Установка для динамических испытаний рабочих колес турбомашин

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(61)Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 19.06.81 (21) 3305014/25-06С ПРИСОЕДИНЕНИЕМ ЗаЯВКИ Мо -(23) Приоритет -Опубликовано 23.1282Бюллетень М 47Дата опубликования описания 231282 Р 11 М Кп з С 01 М 13/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий,(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 11.Однако при таком выполнении испи- тания 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 лопатками 12.Однако установка недостаточно полно обеспечивает необходимые условия испытания для всего рабочего колеса турбомашины в целом, т.е. для диска и рабочих лопаток одновременно. В реальных условиях, например,в турбине газотурбинного двигателярабочие лопатки имеют температуруна 100-200 С большую, чем температу"ра обода диска. В известной установ"ке достижение требуемой температурырабочих лопаток обязательно приведетк перегреву обода диска и исчерпаниюим несущей способности вследствиеперегрева.Целью изобретения является приближение 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 периферийнуюсекции, а впускной патрубок размещекв зоне периферийной секции и снабжендроссельной заслонкой.На Аиг. 1 схематично представленаустановка для динамических испытанийколес турбомашины, на фиг. 2 - график кривых распределения температурыв рабочем колесе по радиусу для трех 25 случаев.установка содержит теплоиэолированную рабочую камеру 1 с впускными выпускным патрубками 2 и 3, последний из которых расположен в периферийной зоне камеры 1 и снабжен дрос 983482сельной заслонкой 4. В камере 1 установлено испытуемое рабочее колесо5 с диском б и расположенными нанем лопатками 7. По обе стороны испытуемого колеса 5 у периферии диска бустановлены уплотнения 8 и 9, разделяющие рабочую камеру 1 на центральнуюи кольцевую периферийную секции10 и 11, а впускной патрубок 2 раз-мещен в зоне периферийной секции 11и снабжен дроссельной заслонкой 12.По обе стороны рабочего колеса 5установлены на общем валу 13 привода(не показан) вспомогательные диски14 и 15, сонместно с уплотнениями 8и 9 изолирующие периферийную секцию11 от центральной секции 10.,Установка работает следующим образом.При испытании рабочее колесо 5вращают с заданной частотой вращения при закрытых дроссельных заслонках 4 и 12. При этом воздух, находящийся в секции 11 при атмосферномдавлении, увлекается во вращение лопатками 7 колеса 5 и разогреваетсяот трения о лопатки 7 колеса 5 и 25стенки периферийной секции 11 рабочей камеры 1.Воздух в центральной секции 10камеры 1 почти не нагревается, ввидуизоляции ее от периферийной секции. 39Рабочее колесо 5 также нагревается. Так как нагреваются в основномтолько лопатки 7 колеса 5, расположенные в периферийной секции 11 камеры 1, то диск б нагревается путем 35контактной теплопроводности от нагретых лопаток 7 через их хвостови-,ки.При этом между периферией дискаб и хвостовиками лопаток 7 устананливается температурный перепад, характерный для реальных условий работы рабочего колеса 5 в турбомашине,При испытании рабочего колеса 5(фиг. 2) в предлагаемой установкетемпература (сплошная линия) лопатокгораздо ближе к реальной температуре (штрих-пунктирная линия), чемв установке беэ разделения камеры 1(прерынистая линий) при одинаковойтемпературе диска,Изменение температуры диска б и лопаток 7 при данной частоте врацения производится путем открытиядроссельных 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- що лажлает лопатки 7. При этом уменьшается соответственно и температурапериферии диска б, так как охлаждаются и хвостовики лопаток 1,Изменяя величину открытия дроссельных заслонок 4 и 12, можно изменятьтемпературу лопаток 7 и диска б рабочего колеса 5 в широких пределах,вплоть до полного их охлажденияТаким образом, установка позволяет проводить прочностные испытаниянатурных рабочих колес осевых компрессоров и турбин газотурбинных двигателей (ГТД) в поле центробежныхсил при температурах, максимальноприближенных к реальным на работающемдвигателе. При этом диск и лопаткирабочего колеса имеют близкие к реальным температуры одновременно, чтоособенно важно при проведении циклических испытаний рабочих колес, таккак при этом носпроиэнодится близкоек реальному напряженно-деформированное состояние замковых соединений лопаток с диском.Установка позволяет также проводить исследования статической и динамической прочности рабочих лопатоктурбины 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 изобретенияУстановка для динамических испытаний рабочих колес турбомашин, содержащая теплоизолированную рабочую камеру с впускным и выпускным патрубками, последний иэ которых расположен в периферийной зоне камеры иснабжен дроссельной заслонкой, и установленное в камере испытуемое рабочее колесо с диском и расположеннымина нем лопатками, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью приближенияусловий испытания к натурным, по обестороны испытуемого колеса у периферии диска установлены уплотнения, разделяющие рабочую камеру на центральную и кольцевую периферийную секции,а впускной патрубок размещен в зонепериферийной секции и снабжен дроссельной заслонкой,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 165 332, кл. С 01 М 13/00, 1955,2. Авторское свидетельство СССРР 800768, кл. С 01 М 13/00, 1979,983482 ФДУ Т Составитель Е. Крейдедактор О, Юрковецкая ТехредМ.Гергель ор А Дзятко Ко одпис 4/5 Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ППП фил Заказ 9895/47 Тираж ВНИИПИ Государствен поделам изобрете 1 1 3035 р Москва, Ж