UA45563C2

UA45563C2 - System for fuel supply to gas-turbine engine

Info

Publication number: UA45563C2
Application number: UA2001010064A
Authority: UA
Inventors: Василь Климентійович Мокроуз; Василий Климентьевич Мокроуз; Євген Вікторович Павлюк; Евгений Викторович Павлюк; Юрій Гнатович Кравченко; Юрий Игнатович Кравченко; Микола Васильович Горбатюк
Original assignee: Харківське Агрегатне Конструкторське Бюро; Харьковское Агрегатное Конструкторское Бюро
Priority date: 2001-01-03
Filing date: 2001-01-03
Publication date: 2004-04-15

Abstract

A system for fuel supply to a gas-turbine engine comprises a dispenser valve, which has a direct drive from an electro-mechanical converter with an additional lever on the shaft, and the elements of stand-by hydro-mechanical control include a hydro-damper piston for the engine control which follows the lever position, and an additional piston, those are pressed to the lever at the converter shaft in the case of the fuel pressure in the control cavities of those, and are pushed apart from it by springs, at that control cavities of the hydro-damper piston and of the additional piston are through channels with throttle packs in those are connected to the constant pressure valve output, through electromagnetic valve of the stand-by hydro-mechanical control switching off.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до авіадвигунобудування, зокрема, до системи подачі палива в камеру згоряння 2 газотурбінного двигуна (ГТД).The invention relates to aircraft engine construction, in particular, to the fuel supply system to the combustion chamber 2 of a gas turbine engine (GTD).

Відомі системи подачі палива в газотурбінні двигуни, забезпечуючі дозування подачі палива по електричних командах блока керування, в яких дозуючий елемент безпосередньо зв'язаний з електромеханічним перетворювачем |1). У такій системі передача керування на дозуючий елемент здійснюється найбільш простим і надійним способом. Однак, в зв'язку з відсутністю досить простого технічного рішення, що дозволяє забезпечити 70 такожі резервне гідромеханічне керування, в даній системі резервне керування повністю відсутнє.There are well-known fuel supply systems for gas turbine engines, which provide dosing of fuel supply according to electrical commands of the control unit, in which the dosing element is directly connected to the electromechanical converter |1). In such a system, the transfer of control to the dosing element is carried out in the simplest and most reliable way. However, in connection with the lack of a fairly simple technical solution, which allows to provide 70 also backup hydromechanical control, in this system there is no backup control at all.

Відомі системи подачі палива в газотурбінні двигуни, які забезпечують дозування подачі палива як по електричних командах блока керування, так і по командах резервного гідромеханічного керування. Найбільш близьким аналогом по технічній суті і числу співпадаючих ознак є система подачі палива в ГТД (21.There are well-known fuel supply systems for gas turbine engines, which provide dosing of fuel supply both according to the electrical commands of the control unit and according to the commands of the backup hydromechanical control. The closest analogue in terms of technical essence and the number of matching features is the fuel supply system in the gas station (21.

Заявлена і відома системи мають наступні схожі ознаки: паливний насос з фільтром, дозатор пускового 72 палива, вузол зупинки з електромагнітним клапаном, дозуючий плоский поворотний золотник з пристроєм керування по електричній команді, датчиком положення з клапаном постійного перепаду тиску на дозуючому перетині, а також елементи резервного гідромеханічного керування.The claimed and known systems have the following similar features: a fuel pump with a filter, a starting fuel dispenser 72, a stop unit with an electromagnetic valve, a dosing flat rotary spool with a control device by electrical command, a position sensor with a constant pressure drop valve at the dosing intersection, as well as elements backup hydromechanical control.

У даній системі паливо, яке надходить від насоса в камеру згоряння, дозується плоским поворотним золотником. Дозування подачі здійснюється шляхом зміни площі прохідного перетину дозуючого вікна при постійному перепаді тиску палива на ньому, який підтримується клапаном постійного перепаду. Зміна прохідного перетину здійснюється поворотом дозуючого золотника через важіль приводу за допомогою сервопоршня.In this system, the fuel entering the combustion chamber from the pump is dosed by a flat rotary spool. Supply dosing is carried out by changing the cross-sectional area of the dosing window with a constant drop in fuel pressure on it, which is maintained by a constant drop valve. The passage section is changed by turning the dosing spool through the drive lever with the help of a servo piston.

