нормально.In the case where the pressure measured by the pressure sensor during step b) is equal to the supply pressure of the hollow body, which is less than the piston displacement pressure, this means that the inlet and outlet of the pipeline are connected and that the piston is blocked in the opening position. Otherwise, the pressure measured by the pressure sensor is zero, and the pressure is increased to the pressure of movement of the piston. If the pressure measured by the pressure sensor remains zero, it is concluded that the piston is locked in the closed position. Otherwise, the piston displays a pressure equal to the supply pressure of the hollow body, which allows us to conclude that the piston is operating normally.

В дальнейшем изобретение поясняется нижеследующим описанием, не являющимся ограничительным, со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:The invention is further explained in the following description, which is not restrictive, with reference to the accompanying drawings, in which:

- фиг. 1 изображает вид сбоку турбомашины известного типа;- FIG. 1 is a side view of a turbomachine of a known type;

- фиг. 2 изображает половину вида в осевом разрезе выходной части турбомашины по фиг. 1;- FIG. 2 is a half axial sectional view of the outlet of the turbomachine of FIG. one;

- фиг. 3а и 3b изображают виды клапана по изобретению в открытом и закрытом положениях соответственно;- FIG. 3a and 3b show views of a valve according to the invention in open and closed positions, respectively;

- фиг. 4а и 4b изображают виды второго варианта осуществления изобретения в открытом и закрытом положениях соответственно;- FIG. 4a and 4b are views of a second embodiment of the invention in open and closed positions, respectively;

- фиг. 5а и 5b изображают виды третьего варианта осуществления изобретения в открытом и зарытом положениях соответственно.- FIG. 5a and 5b are views of a third embodiment of the invention in open and closed positions, respectively.

На фиг. 1 изображена турбомашина 10, содержащая, в основном, с входа на выход вентилятор 12, подающий поток воздуха, разделенный на поток вторичного воздуха, оконтуривающий турбореактивный двигатель, и на поток первичного воздуха, циркулирующий внутри компрессора 14 низкого давления, затем - компрессора 16 высокого давления и питающий камеру сгорания 18. Газы, являющиеся продуктами сгорания, поступают в турбину 20 высокого давления, ротор которой приводит в движение ротор компрессора высокого давления. Горячие газы поступают далее в турбину низкого давления 22, ротор которой приводит во вращение ротор компрессора низкого давления.In FIG. 1 shows a turbomachine 10, containing mainly from the inlet to the outlet a fan 12 supplying an air stream divided into a secondary air stream outlining the turbojet engine and a primary air stream circulating inside the low pressure compressor 14, then the high pressure compressor 16 and feeding the combustion chamber 18. Gases, which are combustion products, enter the high-pressure turbine 20, the rotor of which drives the rotor of the high-pressure compressor. Hot gases then enter the low pressure turbine 22, the rotor of which drives the low pressure compressor rotor.

Как изображено на фиг. 2, турбина 20 высокого давления расположена на выходе камеры сгорания 18 и содержит наружный кожух 24, ограничивающий снаружи поток течения горючих газов, в которых вращается лопаточное колесо 26, установленное между входным распределителем 28 с неподвижными лопатками и выходным распределителем 30.As shown in FIG. 2, a high-pressure turbine 20 is located at the outlet of the combustion chamber 18 and contains an outer casing 24, restricting the flow of combustible gases from the outside, in which the impeller 26 rotates between the inlet distributor 28 with fixed vanes and the outlet distributor 30.

Турбина низкого давления 22 содержит наружный кожух 32, окружающий чередование распределителей и турбинных колес, из которых только первое колесо 34 изображено на фиг. 2.The low pressure turbine 22 comprises an outer casing 32 surrounding an alternation of valves and turbine wheels, of which only the first wheel 34 is shown in FIG. 2.

