RU60680U1

RU60680U1 - CONTROL VALVE FOR FUEL DRAINAGE SYSTEM

Info

Publication number: RU60680U1
Application number: RU2006128884/22U
Authority: RU
Inventors: Алексей Александрович Борисенко; Алексей Анатольевич Трубин; Валентин Владимирович Черноморцев
Original assignee: ОАО "Омское машиностроительное конструкторское бюро"
Priority date: 2006-08-08
Filing date: 2006-08-08
Publication date: 2007-01-27

Abstract

Клапан предназначен для дренирования различных утечек и сливов топлива из коллекторов и возврата топлива в систему топливопитания двигателя. Управляющий клапан содержит подпружиненный поршень, управляющая полость которого соединена с датчиком уровня топлива в дренажном баке системы. На поршне установлен отсечной клапан, разделяющий дренажный бак и камеру смешения эжектора, и выполнена выточка, соединяющая вход в эжектор с камерой его смешения через выход отсечного клапана. Между входом в эжектор и выходом отсечного клапана может быть установлен жиклер. Такое выполнение клапана позволяет предотвратить утечки топлива из дренажного бака в камеру смешения, уменьшить расход активного топлива через эжектор и попадание воздуха в систему топливопитания двигателя, что повышает надежность системы. 2 ил.The valve is designed to drain various leaks and drains of fuel from the manifolds and return the fuel to the fuel supply system of the engine. The control valve contains a spring-loaded piston, the control cavity of which is connected to the fuel level sensor in the drainage tank of the system. A shut-off valve is installed on the piston separating the drainage tank and the ejector mixing chamber, and a groove is made that connects the entrance to the ejector with its mixing chamber through the output of the shut-off valve. A nozzle can be installed between the inlet of the ejector and the outlet of the shut-off valve. This embodiment of the valve prevents leakage of fuel from the drain tank into the mixing chamber, reduces the consumption of active fuel through the ejector and air entering the fuel supply system of the engine, which increases the reliability of the system. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к топливорегулирующей аппаратуре и может быть использована в системах дренирования различных утечек и сливов топлива из коллекторов и возврата топлива в систему топливопитания газотурбинного двигателя (ГТД).The utility model relates to fuel control equipment and can be used in systems for draining various leaks and drains of fuel from the collectors and returning fuel to the fuel supply system of a gas turbine engine (GTE).

Известна топливная система ГТД с устройством возврата дренируемого топлива (см. патент США №3.774.394, F 23 N 5/24, 1971 г.), содержащая дренажный бак, соединенный с клапаном возврата топлива в систему через эжекторное устройство, связанное с входом и выходом подкачивающего насоса.Known fuel system of a gas turbine engine with a device for returning drained fuel (see US patent No. 3.774.394, F 23 N 5/24, 1971), containing a drain tank connected to a valve for returning fuel to the system through an ejector device connected to the input and booster pump outlet.

Клапан возврата топлива в систему топливопитания двигателя содержит подпружиненный поршень, с одной стороны которого установлен подпружиненный отсечной клапан, разделяющий дренажный бак и камеру смешения эжектора, с другой стороны расположена управляющая полость, соединенная с трубопроводом высокого давления топливной системы.The fuel return valve to the engine fuel supply system contains a spring-loaded piston, on one side of which a spring-loaded shut-off valve is installed separating the drain tank and the ejector mixing chamber, and on the other hand, there is a control cavity connected to the high pressure pipe of the fuel system.

На поршне выполнена выточка, с помощью которой возможно соединение насоса высокого давления с входом эжектора.A groove is made on the piston, with the help of which it is possible to connect the high pressure pump to the ejector inlet.

Недостатком данного устройства является низкая надежность, обусловленная тем, что перед запуском двигателя поршень находится в положении, когда с помощью его выточки выход топлива из насоса высокого давления соединен со входом эжектора, а пружина отсечного клапана находится в положении минимального поджатия, т.к. она контактирует с поршнем, который при останове двигателя переместился влево до упора.The disadvantage of this device is the low reliability due to the fact that before starting the engine, the piston is in the position when, with the help of its undercut, the fuel outlet from the high pressure pump is connected to the inlet of the ejector, and the spring of the shut-off valve is in the minimum compression position, because it contacts the piston, which, when the engine is stopped, has moved to the left until it stops.