Положення сервопоршня задається електронним регулятором або механізмом ручного керування, який змінює тиск палива в командних порожнинах сервопоршня через канали з встановленими в них дросельними пакетами.The position of the servo piston is set by an electronic regulator or a manual control mechanism, which changes the fuel pressure in the command cavities of the servo piston through channels with throttle packages installed in them.

При роботі по командах електронного блоку положенням дозуючого золотника керує перетворювач сигналів с типу ПОС-7. Дозування палива при резервному керуванні режимами роботи ГТД здійснюється за рахунок зміни Ге) тиску палива в командних порожнинах сервопоршня приводу дозуючого золотника елементами ручного керування. Комутацію каналів, зв'язуючих командні порожнини сервопоршня при переході з електронного керування на резервне і навпаки, забезпечує селектор роду робіт, золотник якого переходить з одного крайнього положення в інше при увімкненні або вимкненні живлення електромагніту селектора. оWhen working according to the commands of the electronic unit, the position of the dosing spool is controlled by a signal converter of the POS-7 type. Fuel dosing during backup control of GTE operating modes is carried out by changing the fuel pressure Ge) in the command cavities of the servo piston of the dosing spool drive by manual control elements. The switching of the channels connecting the command cavities of the servo piston when switching from electronic control to standby and vice versa is provided by the selector of the type of work, the spool of which moves from one extreme position to another when the power of the selector solenoid is turned on or off. at

Основними недоліками такої системи подачі палива є: Ге) - підвищена складність і недостатня надійність перетворення електричної команди в переміщення дозуючого елемента, пов'язані з використанням проміжного електрогідравлічного підсилювача з сервопоршнем і з о дросельними пакетами як в основному, так і в резервному керуванні, які в процесі роботи весь часпропускають юю через себе подачу палива, що негативно позначається на ресурсі і надійності всієї системи; 3о - підвищена складність і недостатня надійність переключення з основного керування на резервне, пов'язані З з використанням гідравлічного золотникового перемикача з електромагнітним клапаном, який забезпечує комутацію командної порожнини сервопоршня з виходом пристроїв електронного або резервного керування.The main disadvantages of such a fuel supply system are: Ge) - the increased complexity and insufficient reliability of the conversion of the electrical command into the movement of the dosing element, associated with the use of an intermediate electrohydraulic amplifier with a servo piston and throttle packages both in the main and in backup control, which in the process of work, all the time they pass through the fuel supply, which negatively affects the resource and reliability of the entire system; 3о - the increased complexity and insufficient reliability of switching from the main control to the reserve control, associated with the use of a hydraulic spool switch with an electromagnetic valve, which provides switching of the command cavity of the servo piston with the output of electronic or reserve control devices.