Турбомашина содержит средства управления зазорами в вершинах лопаток турбины высокого давления. Эти средства содержат средства отбора воздуха с компрессора высокого давления, содержащие трубопровод 36, входной конец которого связан со ступенью компрессора высокого давления, а выходной конец разделяется на два канала 38, 40, питающих кольцевые входную 42 и выходную 44 полости, образованные вокруг наружного кожуха 24 турбины высокого давления. Выходная полость питает каналы (не изображенные на чертеже), выполненные в неподвижных лопатках распределителя 30, эти каналы открываются своим выходом на уровне задней кромки неподвижных лопаток. Эти каналы обеспечивают охлаждение лопаток распределителя 30, подвергаемых воздействию горячих газов, выходящих из камеры сгорания. Средства управления содержат также управляемый клапан 46 для перемещения между открытым и закрытым положениями посредством поршня 48, установленного с возможностью скольжения в полом корпусе 50, питаемом средой под давлением по ответвлению топливопровода, питающего камеру сгорания по известной специалисту технологии. Питание полого корпуса средой под давлением осуществляется посредством сервоклапана 52, управляемого вычислительным устройством 54.The turbomachine contains clearance controls at the tops of the blades of the high pressure turbine. These means contain air sampling means from the high-pressure compressor, comprising a conduit 36, the inlet end of which is connected to the stage of the high-pressure compressor, and the outlet end is divided into two channels 38, 40 supplying the annular inlet 42 and outlet 44 cavities formed around the outer casing 24 high pressure turbines. The output cavity feeds the channels (not shown in the drawing) made in the stationary blades of the distributor 30, these channels open their exit at the level of the trailing edge of the stationary blades. These channels provide cooling for the blades of the distributor 30 exposed to hot gases exiting the combustion chamber. The control means also comprise a controllable valve 46 for moving between open and closed positions by means of a piston 48, which is slidably mounted in the hollow body 50, which is fed by pressure medium through a branch of the fuel pipe supplying the combustion chamber according to a technique known to a person skilled in the art. The power of the hollow body under pressure is provided by means of a servo valve 52 controlled by a computing device 54.

Открытое положение клапана 46 соответствует положению, в котором воздух, выходящий из компрессора высокого давления, направляется в кольцевую полость 42 вокруг наружного кожуха 24 турбины 20 высокого давления, а закрытое положение соответствует положению, в котором воздух циркулирует к кольцевой полости 44.The open position of the valve 46 corresponds to the position in which the air leaving the high-pressure compressor is directed into the annular cavity 42 around the outer casing 24 of the high-pressure turbine 20, and the closed position corresponds to the position in which the air circulates to the annular cavity 44.

Обе полости 42 и 44 соединены между собой через канал 43 для подачи давления в выходную полость из входной полости, когда клапан находится в открытом положении, и для подачи давления во входную полость из выходной полости, когда клапан находится в закрытом положении.Both cavities 42 and 44 are interconnected via a channel 43 for supplying pressure to the outlet cavity from the inlet cavity when the valve is in the open position, and for supplying pressure to the inlet cavity from the outlet cavity when the valve is in the closed position.

В зависимости от фаз полета вычислительное устройство 54 управляет открыванием или закрыванием сервоклапана 52, который управляет перемещением поршня 48 и, следовательно, клапана 46. Такая конструкция обеспечивает или нет питание воздухом по кольцевой полости 42, образованной вокруг наружного кожуха турбины 20 высокого давления для большего или меньшего охлаждения наружного кожуха и, таким образом, контроля зазоров в вершинах лопаток турбины высокого давления.Depending on the phases of the flight, the computing device 54 controls the opening or closing of the servo valve 52, which controls the movement of the piston 48 and therefore the valve 46. This design provides or does not supply air through the annular cavity 42 formed around the outer casing of the high pressure turbine 20 for more or less less cooling of the outer casing and, thus, control of the gaps at the tops of the blades of the high pressure turbine.

Положение клапана 46 определяется датчиком перемещения типа LVDT.The position of valve 46 is determined by an LVDT displacement sensor.

