close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

PL158939B1

код для вставкиСкачать
R ZEC ZPO SPO LITA
(12)
A
K
S
L
O
P
(2 1)
OPIS PATENTOWY (19) PL (11)158939
(13) B1
Numer zgłoszenia:
276963
(51)IntCI5:
G01M 13/04
Urząd Patentowy
Rzeczypospolitej Polskiej
(54)
2( 2) Data zgłoszenia:
30.12.1988
Sposób i urządzenie do modelowania rzeczywistych warunków obciążeń cieplnych łożysk
gazowych
(73)
(43)
Uprawniony z patentu:
Politechnika Lubelska, Lublin, PL
Zgłoszenie ogłoszono:
09.07.1990 BUP 14/90
(72)
Twórca wynalazku:
Stefan Fijałkowski, Lublin, PL
(45)
O udzieleniu patentu ogłoszono:
PL 158939 B1
30.10.1992 WUP 10/92
(57)1. S p o s ó b m o d e l o w a n i a rzeczyw isty ch w a r u n k ó w
o bc ią że ń c ie plny ch o r a z b a d a n i a r o z k ł a d ó w t e m p e r a t u r
w c zopie p o p r z e c z n e g o ło ż y s k a g a z o w e g o p o l e g a j ą c y na
p o m ia r z e t e m p e r a t u r , z n am ienny tym , że o d s t r o n y w irnik a (4) t u r b in y cieplnej o g r z e w a się n i e r u c h o m y p o z i o m y wał (1) d r ą ż o n y ło ży s k a a j e d n o c z e ś n i e o b c i ą ż a się
cieplnie ło ż y s k o w z d ł u ż j e g o osi i p o je g o o b w o d z i e
p o p r z e z n a d m u c h n a z e w n ę t rz n ą p o w ie rz c h n ię tulei (2)
po w ie trz a o k o n t r o l o w a n y c h t e m p e r a t u r a c h i ciśnieniach, p rz y czym d o k o n u j e się p o m i a r t e m p e r a t u r na
zewnętrznej p ow ierzchni wału (1) i na zew nętrznej p ow ierzchni tulei (2) o r a z p o m i a r ó w p r ę d k o ś c i o b r o t o w e j tulei
(2) za p o m o c ą z n a n y c h c z u j n i k ó w p o m ia r o w y c h .
3. U rz ą d z e n ie d o m o d e l o w a n i a rzeczywistych w a r u n kó w o b c ią ż e ń c ie p ln y ch o r a z d o b a d a n i a r o z k ł a d ó w t e m p e r a t u r w c zopie p o p r z e c z n e g o ło ż y s k a g a z o w e g o z aw ie rają ce , k o r p u s p o ł ą c z o n y z j e d n e j s t r o n y z t a r c z ą o p o row ą łoży ska w z d łu ż n e g o o s a d z o n ą na n i e r u c h o m y m
wale o d s t r o n y w i rn i k a t u r b i n y c ieplnej, z dru giej st r o n y
zaś p o ł ą c z o n y z k o r p u s e m p o w i e tr z n e j t u r b in y n a p ę d o wej, p o z io m y wał d r ą ż o n y , p o ł ą c z o n y p o p r z e z t arc zę z
k o r p u s e m u r z ą d z e n i a , g a z o w e ło ż y s k a ślizgowe, w z d ł u żne u m ie sz c z o n e p o o b y d w u .......................................................
SPOSÓB I URZĄDZENIE DO MODELOWANIA RZECZYWISTYCH WARUNKÓW
OBCIĄŻEŃ CIEPLNYCH ŁOŻYSK GAZOWYCH
Z a s t r z e ż e n i a
p a t e n t o w e
1. Sposób modelowania rzeczywistych warunków obciążeń cieplnych oraz badania rozkładów
temperatur w czopie poprzecznego łożyska gazowego polegający na pomiarze temperatur,
z n a ­
m i e n n y
tym,
że od strony wirnika (4) turbiny cieplnej ogrzewa się nieruchomy p o ­
ziomy wał (1) drążony łożyska, a jednocześnie obciąża się cieplnie łożysko wzdłuż jego osi
i po jego obwodzie poprzez nadmuch na zewnętrzną powierzchnię tulei (2) powietrza o kont ro­
lowanych temperaturach i ciśnieniach, przy czym dokonuje się pomiar
temperatur na ze wnętr z­
nej powierzchni wału (1) i na zewnętrznej powierzchni tulei (2) oraz pomi arów prędkości o b ­
rotowej tulei (2) za pomocą znanych czujników pomiarowych.
