Стенд для исследования направляющих аппаратов микротурбин

союз сонктскихсоцидлистичксниРеспуБлик 4(51) О 01 М ЕЛЬСТВУ И АВТОРАДИО о" госудюстБгнный комитет сссРпо делдм изовркте:ний и открытий(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт гелиевой техники(56) 1, Мидзумати Н.М. Исследование радиальных газовых турбин. М.,"Машиностроение", 1961., с. 64.2. Ефифанова В.И, и др. Методикаи некоторые результаты экспериментального исследования направляющихаппаратов малых турбодетандеров.В сб.: Глубокий холод, М "Машинстроение", 1974, с. 210,(54) (57) СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРАВЛЯ 10 ЩИХ АППАРАТОВ МИКРОТУРБИН, содержащий корпус, размещенные в немисследуемьп направляющий аппарат,спрямляющую крыльчатку, консольноустановленную на валу, расположенномв газовых опорах и соединенном срычагом, взаимодействующим с измерительными весами, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения точности исследования при определении момента количества движения, действующего на исследуемыйаппарат, путем устранения утечекгаза, спрямляющая крыльчатка снабжена тороцилиндрической оболочкой,расположенной с зазором относительно корпуса, и имеет осевой выход,а в корпусе в зоне выхода спрямляющей крыльчатки выполнена .кольцеваякамера и к ней подключен источникгаза высокого давления.Изобретение относится к испытательным стендам, а именно к испьтательным стендам для исследования направляющих. аппаратов паровых и газовых турбин малой производительности иг 1 и турбодетандеров.Известен стенд для исследования направляющих аппаратов микроту 1 бин, содержащий исследуемый цяправляющий аппарат, неподвткцо закрепленный щих аппаратов с высотой лопаток26 мм. Б этом случае часть воздухапроходит поьИмо спрямляющей крыпьчатки В зазор между корпусом икрыль 1 аткой и не дает момента, чтовносит погрешность В определение эФФективности. Ири зцачительцых высотахлопаток направляющ 1 гх аппаратоь инебольших зазорах величина погрешности невелика с уменьшением размеров лопаток погрешность возрастает,20 Наиболее близким к изобретению30 по технической сущности и достигаемо"- му результату является стее 1 д для ис-", следования направляющих аппаратов микротурбин, соцержащий корпУс размещенные В нем исследуемый направляющий аппарЯТ, спрямляющую крьль - 35 чатку, консольно усгацовленцую ца валу, расположенном В газовых опорах и соединенном с рычагом, взаимодействующим с измерительными весами Г 23 эг;0 в корпусе, и сцрямляющую крыльчатку,свяэяцнуВ с кячающи 1 ся В .подшипни-ках ВЙ 510 м которьгй 1 удерживается Вцепод 1310 кцоь Состояии царужньм рьчагом закрепленньм на валу 1 . 15Однако этот стенд предназначендля 11 ссле 1 тования крупных направляювима с площадью зазоров между корпусом и спрямляющей крьльчатко 11.Цель изобретения - повышение точности исследования при определении момента количества движения, действующего на исследуемь 1 й аппарат, ,путем устранения утечек газа.указанная цель достигается тем, что в стенде для исследования направляю 1 цих аппаратов ьикротурбин, держащем корпус, размещенные в цем исследуемый направляющий аппарат спрямляющую крыльчатку, консольно установленную на валу. расположенном в газовых опорах и соединенном с рычагом, взаимодействующим с измерительными весами, спрямляющая крь;льчатка снаб кена тороцилиндрической оболочкой, расположенной с зазором относительно корпуса, и имеет осевой выход, а в корпусе в зоне выхода спрямляющей крыльчатки Выполнена кольцевая камера и к ней подключен источник газа высокого давления,На Фиг. 1 представлена схема стенда для исследования направляющих аппаратов микротурбин, на Фиг. 2 спрямляющая крыльчатка," на Фиг. 3 сечение. А-А на Фиг. 2; на Фиг, 4 вид Б на Фиг. 2 (беэ тороцилиндрической оболочки), на Фиг. 5 - кривая зависимости угла вь 1 хода потока изкрыльч атки.Стенд содержит корпус 1 со съемным Фланцем 2, размещенные в корпусе 1 исследуемый направляющий аппарат 3, закрепленный на съемном Фланце 2 корпуса 1, спрямляющую крыльчатку 4 с радиальными лопатками 5, на которых закреглена торо- цилиндрическая оболочка б.Недостатком известного испытательного стенда является то, что часть газа, вышедшего из направляющего аппарата, не попадает в спрямляощую крыльчатку, а утекает через зазоры между корпусом и спрямляющей крыльчаткой. Из-эа наличия указанных утечек появляется систематическая погрешность при опрецелении момента ко личества движения потока после выхода его иэ направляющего аппарата.