Однако датчики LVDT являются весьма дорогостоящими, и установка отклоняющего топливопровода для питания давлением поршня 48 является сложной в реализации. Более того, разность давлений между входной и выходной сторонами клапана 46 является, по существу, идентичной, так как клапан находится или в открытом положении, или в закрытом положении вследствие того, что входная и выходная полости сообщаются между собой, что не позволяет определить положение клапана для дифференциального измерения давления между входной и выходной сторонами клапана 46.However, LVDT sensors are very expensive, and installing a diverting fuel line to supply pressure to the piston 48 is difficult to implement. Moreover, the pressure difference between the inlet and outlet sides of the valve 46 is essentially identical, since the valve is either in the open position or in the closed position due to the fact that the inlet and outlet cavities communicate with each other, which does not allow to determine the position of the valve for differential pressure measurement between the inlet and outlet sides of the valve 46.

Изобретение решает эти проблемы, а также упомянутые ранее проблемы путем использования двухпозиционного клапана, управляемого воздухом под давлением и содержащего средства определения положения поршня.The invention solves these problems as well as the problems mentioned earlier by using a two-position valve controlled by air under pressure and containing means for determining the position of the piston.

Так, клапан 56 по изобретению является двухпозиционным клапаном, который содержит полый корпус 58, внутри которого установлен с возможностью скольжения поршень 60, соединенный с осевым штоком 62, проходящим через отверстие 65 в стенке днища корпуса 58. Шток соединен описанным выше образом с клапаном, который открыт в первоначальном положении поршня 60 (фиг. 3А) и который закрыт в конечном положении поршня 60 (фиг. 3В), при этом трубопровод связан со средствами отбора воздуха со ступени компрессора высокого давления. Полый корпус 58 содержит входное отверстие 64 среды под давлением, открывающееся внутрь полого корпуса 58 со стороны входной поверхности 63 поршня 60, противоположной выходной поверхности 66, связанной со штоком 62.Thus, the valve 56 according to the invention is a two-position valve, which contains a hollow body 58, inside of which a piston 60 is mounted for sliding and connected to an axial rod 62 passing through an opening 65 in the bottom wall of the body 58. The rod is connected as described above to a valve, which open in the initial position of the piston 60 (Fig. 3A) and which is closed in the final position of the piston 60 (Fig. 3B), while the pipeline is connected to the air sampling means from the stage of the high pressure compressor. The hollow body 58 comprises an inlet 64 of a pressurized medium opening into the hollow body 58 from the side of the input surface 63 of the piston 60 opposite the output surface 66 associated with the rod 62.

Между выходной поверхностью 66 поршня 60 и стенкой днища 68 полого корпуса 58, содержащей отверстие 65 для прохода штока 62, расположены средства для возврата поршня в первоначальное положение.Between the exit surface 66 of the piston 60 and the wall of the bottom 68 of the hollow body 58 containing the hole 65 for the passage of the rod 62, there are means for returning the piston to its original position.

В изображенных на чертежах вариантах средства для возврата содержат пружину 70, работающую на сжатие. Эта пружина 70 находится в разжатом положении, когда поршень 60 находится в первоначальном положении (фиг. 3А). Упругость пружины 70 определена для того, чтобы обеспечить возврат поршня 60 в первоначальное положение (фиг. 3А), когда давление среды ниже заданного значения.In the embodiments shown in the drawings, the return means comprise a compression spring 70. This spring 70 is in the released position when the piston 60 is in the initial position (FIG. 3A). The elasticity of the spring 70 is determined in order to ensure the return of the piston 60 to its original position (Fig. 3A) when the pressure of the medium is below a predetermined value.

