RU2755448C1

RU2755448C1 - Bypass valve

Info

Publication number: RU2755448C1
Application number: RU2020121730A
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Голубов; Дмитрий Владимирович Малинин; Вячеслав Николаевич Фомин
Priority date: 2020-06-30
Filing date: 2020-06-30
Publication date: 2021-09-16

Abstract

FIELD: valves.

SUBSTANCE: invention relates to the field of aircraft engine building and relates to a bypass valve used in the oil systems of aircraft gas turbine engines for maintaining a predetermined value of the oil supply pressure. The bypass valve comprises a body with a seat in contact with the end of a spring-loaded plate. A sleeve with two rows of sequentially located windows and a bushing installed outside the sleeve, overlapping the row of windows closest to the seat, is installed in the body above the seat. The inner cavity in the sleeve communicates with the outlet cavity in the body through the row of windows farthest from the seat, and a movable support is installed above the plate, located, in the closed position of the valve, at a distance from the stop end of the plate facing said support equal to half the difference between the longitudinal length of the row of windows closest to the seat and the thickness of the plate.

EFFECT: increased reliability of the engine due to optimisation of adjustment of the oil supply pressure in different operating modes, reduced required productivity of the oil supply system and the bulk of the injection pumps, as well as the reduced power consumption of the injection pumps.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к авиационной технике, преимущественно, к авиадвигателестроению, и касается перепускного клапана для системы смазки авиационного газотурбинного двигателя.The invention relates to aeronautical engineering, mainly to aircraft engine building, and concerns a bypass valve for the lubrication system of an aircraft gas turbine engine.

Известен перепускной клапан, содержащий корпус с седлом, контактирующим с торцом подпружиненной тарели (М.М. Бич, Е.В. Вейнберг, Д.Н. Сурнов, «Смазка авиационных газотурбинных двигателей, Москва, Машиностроение, 1979, с. 62, рис. 4.18).Known bypass valve containing a housing with a seat in contact with the end face of a spring-loaded plate (MM Beach, EV Weinberg, DN Surnov, "Lubrication of aircraft gas turbine engines, Moscow, Mashinostroenie, 1979, p. 62, Fig. . 4.18).

Известный перепускной клапан не позволяет в маслосистеме двигателя поддерживать оптимальные давления подачи масла на разных режимах работы (малый газ или номинал). Чтобы обеспечить оптимальное давление подачи масла при работе двигателя на малом газу на большой высоте он должен иметь избыточную подачу масла на номинальном режиме у земли, что может привести к переполнению масляных картеров, перегреву масла и отказу двигателя в работе. С другой стороны, настройка перепускного клапана на оптимальное давление подачи на номинальном режиме у земли приводит к снижению давления подачи масла на малом газу на большой высоте полета ниже допустимого значения, что также приводит к отказу двигателя в работе.The known bypass valve does not allow maintaining optimal oil supply pressure in the engine oil system at different operating modes (low gas or nominal). To maintain optimum oil supply pressure when the engine is running at low throttle at high altitude, the engine must have an excess oil supply at the nominal rate at the ground, which can lead to overfilling of the oil sump, overheating of the oil and engine failure. On the other hand, setting the bypass valve to the optimal supply pressure at the nominal mode near the ground leads to a decrease in the oil supply pressure at low gas at high flight altitudes below the permissible value, which also leads to engine failure.

Другой недостаток известного клапана заключается в перепуске через него избыточного количества смазки, позволяющего держать тарель в постоянно открытом положении, что исключает появление опасных режимов работы, сопровождающийся ударами тарели о седло, разрушением седла и нецелесообразными утечками масла.Another disadvantage of the known valve consists in bypassing an excessive amount of grease through it, which allows the plate to be kept in a permanently open position, which excludes the appearance of dangerous operating modes, accompanied by the plate hitting the seat, the destruction of the seat and inappropriate oil leakage.

Задача изобретения - обеспечить оптимальное давление подачи масла на разных режимах работы двигателя путем автоматической перенастройки клапана на разные ступени давления.The objective of the invention is to provide the optimal oil supply pressure at different engine operating modes by automatically resetting the valve to different pressure levels.