2. Sposób według zastrz.1 , z n a m i e n n y
tym,
że badania prowadzi się z zasi­
laniem i bez zasilania szczeliny smarnej łożyska powietrzem.
3. Urządzenie do modelowania rzeczywistych warunków obciążeń ciepln ych oraz do badania
rozkładów temperatur w czopie poprzecznego łożyska gazowego zawierające korpus połączony z
jednej
strony
z tarczą oporową
łożyska
wzdłużnego osadzoną na nieruc h o m y m
wale
od strony
wirnika turbiny cieplnej, z drugiej strony zaś połączony z korpusem p owie trznej turbiny na­
pędowej, poziomy wał drążony, połączony poprzez tarczę z korpusem urządzenia, gazowe łożys­
ka
ślizgowe,
wzdłużne
umieszczone
po
obydwu
końcach
tulei
i poprzeczne
s kładające
się z
czopa będącego częścią poziomego wału drążonego i tulei spełniającej rolę panewki, przewody
powietrzne doprowadzające sprężone powietrze do gazowych łożysk w z d ł użnyc h oraz przewody
doprowadzające
sprężone
turbiny napędowej,
powietrze
do
wnętrza
wału,
powietrze
do
dysz
i do
pneumatycznej
czujniki temperatury umieszczone w wirniku turbiny cieplnej, w wale drą­
żonym oraz w korpusie urządzenia,
z n a m i e n n e
tym,
że składa się z zamocowanego
z jednej strony centralnie, nieruchomo w korpusie (6) wału (1) poziomego dr ążonego z łączone­
go
z wirnikiem
złączoną
(4)
turbiny
nierozłącznie
cieplnej
z wirnikiem
obudowanego
(3)
(2) korpusem (6), a wirnik (3) obudową
tuleją
pneumatycznej
(2)
gazowego
łożyska
turbiny napędowej,
ślizgowego,
otoczonych
tuleją
(7) turbiny, wał (1) z drugiej strony zamknięty jest
tuleją (18) i przewodem powietrza (20) podparty jest trzema równomiernie rozmieszczonymi po
obwodzie obudowy (7) kołkami
(11) ustalającymi,
a tuleja (2) o średnicy ze wnętrznej mn iej­
szej od średnicy wewnętrznej korpusu (6) otoczona jest rozmieszczonymi w dwóch rzędach rów­
nomiernie
po
obwodzie
co najmniej
w każdym
w korpusie (6), przy czym wyloty dysz
trzema dyszami
(8) powietr znymi
umieszczonymi
(8) umieszczone są w pobliżu powierzc hni zewnętrznej
tulei (2), a zespół tulei (2) z wirnikiem (3) oddzielony jest od nier uchom ych elementów dwo­
ma łożyskami wzdłużnymi (9, 10), zasilanymi powietrzem z przewodów (16,
17), ponadto z two­
rzącej wału (1) wykonane są przelotowe otwory promieniowe skośne (12) z czujnikami
tempera­
tury i otwory (13) podające powietrze, zaś w wirniku (4) turbiny cieplnej po tworzącej stoż­
ka krzywoliniowego i w osi wirnika
(4) wykonane są otwory (14) n i e przel otowe z czujnikami
temperatury, a w korpusie (6) umieszczone są radiacyjne czujniki temperatury (15) oraz cz uj­
nik (5) do pomiaru prędkości obrotowej tulei (2).
***
Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do modelowania rzecz ywisty ch warunków
obciążeń cieplnych w czopie poprzecznego łożyska gazowego.