Камера 72 с внутренней цилиндрической полостью установлена снаружи полого корпуса и закреплена на стенке днища 74 полого корпуса 58 со стороны, противоположной штоку 62. Эта камера 72 содержит осевое отверстие 76, выровненное с осевым отверстием 78 стенки днища 74. Второй шток 80 цилиндрического сечения, коаксиальный штоку 62, размещен с возможностью скольжения своим концом в камере 72 через отверстия 76, 78 полого корпуса 58 и камеры 72 и жестко соединен с входной поверхностью 63 поршня 60 своим противоположным концом.A chamber 72 with an internal cylindrical cavity is mounted outside the hollow body and is mounted on the bottom wall 74 of the hollow body 58 from the side opposite to the stem 62. This chamber 72 contains an axial hole 76 aligned with the axial hole 78 of the bottom wall 74. The second rod 80 is of a cylindrical section, coaxial the rod 62 is slidably disposed at its end in the chamber 72 through the openings 76, 78 of the hollow body 58 and the chamber 72 and is rigidly connected to the inlet surface 63 of the piston 60 with its opposite end.

Камера 72 содержит два отверстия 82, 84, разнесенных по оси, одно из которых 82 является входным отверстием среды под давлением, а другое 84 является выходным отверстием среды под давлением. Свободный конец второго штока 80, установленный внутри камеры 72, перекрывает выходное отверстие 74, пока поршень 60 не находится в конечном положении.The chamber 72 contains two openings 82, 84 spaced along the axis, one of which 82 is the inlet of the pressure medium, and the other 84 is the outlet of the pressure medium. The free end of the second rod 80, mounted inside the chamber 72, overlaps the outlet 74, until the piston 60 is in the final position.

Отверстие 64 полого корпуса 58 и отверстие 82 камеры 72 соединены трубопроводами 76 с сервоклапаном 78, управляемым вычислительным устройством 90 турбомашины. Выходное отверстие 84 камеры 72 соединено трубопроводом 92 с датчиком давления 94, связанным с вычислительным устройством 90 турбомашины.The hole 64 of the hollow body 58 and the hole 82 of the chamber 72 are connected by pipelines 76 to a servo valve 78 controlled by a computing device 90 of the turbomachine. The outlet 84 of the chamber 72 is connected by a pipe 92 to a pressure sensor 94 associated with the computing device 90 of the turbomachine.

Сервоклапан 88 питается воздухом под давлением, отбираемым с компрессора турбомашины.Servo valve 88 is supplied with air under pressure taken from the turbomachine compressor.

При работе вычислительное устройство 90 управляет открыванием сервоклапана 88, который обеспечивает питание воздухом под давлением полого корпуса 58. Под действием давления поршень 60 перемещается из начального положения (фиг. 3А) в конечное положение (фиг. 3В) и обеспечивает перемещение второго штока 80, свободный конец которого освобождает выходное отверстие 84 камеры 72, при этом давление питания клапана 56 прикладывается к датчику давления 94, который определяет это давление и передает соответствующую информацию в вычислительное устройство 90.In operation, the computing device 90 controls the opening of the servo valve 88, which provides air supply under the pressure of the hollow body 58. Under pressure, the piston 60 moves from the initial position (Fig. 3A) to the final position (Fig. 3B) and allows the second rod 80 to move freely the end of which releases the outlet 84 of the chamber 72, while the supply pressure of the valve 56 is applied to the pressure sensor 94, which determines this pressure and transfers the corresponding information to the computing device 90 .

Датчик давления 94 легко определяет это давление, которое изменяется от 0 до 30 бар, для питания клапана 56.The pressure sensor 94 easily detects this pressure, which varies from 0 to 30 bar, to power the valve 56.

Предпочтительно, датчик 94 расположен вблизи вентилятора 12 для того, чтобы не подвергаться воздействию высоких температур, которые могли бы помешать его работе.Preferably, the sensor 94 is located near the fan 12 so as not to be exposed to high temperatures that could interfere with its operation.