Указанная задача решается тем, что в перепускном клапане для масляных систем авиационных газотурбинных двигателей, содержащем корпус с седлом, контактирующим с торцом подпружиненной тарели, согласно изобретению, над седлом в корпусе установлена гильза с двумя рядами последовательно расположенных окон и втулкой, установленной снаружи гильзы и перекрывающей ближайший к седлу ряд окон, причем внутренняя полость в гильзе через дальний от седла ряд окон сообщена с выходной полостью в корпусе, а над тарелью установлена подвижная опора, в закрытом положении клапана расположенная от обращенного к ней упорного торца тарели на расстоянии равном половине разности продольной упорного торца тарели на расстоянии равном половине разности продольной длины ближайшего к седлу ряда окон и толщины тарели. Между торцом пружины, поджимающей тарель, и подвижной опорой установлено регулировочное кольцо. В каждом ряду окон выполнено 3 окна.This problem is solved by the fact that in the bypass valve for oil systems of aircraft gas turbine engines, containing a body with a seat in contact with the end of a spring-loaded plate, according to the invention, a sleeve is installed above the seat in the body with two rows of successively located windows and a sleeve installed outside the sleeve and overlapping the row of windows closest to the saddle, and the inner cavity in the sleeve through the row of windows farthest from the saddle is communicated with the outlet cavity in the body, and a movable support is installed above the plate, in the closed position of the valve located from the thrust end of the plate facing it at a distance equal to half the difference of the longitudinal thrust the end of the plate at a distance equal to half the difference between the longitudinal length of the row of windows closest to the saddle and the plate thickness. An adjusting ring is installed between the end of the spring that presses the plate and the movable support. Each row of windows has 3 windows.

Сущность настоящего изобретения поясняется чертежами.The essence of the present invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 - общий вид перепускного клапана в разрезе (исходное состояние).FIG. 1 - General view of the bypass valve in section (initial state).

На фиг. 2 - перепускной клапан (работа I ступени давления).FIG. 2 - bypass valve (operation of the first stage of pressure).

На фиг. 3 - перепускной клапан (работа II ступени давления).FIG. 3 - bypass valve (operation of the II stage of pressure).

Перепускной клапан (фиг. 1) содержит корпус 1 с седлом 2, с которым контактирует поджатая пружиной 3 тарель 4, за которой внутри корпуса 1 расположена подвижная опора 5, поджатая пружиной 6 к упору 7. Затяжка пружины 6 производится гайкой 8, вращая упор 9. Упор 9 ограничивает максимальную высоту подъема тарели 4. Между седлом 2 и подвижной опорой 5 в корпусе 1 установлена гильза 10 с двумя последовательно расположенными рядами окон 11 и 12, через которые полость 13 внутри гильзы сообщена с полостью 14 на выходе из перепускного клапана. Каждый ряд окон 11 и 12 состоит из 3 окон, что является оптимальным для работы тарели 4. Выполнение меньшего количества окон в ряду будет приводить к неустойчивости движения тарели 4. При этом большее количество окон в ряду (4-5) увеличивает трудоемкость изготовления и сокращает размеры окон.The bypass valve (Fig. 1) contains a housing 1 with a seat 2, with which the plate 4 pressed by the spring 3 contacts, behind which inside the housing 1 there is a movable support 5, compressed by the spring 6 to the stop 7. The spring 6 is tightened by the nut 8, rotating the stop 9 The stop 9 limits the maximum lifting height of the plate 4. Between the seat 2 and the movable support 5 in the body 1 there is a sleeve 10 with two successive rows of windows 11 and 12, through which the cavity 13 inside the sleeve communicates with the cavity 14 at the outlet of the bypass valve. Each row of windows 11 and 12 consists of 3 windows, which is optimal for the work of plate 4. Fewer windows in a row will lead to instability of movement of the plate 4. At the same time, a larger number of windows in a row (4-5) increases the complexity of manufacturing and reduces window sizes.

Снаружи гильзы 10 над ближайшим к седлу 2 рядом окон 11 установлена втулка 15, перекрывающая их от выходной полости 14, а между боковой поверхностью 16 тарели 4 и втулкой 15 образованы каналы 17 для прохода масла от седла 2 через ряды окон 11 и 12 и полость 13 в выходную полость 14 перепускного клапана. Подвижная опора 5 расположена от обращенного к ней упорного торца тарели 4 на расстоянии, равном половине разности продольной (осевой) длины окон 11 ближайшего к седлу 2 ряда окон и толщины тарели 4:Outside the liner 10, over the row of windows 11 closest to the saddle 2, a bushing 15 is installed, overlapping them from the outlet cavity 14, and between the side surface 16 of the plate 4 and the bushing 15, channels 17 are formed for the passage of oil from the saddle 2 through the rows of windows 11 and 12 and the cavity 13 into the outlet cavity 14 of the bypass valve. The movable support 5 is located from the stop end face of the plate 4 facing it at a distance equal to half the difference in the longitudinal (axial) length of the windows 11 of the row of windows closest to the saddle 2 and the thickness of the plate 4:

=(Н - S)/2, где

= (Н - S) / 2, where

Н - длина ближайшего к седлу 2 ряда окон 11,H - the length of the row of windows 11 closest to the saddle 2,

S - толщина тарели 4,S - plate thickness 4,

- расстояние между подвижной опорой 5 и упорным торцом тарели 4.

