RU2024837C1

RU2024837C1 - Method of testing the gas-turbine engine blades and device for its realization

Info

Publication number: RU2024837C1
Authority: RU
Inventors: В.С. Шкрабак; К.С. Мухаметжанов; А.И. Рыбников; М.А. Селиванова
Original assignee: Ленинградский сельскохозяйственный институт
Priority date: 1991-09-06
Filing date: 1991-09-06
Publication date: 1994-12-15

Abstract

FIELD: aircraft construction. SUBSTANCE: blades are fixed on the test stand rim and are rotated with the constant speed 15-20 turn-overs/min. In so doing the abrasive particles (20-50 microns) are mixed in the gas flow removed out of the engine combustion chamber when the temperature is changed from 650 till 850 C. Then the abrasion of the tested workpiece surface is evaluated by each temperature change and by the particle size. EFFECT: enhanced accuracy of measurements. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к прикладной механике, а именно к вопросам выбора специальных материалов для турбинных лопаток, а также осуществляемым мерам против эрозии или коррозии, и может быть применено в сельском хозяйстве, где необходимо осуществить методику ускоренных эрозионных испытаний деталей проточной части автотракторного газотурбинного двигателя. The invention relates to applied mechanics, namely to the selection of special materials for turbine blades, as well as measures taken against erosion or corrosion, and can be applied in agriculture, where it is necessary to carry out the method of accelerated erosion testing of parts of the flow part of a gas turbine engine.

Известен "Способ ускоренного определения коррозионной стойкости паяных изделий", в котором изготовленные образцы выдерживают в коррозионной среде и подвергают дальнейшему механическому испытанию на ударную прочность. The well-known "Method for accelerated determination of the corrosion resistance of soldered products", in which the manufactured samples are kept in a corrosive environment and subjected to further mechanical impact testing.

Известно устройство по определению коррозионной стойкости нержавеющих сталей, которое содержит образец, закрепленный на подставке, испытания которого проводят при повышенной температуре. A device for determining the corrosion resistance of stainless steels is known, which contains a sample mounted on a stand, the tests of which are carried out at elevated temperature.

К недостаткам данного способа и устройства можно отнести низкую достоверность испытаний, так как испытания не соответствуют эксплуатационным условиям. The disadvantages of this method and device include the low reliability of the tests, since the tests do not meet the operating conditions.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу относится способ проведения эрозионных испытаний. Closest to the technical nature of the proposed method relates to a method of erosion testing.

Этот способ осуществляют путем подачи подогретого воздуха, смешанного с абразивным материалом на исследуемые образцы, предварительно покрытые жаростойкими и теплоизоляционными покрытиями, и осуществляют бомбардировку испытуемой поверхности частицами другого вещества. This method is carried out by supplying heated air mixed with abrasive material to the test samples previously coated with heat-resistant and heat-insulating coatings, and they bombard the test surface with particles of another substance.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство, которое содержит исследуемый образец (например, турбинную лопатку), закрепленный неподвижно и размещенный напротив открытого конца трубопровода, соединенного с компрессором и рессивером. В последовательные интервалы времени устанавливают все исследуемые образцы и проводят их испытания на эрозионную прочность. The closest in technical essence to the proposed device is a device that contains the test sample (for example, a turbine blade), fixed motionless and placed opposite the open end of the pipeline connected to the compressor and receiver. At consecutive time intervals, all test samples are installed and their erosion strength tests are carried out.

К недостаткам можно отнести следующее: данный способ и устройство имеют низкую достоверность испытаний, так как условия испытаний не соответствуют эксплуатационным условиям. The disadvantages include the following: this method and device have low reliability of the tests, since the test conditions do not correspond to the operating conditions.

Целью изобретения является повышение достоверности результатов испытаний путем приближения к натуральным условиям. The aim of the invention is to increase the reliability of test results by approaching natural conditions.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом способе лопатки вращают с постоянной скоростью равной 15-20 об/мин, а абразивные частицы смешивают с потоком газа, отбираемого от камеры сгорания двигателя, изменяя температуру последнего от 650 - до 850^оС, а размер частиц - от 20 до 50 мкм, оценивая при каждом изменении температуры и размера частиц износ поверхности.This object is achieved by the fact that in the proposed method, the blade is rotated at a constant speed equal to 15-20 rev / min, and the abrasive particles are mixed with the gas flow, bleed from the engine combustion chamber by changing the temperature of the latter from 650 - to 850 ^{° C,} and the particle size - from 20 to 50 microns, evaluating at each change in temperature and particle size surface wear.

Указанная цель достигается тем, что предлагаемое устройство снабжено валом с приводом, на котором укреплен обод, трубопроводом сообщенный с камерой сгорания двигателя и трубопроводом с патрубком подвода абразивных частиц, причем патрубок выполнен с квадратным сечением и расположен на расстоянии 5-10 мм от поверхности лопаток, последние установлены под углом 30-35^о относительно горизонтальной оси патрубка и выполнены с разными видами покрытий.This goal is achieved by the fact that the proposed device is equipped with a shaft with a drive on which the rim is mounted, a pipe in communication with the engine combustion chamber and a pipe with a pipe for supplying abrasive particles, and the pipe is made with a square cross section and is located at a distance of 5-10 mm from the surface of the blades, the latter are installed at an angle of 30-35 ^{about the} horizontal axis of the nozzle and are made with different types of coatings.