В варианте, представленном на фиг. 4А и 4В, детектирующая камера 96 закреплена на стенке 68, через которую проходит шток 62. Шток 62 проходит через камеру 96, которая содержит радиальное входное отверстие 98 для входа воздуха под давлением и радиальное выходное отверстие 100, соединенное с датчиком давления 94. Перекрывающий элемент 102 выходного отверстия 10 образован кольцевым ободком штока 62 и расположен внутри камеры 96. Радиальный размер кольцевого ободка 102 таков, что оно скользит внутри камеры 96. Этот кольцевой ободок 102 размещен на штоке 62 таким образом, что, пока поршень 60 не достигнет своего конечного положения, приложение давления среды к датчику давления 94 блокируется.In the embodiment of FIG. 4A and 4B, the detection chamber 96 is mounted on a wall 68 through which the stem 62 passes. The stem 62 passes through the chamber 96, which includes a radial inlet 98 for pressurized air in and a radial outlet 100 connected to the pressure sensor 94. Overlapping element 102 of the outlet 10 is formed by an annular rim of the rod 62 and is located inside the chamber 96. The radial size of the annular rim 102 is such that it slides inside the chamber 96. This annular rim 102 is placed on the rod 62 so that until the piston 60 reaches oppresses its final position, the application of medium pressure to the pressure sensor 94 is blocked.

В третьем варианте, изображенном на фиг. 5А и 5В, полый корпус 106 образует детектирующую камеру, а поршень 60 образует элемент, перекрывающий доступ давления к датчику давления. Выходное радиальное отверстие 104, связанное с датчиком, образовано, таким образом, в полом корпусе с выходной стороны относительно входного отверстия 64 и смещено по оси относительно этого входного отверстия на расстояние, максимум равное ходу перемещения поршня 60 в полом корпусе 58. Поршень 60, таким образом, размещен между входным отверстием 64 и выходным отверстием 104 в конечном положении, которое питается средой под давлением.In the third embodiment shown in FIG. 5A and 5B, the hollow body 106 forms a detecting chamber, and the piston 60 forms an element that blocks the access of pressure to the pressure sensor. The output radial hole 104 associated with the sensor is thus formed in the hollow body from the output side relative to the inlet 64 and is offset along the axis relative to this inlet by a distance equal to the travel of the piston 60 in the hollow body 58. The piston 60, thus thus placed between the inlet 64 and the outlet 104 in the final position, which is fed by pressure medium.

В варианте, изображенном на фиг. 3А и 3В, второй шток мог бы содержать перекрывающий элемент, такой как кольцевой ободок, как описано со ссылками на фиг. 4А и 4В.In the embodiment depicted in FIG. 3A and 3B, the second stem could comprise an overlapping member, such as an annular rim, as described with reference to FIGS. 4A and 4B.

Блокирование клапана или поршня 60 может быть также простым образом определено при осуществлении особой процедуры контроля, заключающейся, прежде всего, в питании полого корпуса 58, 106 так, чтобы не вызвать перемещения поршня 60. Величина измеренного датчиком 94 давления далее сравнивается с величиной питающего давления. Если измеренная датчиком 94 величина равна величине питающего давления, делают вывод, что вход 82, 98, 64 и выход 84, 100, 104 камеры 72, 96, 106 сообщаются и что поршень 60 блокирован в открытом положении. В противном случае измеренное датчиком 94 давление является нулевым и поршень 60 находится в положении закрывания. Если в таком случае увеличивают питающее давление до величины, превышающей или равной заданному давлению, необходимому для перемещения поршня 60, и если измеренное датчиком 94 давление остается нулевым, делают вывод о том, что поршень 60 блокирован в положении закрывания.Blocking of the valve or piston 60 can also be easily determined by performing a special control procedure, which consists, first of all, of supplying the hollow body 58, 106 so as not to cause movement of the piston 60. The value measured by the pressure sensor 94 is then compared with the value of the supply pressure. If the value measured by the sensor 94 is equal to the value of the supply pressure, it is concluded that the input 82, 98, 64 and the output 84, 100, 104 of the chamber 72, 96, 106 are communicated and that the piston 60 is locked in the open position. Otherwise, the pressure measured by the sensor 94 is zero and the piston 60 is in the closed position. If, in this case, the supply pressure is increased to a value that is greater than or equal to the predetermined pressure necessary to move the piston 60, and if the pressure measured by the sensor 94 remains zero, it is concluded that the piston 60 is locked in the closing position.