При запуске двигателя топливо высокого давления сразу подается через выточку поршня к эжектору, в камере смешения которого создается определенное разряжение, передаваемое к отсечному клапану, пружина которого находится в расслабленном состоянии, и возможно его открытие, что приведет When the engine starts, high-pressure fuel is immediately supplied through the piston groove to the ejector, in the mixing chamber of which a certain pressure is created, transmitted to the shut-off valve, the spring of which is in a relaxed state, and it can open, which will lead to

к дополнительной (несанкционированной) откачке топлива из дренажного бака и к возможности попадания воздуха в топливную систему двигателя.to additional (unauthorized) pumping of fuel from the drain tank and to the possibility of air entering the fuel system of the engine.

Кроме этого, т.к. возврат топлива в топливную систему двигателя происходит при его выключении, то на режимной работе, в случае повышенных дренажных утечек из элементов системы топливопитания, возможно переполнение дренажного бака и перетекание топлива в атмосферу, что ухудшает экологическую обстановку.In addition, since When fuel is returned to the engine fuel system when it is turned off, during normal operation, in case of increased drainage leaks from elements of the fuel supply system, the drainage tank may overflow and fuel will flow into the atmosphere, which worsens the environmental situation.

Известен также управляющий клапан для системы дренажа топлива (см. патент на полезную модель №42646, 7 F 23 N 5/24, 2004 г.), выполненный в виде поршня с управляющей полостью, на котором установлен отсечной клапан, разделяющий дренажный бак и камеру смешения эжектора системы. На поршне выполнена выточка с возможностью соединения выхода подкачивающего насоса с входом в эжектор.Also known is a control valve for a fuel drainage system (see utility model patent No. 42646, 7 F 23 N 5/24, 2004), made in the form of a piston with a control cavity, on which a shut-off valve is installed separating the drainage tank and the chamber mixing ejector system. A groove is made on the piston with the possibility of connecting the output of the booster pump with the entrance to the ejector.

Недостатком данного устройства является то, что при подводе активного топлива через поршень, на нем теряется часть перепада давлений, в результате уменьшается диапазон рабочих давлений, при которых эжектор производит откачку топлива. Поэтому на режиме двигателя "Малый газ", когда перепад давлений, создаваемый подкачивающим насосом, минимальный, его не хватает для создания разряжения в камере смешения, необходимого для откачки топлива, и может возникнуть переполнение дренажного бака и выброс топлива в атмосферу.The disadvantage of this device is that when the active fuel is supplied through the piston, a part of the pressure drop is lost on it, as a result, the range of operating pressures at which the ejector pumps out the fuel is reduced. Therefore, in the “Small gas” engine mode, when the pressure difference created by the booster pump is minimal, it is not enough to create a vacuum in the mixing chamber necessary for pumping fuel, and overflow of the drainage tank and fuel discharge into the atmosphere may occur.

Кроме того, при подсоединении выхода подкачивающего насоса непосредственно к входу эжектора происходит постоянная откачка топлива из камеры смешения, в результате чего на выходе отсечного клапана создается разрежение и при его негерметичности (т.е. наличии утечки топлива через него) топливо из дренажного бака будет откачено, и в топливную систему двигателя поступит воздух.In addition, when the outlet of the booster pump is connected directly to the inlet of the ejector, fuel is constantly pumped out of the mixing chamber, as a result of which a vacuum is created at the outlet of the shut-off valve and when it is leaking (i.e., there is a fuel leak through it), fuel will be pumped out of the drain tank , and air will enter the engine fuel system.

Все вышеперечисленное снижает надежность системы.All of the above reduces the reliability of the system.