Зта погрешность снижает точность определения эФФективности направляющего аппарата, она особенно велика 55 (до 1007) при испытаниях направляющих аппаратов микротурбин, площадь проходного сеченная которых сопостаСпрямляющая крыльчатка 4 консоль- но установлена на валу 7, расположенном в газовых опорах 8 и соединенном с рычагом 9, взаимодействующим с измерительными весами 10,Фиксирующими момент количества движения, действующий на исследуемый аппарат 3. Между крыльчаткой 4 и газовыми опорами 8 установлено лабиринтное уплотнение 11. Тороцилиндрическая оболочка б установлена с зазором 12 относительно Фланца 2 корпуса 1, в котором в зоне Влхода спрямляющей крыльчатки 4 выполнена кольцевая камера 13 и к ней подключен источник газа высокого давления (не показан), соединенный с корпусом 1 системой14 коммуникаций с регулирующей арматурой, состоящей из вентиля 15 подачи рабочего газа.на направляющий аппарат 3, вентиля 16 подачи газа повышенного давления в кольцевую камеру 13 на выходе из спрямляющей крыльчатки 4 и вентиля 17 подачи газа повьшенного давления в кольцевую камеру 18 за лабиринтным уплотнением 11, а также содержит расходомер 19, контрольно-измерительные приборы 20 для определения давления и температуры на входе в стенд,манометр 21 для измерения давления за направляющим аппаратом 3 и дифманометры 22 и 23 для контроля нулевого перепада давления в зазоре 12 между съемным фланцем 2 корпуса 1 и тороцилиндрической оболочкой 6 спрямляющей крыльчатки 4, а также в зазоре 24 между корпусом 1 и тыльной стороной крыльчатки 4, соединенном с дифманометром 23 импульсными отверстиями 25, Аналогично зазор 12 соединен с дифманометром 22 импульсными отверстиями 26,Кольцевые камеры 13 и 18 подачи газа повышенного давления соединены с зазорами 12 и 24 соответственно.Спрямляющая крыльчатка 4 (фиг.2) имеет число Е радиальных лопаток 5. Радиальные лопатки 5 имеют внешний диаметр Й и длину В и расположены на расстоянии шага С одна от другой (фиг. 3).Во избежание влияния концов радиальных лопаток 5 на показания дифманометра 22 импульсные отверстия 25 размещены на расстоянии 1 = 0,2 длины В радиальной лопатки 5 спрямляющей крыльчатки 4 от ее концов (фиг. 1).Поток газа, выходящий с радиальных лопаток 5 спрямляющей крыльчатки 4, имеет уГол Выхода ы, фиг.4).Во избежание систематической погрешности, связанной с наличием закрутки потока ча выходе из спрямляющей крыльчатки 4, поток на выходе из спрямляющей крыльчатки должен иметь осевое направление, т.е. угол- 90149135 4Для того, чтобы направление потокавхода на радиальные лопатки 5 невлияло на осевой выход, отношениешага лопатокк их длине В должнобыть не более 0,3, а отношение длинылопаток В к их внешнему диаметруС 1 - не менее 10 Е,Это подтверждается экспериментальным графиком фиг. 5), на которомпредставлено изменение величины угла Выхода потокаМ, от отношенияВ к 3При числе лопаток 2=5 й отношении ВЯ, приближающемся к 2, направление потока становится осевым Ы 2 =90 ).Стенд работает следующим образом.При подаче газа высокого давления (на фиг, 1 не показано) на опоры8 взвешивается вал 7 с закрепленнойна нем спрямляющей крыльчаткой 4.Затем через вентиль 15, расходомер19 и контрольно-измерительные приборы 20 подается рабочий газ в корпус1 на испытываемый направляющий аппарат 3,В кольцевые камеры 13 и 18 черезвентилч 15 и 17 подается газ высокого давления до тех пор, пока не установится нулевой перепад давлений вимпульсных отверстиях 25 и 26, измеряемый дифманометрами 22 и 23,При достижении нулевого перепададавлений в импульсных отверстиях3525 и 26, о чем свидетельствуют нулевые показания дифманометров 22 и 23,производится замер момента количествадвижения с помощью измерительныхвесов 10Замер количества момента движенияпрч нулсвом перепаде давлений позволяет устранить систематическуюпогрешность, возникающую из-за наличия утечек.Как показали испытания, проведенейные на предлагаемом стенде, устране=ние указанной погрешности позволяетповысить точность определения эффективности направляющих аппаратов газовых турбин от 20 до 1007. в зависимости от величины проходных сечений направляющими аппаратов..Юрковецка ираж 897 ственного За зобретении и Ж, Раушск П "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 филиал 38 бб/28 ВНИИПИ Госуд по делам 1 13035, Москва