Dotychczas w technice do badania stanów obciążeń cieplnych łożysk gazowych stosowano
metody polegające na badaniach symulacyjnych prowadzonych na łożyskach m o del owych - głównie
poprzecznych,
dokonując pomiarów rozkładów
punktach
nieruchomych
łożyska
Simulator
Supporfed
gas
on
według
temperatur na powierzchniach panewek i w innych
L.Licht
- Lubricated
Fail
The Dynamic Characteristies
Bearing
Journal
of
of
Lu bric a t i o n
a Turborator
Technology,
158
939
3
October 1970, w zględnie dokonywano badań po wprowadzeniu łożyska do specjalnej komory - urzą ­
dzenie Pigotta i Macksa znane z czasopisma Lubrication Engenering v o l . 10, 1954. Znane są
również metody badania łożysk zainstalowanych w maszynach rzeczywistych, przy czym w b a d a ­
niach tych s prowad zało się to do pomiarów temperatur na powierzchniach panewek, według
B .Ster n l i c h t ; Gas- Bearin g Turbomechinery Journal of Lubrication Technology, October, 1968 r.
P.W.Curwen Investi gatio n of Air Bearing for Small H igh-Performance Aircraft Gas Turbines
Journal of E n g ineeri ng for Power, October 1972 r.
Znane jest z opisu patentowego polskiego nr 132 307 urządzenie do badania poprzecznych ło­
żysk gazowych a erodynamicznych i/lub aerostatyc znych, zwłaszcza obciążonych cieplnie składa­
jące się z w ydrąż onego wału łożyskowego o jednakowej średnicy na całej długości, podpartego
w dwu poprzeczn ych łożyskach aerostatycznych, pomiędzy którymi umieszczona jest wymienna
panewka badanego poprzecznego łożyska aerodynamicznego lub a e r o s t atycz nego, która połączona
jest z układem obciążającym, a na wale z jednej strony osadzony jest wirnik turbiny p n e u m a ­
tycznej i tarcza wzdłużnych łożysk aerostatycznych, a z drugiej strony wału pomiarowa tarcza
modulacyjna,
przy
czym
wewnątrz
wału
w wydrążeniu
umieszczony
jest nieruchomy
regulowany
grzejnik elektryczny z czujnikami pomiarowymi temperatury umiejscowionymi w pobliżu wew nętrz­
nej powierzchni
wału,
zaś w panewce
łożyska aerodynamicznego lub aerostatycznego wykonane
są przelotowe otwory impulsowe o średnicy poniżej 0,6 mm rozłożone równomiernie po obwodzie
i połączone e lastycznymi przewodami z rtęciowym manometrem bateryjnym i nieprzelotowe otwory,
w których umies zczone są spoiny pomiarowe termometrów termoelektrycznych, a radiacyjne c z u j ­
niki pomiaru te mperatury powierzchni wału umieszczone są w pobliżu powierzchni obracającego
się wału po obydwu stronach panewki badanego łożyska.
Znane dotychcza s metody badawcze - sposoby i urządzenia - nie pozwalają na ustalenie
ilościowych zwi ązków zachodzących pomiędzy wymuszeniem obciążenia cieplnego, pochodzącym
od elementu czynnego maszyny na przykład wirnika turbiny a obciążeniem cieplnym łożyska, nie
pozwalają również na jednoczesny pomiar temperatur na powierzchni czopa i powierzchni p a n e w ­
ki a tym samym nie pozwalają na jednoczesne określenie warunków wymiany ciepła pomiędzy c z o­
pem a panewką.
Istotą sposobu modelowania rzeczywistych warunków obciążeń cieplnych oraz badania roz­
kładów temperatur w czopie poprzecznego łożyska gazowego polegającego na pomiarze temperatur
jest to,
że od strony
wirnika turbiny cieplnej
ogrzewa
się nieruchomy poziomy wał drążony
łożyska a, jednoc ześnie obciąża się cieplnie łożysko wzdłuż jego osi i po jego obwodzie p o ­
przez nadmuch
ciśnieniach,
na
zewnętrzną
przy
czym
tulei
powietrza
dokonuje się pomiarów temperatur
na zewnętrznej powierzchni
czujników pomiarowych.
powierzchnię
tulei oraz pomiarów prędkości
o kontrolowanych temperaturach
i
na zewnętrznej powierzchni wału i
obrotowej tulei za pomocą znanych
Badania prowadzi się z zasilaniem i bez zasilania szczeliny smarnej
łożyska powietrzem.