Техническим результатом, на решение которого направлена заявляемая полезная модель, является повышение надежности системы дренажа за счет The technical result, the solution of which is claimed by the claimed utility model, is to increase the reliability of the drainage system due to

предотвращения перетечки топлива из дренажного бака через отсечной клапан и попадания воздуха в систему топливопитания двигателя.preventing the flow of fuel from the drain tank through the shut-off valve and air entering the fuel supply system of the engine.

Для достижения указанного технического результата в управляющем клапане для системы дренажа топлива, содержащем подпружиненный поршень с управляющей полостью, соединенной с датчиком уровня топлива в дренажном баке системы, на поршне установлен отсечной клапан, разделяющий дренажный бак и камеру смешения эжектора и выполнена выточка, соединенная с входом в эжектор и через выход отсечного клапана - с камерой смешения эжектора.To achieve the specified technical result, in the control valve for the fuel drainage system containing a spring-loaded piston with a control cavity connected to the fuel level sensor in the drainage tank of the system, a shut-off valve is installed on the piston that separates the drainage tank and the ejector mixing chamber and a recess is connected to the input into the ejector and through the output of the shut-off valve - with the mixing chamber of the ejector.

Отличительные признаки, а именно, связь выточки, соединенной со входом в эжектор, с камерой смешения эжектора через выход отсечного клапана, позволяют уменьшить расход активного топлива через эжектор, уменьшая тем самым эффект откачки топлива из камеры смешения и направляя часть активного топлива через выход отсечного клапана в камеру смешения, что в совокупности позволяет создать избыточное давление на выходе отсечного клапана над давлением в дренажном баке. Это предотвращает утечки топлива из дренажного бака в камеру смешения эжектора при возникновении негерметичности отсечного клапана и попадание воздуха в систему топливопитания двигателя, что повышает надежность системы дренажа топлива.Distinctive features, namely, the connection of the undercut connected to the inlet of the ejector with the mixing chamber of the ejector through the outlet of the shut-off valve, can reduce the consumption of active fuel through the ejector, thereby reducing the effect of pumping fuel from the mixing chamber and directing part of the active fuel through the outlet of the shut-off valve into the mixing chamber, which together allows you to create excess pressure at the outlet of the shut-off valve above the pressure in the drainage tank. This prevents fuel leakage from the drainage tank into the ejector mixing chamber when the shut-off valve leaks and air enters the fuel supply system of the engine, which increases the reliability of the fuel drainage system.

При этом утечки топлива в дренажный бак из-за избыточного давления на выходе отсечного клапана при возникновении его негерметичности приведут только к более частому срабатыванию системы дренажа и откачке топлива из дренажного бака в систему топливопитания двигателя.In this case, fuel leakage into the drainage tank due to excess pressure at the outlet of the shut-off valve when it is leaking will only lead to more frequent triggering of the drainage system and pumping fuel from the drainage tank to the engine fuel supply system.

Предложенный управляющий клапан для системы дренажа топлива описан ниже и представлен на чертежах фиг.1, 2, где на фиг.1 показан клапан при закрытом отсечном клапане (т.е. при выключенном двигателе или низким уровнем топлива в дренажном баке), на фиг.2 - клапан в положении откачки топлива из дренажного бака.The proposed control valve for a fuel drainage system is described below and is shown in the drawings of figures 1, 2, where figure 1 shows a valve with a shut-off valve closed (i.e., with the engine turned off or low fuel level in the drain tank), in FIG. 2 - valve in the position of pumping fuel from the drain tank.

Управляющий клапан для системы дренажа топлива содержит подпружиненный поршень 1 с управляющей полостью 2, соединенной с датчиком 3 уровня топлива в дренажном баке 4 и через жиклер 5 со входом 6 эжектора 7. The control valve for the fuel drainage system contains a spring-loaded piston 1 with a control cavity 2 connected to the fuel level sensor 3 in the drain tank 4 and through the nozzle 5 with the inlet 6 of the ejector 7.