В основу винаходу поставлено завдання розробки системи подачі палива в ГТД, яка має спрощену « конструкцію і підвищений ресурс за рахунок виключення проміжного гідропідсилювача з сервопоршнем, З обмеження часу роботи дросельних пакетів і застосування селектора роду робіт без гідравлічного золотникового с перемикача. з» Для досягнення цього технічного результату в системі подачі палива що включає паливний насос з фільтром, дозатор пускового палива, вузол зупинки з електромагнітним клапаном, дозуючий плоский поворотний золотник з пристроєм керування по електричній команді, датчиком положення з клапаном постійного перепаду тиску на дозуючому перетині, елементи резервного гідромеханічного керування, згідно з винаходом дозуючий е золотник виконаний з безпосереднім приводом від електромеханічного перетворювача з додатковим важелем сл на валу, а елементи резервного гідромеханічного керування включають слідкуючий за положенням важеля управління двигуном (ВУД) поршень гідросповільнювача і додатковий поршень, які притискуються до важеля на і-й валу перетворювача при наявності тиску палива в їх командних порожнинах і віджимаються від нього б 20 пружинами, при цьому командні порожнини поршня гідросповільнювача і додаткового поршня каналами з встановленими в них дросельними пакетами сполучені з виходом клапана постійного тиску Через с» електромагнітний клапан відключення резервного гідромеханічного керування.The basis of the invention is the task of developing a fuel supply system in a gas turbine engine, which has a simplified design and an increased resource due to the exclusion of the intermediate hydraulic booster with a servo piston, limiting the time of operation of throttle packages and the use of a selector of the type of work without a hydraulic spool switch. c" To achieve this technical result in the fuel supply system, which includes a fuel pump with a filter, a starting fuel dispenser, a stop unit with an electromagnetic valve, a metering flat rotary valve with an electrical command control device, a position sensor with a constant pressure drop valve at the metering intersection, reserve hydromechanical control elements, according to the invention, the dosing spool is made with a direct drive from an electromechanical converter with an additional lever sl on the shaft, and the reserve hydromechanical control elements include a hydraulic retarder piston that follows the position of the engine control lever (VUD) and an additional piston that is pressed against the lever on the i-th shaft of the converter in the presence of fuel pressure in their command cavities and are squeezed from it by 20 springs, while the command cavities of the hydraulic retarder piston and the additional piston are connected to the valve outlet through channels with throttle packages installed in them of constant pressure Through s» the solenoid valve for disconnecting the backup hydromechanical control.

Між відмінними ознаками і досягнутим технічним результатом є причинно-наслідковий зв'язок.There is a cause and effect relationship between distinctive features and the achieved technical result.

Привід плоского дозуючого золотника безпосередньо від електромеханічного перетворювача дозволяє не 25 використати дросельні пакети при роботі основного каналу керування від електронного блоку. У резервномуThe drive of the flat dosing spool directly from the electromechanical converter allows you not to use throttle packages when the main control channel from the electronic unit is working. In reserve

ГФ) каналі керування введені слідкуючий за положенням ВУД поршень гідросповільнювача і додатковий поршень, які притискуються до важеля на валу перетворювача при наявності тиску в командних порожнинах і віджимаються о від нього пружинами, що забезпечує перехід з основного на резервне керування без стрибків подачі палива шляхом сполучення командних порожнин з виходом клапана постійного тиску через електромагнітний клапан. За 60 рахунок цього отриманий новий технічний результат - спрощена конструкція і підвищений ресурс системи.HF) control channel includes a hydraulic retarder piston that follows the position of the VUD and an additional piston that are pressed against the lever on the converter shaft in the presence of pressure in the command cavities and are pressed against it by springs, which ensures the transition from the main to the reserve control without fuel supply jumps by connecting the command cavities with a constant pressure valve outlet through an electromagnetic valve. Due to this, a new technical result was obtained - a simplified design and an increased resource of the system.

Заявлений винахід є новим, оскільки він невідомий з рівня техніки, має винахідницький рівень, бо запропоноване виконання і взаємодія основного і резервного керування подачею палива в ГТД явним образом не слідує з рівня техніки, промислово застосовний, оскільки він призначений для використання в авіаційних двигунах. бо Технічна суть і принцип дії системи подачі палива в ГТД пояснюються кресленнями, на яких зображено:The claimed invention is new because it is unknown from the prior art, it has an inventive level, because the proposed implementation and interaction of the main and backup control of the fuel supply in the gas turbine engine clearly does not follow from the prior art, it is industrially applicable, because it is intended for use in aircraft engines. because the technical essence and principle of operation of the fuel supply system in the gas turbine engine are explained by drawings that show:

на фіг.1 - поздовжній розріз; на фіг.2 - зноска А на фіг.1.Fig. 1 is a longitudinal section; in Fig. 2 - footnote A in Fig. 1.