Istotą urzą dzeni a do modelowania rzeczywistych war unków obciążeń cieplnych oraz do b a ­
dania rozkładów temperatur w czopie poprzecznego łożyska gazowego zawierającego korpus p o ł ą ­
czony z jednej
strony
z tarczą oporową łożyska wzdłużnego osadzoną na nieruchomym wale od
strony wirnika turbiny cieplnej, z drugiej strony zaś połączony z korpusem powietrznej tur­
biny napędowej,
poziomy wał drążony, połączony poprzez tarczę z korpusem urządzenia, gazowe
łożyska ślizgowe, wzdłużne umieszczone po obydwu końcach tulei i poprzeczne, składające się
z czopa będącego częścią poziomego wału drążonego i tulei spełniającej rolę panewki, p r z e ­
wody powietrzne doprowadzające sprężone powietrze do gazowych łożysk wzdłużnych oraz p r z e ­
wody doprowadzające sprężone powietrze do wnętrza wału, powietrze do dysz i do pneumaty cz­
nej turbiny napędowej, czujniki temperatury umieszczone w wirniku turbiny cieplnej, w wale
drążonym oraz w korpusie urządzenia jest to, że składa się z zamocowanego z jednej strony
centralnie, nieru chomo w korpusie wału poziomego drążonego złączonego z wirnikiem turbiny
158
4
939
cieplnej obudowanego tuleją gazowego łożyska ślizgowego, złączoną nierozłącznie z wirnikiem
pneumatycznej turbiny napędowej, otoczonych tuleją i korpusem, a wirnik obudową turbiny,
wał z drugiej strony zamknięty jest tuleją i przewodem powietrza, podparty jest trzema równo­
miernie rozmieszczonymi po obwodzie obudowy kołkami ustalającymi, a tuleja o średnicy ze­
wnętrznej mniejszej od średnicy wewnętrznej korpusu otoczona jest rozmieszczonymi w dwóch
rzędach równomiernie po obwodzie co najmniej w każdym trzema dyszami powietrznymi umieszczo­
nymi w korpusie, przy czym wyloty dysz umieszczone są w pobliżu powierzchni zewnętrznej tul e i , a zespół z wirnikiem oddzielony jest od nieruchomych elementów dwoma łożyskami wzdłuż­
nymi, zasilanymi powietrzem z przewodów, ponadto w tworzącej wału wykonane są przelotowe
o twory promieniowe skośne z czujnikami temperatury i otwory podające powietrze, zaś w wir ni­
ku turbiny cieplnej po tworzącej stożka krzywoliniowego i w osi wirnika wykonane są otwory
nieprzelotowe z czujnikami temperatury, a w korpusie umieszczone są radiacyjne czujniki tem­
peratury oraz czujnik do pomiaru prędkości obrotowej tulei.
Korzystnym skutkiem wynalazku jest to, że pozwala na modelowanie powiązań pomiędzy
cieplnym oddziaływaniem elementu czynnej maszyny przepływowej a obciążeniem cieplnym łożyska
acrostatycznego lub aerodynamicznego, a zarazem na uzależnienie rozkładów temperatur na p o ­
wierzchni czopa łożyskowego - wału takich łożysk, od wielkości obciążeń cieplnych. Jednocześ­
nie wynalazek umożliwia ilościowe wyznaczenie wielkości charakteryzujących obciążenie ciepl­
ne.
Wynalazek został uwidoczniony na rysunku w przykładzie wykonania w przekroju wzdłużnym.