На поршне 1 установлен отсечной клапан 8, седло 9 которого соединено с дренажным баком 4, и выполнена выточка 10, которая каналом 11 соединена со входом 6 эжектора 7 и каналом 12 через выход 13 отсечного клапана 8 соединена с камерой смешения 14 эжектора 7.A shut-off valve 8 is installed on the piston 1, the seat 9 of which is connected to the drainage tank 4, and a recess 10 is made, which is connected by a channel 11 to the inlet 6 of the ejector 7 and the channel 12 through the outlet 13 of the shut-off valve 8 is connected to the mixing chamber 14 of the ejector 7.

Между входом 6 эжектора 7 и выходом 13 отсечного клапана 8 установлен жиклер 15.Between the input 6 of the ejector 7 and the output 13 of the shut-off valve 8, a nozzle 15 is installed.

На поршне 1 выполнен продольный паз 16, в котором установлена ось 17, закрепленная в отсечном клапане 8. Между клапаном 8 и корпусом 18 установлена пружина 19.A longitudinal groove 16 is made on the piston 1, in which an axis 17 is mounted, fixed in the shut-off valve 8. A spring 19 is installed between the valve 8 and the housing 18.

Управляющий клапан работает следующим образом.The control valve operates as follows.

При остановленном двигателе отсечной клапан 8 под действием пружины 19 прижат к седлу 9, не допуская перетечек топлива в дренажный бак 4, а подпружиненный поршень 1 находится в левом положении, открывая выточкой 10 канал 11 и соединяя вход 6 в эжектор 7 через выход 13 отсечного клапана 8 с камерой смешения 14 эжектора 7.When the engine is stopped, the shut-off valve 8 is pressed against the seat 9 by the action of the spring 19, preventing fuel from flowing into the drain tank 4, and the spring-loaded piston 1 is in the left position, opening channel 11 by the recess 10 and connecting the inlet 6 to the ejector 7 through the shut-off valve output 13 8 with a mixing chamber 14 of the ejector 7.

При запуске двигателя и при его режимной работе на входе 6 эжектора 7 появляется избыточное давление топлива, которое через жиклер 5 подается в управляющую полость 2 поршня 1 и к датчику 3 уровня топлива в дренажном баке 4.When the engine starts and during its operation at the inlet 6 of the ejector 7, excessive fuel pressure appears, which is supplied through the nozzle 5 to the control cavity 2 of the piston 1 and to the fuel level sensor 3 in the drain tank 4.

Если в дренажном баке 4 уровень топлива низкий, датчик 3 уровня топлива сливает топливо из управляющей полости 2 подпружиненного поршня 1, который находится в крайнем левом положении, при этом он может или упираться в корпус 18, тогда усилие его пружины не будет воздействовать на отсечной клапан 8, который будет прижат к седлу 9 пружиной 19, обеспечивая герметичность, или через ось 17 он будет прижат к отсечному клапану 8, который будет находится под воздействием двух пружин, т.е. с большим усилием прижиматься к седлу 9, обеспечивая более высокую герметичность. При этом часть топлива со входа 6 в эжектор 7 через жиклер 5 и каналы 11, 12 поступит на выход 13 клапана 8 и в камеру смешения 14, создавая избыточное давление топлива на выходе 13 клапана 8.If the fuel level in the drain tank 4 is low, the fuel level sensor 3 drains the fuel from the control cavity 2 of the spring-loaded piston 1, which is in the extreme left position, while it can either abut against the housing 18, then the force of its spring will not affect the shut-off valve 8, which will be pressed against the seat 9 by the spring 19, ensuring tightness, or through the axis 17 it will be pressed against the shut-off valve 8, which will be under the influence of two springs, i.e. press against the seat 9 with great effort, providing higher tightness. In this case, part of the fuel from the inlet 6 to the ejector 7 through the nozzle 5 and the channels 11, 12 will go to the outlet 13 of the valve 8 and into the mixing chamber 14, creating excessive fuel pressure at the outlet 13 of the valve 8.

