Устройство для отбора проб твердых частиц из газового потока

 

Изобретение относится к устройствам для отбора проб твердых частиц, содержащихся в высокотемпературных скоростных газовых потоках, и преимущественно может быть использовано в эксплуатации и при испытаниях газотурбинных двигателей при определении технического состояния их проточной части. Изобретение позволяет повысить представительность пробы за счет пробоотбора одновременно в нескольких точках газового потока и сохранения гранулометрических характеристик частиц, осаждающихся на поверхность улавливающих пластин. Поставленная цель достигается тем, что устройство имеет кольцевой держатель-трубопровод, на котором установлены раздвижные полые телескопические штанги, а на их концах закреплены корпуса с охлаждаемыми улавливающими пластинами. При этом телескопические элементы штанг соединены пружинами, упругость которых подобрана таким образом, что при включенной подаче хладагента от регулятора расхода штанги с растянутыми пружинами находятся в выдвинутом положении, обеспечивающем заданное расположение пластин в газовом потоке. Кроме того, улавливающие пластины имеют на рабочей поверхности слой сажи, равномерно увеличивающийся по толщине в диаметральном сечении пластины от 0 до 0,1 мм. 5 ил.

СОЮЗ ООВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 N 1/22,,if РГ11Г.31, Irл 5 3Ю ! ° г), ., д

QllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4300753/24-26 (22) 24.08.87 (46) 30,!0.89. Бюл. - 40 (72) B,В.-Ремизов и A.À.Øåñòåðèêîâ (53) 543,053(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 828023, кл. G 01 N 15/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР №, 1380407, кл. G 01 N 1/22, 1984 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ТВЕР—

ДЫХ ЧАСТИЦ ИЗ ГАЗОВОГО ПОТОКА (57) Изобретение относится к устройствам для отбора проб твердых частиц, содержащихся в высокотемпературных скоростных газовых потоках, и преимущественно может быть использовано в эксплуатации и при испытаниях газотурбинных двигателей при определении технического состояния их проточной части. Изобретение позволяет повысить представительность пробы за счет пробоотбора одновременно в нескольких

Изобретение относится к устройствам для отбора проб твердых частиц, содержащихся в высокотемпературных скоростных газовых потоках, и преимущественно может быть использовано в эксплуатации и при испытаниях газотурбинных двигателей (ГТД) при определении техническ го состояния их проточной части.

При этом значительный практический интерес для анализа процессов изнашивания деталеи представляет исследование гранулометрических характеристик частиц в пробах.

„„Я0„„1518202 А 1 т-.чках газового потока и сохранения гранулометрических характеристик частиц, осаждающихся на поверхность улавливающих пластин, Поставленная цель достигается тем, что устройство имеет кольцевой держатель-трубопро— вод, на котором установлены раздвижные полые телескопические штанги, а на их концах закреплены корпуса с охлаждаемыми улавливающими пластинами.

При этом телескопические элементы штанг соединены пружинами, упругость которых подобрана таким образом, что при включенной подаче хладагента от регулятора расхода штан;и с растянутыми пружинами нах: дятся в выцвинутом положении, обеспечивающем заданное расположение пластин в газовом потоке.- Кроме того, улавливающие пластины имеют на рабочей поверхности слой сажи, равномерно увеличивающийся по толщине в диаметральном сечении пластины от 0 до 0,1 мм. 5 ил, Целью изобретения является повышение представительности отбираемой пробы за счет пробоотбора одновременно в нескольких точках газового потока и сохранение гранулометрических характеристик частиц.

На фиг.1 показано диаметральное сечение улавливающей пластины со слоем сажи на ее рабочей поверхности; на фиг.2 — схема движения частиц в проточной части двигателя от неисправной детали и вид зоны А повышенной концентрации частиц в контролируемом поперечном сечении газового по1518707

15

25

40

50

55 тока (линии а-б, в — г и д-е характеризуют изменение концентрации микрочастиц в сечении); на фиг.3 — схема устройства для отбора проб твердых частиц из газового потока; на фиг.4узел устройства для отбора проб,включающий телескопическую штангу и корпус с закрепленной пластиной, установленные на трубопроводе-держателе; на фиг.5 — микрочастип и продуктов износа деталей при 2000-кратном уве— личении в пробе, полученной с использованием предлагаемого устройства.

