Стенд для испытания турбокомпрессора Советский патент 1991 года по МПК G01M15/00 

турбокомпрессора приводом 2, вход

Изобрегение относится к испытанию лопаточных машин, в частности турбокомпрессоров двитателей внутреннего сгорания, и может найти применение при испытании турбин и компрессоров в общем и энерге тическом машиностроении

Цель изобретения - снижение затрат путем использования энергии сжатого воздуха и рекуперации теплоты уходящего из тчрбины воздуха

На фиг 1 представлена принципиаль- пая с ема с генда. на фиг 2 - сечение А -А на фиг I

Стенд тля испытания содержит компрессор 1 с ной патрубок ,3 которого присоединен к выходному патрубку 4 испытуемого компрессора 5, а отводящий патрубок 6 соединен через регулируемый дроссель 7 с пульсатором 8 г а « вою потока и с входом турбины 9 испытуемого турбокомпрессора 5 Регулируемый дроссель 7 выполнен в виде вихревой трубы, татенциальный входной элемент 10 которой соединен с выходом компрессора 1 осевой выход 11 которой соединен с атмосферой, а тангенциальный - с турбиной () и пульсатором 8 Вихревая труба 7 выполненная в виге цилиндрическом) участка 1,5 с входным 10 и выходным 2 хк мснгауш, прячем входной элемент К) выполнен в виде блока завихригелей с тан- С пциально расположенными соплами 14, а выходной элемент 12 - в виде щелевого диффузора, на вхспе в который размещен подвижный конус 15 с отверстиями 16 по оси, соединенным магистралью 17 с выходом из турбины 9 ииштуемою турбокомпрессора 5 Конус 15 снаб/кен механизмом 18 управления, а пульсатор 8 выполнен в виде заслонки с приводом 19, размещенной на отводящем патрубке 20

N4 тройства ишерения параметров потока по i а зовозду шному тракту стенда, элементы автоматики и схемы управления элементами стенда, системы контроля и измерения параметров испытуемого турбокомпрессора условно не показаны

Стенд работает следующим образом

При запуске с помощью механизма 18 управления перемещают подвижный конус 15 в крайнее правое положение и открывают полностью вход в кольцевую щель выходного элемента 12 Заслонку пульсатора 8 устанавливают в закрытое положение С помощью схемы управления стендом (не показана), включают регулируемый привод 2 тех нологического компрессора 1 и увеличивают частоту вращения привода При этом воздух поступает us атмосферы через компрессор 5 и входную магистраль 3 на вход тех полотичесчо о компрессора 1 В технологи ческом компрессоре 1 ВОЗДУХ сжимается, давление Рк и температура-Т воздуха на выходе и технологического компресчора 1 увеличиваются

15

25

10

2030 5055

35

40

45

РТ

4 Рб

и Г„ ТЛ

где

При запуске

PC и Т0 - параметры воздуха на входе в компрессор 5 испытуемого турбокомпрессора Воздух с повышенным давлением и температурой из технологического компрессора 1 поступает в блок завихрителей входного элемента 10 цилиндрического участка 13, проходит через тангенциально расположенные сопла 14, получают закрутку, закрученный поток распространяется по трубе от входною элемента 10 к выходному элементу 12 При этом энергия сжатого воздуха преобразуется в кинематическую энергию закрученного потока воздуха Давление воздуха снижается в цилиндрическом участке 13, в закрученном потоке за счет возникновения известного эффекта Ранка происходит энергетическое разделение потока воздуха Температура на периферии закрученною потока (на периферии вихря) повышается а в приосевой области потока понижается Кроме тою, понижается давление на оси закрученною потока (оси вихря) Дойдя до выходного элемента 12 ipocселя 7, периферия закрученною потока с повышенной температурой поступает на вход в кольцевую щель кольцевого диффузора В кольцевой щели закрученный поток тормозится с минимальными потерями, и кинетическая энертия закрученного потока преобразуется в энергию давления Из выходного элемента 12 воздух поступает на вход в турбину 9, в которой воздух расширяется и совершает работу Работа расширения воздуха в турбине 9 затрачивается на раскрутку испытуемою турбокомпрессора 5 Ротор испытуемого турбокомпрессора 5 приходит во вращение Воздух после расширения в турбине 9 по магистрали 17 через отверстие 16 в подвижном конусе 15 поступает в приосевую область потока Поступающий возду х перемешивается с приосе- вым закрученным потоком и движется в направлении от выходного элемента 12 к входному элементу 10 цилиндрического участка 13 При этом за счет энергетического разделения потока тепловая энергия приосевого потока передается периферийному потоку Температура приосевого потока понижается, а температура периферийного потока повышается Закрученный приосевой поток распространяется по приосевой области и через осевой выход 11 выходит в атмосферу

