Установка для динамических испытаний рабочих колес турбомашин

Установка для динамических испытаний рабочих колес турбомашин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (и>983482 (6!) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19. 06 ° 81 (21) 3305014/25-06 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

Опубликовано 2 1?.82 ° Бюллетень М 47

Дата опубликования описания 23 ° 12 ° 82 (51) М. Кд.з

G 01 М 13/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 629 ° 7 ° . 036 (088. 8) В. Н. Кашин, П. С. Коряковцев, Ю. Б. Макарихин, Ю. А, Йыхуии, t0 ° А. Крючков и И. A. Черняев (72) Авторы изобретения (71) Заявитель,(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИИ

РАБОЧИХ КОЛЕС ТУРБОМАИИН

Изобретение относится к машиностроению и, в частности, к установкам для испытания рабочих колес турбомашин на прочность.

Известна установка для динамических испытаний колес турбомашин, содержащая рабочую камеру и привод, соединенный с колесом. Камера соединена с магистралью подвода воздуха и с атмосферой P1).

Однако при таком выполнении испитания на прочность достаточно трудоемки и не достигается высокая точность полученных результатов.

Известна также установка для динамических испытаний рабочих колес турбомашин, содержащая теплоизолированную рабочую камеру с впускным и выпускным патрубками, последний иэ которых расположен в периферийной зоне камеры и снабжен дроссельной заслонкой, и -становленное в камепе испытуемое,оабочее колесо с диском и расположенными на нем лопатками12).

Однако установка недостаточно полно обеспечивает необходимые условия испытания для всего рабочего колеса турбомашины в целом, т.е. для диска и рабочих лопаток одновремен.но. В реальных условиях, например, в турбине газотурбинного двигателя рабочие лопатки имеют температуру на 100-200 С большую, чем температура обода диска. В известной установ" ке достижение требуемой температуры рабочих лопаток обязательно приведет к перегреву обода диска и исчерпанию им несущей способности вследствие

10 перегр

Целью изобретения является приб» лижение условий испытания к натурным.

Указанная цель достигается тем, что по обе"стороны колеса у периферии диска установлены уплотнения, 15 разделяющие рабочую камеру на центральную и кольцевую периферийную секции, а впускной патрубок размещек в зоне периферийной секции и снабжен дроссельной заслонкой.

На Аиг. 1 схематично представлена установка для динамических испытаний колес турбомашины, на фиг. 2 - график кривых распределения температуры в рабочем колесе по радиусу для трех

25 случаев. установка содержит теплоиэолированную рабочую камеру 1 с впускным и выпускным патрубками 2 и 3, последний из которых расположен в периферийной зоне камеры 1 и снабжен дрос983482 сельной заслонкой 4. В камере 1 установлено испытуемое рабочее колесо

5 с диском б и расположенными на нем лопатками 7. По обе стороны испытуемого колеса 5 у периферии диска б установлены уплотнения 8 и 9, разделяющие рабочую камеру 1 на центральную и кольцевую периферийную секции

10 и 11, а впускной патрубок 2 раз- мещен в зоне периферийной секции 11 и снабжен дроссельной заслонкой 12.

По обе стороны рабочего колеса 5 установлены на общем валу 13 привода (не показан) вспомогательные диски

14 и 15, сонместно с уплотнениями 8 и 9 изолирующие периферийную секцию

11 от центральной секции 10., Установка работает следующим образом.

При испытании рабочее колесо 5 вращают с заданной частотой вращения при закрытых дроссельных заслон- 2О ках 4 и 12. При этом воздух, находящийся в секции 11 при атмосферном давлении, увлекается во вращение лопатками 7 колеса 5 и разогревается от трения о лопатки 7 колеса 5 и 25 стенки периферийной секции 11 рабочей камеры 1.

Воздух в центральной секции 10 камеры 1 почти не нагревается, ввиду изоляции ее от периферийной секции. ЗО

Рабочее колесо 5 также нагревается. Так как нагреваются в основном только лопатки 7 колеса 5, расположенные в периферийной секции 11 камеры 1, то диск б нагревается путем 35 контактной теплопроводности от нагретых лопаток 7 через их хвостови-, ки.

При этом между периферией диска б и хвостовиками лопаток 7 устанан- 4g ливается температурный перепад, характерный для реальных условий работы рабочего колеса 5 в турбомашине.

При испытании рабочего колеса 5 (фиг. 2) в предлагаемой установке температура (сплошная линия) лопаток гораздо ближе к реальной температуре (штрих-пунктирная линия), чем в установке беэ разделения камеры 1 (прерынистая линия) при одинаковой температуре диска.

Изменение температуры диска б и лопаток 7 при данной частоте врацения производится путем открытия„ дроссельных заслонок 4 и 12. При их 55 открытии холодный воздух поступает н периферийную секцию 11 камеры 1 через впускной патрубок 2, а горячий воэдух выходит через впускной патрубок 3. Поток холодного воздуха ох- gg лажлает лопатки 7. При этом уменьшается соответственно и температура периферии диска б, так как охлаждаются и хвостовики лопаток 1, Изменяя величину открытия дроссельных заслонок 4 и 12, можно изменять температуру лопаток 7 и диска б рабочего колеса 5 в широких пределах, вплоть до полного их охлаждения °

Таким образом, установка позволяет проводить прочностные испытания натурных рабочих колес осевых ком- « прессоров и турбин газотурбинных двигателей (ГТД) в поле центробежных сил при температурах, максимально приближенных к реальным на работающем двигателе. При этом диск и лопатки рабочего колеса имеют близкие к реальным температуры одновременно, что особенно важно при проведении циклических испытаний рабочих колес, так как при этом носпроиэнодится близкое к реальному напряженно-деформированное состояние замковых соединений лопаток с диском.

Установка позволяет также проводить исследования статической и динамической прочности рабочих лопаток турбины ГТД в различных экстремальных условиях механического и термического нагружения беэ перегрева замкового соединения в ободе диска, что, в свою очередь, позволяет значительно увеличить время испытаний.

Формула изобретения

Установка для динамических испытаний рабочих колес турбомашин, содержащая теплоизолированную рабочую камеру с впускным и выпускным патрубками, последний иэ которых расположен в периферийной зоне камеры и снабжен дроссельной заслонкой, и установленное в камере испытуемое рабочее колесо с диском и расположенными на нем лопатками, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью приближения условий испытания к натурным, по обе стороны испытуемого колеса у периферии диска установлены уплотнения, разделяющие рабочую камеру на центральную и кольцевую периферийную секции, а впускной патрубок размещен в зоне периферийной секции и снабжен дроссель. ной заслонкой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 165 332, кл. G 01 М 13/00, 1955.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 800768, кл. G 01 М 13/00, 1979, 983482

ИР 7Ю 1М

Яа.2

11/О T. 4

Составитель Е. Крейдин

Редактор О, Юрковецкая Техред M. Гергель Корректор А, Дзятко

Заказ 9895/47 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП "Патент ", r. Ужгород, ул. Проектная,. 4