СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ КРИОГЕННЫХ НАСОСОВ Российский патент 2003 года по МПК F04B51/00 

Изобретение относится к стендам для испытания насосов на жидком криогенном рабочем теле и может быть использовано преимущественно при ресурсных испытаниях насосов на сжиженном природном газе.

Известна универсальная установка для испытания насосов, содержащая бак с топливом и подключенные к нему всасывающую и нагнетательную магистрали, соединенные с испытуемым насосом (Э.Л. Солохин. Испытания авиационных воздушно-реактивных двигателей. М.: Машиностроение. - 1975. с. 210, рис. 5.21).

Недостатком этой установки является низкая экономичность проведения испытаний из-за потерь большого количества рабочего тела и засорение окружающей среды парами рабочего тела.

Наиболее близким к описываемому стенду по технической сущности является стенд для испытания насосов с замкнутой гидросистемой циркуляции рабочей жидкости, содержащий расходную емкость, подключенные к ней всасывающую и напорную магистрали, соединенные с испытуемым насосом и теплообменник (SU 979701 А, МПК F 04 В 51/00, 1981).

Недостатком этого стенда является также низкая экономичность проведения испытаний из-за потерь большого количества рабочего тела и засорение окружающей среды парами рабочего тела.

Задачей данного технического решения является повышение экономичности проведения испытаний криогенных насосов на стенде путем более полного использования энергии рабочего тела.

Задача решается тем, что известный стенд для испытания насосов, содержащий расходную емкость, подключенные к ней всасывающую и напорную магистрали, соединенные с испытуемым насосом, и теплообменник, дополнительно содержит нагружающее устройство, вспомогательную емкость и газовую горелку, при этом системы дренажа расходной и вспомогательной емкостей сообщены с газовой горелкой, напорная магистраль снабжена трубопроводом, сообщенным с газовым объемом вспомогательной емкости, теплообменник и нагружающее устройство размещены в напорной магистрали, а также тем, что теплообменник размещен перед трубопроводом.

В известных технических решениях признаки, сходные с признаками. отличающими заявленное техническое решение от прототипа, не обнаружены.

На чертеже представлена упрощенная принципиальная схема предлагаемого стенда для испытания криогенных насосов.

Стенд содержит расходную емкость 1, подключенные к ней всасывающую 2 и напорную 3 магистрали, соединенные с испытуемым насосом 4, теплообменник 5, нагружающее устройство 6, вспомогательную емкость 7 и газовую горелку 8.

Расходная емкость 1 имеет трубопровод 9 с запорным органом 10 для заправок ее рабочим телом из хранилища через трубопровод 11 с запорным органом 12 и подачи его во всасывающую магистраль 2 при работе стенда, систему 13 газового наддува с запорным органом 14 и систему 15 дренажа паров рабочего тела и газа наддува, снабженную запорным 16 и предохранительным 17 органами. Всасывающая магистраль 2 имеет запорный орган 18, расходомер 19 для определения расходной характеристики испытуемого насоса 4, датчик 20 сплошности потока рабочего тела, фильтр 21 очистки рабочего тела и контрольно-измерительные приборы 22 для контроля и измерения параметров рабочего тела. Напорная магистраль 3 имеет запорные органы 23 и 24, датчик 25 сплошности потока рабочего тела. расходомер 26 для определения расходной характеристики испытуемого насоса 4 и контрольно-измерительные приборы 27, 28 для контроля и измерения параметров рабочего тела. Она снабжена трубопроводом 29, сообщенным с газовым объемом вспомогательной емкости 7. Трубопровод 29 имеет запорный орган 30. Теплообменник 5 и нагружающее устройство 6 размещены в напорной магистрали 3 перед трубопроводом 29. Вспомогательная емкость 7 имеет трубопровод 31 с запорным органом 32 для перемещения рабочего тела в хранилище через трубопровод 33, систему 34 газового надува с запорным органом 35 и систему 36 дренажа паров рабочего тела и газа наддува, снабженную запорным 37 и предохранительным 38 органами.

