Стенд для исследования направляющих аппаратов микротурбин

 

СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРАВЛЯЮЩИХ АППАРАТОВ МИКРОТУРБИН, содержащий корпус, размещенные в нем исследуемьй направляющий аппарат, спрямляющую крьшьчатку, консольнр установленную на валу, расположенном в газовых опорах и соединенном с рычагом, взаимодействующим с измерительными весами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности исследования при определении момента количества движения , действующего на исследуемый аппарат, путем устранения утечек газа, спрямляющая крыльчатка снабжена тороцилиндрической оболочкой, расположенной -с зазором относительно корпуса, и имеет осевой выкод, а в корпусе в зоне выхода спрямляю (Л щей крьшьчатки выполнена, кольцевая с: камера и к ней подключен источник газа высокого давления.

союз сонктских социллистичксних и=спуьлик п9> Ь0 „.

4(51) G 01 M 15/ 0 госудА стенный комитент ссср ло дклАм изовркте:ний и открытий (21) 3571873/25-06 (22) 16.02.82 (46) 07.04.85. Бюл. Р 13 (72) M.Ю.Васильев, A.Í.Øåðñòtoê, А.Б.Давыдов и Т.М.Розенбер (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт гелиевой техники (53) 621.438(088,8) (56) 1. Мидзумати Н.М. Исследование радиальных газовых турбин. М., . "Машиностроение", 1961, с. 64.

2. Ефифанова В.И. и др. Методика и некоторые результаты эксперимен-; тального исследования направляющих аппаратов малых турбодетандеров.

В сб.: .Глубокий холод. М., "Машиностроение", 1974, с. 210. (54)(57) СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРАВЛЯ10ЩИХ АППАРАТОВ МИКРОТУРБИН, содержащий корпус, размещенные в нем исследуемый направляющий аппарат, спрямляющую крыльчатку, консольно установленную на валу, расположенном в газовых опорах и соединенном с рычагом, взаимодействующим с измерительными весами, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности исследования при определении момента количества движения, действующего на исследуемый аппарат, путем устранения утечек газа, спрямляющая крыльчатка снабжена 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

l газа высокого давления.

1149135

Изобретение относится к испытательным стендам, а именно к испытательHbL стендам для исследования направляющих. аппаратов паровых и газовых турбин малой производительности или турбодетандеров.

Известен стенд для исследования направляющих аппаратов микротурбин, содержащии исследу мый направляющий аппарат, неподвижно закрепленный в корпусе„, и спрямляющую крыльчатку, связанную с качающи1!ся в .подшипни ках валом, который удерживается B неподатном состоянии наружным рычаг o I закреплен!;вам на валу (1) .

Однако этот стенд предназначен для исследования крупных направляющих аппаратов с высотой лопаток

26 мм. Б этом случае часть воздуха проходит помимо спрямляющей крыпьчатки в зазор между корпусом и крыльчаткой и не дает момента, чта вносит погрешность в определение эффективности. Нрн значительных высотах лопаток направляющ1гх аппаратоь и небольших зазорах величина погрешности невелика., с уменьшением раз-. меров лопаток погрешность возрастает, Наиболее близким к изобретению

30 по TexE!li.еской сущности и достигаемо"му рез, льтату является стенд для ис ". следования направляющих аппаратов микротурбин, соцержащий корпус, размещенные в нем исследуемый направля10щ;,,й аппарат спрямляющую крыль — 35 чатку, консольно усгановленную на валу, расположенном в газовых опорах и соединенном с рычагом, взаимодействующим с измерительными весами Г2) . с;0

Недостатком известного испытательного стенда является -î,,чта часть газа, вышедшего из направляющего аппарата, не попадает в спрямля ощую крыльчатку, а утекает через зазоры между корпусом и спрямляющей крыльчаткой. Из-эа наличия указанных утечек появляется систематическая погрешность при опрецелении момента ко- 50 личества движения потока после выхода его иэ направляющего аппарата.

Эта погрешность снижает точность определения эффективности направляющего аппарата, она особенно велика 55 (до 100Ж) при испытаниях направляющих аппаратов микротурбин, площадь проходного сечения которых сопоставима с площады0 зазоров между корпусом и спрямляющей крьв1ьчаткой.

