Центробежный датчик частоты вращения

 

Центробежный датчик частоты вращения предназначен для систем регулирования газотурбинных двигателей. Датчик содержит ротор с осевым отверстием. На роторе неподвижно закреплена втулка с дозирующим пазом. Во втулке перемещается подпружиненный золотник с дозирующей кромкой. Золотник установлен в командной полости и разделяет командную полость и полость постоянного давления. В дозирующий паз втулки подводится командное давление из осевого отверстия ротора. При увеличении частоты вращения кромка золотника прикрывает дозирующий паз втулки, командное давление падает и остается постоянным и минимальным, когда паз полностью закрыт.

1 ил.

Заявленный датчик относится к области машиностроения и может быть использован в системах автоматического регулирования, например, авиационных газотурбинных двигателей.

Известен центробежный датчик скорости, содержащий ротор с напорными и сливными каналами, подпружиненные грузы-золотники, установленные в полости ротора, причем один из золотников соединен с напорным каналом, а второй золотник установлен на линии слива. (см. А.С. СССР 430237, 30.08.1974 г.)

Недостатками указанного датчика являются его недостаточная надежность из-за возможности заклинивания грузов-золотников, связанного с присутствием малых золотниковых зазоров, особенно при использовании топлива с низким классом чистоты. Снижению уровня надежности способствует наличие двух грузов-золотников и двух пружин.

Кроме того, центробежный датчик скорости сложен конструктивно и имеет значительные для авиационной техники массу и габариты из-за наличия нескольких отдельных полостей, дозирующих кромок и отверстий.

Наиболее близким техническим решением является датчик частоты вращения, содержащий ротор с осевым отверстием, полости постоянного давления Ркпд и командной Рком. В командной полости расположен грузик с подпружиненным управляющим элементом. Управляющий элемент разделяет командную и сливную полости и выполнен в виде конуса, установленного в неподвижной втулке, имеющей дозирующую кромку (см. патент РФ на полезную модель 101218, 2010 г.)

Недостатком указанного технического решения является недостаточная точность работы датчика при большом числе оборотов ротора, т.к. между конусом и дозирующей кромкой образуется практически очень малое проходное дозирующее сечение и нет стабильности в зазоре по периметру указанного проходного сечения.

Кроме того, в торцевом уплотнении в зоне подвода командного давления между торцами вращающегося ротора и неподвижного корпуса датчика имеется трение, что снижает надежность работы датчика.

Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является повышение точности и надежности работы датчика, а также повышение технологичности его изготовления.

Технический результат достигается тем, что в центробежном датчике частоты вращения, содержащем ротор с осевым отверстием, полости постоянного и командного давлений, подпружиненный управляющий элемент с грузиком, установленный во втулке, неподвижно закрепленной на роторе, управляющий элемент выполнен в виде золотника, расположен в командной полости, разделяет командную полость и полость постоянного давления и установлен с возможностью перемещения во втулке, на золотнике выполнена дозирующая кромка, а на втулке - дозирующий паз, причем осевое отверстие ротора соединено с полостью постоянного давления и дозирующим пазом втулки.

Отличительные признаки, а именно, выполнение управляющего элемента в виде золотника, расположение его в командной полости во втулке с возможностью перемещения, разделение золотником командной полости и полости постоянного давления, выполнение на золотнике дозирующей кромки, а на втулке - дозирующего паза, и соединение осевого отверстия с полостью постоянного давления и дозирующим пазом втулки, позволяют повысить точность работы датчика, т.к. образованное кромкой золотника и пазом во втулке дозирующее сечение является регулируемым и не имеет погрешностей по точности работы на больших числах оборотов. А за счет устранения торцевого уплотнения и трения в зоне подвода командного давления повышается надежность работы датчика.

Предложенный датчик представлен на чертеже и описан ниже.

Центробежный датчик частоты вращения содержит ротор 1, в котором выполнено осевое отверстие 2, соединенное с полостью постоянного давления Ркпд. На роторе 1 неподвижно закреплена втулка 3, в которой с возможностью перемещения установлен управляющий элемент в виде поджатого пружиной 4 золотника 5 с грузиком. Золотник 5 установлен в командной полости 6 Р ком и разделяет полости Ркпд (отверстие 2) и Рком (6).

На золотнике 5 выполнена дозирующая кромка 7, а во втулке 3 -дозирующий паз 8, образующие дозирующее сечение датчика. Дозирующий паз 8 соединен с осевым отверстием 2.

Работает датчик следующим образом.

Ркпд через осевое отверстие 2 ротора 1 подводится к дозирующему пазу 8 во втулке 3. Когда число оборотов ротора 1 равно нулю, дозирующий паз 8 полностью открыт, и Р ком соответствует максимальному значению. При увеличении числа оборотов за счет эксцентриситета L (расстояние от оси вращения до центра тяжести золотника 5) центробежная сила золотника 5 растет, и он начинает перемещаться, преодолевая усилие пружины 4. Дозирующая кромка 7 золотника 5 начинает прикрывать паз 8, и командное давление начинает уменьшаться по закону Рком =f(n), где

Рком - командное давление датчика;

n - частота вращения ротора.

Если кромка 7 полностью закроет паз 8, то давление Рком становится минимальным и не меняется при дальнейшем увеличении оборотов. Т.е. при различной частоте вращения ротора 1:

Fц=M·2·L, где

Fц - центробежная сила золотника;

М - масса золотника;

- угловая скорость вращения ротора;

L - расстояние от оси вращения до центра тяжести золотника.

Таким образом, обеспечивается точная и надежная работа датчика частоты вращения при отсутствии сил трения, ранее создаваемых при подаче командного давления.

Центробежный датчик частоты вращения, содержащий ротор с осевым отверстием, полости постоянного и командного давлений, подпружиненный управляющий элемент с грузиком, установленный во втулке, неподвижно закрепленной на роторе, отличающийся тем, что управляющий элемент выполнен в виде золотника, расположен в командной полости, разделяет командную полость и полость постоянного давления и установлен с возможностью перемещения во втулке, на золотнике выполнена дозирующая кромка, а на втулке - дозирующий паз, причем осевое отверстие ротора соединено с полостью постоянного давления и дозирующим пазом втулки.



 

Наверх