Система подачі палива в ГТД (фіг.1) включає паливний насос 1 з фільтром, дозатор 2 пускового палива,The fuel supply system in the gas turbine engine (Fig. 1) includes a fuel pump 1 with a filter, a starting fuel dispenser 2,

Вузол зупинки З з електромагнітним клапаном, дозуючий плоский поворотний золотник 4 з пристроєм керування по електричній команді, датчики 5 положення золотника, клапан б постійного перепаду тиску на дозуючому перетині. Пристрій керування виконаний у вигляді двоканального електромеханічного перетворювача 7 з додатковим важелем 8 на валу, до якого притискуються слідкуючий за положенням ВУД 9 поршень 10 гідросповільнювача і додатковий поршень 11 при наявності тиску палива в їх командних порожнинах 12 і 13 |і 70 віджимаються від нього пружинами 14. Командні порожнини 12 і 13 відповідно поршня 10 гідросповільнювача і додаткового поршня 11 каналами 15 і 16 з встановленими в них дросельними пакетами 17 і 18, сполучені з виходом клапана 19 постійного тиску Через електромагнітний клапан 20 відключення резервного гідромеханічного керування і канал 21 командного тиску. Командна порожнина 12 поршня 10 гідросповільнювача сполучена також із зливом 22 через дросельну щілину між кромкою проточки 23 (фіг.2) на штоці поршня 10 і 7/5 Кромкою золотникової втулки 24, яка переміщається вдовж штока і кінематично зв'язана з ВУД 9. Обмеження ходу поршня 10 гідросповільнювача і додаткового поршня 11 здійснюється упорами відповідно максимальної 25 і мінімальної 26 подачі.Stop unit C with an electromagnetic valve, dosing flat rotary spool 4 with a control device by electric command, spool position sensors 5, valve b of constant pressure drop at the dosing section. The control device is made in the form of a two-channel electromechanical converter 7 with an additional lever 8 on the shaft, to which the piston 10 of the hydraulic retarder, which follows the position of the VUD 9, and the additional piston 11 are pressed when there is fuel pressure in their command cavities 12 and 13 | and 70 are squeezed from it by springs 14 The command cavities 12 and 13, respectively, of the hydraulic retarder piston 10 and the additional piston 11 through channels 15 and 16 with throttle packages 17 and 18 installed in them, are connected to the output of the constant pressure valve 19 through the solenoid valve 20 for disconnecting the backup hydromechanical control and channel 21 of the command pressure. The command cavity 12 of the piston 10 of the hydraulic retarder is also connected to the drain 22 through the throttle gap between the edge of the groove 23 (Fig. 2) on the piston rod 10 and 7/5 The edge of the spool sleeve 24, which moves along the rod and is kinematically connected to the VUD 9. Limitations stroke of the piston 10 of the hydraulic retarder and the additional piston 11 is carried out by the stops of the maximum 25 and minimum 26 supply, respectively.

Система подачі палива працює таким чином.The fuel supply system works as follows.

При подачі напруги живлення на нормально відкритий електромагнітний клапан 20 відключення резервногоWhen the supply voltage is applied to the normally open solenoid valve 20, the backup is turned off

Керування клапан закривається. Командні порожнини 12 і 13 поршні 10 гідросповільнювача і додаткового поршня 11 від'єднуються від каналу 21 командного тиску, а поршні 10 ії 11 під дією пружин 14 відходять від встановленого на валу електромеханічного перетворювача важеля 8 і переводяться в положення на упорах максимальної 25 і мінімальної 26 подачі палива. Дозування подачі палива в ГТД здійснюється по командах електронного блока (не показаний) на електромеханічний перетворювач 7. При збільшенні струму в обмотці счThe control valve closes. The command cavities 12 and 13 of the piston 10 of the hydraulic retarder and the additional piston 11 are disconnected from the channel 21 of the command pressure, and the pistons 10 and 11 under the action of the springs 14 move away from the electromechanical converter of the lever 8 installed on the shaft and are moved to the position on the stops of the maximum 25 and minimum 26 fuel supply Dosing of the fuel supply to the gas turbine engine is carried out according to the commands of the electronic unit (not shown) to the electromechanical converter 7. When the current in the winding increases

Керування електромеханічного перетворювача 7 виникаючий електромагнітний момент повертає плоский золотник 4 у бік збільшення або зменшення подачі палива в залежності від знака струму керування. Зупинка і) дозуючого золотника 4 в необхідному положенні здійснюється шляхом зміни знака і обнуління струму керування по сигналу з датчиків 5 зворотного зв'язку, встановлених на валу перетворювача 7.Control of the electromechanical converter 7, the resulting electromagnetic moment turns the flat spool 4 in the direction of increasing or decreasing the fuel supply, depending on the sign of the control current. The stop i) of the dosing spool 4 in the required position is carried out by changing the sign and zeroing the control current according to the signal from the feedback sensors 5 installed on the converter shaft 7.