Urządzenie
do
modelowania
rzeczywistych
warunków
obciążeń
cieplnych
oraz
do badania
rozkładów temperatur w czopie poprzecznego łożyska gazowego składa się z zamocowanego z jed­
nej strony centralnie, nieruchomo w korpusie 6 wału 1 poziomego drążonego złączonego z w ir­
nikiem
4 turbiny
rozłącznie
cieplnej obudowanego tuleją 2 gazowego
z wirnikiem
a wirnik 3 obudową
3 pneumatycznej
7 turbiny.
turbiny napędowej,
łożyska ślizgowego,
otoczonych
złączoną nie­
tuleją 2 korpusem 6,
Wał 1 z drugiej strony zamknięty jest tuleją 18 z uszczelką
19 i przewodem powietrza 20 ipodparty jest trzema równomiernie rozmieszczonymi
obudowy 7 kołkami
po
obwodzie
a tuleja 2 o średnicy zewnętrznej mniejszej od
średnicy
jest rozmieszczonymi w dwóch rzędach równomiernie po
obwodzie
11 ustalającymi,
wewnętrznej korpusu 6 otoczona
dwunastoma dyszami
8 powietrznymi umieszczonymi w korpusie 6. Wyloty dysz 8 umieszczone są
w pobliżu powierzchni
zewnętrznej
tulei 2, a zespół tulei 2 z wirnikiem 3 oddzielony jest
od nieruchomych elementów dwoma łożyskami wzdłużnymi 9 i 10, zasilającymi powietrzem z prze­
wodów 16 i 17, ponadto w tworzącej wału 1 wykonane są przelotowe otwory promieniowe skośne
12 z czujnikami temperatury i otwory 15 podające powietrze, a w wirniku 4 turbiny cieplnej
po
tworzącej
stożka krzywoliniowego
i w osi wirnika 4 wykonane są otwory 14 nieprzelotowe
z czujnikami temperatury. W korpusie 6 umieszczone są radiacyjne
oraz czujnik 5 do pomiaru prędkości obrotowej tulei 2.
Sposób
modelowania
rzeczywistych
warunków
obciążeń
cieplnych
czujniki
oraz
15 temperatury
badania
rozkładów
temperatur w czopie poprzecznego łożyska gazowego polega na tym, że od strony wirnika 4 tur­
biny cieplnej ogrzewa się nieruchomy poziomy wał
się cieplnie
łożysko wzdłuż jego osi
wierzchnię tulei
tury
dokonuje
się
1 drążony łożyska a jednocześnie obciąża
i po jego obwodzie poprzez nadmuch na zewnętrzną p o ­
2 powietrza o kontrolowanych temperaturach i ciśnieniach.
na zewnętrznej powierzchni
wału
Pomiaru tempera­
1 i na zewnętrznej powierzchni
tulei 2
oraz pomiarów prędkości obrotowej tulei 2 za pomocą znanych czujników pomiarowych.
prowadzi się z zasilaniem i bez zasilania szczeliny smarnej łożyska powietrzem.
Badania
Przed przystąpieniem do uruchomienia urządzenia należy doprowadzić sprężone powietrze
przewodami 16 i 17 do łożysk wzdłużnych 9 i 10 oraz do łożyska poprzecznego przewodem 20
poprzez wydrążony
napędową
poziomy wał 1 l otwory
z wirnikiem
3.
Jednocześnie
do
13. Następnie uruchamia się pneumatyczną
obudowy
nieruchomego
wirnika
turbiny
turbinę
4 cieplnej
158
939
5
doprowadza się ze źródła zewnętrznego - palników gazowych, spaliny o żądanym poziomie tempe­
ratury, kontrolowanym czujnikami temperatury 14. Obciążenie cieplne łożyska wywierane jest
za pomocą ogrzewania wału poprzez wirnik 4 i kontrolowanego schładzania tulei 2 poprzez
nadmuch powietrza dyszami 8 o sterowanym ciśnieniu i temperaturze. Rozkłady temperatur na
powierzchni wału 1 mierzone są po obwodzie i po długości czujnikami 12. Temperatury na p o ­
wierzchni tulei 2 mierzone są czujnikami radiacyjnymi 15. Prędkości obrotowe zespołu tuleja
2 oraz wirnik 3 mierzone są czujnikiem magnetycznym 5. D ysze 8 służą do wywierania nacisku
na obracającą się tuleję 2. W zależności od programu badań, łożysko z tuleją 2 może pracować
w systemie zasilanym jako aerostatyczne lub hybrydowe lub w systemie bez zasilania jako
aerodynamiczne. W tym celu należy odciąć dopływ powietrza przewodem 20 do wnętrza wału 1.
158
939
Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.
Cena 5000 zł.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
408 Кб
Теги
pl158939b1
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа