PL61077B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 15.XII.1970 61077 KI. 42 k, 22/02 MKP G 01 n, 3/02 UKD Wspóltwórcy wynalazku: Piotr Berzowski, Eugeniusz Misiewicz, Andrzej Wszelaczynski Wlasciciel patentu: Glówny Instytut Górnictwa, Katowice (Polska) Sposób kontroli jakosci wykonania nastawnych lopatek wentylato¬ rów oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób kontroli ja¬ kosci wykonania nastawnych lopatek spawanych, uzywanych w wirnikach wentylatorów oraz urza¬ dzenie do stosowania tego sposobu.Dotychczas do kontroli jakosci wykonania nastaw¬ nych lopatek spawanych, uzywanych w wirnikach wentylatorów, sa stosowane sposoby i urzadzenia rentgenograficzne promieniami X lub y, defektosko¬ pia ultradzwiekowa oraz próby polem magnetycz¬ nym. Badania takie pozwalaja wykrywac i okreslac wady wewnetrzne metalowych elementów konstruk¬ cyjnych oraz laczacych je spoin. W wypadku nas¬ tawnych lopatek do wirników wentylatorów, które sa wykonywane przez polaczenie spawaniem trzpie¬ nia osadczego z powlokami profilu lopatki o prze¬ kroju niepelnym, istotne znaczenie ma kontrola spo¬ in zlacznych pod wzgledem ich jakosci i wytrzy¬ malosci, decydujaco wplywajacych na trwalosc lo¬ patek i pewnosc eksploatacyjna wentylatorów.Wynika to stad, ze lopatki wirnika w wentylato¬ rze sa obciazone .podczas pracy silami naporu stru¬ mienia tloczonego gazu oraz silami odsrodkowymi bezwladnosci ich mas w ruchu obrotowym, które wytwarzaja zlozony charakter obciazen calej kon¬ strukcji i spoin w lopatkach. Przy czym dodatkowo obciazenia te cechuje zmiennosc w czasie, powodo¬ wana pulsacja tloczonego czynnika i niewywaza¬ niem mas.Takie kryteria obciazen wywoluja zmienne napre¬ zenia materialu, które dzialaja zmeczeniowo, nisz- 10 15 25 czac jego strukture szczególnie w przekrojach naj¬ wiekszych naprezen, a wiec w miejscu wystepowa¬ nia zlozonego momentu osadzenia, dzialajacego w strefie spoin zlacznych lopatek wirnika. Dlatego tez wady wykonawcze tych spoin sa przyczynami szyb¬ kiego i niekontrolowanego zniszczenia lopatek, a ulamane lopatki podczas ruchu wirnika groza znisz¬ czeniem wentylatora oraz stwarzaja zagrozenie dla zalogi obslugujacej urzadzenie.Wskazane sposoby badania jakosci spoin sa nie¬ doskonale i "wykazuja wiele istotnych wad przy ba¬ daniu jakosci wykonania nastawnych lopatek spa¬ wanych, uzywanych w wirnikach wentylatorów. Na przyklad sposoby i urzadzenia rentgenograficzne sa stosowane przede wszystkim do wykrywania pu¬ stych przestrzeni oraz obcych wtracen w strukturze metalu. Przy czyim przy badaniu nimi spoin lopatek nie otrzymuje sie poprawnych wyników, poniewaz nie ma dostepu do pustej przestrzeni miedzy powlo¬ kami lopatek.Stad obrazy spoiny obwodowej na zdjeciach albo pokrywaja sie ze soba przy naswietlaniu prostopad¬ lym do osi trzpienia albo tez pokrywaja sie z obra¬ zami struktury trzpienia i powlok przy naswietla¬ niach katowych. Z tych wzgledów nie mozna jedno¬ znacznie interpretowac wyników uzyskanych a szczególnie lokalizowac dostrzezone wady. Defekto¬ skopia ultradzwiekowa w tych wypadkach tez nie daje wyników niespornych.Uzywa sie jej do wykrywania pekniec i pustych 6107761077 przestrzeni w metalu oraz braków przetopów w spoinach. Przy spoinach obwodowych w lopatkach skomplikowany ksztalt oraz dwupowlokowa budowa przedmiotów badanych powoduja rozproszenie syg¬ nalów oraz powstawanie róznorodnych i róznokie- runkowych odbic, które wytwarzaja falszywy obraz struktury spoin oraz laczonych czesci. Sposoby mag¬ netycznych badan lopatek sa zawodne, poniewaz mozna przy uzyciu ich wykryc tylko ewentualne wady powierzchniowe, natomiast jest niemozliwe okreslenie struktury na wskros materialu.Poza tym wszystkie omówione sposoby badan wy¬ magaja drogiej i skomplikowanej aparatury badaw¬ czej oraz wysoko wykwalifikowanej obslugi. Nieza¬ leznie od tego sam proces badawczy jest zmudny, pracochlonny i kosztowny. Jednoczesnie otrzymywa¬ ne wyniki badan spoin nie stwarzaja podstaw do prognozowania wytrzymalosci i trwalosci lopatek, co ma istotne znacznie dla osiagniecia pewnosci eksploatacyjnej wirników z nastawnymi lopatkami i wyposazonych ;w nie wentylatorów.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu uproszczonej kontroli odbiorczej nastawnych lopa¬ tek uzywanych w wirnikach wentylatorów, o budo¬ wie powlokowej i laczonych przez spawanie z trzpieniami osadczymi który pozwala wykluczyc wa¬ dy i niedoskonalosci omówionych sposobów badan, a równoczesnie zezwala na prognozowanie wytrzy¬ malosci eksploatacyjnej lopatek.Istota wynalazku jest sposób mechanicznej kon¬ troli jakosci nastawnych lopatek wentylatorów o konstrukcji spawanej, polegajacy na sztywnym mo¬ cowaniu badanej lopatki trzpieniem osadczym w uchwycie przyrzadu w róznych polozeniach kato¬ wych oraz przeprowadzaniu identycznych prób ko¬ lejno w dwóch przeciwstawnych polozeniach przy obrocie o kat 180°. Przy czym swobodny koniec lo¬ patki w róznych polozeniach jest obciazony tym sa¬ mym ciezarem, dobranym do wskaznika wytrzyma¬ losci przekroju, a jednoczesnie sa mierzone doklad¬ nymi przyrzadami wielkosci strzalek ugiecia pod obciazeniem oraz wielkosci odksztalcen wywolanych obciazeniem w tych samych przedzialach i punktach lopatki. Nastepnie przez porównanie dwóch kolej¬ nych wyników z przeciwstawnych prób uzyskuje sie ocene mechanicznej wytrzymalosci doraznej po¬ szczególnych odcinków spoiny zlaczonej powloki lo¬ patki tak, aby lopatka wytrzymywala obciazenia dy¬ namiczne podczas pracy w wirniku wentylatora.Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug wyna¬ lazku jest specjalnym stanowiskiem badawczo-po- miarowym, które wyposazono w sztywny uchwyt trzpienia lopatki oraz w sztywna rame z przesuwnie umocowanym na niej przyrzadem do dokladnego po¬ miaru odksztalcen liniowych lopatki pod obciaze¬ niem, a jednoczesnie stanowisko jest zaopatrzone w specjalny zespól obciazajacy wolny koniec bada¬ nej lopatki. Uchwyt umocowany na sztywnym sto¬ jaku umozliwia nieruchome mocowanie trzpienia w róznych polozeniach katowych, natomiast przyrzad pomiarowy umieszczony suwliwie na ramie zaopa¬ trzonej w podzialke umozliwia mierzenie polozenia powloki lopatki w tych samych punktach przed ob¬ ciazeniem, z przylozonym obciazeniem oraz po zdje¬ ciu obciazenia badawczego. Zespól obciazajacy ba¬ dana lopatke ma wymienny zestaw obciazników przymocowany do ruchomej ramy obejmujacej lo¬ patke i wyposazonej w pryzmatyczna stopke oporo¬ wa, przy tym rama jest zawieszona na linie umo- 5 cowanej na wciagarce, co umozliwia mechaniczne manipulowanie rama z obciazeniem przez opuszcza¬ nie jej az do zetkniecia sie oporowa stopka z po¬ wloka lopatki i obciazenia jej przy swobodnym zwi¬ sie lub tez podciaganie ramy z obciaznikami do gó- io ry i zdejmowanie obciazenia z lopatki.Urzadzenie badawczo-pomiarowe umozliwia prze¬ prowadzanie prób odbiorczych spoin lopatki przez obciazanie tym samym obciazeniem konca przyspa- wanej do trzpienia powloki w polozeniach przeciw- 15 leglych, po obróceniu o kat 180°. Jesli wyniki uzy¬ skanych ta droga odksztalcen, zmierzonych w tych samych punktach, sa rózne wówczas jeden z odcin¬ ków spoiny jest gorszy i ma mniejsza wytrzymalosc.Przy zginaniu niebezpieczne sa naprezenia przede 20 wszystkim rozciagajace, które wystepuja w powloce górnej od strony przylozonego obciazenia, dlatego tez zwiekszona strzalka ugiecia lub trwale odksztal¬ cenie pozwalaja przepuszczac ponad wszelka watpli¬ wosc, ze górny odcinek spoiny jest nieprawidlowo 25 wykonany. Dlatego, lopatke z taka spoina nalezy od¬ rzucic, aby nie narazac wentylatora na zniszczenie na skutek jej zlamania podczas pracy. Poczynione próby i obserwacje oraz statystyczne opracowanie wyników, sprawdzonych dodatkowo innymi sposo- 30 bami, pozwalaja na stawianie diagnozy eksploata¬ cyjnej badanym lopatkom, a to zabezpiecza wenty¬ latory oraz obslugujaca je zaloge.