При знеструмленні електронного блоку керування і переході на резервне керування від ВУД 9 с зо електромагнітний клапан 20 відключення резервного керування також знеструмлюється і відкривається. При цьому командні порожнини 12 і 13 поршня 10 гідросповільнювача і додаткового поршня 11 сполучаються з ісе) виходом клапана 19 постійного тиску через канали 15 і 16 з встановленими в них дросельними пакетами 17 і 18, ю а поршні 10 і 11 під дією командного тиску долають зусилля пружин 14 і починають рух назустріч один одному і у бік встановленого на валу електромеханічного перетворювача важеля 8. Швидкості руху поршнів 10 і 11 оWhen the electronic control unit is de-energized and switched to backup control from VUD 9 s zo, the solenoid valve 20 for disconnecting the backup control is also de-energized and opens. At the same time, the command cavities 12 and 13 of the piston 10 of the hydraulic retarder and the additional piston 11 are connected to the outlet of the valve 19 of constant pressure through the channels 15 and 16 with the throttle packages 17 and 18 installed in them, and the pistons 10 and 11 overcome the forces under the action of the command pressure springs 14 and begin to move towards each other and towards the electromechanical converter lever 8 installed on the shaft. The speeds of movement of pistons 10 and 11 o

Зз5 Визначаються настройкою клапана 19 постійного тиску і проливними характеристиками жиклерів 17 і 18. «ЕЗз5 They are determined by the setting of the constant pressure valve 19 and the flow characteristics of the jets 17 and 18. "E

Переміщення ВУД 9 і подальша зміна розкриття дросельної щілини, утвореної кромкою проточки 23 на штоці поршня 10 і кромкою золотникової втулки 24, приводить до такої зміни тиску в командній порожнині 12 поршня 10 гідросповільнювача, яка спричиняє пересунення поршня 10 у бік компенсації зміни розкриття щілини. У зв'язку з цим поршень 10 гідросповільнювача слідкує за положенням ВУД 9. Додатковий поршень 11 служить для підтиску « важеля 8 на валу електромеханічного перетворювача 7 до поршня 10 гідросповільнювача і визначає темп з с збільшення подачі при переміщенні ВУД.The movement of the VUD 9 and the subsequent change in the opening of the throttle gap, formed by the edge of the groove 23 on the piston rod 10 and the edge of the spool sleeve 24, leads to such a change in pressure in the command cavity 12 of the piston 10 of the hydraulic retarder, which causes the displacement of the piston 10 in the direction of compensation for the change in the opening of the gap. In this regard, the piston 10 of the hydraulic retarder follows the position of the VUD 9. The additional piston 11 serves to press the lever 8 on the shaft of the electromechanical converter 7 to the piston 10 of the hydraulic retarder and determines the rate of increase in supply when moving the VUD.

При знеструмленні електромеханічного перетворювача 7 урівноважений дозуючий золотник 4 за рахунок сил з тертя зберігає своє положення доти, поки поршень 10 гідросповільнювача або додатковий поршень 11 не вступлять у взаємодію з встановленим на валу перетворювача 7 важелем 8. До цього моменту подача палива вWhen the electromechanical converter 7 is de-energized, the balanced dosing spool 4 maintains its position due to frictional forces until the piston 10 of the hydraulic retarder or the additional piston 11 interacts with the lever 8 installed on the shaft of the converter 7. Until this moment, the fuel supply in