- the distance between the movable support 5 and the stop end face of the plate 4.

Между подвижной опорой 5 и пружиной 3 установлено регулировочное кольцо 18. При запуске двигателя работает первая ступень давления перепускного клапана, обеспечивающая поддержание в маслосистеме давления подачи масла на режиме малого газа (фиг. 2). Оптимальное давление подачи масла на малом газу обеспечивается подбором пружин, либо подбором регулировочных колец 18 между торцом пружины 3 и опорой 5.An adjusting ring 18 is installed between the movable support 5 and the spring 3. When the engine is started, the first pressure stage of the bypass valve operates, which maintains the oil supply pressure in the oil system at idle mode (Fig. 2). The optimal oil supply pressure at low gas is ensured by the selection of springs, or by selection of the adjusting rings 18 between the end of the spring 3 and the support 5.

Если на этом режиме давление масла в системе возрастет вследствие увеличения подачи нагнетающим насосом выше допустимого значения (фиг. 2), тарель 4, сжав пружину 3, приподнимется с седла 2. Смазка через окна 11 по каналам 17 между втулкой 15 и боковой поверхностью 16 тарели 4 попадает в полость 13 внутрь гильзы 10 и далее через окна 12 в выходную полость 14 перепускного клапана. Давление масла в системе восстановится до заданной величины. С ростом частоты вращения ротора двигателя производительность системы подачи масла будет пропорционально возрастать, что приведет к дальнейшему подъему тарели 4 до тех пор, пока она не коснется торца подвижной опоры 5 (фиг. 2), и сдвинув опору 5 займет положение посередине окон 11 и 12. В этот момент первая ступень давления перепускного клапана будет выключена из работы, так как возможность увеличения проходного сечения каналов перепуска будет исчерпана (масло не будет проходить в выходную полость 14).If, in this mode, the oil pressure in the system increases due to an increase in the supply by the injection pump above the permissible value (Fig. 2), the plate 4, compressing the spring 3, will rise from the seat 2. Lubrication through the windows 11 along the channels 17 between the sleeve 15 and the side surface 16 of the plate 4 enters the cavity 13 inside the sleeve 10 and then through the windows 12 into the outlet cavity 14 of the bypass valve. The oil pressure in the system will restore to the set value. With an increase in the engine rotor speed, the performance of the oil supply system will proportionally increase, which will lead to a further rise of the plate 4 until it touches the end of the movable support 5 (Fig. 2), and by moving the support 5 it will take a position in the middle of windows 11 and 12 At this moment, the first stage of pressure of the bypass valve will be turned off from operation, since the possibility of increasing the flow area of the bypass channels will be exhausted (oil will not pass into the outlet cavity 14).

На повышенном режиме (номинальном и максимальном) работает вторая ступень давления перепускного клапана (фиг. 3), при этом подвижная опора 5, преодолевая усилие пружины 6, перемещается вдоль стенок корпуса 1 (вверх или вниз), а боковая поверхность 16 тарели 4 перемещается вдоль окон 12 (открывая или закрывая их) в гильзе 10. Давление подачи масла на повышенном режиме будет поддерживаться благодаря перепуску избыточного количества смазки в выходную полость 14 уже через окна 12. При вращении упора 9 гайка 8 перемещается вдоль оси пружины бив зависимости от направления вращения ее сжимает или разжимает пружину, обеспечивая изменение настройки давления срабатывания второй ступени давления.In the increased mode (nominal and maximum), the second pressure stage of the bypass valve operates (Fig. 3), while the movable support 5, overcoming the force of the spring 6, moves along the walls of the housing 1 (up or down), and the side surface 16 of the plate 4 moves along windows 12 (opening or closing them) in the sleeve 10. The oil supply pressure in the increased mode will be maintained due to the overflow of an excess amount of lubricant into the outlet cavity 14 already through the windows 12. When the stop 9 rotates, the nut 8 moves along the axis of the spring biv depending on the direction of its rotation Compresses or expands the spring, allowing the second stage set pressure to be changed.