Цель изобретения — повышение точности исследования при определении момента количестBEI движения, действующего на исследуемь.й аппарат,,путем устранения утечек газа.

Указанная цель достигается тем, что в стенде для исследования направля 0щих аппаратов микротурбин, держащем корпус, размещенные в нем исследуемый направляющий аппарат спрямляющую крыльчатку, консольно установленную на валу.„ расположенном в газовых опорах и соединенном с рычагом, взаимодействующим с измерительными весами, спрямляющая крь,ль-.атка снаб кена тороцилиндрической оболочкой, расположенной с зазором относительно корпуса, и имеет осевой выход, а в корпусе в зоне выхода спрямля10щей крыльчатки выполнена кольцевая камера и к ней подключен источник газа высокого давления, На фиг. 1 представлена схема стенда для исследования направляю11цж аппаратов микротурбин, на фиг. 2 спрямля;ощая крыльчатка." на фиг. 3 сечение. А-А на ф1II. 2 ; на фиг. 4 вид Б на фиг. 2 (беэ тороцилиндрической оболочки);. на фиг. 5 — кривая зависимости угла выхода потока из

K p bIJI B 4 а т К И, 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 тороцилиндрическая оболочка 6.

Спрямля ощая крыльчатка 4 кансольно 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 шлхода спрямляющей крыльчатки 4 выполнена кольцевая камера 13 и к ней подкл10чен источник газа высокого давления (не показан), соединенный с корпусом 1 системой

14 коммуникаций с регулируюшей арматурой, состоящей из вентиля i5 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 повьш енного давления в кольцевую камеру 18 за лабиринтным уплотнением 11, а также содержит расходомер l9, 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 нулевога перепада давления в зазоре 12 между съемным фланцем 2 корпуса 1 и торацилиндрическай оболочкой 6 спрямляющей крыльчатки 4, а также в зазоре 24 между корпусом I 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 Z радиальных лопаток

5. Радиальные лопатки 5 имеют внешний диаметр d и длину В и расположены на расстоянии шага t 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 yro Выхода Ы (фиг.4).

Во избежание систематической погрешности, связанной с наличием закрутки потока на выходе из спрямляющей крыльчатки 4, поток на выходе из спрямляющей крыльчатки должен иметь осевое направление, т.е. угол

- 2

149135

Д

Для того, чтобы направление потока входа на радиальные лопатки 5 не влияло на осевой выход, отношение шага лопаток t к их длине В должно быть не более 0,3, а отношение длины лопаток В к их внешнему диаметру

d — не менее 10!Z.

Эта подтверждается экспериментальным графиком (фиг. 5), на котором представлено изменение величины угла вьжода потокаМ, 2 от отношения

В к 3, При числе лопаток Z=5 и отношении B/É, приближающемся к 2, направление потока становится осевым (м2

90 )..

Стенд работает следующим образам.

При подаче газа высокого давления (на фиг. 1 не показано) на опоры

8 взвешивается вал 7 с закрепленной на нем спрямляющей крыльчаткой 4.

Затем через вентиль 15, расходомер

19 и контрольно-измерительные приборы 20 подается рабочий газ в корпус

1 на испытываемый направляющий аппара". 3.

В кольцевые камеры 13 и 18 через вентили 15 и 17 подается газ высокого давления до тех пар, пока не установится нулевой перепад давлений в импульсных отверстиях 25 и 26, измеряемый дифманометрами 22 и 23.

При достижении нулевого перепада давлений в импульсных отверстиях

25 и 26, о чем свидетельствуют нулевые показания дифманометров 22 и 23, праизвадитсH замер момента количества движения с помощью измерительных весов 10.

Замер количества момента движения прч нулсвом перепаде давлений позволяет устранить систематическую погрешность, возникающую из-за наличия утечек.

Как показали испытания, проведенl ные на предлагаемом стенде, устране= ние указанной погрешности позволяет повысить точность определения эффективности направляющих аппаратов газовых турбин от 20 до 1007. в зависимости от величины проходных сечений направляющьж аппаратов.

114913 >

1149135

Фиг. 2

Составитель Е.Крейдин

Техред А.Бабинец Корректор М.Максимишинец

Редактор О.Юрковецкая

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

Заказ 3866/28 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5