Двигун також не міняється. Через проміжок часу, який залежить від початкового положення дозуючого золотника їх 4 і ВУД 9, поршень 10 гідросповільнювача або додатковий поршень 11 вступають у взаємодію з важелем 8 і починають пересувати його до зустрічі поршнів 10 і 11. Після зустрічі поршнів їх рух і обертання дозуючого о золотника стають жорстко зв'язаними один з одним і з уповільненням відстежують переміщення ВУД. с Запропонована система забезпечує перехід з основного на резервне керування без стрибків подачі палива в двигун, найбільшу простоту перетворення команди керування в зміну положення елемента, який визначаєThe engine also does not change. After a period of time that depends on the initial position of the dosing spool 4 and VUD 9, the piston 10 of the hydraulic retarder or the additional piston 11 interact with the lever 8 and begin to move it to the meeting of the pistons 10 and 11. After the meeting of the pistons, their movement and rotation of the dosing o spools become rigidly connected to each other and slowly track the movement of the VUD. c The proposed system provides a transition from primary to backup control without jumps in fuel supply to the engine, the greatest simplicity of converting the control command into a change in the position of the element that determines

Ме. подачу палива. Об'єм резервного керування достатній для завершення польоту в будь-яких умовах з 4) забезпеченням корекції максимальної подачі палива по висоті льотчиком, а тривалість переходу з основного на резервне керування достатня для виконання льотчиком необхідних дій по управлінню двигуном при відмові основного керування.Me. fuel supply The amount of reserve control is sufficient to complete the flight in any conditions with 4) ensuring the correction of the maximum fuel supply by altitude by the pilot, and the duration of the transition from the main to the reserve control is sufficient for the pilot to perform the necessary actions on engine control in case of failure of the main control.

Реалізація пропозиції дозволить отримати компактну високонадійну систему подачі палива в ГТД. По розробленій схемі передбачається виконання системи топливоживлення двигуна АЙ 450, призначеного дляThe implementation of the proposal will allow to obtain a compact, highly reliable fuel supply system in the gas station. According to the developed scheme, it is envisaged to implement the fuel supply system of the AI 450 engine, intended for

Ф) установки на вертоліт Ка - 226. ка ВИКОРИСТАНІ ДЖЕРЕЛА 1. Насос-дозатор 4145. Руководство по технической зксплуатации. Описание и работа. Розробник - Омське во моторобудівне конструкторське бюро, акціонерне товариство відкритого типу. 644116 Росія, м. Омськ, вул.Ф) installation on a helicopter Ka - 226. ka USED SOURCES 1. Dosing pump 4145. Manual for technical use. Description and work. The developer is the Omsk Motor-Building Design Bureau, an open joint-stock company. 644116 Russia, Omsk, str.

Герцена, 312. Т. (3812)255474, ф. (3812)255474. 2. Насос - дозатор НД - 100. Руководство по технической зксплуатации. 9191.000-01 РЗ-ЛУ. Розробник -Herzen, 312. T. (3812)255474, f. (3812)255474. 2. Pump - dispenser ND - 100. Manual for technical use. 9191.000-01 RZ-LU. Developer -

Стар, акціонерне товариство відкритого типу. 614600 Росія, ГОСП, м. Перм, вул. Куйбишева, 14а. Т. (3422)493259, ф. (3422)452257. б5Star, an open joint-stock company. 614600 Russia, GOSP, Perm, str. Kuibysheva, 14a. T. (3422)493259, f. (3422)452257. b5

Claims

The formula of the invention is a fuel supply system for a gas turbine engine, which includes a fuel pump with a filter, a starting fuel dispenser, a stop unit with an electromagnetic valve, a dosing flat rotary valve with a control device based on an electrical command by a position sensor and with a constant pressure drop valve on the dosing section, elements of a backup hydromechanical control, which differs in that the dosing spool is made with a direct drive from an electromechanical converter with an additional lever on the shaft, and the elements of the reserve hydromechanical control include a hydraulic retarder piston that follows the position of the engine control lever and an additional piston that is pressed against the lever on the converter shaft, if available fuel pressure in their command cavities and are squeezed from it by springs, while the command cavities of the hydraulic retarder piston and the additional piston are connected to the output of the constant pressure valve through channels with throttle packages installed in them erez solenoid valve for disconnecting the backup hydromechanical control. s z o so (se) Io) Io) «

- a i" 1 1 Ge) Fe" ko 6o 65