Стенд работает следующим образом. В исходном положении стенда все запорные и предохранительные органы закрыты, а нагружающее устройство открыто. По команде с пульта управления открываются запорные органы 10, 12 и 16, в результате чего жидкое криогенное рабочее тело, например сжиженный природный газ, из хранилища через трубопроводы 11 и 9 начинает поступать в расходную емкость 1. Часть рабочего тела в ней испаряется, отдавая холод ей. Пары рабочего тела из ее газового объема через открытый клапан запорного органа 16 и трубопровод 39 поступают в газовую горелку 8 и сгорают. После окончания заправки расходной емкости 1 рабочим телом закрываются запорные органы 10, 12 и 16. Затем по команде с пульта управления открываются запорные органы 10, 14, 18, 23, 30 и 37, в результате чего рабочее тело из расходной емкости 1 под давлением газа наддува, поступающего через трубопровод 13 и открытый клапан запорного органа 14, начинает поступать во всасывающую магистраль 2, а оттуда через испытуемый насос 4 - в напорную магистраль 3. Часть рабочего тела в них испаряется, отнимая тепло от них. Смесь жидкой и газообразной фаз рабочего тела через открытый клапан запорного органа 30 по трубопроводу 29 поступает во вспомогательную емкость 7. В ней жидкая фаза рабочего тела отделяется от его газообразной фазы и остается в ее жидкостном объеме, а газообразная фаза через открытый клапан запорного органа 37 поступает в газовую горелку 8 и сгорает. После окончания захолаживания конструкции всасывающей 2 и напорной 3 магистралей и испытуемого насоса 4, то есть при понижении температуры внутренних полостей их до контрольного значения, открывается запорный орган 24, запускается испытуемый насос 4, включается в работу теплообменник 5 и нагружающее устройство 6. В результате чего рабочее тело начинает охлаждаться в теплообменнике 5 жидким криогенным хладагентом, например жидким азотом, и поступать во всасывающую магистраль 2. Изменение режимов работы испытуемого насоса 4 ведется нагружающим устройством 6. После окончания испытания испытуемого насоса 4 закрываются запорные органы 10, 14, 18, 23, 24, 30 и 37. Затем открываются запорные органы 32 и 35, в результате чего рабочее тело из вспомогательной емкости 7 под давлением газа наддува, поступающего через открытый клапан запорного органа 35, сливается через открытый клапан запорного органа 32 в хранилище. После опорожнения вспомогательной емкости 7 закрываются запорные органы 32 и 35. Затем открываются запорные органы 16 и 37, в результате чего газ наддува из расходной 1 и вспомогательной 7 емкостей сбрасывается в атмосферу через открытые клапаны запорных органов 16 и 37 и газовую горелку 8. После этого закрываются запорные органы 16 и 37.

Использование предлагаемого стенда для испытания криогенных насосов на сжиженном криогенном топливе позволяет снизить себестоимость испытаний, что, например, при использовании его для доводки новых образцов узлов и агрегатов авиационных двигателей обеспечивает снижение топливно-энергетических затрат, и исключить загрязнение атмосферы криогенным топливом.

Стенд предназначен для использования в области криогенной техники. Стенд содержит нагружающее устройство. Последнее размещено в напорной магистрали. Стенд содержит вспомогательную емкость и газовую горелку. Системы дренажа расходной и вспомогательной емкостей соединены с газовой горелкой. Напорная магистраль снабжена трубопроводом. Последний сообщен с газовым объемом вспомогательной емкости. В напорной магистрали установлен теплообменник. Последний размещен перед трубопроводом. Обеспечивается повышение экономичности проведения испытаний. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Стенд для испытания криогенных насосов, содержащий расходную емкость, подключенные к ней всасывающую и напорную магистрали, соединенные с испытуемым насосом, и теплообменник, отличающийся тем, что дополнительно содержит нагружающее устройство, вспомогательную емкость и газовую горелку, при этом системы дренажа расходной и вспомогательной емкостей соединены с газовой горелкой, напорная магистраль снабжена трубопроводом, сообщенным с газовым объемом вспомогательной емкости, теплообменник и нагружающее устройство размещены в напорной магистрали. 2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что теплообменник размещен перед трубопроводом.