Эта процедура контроля состояния блокирования поршня может быть осуществлена на малом газу на земле перед взлетом или после приземления.This piston blocking condition monitoring procedure can be carried out on low gas on the ground before takeoff or after landing.

Если клапан по изобретению представляет особый интерес, когда он используется для управления зазорами в вершинах лопаток турбины в турбомашине, он может быть также использован в других областях техники, где должно быть определено положение подвижного органа, приводимого поршнем.If the valve of the invention is of particular interest when it is used to control the clearances at the tops of the turbine blades in a turbomachine, it can also be used in other technical fields where the position of the movable member driven by the piston must be determined.

Claims

1. A valve (56) for controlling the gap between the top of the blade and the casing of the turbine, comprising a piston (60) mounted slidably in the hollow body (8, 106), a stem (62), rigidly connected to the piston (60) and designed to connections with a movable body, means for supplying a hollow body with a pressure medium for moving the piston (60) in the hollow body (58) between the initial position and the end position, and means for returning the piston (60) to the initial position when the pressure of the medium is lower than the set pressure, different by the fact that he contains um means for determining the position of the piston (60), containing a locking element that is moved simultaneously with the piston (60) and is mounted movably in the channel for the medium between the two opening and closing positions, respectively, while the channel for the medium is connected at one end to the power supply means of the hollow body with the medium under pressure, and the other end - with a pressure sensor (94), the output signal of which informs about the position of the valve piston.

2. The valve according to claim 1, characterized in that the means for determining the position of the piston comprise a chamber (72, 96) in which a rod (80, 62) is placed, rigidly connected to the piston (60) of the valve (56) and located coaxially with this piston (60), and the chamber (72, 96) has an inlet (82, 98) connected to the pressurized media and an outlet (84, 100) blocked by the rod (80, 62) when the piston (60) is in the initial position, and opened when the piston (60) is in the final position, while the outlet (84, 100) is connected to the pressure sensor phenomena (94).

3. The valve according to claim 2, characterized in that the stem (62) located in the chamber (96) is a stem (62) connected to the movable member and carries the said locking element (102) formed by the annular rim of the stem (62 ) inside the camera (96).

4. The valve according to claim 2, characterized in that the stem (80) located in the chamber (72) extends from the piston (60) opposite the stem (62) connected to the movable member.

5. The valve according to one of paragraphs. 2-4, characterized in that the chamber (72, 96) is located outside the hollow body (58) containing the piston (60), and is placed on the wall of the bottom (68, 74) of the hollow body (58).

6. A valve according to claim 1, characterized in that the medium channel comprises a hollow body (58), the piston (60) of which forms a sealed separation element between the hole (64) of the hollow body connected to the media by means of the pressure medium and the hole ( 104) of the hollow body associated with the pressure sensor (94), both holes of the hollow body communicating with each other when the piston (60) is near its final position.

7. Turbomachine, which is an aircraft turbojet engine, characterized in that it contains at least one valve according to one of paragraphs. 1-6.

8. A turbomachine according to claim 7, characterized in that the power means are connected to the air sampling means from the compressor stage, for example, high pressure, and the pressure sensor (94) is located near the fan on the inlet side of the turbomachine.

9. The method for determining the blocking of the piston (60) in the valve (56) according to one of paragraphs. 1-6, characterized in that:
a) feed the hollow body (58, 106) with a medium under a pressure lower than the set piston displacement pressure (60);
b) compare the pressure measured by the sensor (94) with the supply pressure of the hollow body (58, 106), and determine whether the piston (60) is locked in the open position;
c) if the pressure measured by the sensor (94) is zero, increase the supply pressure of the hollow body (58, 106), at least to a predetermined piston displacement pressure;
d) compare the new pressure value measured by the pressure sensor with the supply pressure of the hollow body (58, 106) and determine whether the piston (60) is locked in the closed position.