СТЕНД ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК УЗЛОВ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к области турбомашиностроения, а именно к испытательной технике, в частности к стендам для определения расходных характеристик жаровых труб, направляющих аппаратов и других узлов газотурбинного двигателя.
Большинство стендов, предназначенных для определения расходных характеристик жаровых труб газотурбинных двигателей, основаны на использовании высокорасходных воздуходувок [Методика М 255.102.083-84 Двигатели газотурбинные. Жаровая труба. Контроль расхода воздуха, ГП НПКГ «Зоря-Машпроект», 1984.].
Известен стенд для испытания камер газотурбинных двигателей, содержащий газотурбинный двигатель с испытываемыми камерами сгорания [SU 1066312 А, МПК4 G01M 15/00, опубл. 1985]. Стенд дополнительно содержит последовательно установленные на входе в двигатель ресивер с размещенными в нем форсунками и нагревателем и конфузор с дросселем.
Известен стенд для испытания камер сгорания турбореактивных двигателей, содержащий подключенный к источнику сжатого воздуха трубопровод, перекрываемый вращающейся дроссельной заслонкой, расположенной перпендикулярно потоку, и подсоединенный к испытуемой камере сгорания, и выхлопной патрубок с регулируемым проходным сечением [SU 847129 А, МПК3 G01M 15/00, опубл. 1985].
Применение воздуходувок в известных технических решениях приводит к увеличению стоимости стенда и недостаточной точности измерений (обусловленной значительными пульсациями давления и невозможностью реализации критических условий на мерном узле); газотурбинные двигатели в ряде случаев ограничивают ассортимент испытываемых изделий, повышают сложность и стоимость испытания.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является разработка испытательного стенда, предназначенного для испытаний жаровых труб и других узлов газотурбинного двигателя: (форсунок, завихрителей, смесителей, направляющих аппаратов и т.п.) с использованием в качестве источника рабочего тела воздухосборника ресивера сжатого воздуха и критического сопла для измерения расхода.
При осуществлении полезной модели поставленная задача достигается за счет достижения технического результата, который заключается в определении расходных характеристик жаровых труб, направляющих аппаратов, форсунок, завихрителей и других узлов газотурбинного двигателя с требуемой точностью и минимальными материальными затратами.
Указанный технический результат достигается тем, что в стенде для определения расходных характеристик узлов газотурбинного двигателя, содержащим подключенную к источнику сжатого воздуха пневмосистему с запорными элементами для распределения потока воздуха, мерный узел и подсоединенный через ресивер испытуемый узел, отличающийся тем, что мерный узел выполнен на основе критического сопла, а стенд дополнительно содержит ресивер, предназначенный для торможения потока воздуха перед критическим соплом, расположенным между указанными ресиверами, каждый из который снабжен датчиками для определения давления и температуры, при этом ресивер, соединенный с испытываемым изделием, связан линией пневмосистемы, снабженной датчиком давления, с пневморедуктором.
2
Заявляемая конструкция стенда благодаря наличию дополнительного ресивера, связанного с мерным узлом, наличию пневморедуктора в линии пневмосистемы, снабженной датчиком давления, обеспечивает плавную безотрывную подача воздушного потока в испытываемый узел и поддержание заданного давления перед испытываемым узлом. Использование в качестве мерного узла критического сопла обеспечивает необходимые параметры потока воздуха (газового потока) в процессе измерения расхода с высокой пропускной способностью (до 3 кг/с) и точностью (±0.01 кгс/см).
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен стенд, вид сверху, на фиг.2 - принципиальная схема стенда.
Стенд (фиг.1) содержит испытываемый узел 1, соединенный с ресивером 2, предназначенным для торможения потока воздуха перед испытываемым узлом 1. Ресивер 2 снабжен датчиком давления 3 и датчиком температуры 4. В качестве мерного узла для измерения расхода через испытуемый узел использовано сопло 5, в котором реализуются критические параметры потока воздуха (газового потока). Для торможения потока перед критическим соплом 5 использован ресивер 6, снабженный датчиком давления 7 перед критическим соплом 5; датчиком температуры 8 перед критическим соплом 5. Для регулирования давления в ресивере 2 использован пневморедуктор 9 с гидроаккумулятором 10.
Стенд посредством запорных элементов пневмосистемы, например, кранов 11 подключен к источнику сжатого воздуха. Баллонная рампа 12, снабженная датчиком давления 13, задает требуемое давление в пневморедукторе 9. Подвод сжатого воздуха к стенду осуществляется посредством линии 14 пневмосистемы, снабженной датчик давления 15. Параметры ресивера выбирают с учетом обеспечения максимальной скорости потока воздуха для минимизирования погрешности определения давления и температуры.
Все датчики и запорные элементы пневмосистемы могут быть связаны с системой автоматического управления.
Работа стенда осуществляется следующим образом.
Первоначально все запорные элементы пневмосистемы закрыты.
БР
БР
1
При открытом запорном элементе 16 пневмосистемы, например вентильном кране, осуществляется заправка баллонной рампы 12. Затем через запорный элемент 17 пневмосистемы, например электромагнитный клапан, происходит заполнение баллонной рампы 12, после чего запорный элемент 17 закрывается. Через открытый запорный элемент 18, например, клапан, происходит постепенное стравливание воздуха до заданного давления Р. При открытых запорных элементах 19 и 20, например электромагнитных клапанов, давление P открывает пневморедуктор 9. который при открытых запорных элементах 11 начинает регулировку давления перед испытываемым узлом (P).
В процессе испытаний снимают следующие данные:
1
1
2
P, T - заторможенное давление и температура на входе в испытуемый узел, кгс/см;
2
2
2
P, Т - заторможенное давление и температура на входе в сопло 5, кгс/м
По замеренным данным определяют расход воздуха. Расход рассчитывают исходя из отношений замеренных давлений. Для определения расходных характеристик используют «импульсный» метод, обеспечивающий расчет расходных характеристик в реальном времени, при этом для управления запорными элементами, записи показаний датчиков (контрольно-измерительных приборов) может быть использована система автоматического управления.
Таким образом, заявляемая конструкция стенда позволяет определять расходные характеристики жаровых труб, направляющих аппаратов, форсунок, завихрителей и т.п. узлов газотурбинных двигателей с минимальными материальными затратами.