В предлагаемом способе лопатки вращают с постоянной скоростью равной 15-20 об/мин, а абразивные частицы смешивают с потоком газа, отбираемого от камеры сгорания двигателя, изменяя температуру последнего от 650 до 850^оС, а размер частиц - от 20 до 50 мкм, оценивая при каждом изменении температуры и размера частиц износ поверхности.In the proposed method, the blade is rotated at a constant speed equal to 15-20 rev / min, and the abrasive particles are mixed with the gas flow, bleed from the engine combustion chamber by changing the temperature of the latter from 650 to 850 C and ^the particle size - from 20 to 50 microns, evaluating surface wear at every change in temperature and particle size.

Предлагаемое устройство поясняется чертежом, на котором представлено его схематичное изображение. The proposed device is illustrated in the drawing, which shows a schematic image thereof.

Предлагаемое устройство снабжено ободом, 1 размещенным на приводном валу 2. По периметру обода 1 установлены турбинные лопатки 3 с разными видами покрытий. Напротив турбинных лопаток 3 на расстоянии, равном 5-10 мм, размещен открытый конец патрубка 4 квадратного сечения для создания одинаковых условий разгона твердых частиц (электрокорунда). Патрубок 4 размещен на трубопроводе 5, который соединен с внутренней полостью камеры сгорания газотурбинного двигателя 6. При этом, турбинные лопатки установлены под углом 30^о ± 5^о по отношению к горизонтальной оси квадратного патрубка 4. Указанный угол обеспечивает максимальный износ, поэтому турбинные лопатки 3 помещены в самые жесткие условия эксплуатации. Расстояния 5-10 мм до турбинных лопаток 3 выбрано предельно малым, чтобы струя газа с абразивными частицами, направленными на турбинные лопатки 3 - не размывалась. Кроме того, внутренняя полость трубопровода 5 подачи газа соединена с трубопроводом 7 с емкостью подачи абразивных частиц 8. Пpиводной вал 2 через зубчатую передачу 9 соединен редуктором 10 с двигателем 11. Кроме того, на чертеже изображен пылеулавливатель 12, служащий для улавливания пыли, а также указано место установки термопары 13 для измерения температуры. Через отверстие в трубопроводе 14 происходит измерение статического давления газа.The proposed device is equipped with a rim 1 placed on the drive shaft 2. Along the perimeter of the rim 1 installed turbine blades 3 with different types of coatings. Opposite the turbine blades 3 at a distance of 5-10 mm, the open end of the pipe 4 of square section is placed to create the same conditions for dispersal of solid particles (electrocorundum). The pipe 4 is placed on the pipe 5, which is connected to the internal cavity of the combustion chamber of the gas turbine engine 6. Moreover, the turbine blades are installed at an angle of 30 ^about ± 5 ^about the horizontal axis of the square pipe 4. The specified angle provides maximum wear, so the turbine blades 3 placed in the most severe operating conditions. The distances of 5-10 mm to the turbine blades 3 are selected as extremely small so that the gas stream with abrasive particles directed to the turbine blades 3 is not washed out. In addition, the internal cavity of the gas supply pipe 5 is connected to the pipe 7 with the abrasive particle supply tank 8. The drive shaft 2 is connected by a gear 10 to the engine 11 through a gear 9. In addition, a dust collector 12 is shown in the drawing, which serves to collect dust, and The location of the thermocouple 13 for temperature measurement is indicated. Through the hole in the pipe 14, the measurement of static gas pressure takes place.

Claims

1. Способ испытания турбинных лопаток газотурбинного двигателя, заключающийся в воздействии потока абразивных частиц на наружную поверхность лопаток с последующей оценкой ее износа, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов испытания путем приближения к натуральным условиям, лопатки вращают с постепенной скоростью 15-25 об/мин, а абразивные частицы смешивают с потоком газа, отбираемого от камеры сгорания двигателем, изменяя температуру последнего от 650 до 850^oС, а размер частиц от 20 до 50 мкм, оценивая при каждом изменении температуры и размера частиц износ поверхности.1. The method of testing the turbine blades of a gas turbine engine, which consists in the impact of the flow of abrasive particles on the outer surface of the blades with a subsequent assessment of its wear, characterized in that, in order to increase the reliability of the test results by approaching the natural conditions, the blades rotate with a gradual speed of 15-25 rpm, and the abrasive particles are mixed with the flow of gas taken from the combustion chamber by the engine, changing the temperature of the latter from 650 to 850 ^o C, and the particle size from 20 to 50 microns, evaluating with each change Depending on temperature and particle size, surface wear.

2. Устройство для испытания турбинных лопаток газотурбинного двигателя, содержащее обод, на котором укреплены лопатки, патрубок, сообщенный трубопроводом с источником абразивных частиц, отличающееся тем, что оно снабжено валом с приводом, на котором укреплен обод, трубопроводом, сообщенным с камерой сгорания двигателя и с трубопроводом подвода абразивных частиц, причем патрубок выполнен с квадратным выходным сечением и расположен на расстоянии 5-10 мм от поверхности лопаток, последние установлены под углом 30-35^o относительно горизонтальной оси патрубка и выполнены с разными видами покрытий.2. A device for testing turbine blades of a gas turbine engine, comprising a rim on which the blades are mounted, a nozzle connected by a pipeline with a source of abrasive particles, characterized in that it is provided with a shaft with a drive on which the rim is mounted, a pipe connected to the combustion chamber of the engine and with abrasive particles supply conduit, wherein the conduit is formed with a square outlet section and is located at a distance of 5-10 mm from the surface of the blades, the latter are angled relative to the horizontal 30-35 ^o th tube axis and made with different types of coatings.