При повышении уровня топлива в дренажном баке 4 до максимально допустимого датчик 3 прекратит сливать топливо из управляющей полости 2. Давление топлива в управляющей полости 2 увеличится, и поршень 1, преодолевая усилие своей монтажной пружины, начнет перемещаться вправо.When the fuel level in the drain tank 4 is increased to the maximum permissible, the sensor 3 will stop draining fuel from the control cavity 2. The fuel pressure in the control cavity 2 will increase, and the piston 1, overcoming the force of its mounting spring, will begin to move to the right.

Так как отсечной клапан 8 при этом поджат к седлу 9 пружиной 19, поршень 1 перемещается относительно оси 17, закрепленной в отсечном клапане 8. При ходе поршня 1, когда левая кромка выточки 10 закроет канал 11, обеспечится полный проход топлива через эжектор 7. Это приведет к понижению давления топлива в его камере смешения 14 и перед седлом 9.Since the shut-off valve 8 is pressed against the seat 9 by the spring 19, the piston 1 moves relative to the axis 17 fixed in the shut-off valve 8. When the piston 1 moves, when the left edge of the recess 10 closes the channel 11, the fuel will pass through the ejector 7. This will lead to a decrease in fuel pressure in its mixing chamber 14 and in front of the saddle 9.

При дальнейшем ходе поршня 1 вправо, когда левый торец паза 16 коснется оси 17, закрепленной в клапане 8, последний начнет перемещаться вместе с поршнем 1, сжимая пружину 19 и открывая выход топлива из дренажного бака 4 через седло 9 к камере смешения 14 эжектора 7. Начнется откачка топлива из дренажного бака 4, максимальная скорость которой будет достигнута при полном открытии отсечного клапана 8. Таким образом, дренированное топливо будет возвращено в топливную систему двигателя через подкачивающий насос.With the further course of the piston 1 to the right, when the left end of the groove 16 touches the axis 17 fixed in the valve 8, the latter begins to move together with the piston 1, compressing the spring 19 and opening the fuel outlet from the drain tank 4 through the seat 9 to the mixing chamber 14 of the ejector 7. Fuel will be pumped out from the drain tank 4, the maximum speed of which will be achieved when the shut-off valve 8 is fully opened. Thus, the drained fuel will be returned to the engine fuel system through a booster pump.

При понижении уровня топлива в дренажном баке 4 до минимально допустимого, датчик 3 уровня начнет сливать топливо из полости 2, за счет чего уменьшится давление топлива в ней, и поршень 1 под действием своей пружины начнет перемещаться влево, образуя зазор между левой стороной паза 16 и осью 17.When the fuel level in the drain tank 4 is reduced to the minimum acceptable, the level sensor 3 will begin to drain the fuel from the cavity 2, thereby reducing the fuel pressure in it, and the piston 1 will move to the left under the action of its spring, forming a gap between the left side of the groove 16 and axis 17.

Так как отсечной клапан 8 установлен на поршне 1 с возможностью относительного перемещения, он вместе с осью 17 под действием пружины 19 начнет перемещаться на уменьшение проходного сечения между седлом 9 и клапаном 8 до их касания. Откачка топлива из дренажного бака 4 прекращается. Дальнейшее перемещение поршня 1 влево происходит до частичного или полного открытия канала 11 и до упора поршня 1 или в корпус 18 или через ось 17 в отсечной клапан 8, увеличивая усилие его прижатия к седлу 9.Since the shut-off valve 8 is mounted on the piston 1 with the possibility of relative movement, it together with the axis 17 under the action of the spring 19 will begin to move to reduce the flow area between the seat 9 and the valve 8 until they touch. Pumping fuel from the drain tank 4 is stopped. Further movement of the piston 1 to the left occurs until the channel 11 is partially or completely opened and until the piston 1 stops, either into the housing 18 or through the axis 17 into the shut-off valve 8, increasing the force of its pressing against the seat 9.

Claims

A control valve for a fuel drainage system containing a spring-loaded piston with a control cavity connected to a fuel level sensor in the system’s drainage tank, a shut-off valve is installed on the piston that separates the drainage tank and the mixing chamber of the ejector system, and a recess is connected to the entrance to the ejector, which differs the fact that the recess is additionally connected to the mixing chamber through the output of the shut-off valve.