Термодатчик газовый капсульный модифицированный ТДК-М предназначен для выдачи перепада командного давления топлива в зависимости от температуры термоприемника, помещенного в замеряемую среду, в агрегаты топливопитания двигателя (в дальнейшем АТД).
ТДК-М обеспечивает выдачу перепада командного давления, величина которого пропорциональна текущему значению температуры среды, окружающей термоприемник: ΔPК = PТ - PСТ.СЛ. = f(t01 °C)
ТДК-М состоит из двух основных узлов, расположенных в отдельных корпусах и скомпонованных в одном агрегате:
Рисунок 5.3.15 - Принципиальная схема ТДК-М
Т1 - Штуцер подвода топлива; Т2 - Штуцер стабилизированного давления; Т3 - Штуцер слива; 1 - Термодатчик капсульный; 2 - Стабилизатор давления; 3 - Мембрана капсулы; 5 - Сопло термодатчика; 6 - Сопло стабилизатора; 9 - Сильфонный узел с направляющими; 15 - Термопакет компенсационный; 17 - Заслонка; 23 - Термоприемник; 24 - Опора
Термодатчик капсульный предназначен для выдачи сигнала абсолютного давления Рт в зависимости от температуры среды, окружающей термоприемник 23.
Термодатчик включает в себя:
Термодатчик работает по принципу газового термометра. При постоянном объеме V термоприемника, из уравнения состояния газов
PV=RT
следует, что давление газа пропорционально абсолютной температуре среды Т, окружающей термоприемник:
где R - газовая постоянная.
Рабочим телом термодатчика выбран гелий. Это дает возможность осуществлять пооперационный и окончательный контроль вакуумной плотности конструкционного материала, сварных и паяных соединений масспектрометрическим методом, используя промышленные гелиевые течеискатели ПТИ-10. Применение гелия обусловлено также его сравнительно большой удельной теплопроводностью и малой удельной теплоемкостью, что улучшает динамические характеристики термодатчика.
Узел капсулы состоит из мембраны 3 и опоры 24. Конфигурация тонкостенной мембраны выбрана таким образом, чтобы обеспечить ее работоспособность при больших избыточных давлениях. Для этого гофры мембраны выполнены в виде арки, а опирается мембрана на плоскость опоры 24. В связи с тем, что капсула работает в режиме повторителя давления, мембрана в равновесном состоянии практически не испытывает нагрузок.
В исходном положении, когда давление рабочей жидкости в командной полости равно давлению гелия, мембрана 3 находится в равновесном состоянии. При этом между соплом 5 и мембраной 3 имеется зазор, обеспечивающий слив рабочей жидкости в полость слива через штуцер ТЗ.
Для исключения влияния изменения температуры рабочей жидкости, омывающей мембрану 3 на характеристику ТДК-М, введен термопакет компенсационный 15. Термопакет 15 воспринимает это изменение температуры и корректирует положение связанного с ним сопла 5. Термопакет представляет собой набор из 12 биметаллических пластин.
Стабилизатор давления
Стабилизатор давления предназначен для поддержания постоянным абсолютного давления рабочей жидкости РСТ.СЛ. независимо от изменения давления слива РСЛ. Стабилизатор давления включает в себя:
При нерабочем состоянии узла, т.е. при отсутствии давления в полости А, ход сильфона ограничен упором. При этом заслонка 17, запресованная в направляющую, отводит сопло 6, сжимая пружину. При увеличении давления Рст, сильфон сжимается, сопло совершает ход до упора в торец, между соплом и заслонкой образуется зазор, открывающий слив рабочей жидкости. Давление в полости А падает до значения, эквивалентного силе затяжки пружины и сильфона.
Для компенсации изменения величины поддерживаемого давления РСТ при изменении температуры рабочей жидкости сильфон заполнен гелием под давлением 0,9 кгс/см2.
Работа
Топливо от НР с давлением РКПД поступает через жиклер (установленный в НР) к штуцеру Т1 термодатчика. В термодатчике осуществляется регулируемый слив топлива через зазор между мембраной (3) и соплом (5). Изменение температуры t01 вызывает изменение давления гелия в чувствительном элементе (23). Под действием давления гелия, мембрана (3) прогибается и изменяет зазор между мембраной (3) и соплом (5). Изменение зазора приводит к изменению расхода топлива на слив и, следовательно, изменению давления топлива в надмембранной полости.
Давление топлива в надмембранной полости будет изменяться до обеспечения нового равновесного положения мембраны.
Таким образом, каждому значению температуры t01 соответствует определенное значение абсолютного давления топлива над мембраной, которое в качестве командного давления (РКОМ) поступает к преобразователям температуры t01 в НР и РСФ через переключатель ТДК. Изменение температуры t01 от – 60 ºС до + 220 ºС соответственно изменяет РКОМ от ~ 9 кгс/см2 до ~ 19 кгс/см2.
Для точной работы преобразователей температуры t01 в НР и РСФ необходимо постоянное давление в полостях слива преобразователей температуры НР и РСФ. Постоянное давление (РСТ.СЛ.) обеспечивает стабилизатор давления термодатчика. Топливо от НР с давлением РКПД поступает через жиклер (установленный в НР) к штуцеру Т2 стабилизатора давления термодатчика. В стабилизаторе давления термодатчика осуществляется регулируемый слив топлива через зазор между заслонкой (17) и соплом (6).
Изменение давления топлива в сильфонной полости воздействует на сильфон (9), который изменяет зазор между заслонкой (17) и соплом (6). Изменение зазора приводит к изменению расхода топлива на слив и, следовательно, изменению давления топлива в сильфонной полости.
Жесткость сильфона и усилие затяжки сильфонного узла обеспечивают постоянное давление РСТ.СЛ, равное 6,6 кгс/см2.