По мере повышения частоты вращения ротора турбокомпрессора с помощью схемы управления увеличивают частоту вращения регулируемою привода 2 и перемещают механизмом 18 управления подвижный конус 15 так, чтобы температура воздуха и давле ние на из кольцевой щели выходного элемента 12 соответствовали заданным по условиям испытания турбокомпрессора Параметры испытания турбины 9 и комнрессо

pa 5 контролируются с помощью системы контроля и измерения (не показана/

При воссоздании наиболее тяжелых режимов работы турбокомпрессоры, к которым относятся циклически повторяющиеся переходы от минимальной частоты вращения ро ;ора турбокомпрессора до максимальной и обратно, циклически изменяют часгот вра щення ptг лируемою привода 2 т(..Хцоло м ческого компрессора I и площадь нс нхо- де в кольцевую цель а с чет перемете ния подвижною конуса 15, при этом давле ние и температура на входе в турбину ч циклически изменяхтгя При ускоренных ре сурсных испытаниях : целью обеспечения максимальных циклических ,тинями HVMIX перегрузок и термических даров изменяк циклически частоту враиении регулируемо о природа 2 технологического компрессор,) 1 и площадь на вхоае в кольцевую щель от минимальных до максимальных При максимальной частоте вращении регулируемого привода 2 площадь на входе в кольцевую щель увеличивают, перемещая подвижный конус 15 вправо При том давлг ние и температура на входе в турбину 9 максимальны, а при минимальной частоте вращения регулируемою привода 2 перемещают подвижный конус 15 влево и мень шают площадь входа в кольцевую щель При этом давление и температура на входе в турбину 9 минимальны. При таком реплировании режима работы стенда допол- чительно к изменению давления и температуры воздуха изменяется расход возду

5

0 о

Ь

ха через турбину 9 чп ковыпкн i uma мические механические и тепловые накп ки на компрессор 5 и (1 шпьпуемо го турбокомпрессора

Форму ш и iifiprj

1Стенд для испытания гчрбокомпрес сора, содержащий компрессор с приводом, ьходной патрубок которою присоединен к выходному патрубку компресч о|,а чспы уемо- го компрессора а отзодяьи и патрубок соединен через реализуемый дроссель с пчльсатором газового поток i и с входом турбины испытуемого турбокомпрессора тличающишх тем, что, с целью снижения энер очатрат путем использования энергии сжатого и рекуперации теплоты ходящего из турбины воздуха рсмулиру- емый дроссель выполнен в виде вихревой грубы, тангенциальный вход которой соединен i выходом компрессора, осевой вход

с выходом из турбины, осевой выход с атмосферой, а тангенциальный с ной и пульсатором

2Стенд но п I, ог.шчиюш,и(н.ч iev. что вихревая груба выполнена в виде ци линдрического участка с входным ч ныход ным элементами, причем входной эдемеш выполнен в виде блока авихрителеи с ган генциально расположенными соплами, а вы ходной элемент выполнен в виде щелевою диффузора, на входе в который рашечц-н подвижный конус с отверстием по оси i 1иненным магистралью с выходом ш ны испытуемою турбокомпрессора

Изобретение относится к испытанию лопаточных машин, в частности турбокомпрессоров двигателей внутреннего сгорания, и может найти применение при испытании турбин и компрессоров в общем и энерВход (ххздухо гетическом машиностроении Цель шобрете- ния снижение непрои шо.ипельных потерь энергии и в целом энергозатрат на испытание турбокомпрессора за счет использования энергии сжатого воздуха и рекуперации теплоты уходящего воздуха Регулируемый дроссель 7 выполнен в виде ци линдрического участка 13 с входным К) и выходным 12 элементами Входной элемент 10 выполнен в виде блока завихрителей с тангенциально расположенными соплами Выходной элемент 12 выполнен в виде щелевого диффузора, на входе в который установлен подвижный конус 15 с отверстием 16 по оси, который соединен г механизмом 18 управления, осевой выход 11 блока завихрителейс атмосферой, а тангенциальный выход - с турбиной 9 и пульсатором 8. 1 з п ф-лы, 2 ил 12 (Ј (Л о N3 05 05 17