Устройство содержит улавливаюшие пластины 1 с рабочим слоем серебра

2 и слоем сажи 3, кольцевой держатель-трубопровод 4, телескопические штанги 5, магистраль подачи хладагента 6, регулятор 7 расхода, измеритель 8 температур. Телескопические штанги 5 содержат цилиндр, направляющие рейки 10, гайки 11, шток 12, штифты 13, пружину 14, корпус 15, регулировочную втулку 16„

Пример. Устройство для отбора проб имее г шесть улавливающих пластин 1 из стали Х18Н10Т толщиной 0,6 и диаметром 20 мм с рабочим слоем серебра 2 толщиной 30 мкм и слоем 3 сажи переменной толщины от нуля до 0,1 мм (фиг.1). Пластины закреплены на открытых торцах корпусов 15 (фиг.4) накидными гайками.

В каждом из шести корпусов имеются по четыре отверстия диаметром 2 мм для выхода хладагента. Слой сажи наносится на пластины с помощью керосиновой горелки, его толщина регулируется продолжительностью обработки=

Устройство используется для контроля содержания твердых частиц продуктов износа деталей проточной части ГТД в газовом потоке на срезе реактивного сопла 17 (фиг 3). Диаметр сопла составляет 700 мм.

Кольцевой держатель-трубопровод

4 имеет диаметр кольца 1000 мм, внешний диаметр трубы составляет 20 мм, внутренний — 18 мм. На кольце установлены шесть одинаковых телескопических штанг 5 с корпусами для улавливающих пластин равномерно по окружности с шагом 60О в полости кольца.

Внутренняя полость кольца через штуцер соединена с магистралью 6 подачи хладагента от регулятора 7, С регулятором соединен измеритель 8 температуры пластин. В устройстве используются термопары, контактирующие с пластинами. Крепление держателя производится в трех точках к соплу двигателя с помощью специальных легкосхемных кронштейнов.

Устройство работает следующим образом.

На заданном режиме работы двигателя включается регулятор расхода хладагента. Под действием возникающего в системе давления (4 кг/см ) происходит одновременное выдвижение штоков всех штанг на 70 мм и введение улавливающих пластин в газовый поток.

Микрочастицы продуктов износа из газового потока осаждаются на пластины вследствие своей инерционности, отклоняясь в движении от линий тока газа вблизи пластины. Проникая через слой сажи они теряют часть своей энергии, что уменьшает или полностью исключает их деформацию и отскок при соударении с пластиной. Толщина слоя сажи подобрана экспериментально и в проведенных исследованиях ее переменный по толщине (от нуля до 0,1 мм) слой использовался при получении проб частиц продуктов износа размерами от

1,5 до 20 мкм. Температура газового о потока составляла 720 С, скорость

-90 м/с. Для предотвращения сдувания слоя сажи газовым потоком температура пластин поддерживалась не выше о, 150 С, что достигается интенсивной подачей хладагента от регулятора.При этом образуется проба, представительная по гранулометрическим характеристикам частиц.

Удаление сажи при необходимости достигается повьппением температуры пластин в газовом потоке за счет уменьшения интенсивности их охлаждения, При этом слой практически полностью сдувается, частицы же продуктов износа удерживаются на пластине, благодаря более прочному адгезионному взаимодействию с ее поверхностью. Слой сажи может быть удален и после пробоотбора. Для этого пластины прогревают до температуры около

650 С под струей воздуха или нейтрального газа.

По окончании заданного времени пробоотбора выключают подачу хладагента. При этом штоки телескопических штанг под действием пружин возвра15

4-4

«rm

/Втаб, гага

Fitn4opu

Фиг 3

Фиг г щаются в исходное положение, выводя улавливающие пластины из газового потока.

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для отбора проб твердых частиц из газового потока, содержащее полый цилиндрический корпус и закрепленную на нем улавливающую пластину, выполненные с возможностью охлаждения, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения представительности отбираемой пробы за счет пробоотбора одновре18707 6 менно в нескольких точках газового потока и сохранения гранулометрических характеристик частиц, оно снаб5 жено кольцевым держателем-трубопроводом, снабженным сообщающимися штангами, обеспеченными удерживающими их в заданном положении пружинами, на концах штанг закреплены корпуса,снабженные улавливающнми пластинами,выполненными с нанесенным на их рабочую поверхность слоем сажи, равномерно увеличивающимся по толщине в диаметральном сечении пластины от

15 нуля до 0,1 мм.

I . 187///

94t Ф

С «Taíиг - и. Jl.:в, .е1 ! с, ред 1., -.;.,;::,к. а . то, и Середа

i Гирняк

Заказ b599/47

Тираж 789! I c/ 1/ и .. 1 . е

« 6ре". г вин ч: . крвпн я".. при ГКНТ СССР

Р! .и к. в .:б., „, 4// ..н н о к и .тета н i

1 >и >,1оо/ в.1 (к

Нр и в и -.твенно — иaiiaTt пьекий I. Î;ii) <т

SHI1HIIH I -у /дрет

Ъ///а/ газа рон i. a/-ap Ha 10