Поочередное взаимодействие тарели 4 с каждым рядом последовательно расположенных окон 11 и 12 гильзы 10 позволило при изменении режима работы двигателя с малого газа на номинальный отключить от перепуска смазки проходное сечение ближайшего к седлу 2 ряда окон 11 и осуществить регулирование давления подачи масла перепуском смазки только на дальнем от седла ряде окон 12, что резко сократило непроизводительный переток смазки на слив в основном по длительности режиме работы двигателя. Это, в свою очередь, дало возможность уменьшить производительность нагнетающих насосов системы подачи смазки двигателя, массу нагнетающих насосов и потребляемую ими мощность. Очень важно, что при изменении режима работы перепускного клапана с первой ступени давления (режим малого газа двигателя) на вторую ступень давления (основной режим двигателя) его регулирующий орган (тарель 4) из упорного превращается в скользящий, что исключает удары тарели о седло, приводящие к разрушению клапана.The alternate interaction of plate 4 with each row of sequentially located windows 11 and 12 of liner 10 made it possible, when changing the engine operating mode from idle to nominal, to disconnect from the lubricant bypass the passage section of the row of windows 11 closest to the saddle 2 and to regulate the oil supply pressure by the lubricant bypass only on the far from the seat of a number of windows 12, which sharply reduced the unproductive flow of lubricant to the drain, mainly in terms of the duration of the engine operation. This, in turn, made it possible to reduce the performance of the injection pumps of the engine lubrication system, the mass of the injection pumps and their power consumption. It is very important that when changing the operating mode of the bypass valve from the first pressure stage (engine idle mode) to the second pressure stage (main engine mode), its regulating body (plate 4) turns from a thrust valve into a sliding one, which eliminates the impact of the plate against the seat, leading to the destruction of the valve.

Технический результат изобретения - повышение надежности двигателя вследствие оптимизации настройки давления подачи масла на разных режимах работы, снижение потребной производительности системы подачи масла и массы нагнетающих насосов, а также снижение потребляемой нагнетающими насосами мощности.The technical result of the invention is an increase in the reliability of the engine due to the optimization of the setting of the oil supply pressure at different operating modes, a decrease in the required performance of the oil supply system and the mass of the injection pumps, as well as a decrease in the power consumed by the injection pumps.

Claims

1. Перепускной клапан для масляных систем авиационных газотурбинных двигателей, содержащий корпус с седлом, контактирующим с торцом подпружиненной тарели, отличающийся тем, что над седлом в корпусе установлена гильза с двумя рядами последовательно расположенных окон и втулкой, установленной снаружи гильзы и перекрывающей ближайший к седлу ряд окон, причем внутренняя полость в гильзе через дальний от седла ряд окон сообщена с выходной полостью в корпусе, а над тарелью установлена подвижная опора, в закрытом положении клапана расположенная от обращенного к ней упорного торца тарели на расстоянии, равном половине разности продольной длины ближайшего к седлу ряда окон и толщины тарели.1. A bypass valve for oil systems of aircraft gas turbine engines, comprising a body with a seat in contact with the end of a spring-loaded plate, characterized in that a sleeve with two rows of consecutive windows and a sleeve installed outside the sleeve and overlapping the row closest to the seat is installed above the seat in the body windows, and the internal cavity in the sleeve through the row of windows farthest from the saddle is communicated with the outlet cavity in the body, and a movable support is installed above the plate, in the closed position of the valve located from the thrust end of the plate facing it at a distance equal to half the difference in the longitudinal length of the closest to the saddle row of windows and plate thickness.

2. Перепускной клапан для масляных систем авиационных газотурбинных двигателей по п. 1, отличающийся тем, что между торцом пружины, поджимающей тарель, и подвижной опорой установлено регулировочное кольцо.2. The bypass valve for oil systems of aircraft gas turbine engines according to claim 1, characterized in that an adjusting ring is installed between the end of the spring that presses the plate and the movable support.

3. Перепускной клапан для масляных систем авиационных газотурбинных двигателей по п. 1, отличающийся тем, что в каждом ряду окон выполнено 3 окна.3. The bypass valve for oil systems of aircraft gas turbine engines according to claim 1, characterized in that each row of windows has 3 windows.