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 35 przedstawia urzadzenie badawczo-pomiarowe we¬ dlug wynalazku w widoku bocznym, a fig. 2 — urzadzenie w widoku od strony badanej lopatki.Urzadzenie wedlug wynalazku jest zbudowane w ten sposób, ze do sztywnego stojaka 1 jest przytwier- 40 dzony dwuczesciowy uchwyt 2, w którym mocuje sie trzpien 3 lopatki 5 tak, aby kolnierz trzpienia 3 przylegal scisle do powierzchni bocznej uchwytu 2.Powloki lopatki 5 sa polaczone z kolnierzem trzpie¬ nia 3 obwodowa spoina 4. Do stojaka 1 jest przy- 45 mocowana sztywna rama 6, której ramie polozone jest nad badana lopatka 5 równolegle do jej osi.Ramie ramy 6 jest zaopatrzone w podzialke 7 oraz ruchomy suwak 8, na którym jest umocowany zegarowy czujnik 9 lub inny dokladny przyrzad po- 50 miarowy, pozwalajacy na porównawczy pomiar po¬ lozenia górnej powierzchni powloki lopatki w usta¬ lonych miejscach. Podzialka 7 umozliwia ustawianie suwaka 8 z czujnikiem 9 w zadanym polozeniu, przy czym polozenie czujnika 9 na suwaku tez moze byc 55 ustalane wedlug potrzeb. Na koncu lopatki 5 jest umieszczona ruchoma rama 10 zaopatrzona w oporo¬ wa, pryzmatyczna stopke 11, która opiera sie o po¬ wierzchnie badanej lopatki 5, przykladajac obciaze¬ nie próbne, jakie uzyskuje sie przez podwieszenie 60 na ramie 10 obciazników 12. Rama 10 jest zawieszo¬ na na linie 13 umocowanej na przesuwnie ustawio¬ nej wciagarce 14 o sterowanym napedzie mechanicz¬ nym.Kontrole jakosci wykonania nastawnych lopatek 65 przeznaczonych do wirników wentylatorów w urza-5 61077 6 dzeniu badawczo-pomiarowym przeprowadza sie w róznych polozeniach katowych, porównujac wyniki uzyskiwane dla polozen przeciwstawnych, przy obrocie o kat 180° i stosowaniu dla tych polozen tej samej wartosci obciazenia 12. W tym celu mocuje sie trzpien 3 lopatki 5 w uchwycie 2 stojaka 1 w wybranym polozeniu, nastepnie ustawia sie czujnik 9 na suwaku 8, aby uzyskac wlasciwe polozenie stopki czujnika 9 w stosunku do powloki lopatki 5.Po tym w ustalonym na podzialce 7 miejscach na ramieniu ramy 6 wykonuje sie czujnikiem 9 pomia¬ ry polozenia wzglednego powloki lopatki 5. W dal¬ szej kolejnosci podwiesza sie na podniesionej wcia¬ garka 14 ramie 10 obciazniki 12 i opuszcza wciagar¬ ka 14 na linie 13 rame 10 z obciaznikami 12 tak, aby wsparla sie stopka 11 o powloke na koncu lopatki 5 i obciazyla ja. W poprzednio ustalonych podzialka 7 punktach na ramieniu ramy 6 ustawia sie suwak 8 z czujnikiem 9 i mierzy sie wielkosci przemiesz¬ czen liniowych wzglednych powloki lopatki 5. Na¬ stepnie podciaga sie wciagarka 14 na linie 13 rame 10 do góry, aby stopka 11 stracila kontakt z powloka lopatki 5 i powtarza sie pomiary polozenia powloki lopatki 5 czujnikiem 9 w ustalonych uprzednio pun¬ ktach.Po wykonaniu tych pomiarów sprawdzajacych i zapisaniu wyników zwalnia sie trzpien 3 w uch¬ wycie 2 i obraca lopatke o 180°, a nastepnie po za¬ cisnieciu uchwytu 2 powtarza sie opisany cykl sprawdzajaco-pomiarowy, przeprowadzajac pomiary w poprzednio ustalonych punktach. Wyniki prze¬ mieszczen i odksztalcen powlok pod obciazeniem, uzyskane w tych samych pomiarowych przedzia¬ lach, porównuje sie ze soba oznaczajac róznice mie¬ dzy nimi.W taki sam sposób postepuje sie przy dalszych próbach lopatki w innych polozeniach katowych, przy czym zmienia sie tylko dla kazdej pary prób wielkosc obciazenia ramy 10 obciaznikami 12, do¬ stosowujac je do wskaznika wytrzymalosci przekro¬ ju lopatki 5 w strefie spoiny 4. Porównanie wyni¬ ków przemieszczen i odksztalcen liniowych parami w róznych polozeniach katowych pozwala okreslic jakosc spoiny 4 w poszczególnych jej odcinkach. 5 PL PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób kontroli jakosci wykonania nastawnych lopatek wentylatorów, znamienny tym, ze badana lopatke mocuje sie sztywno jej trzpieniem osadczym w uchwycie przyrzadu, ustawiajac ja w róznych po¬ lozeniach katowych i przeprowadza sie identyczne próby kolejno w dwóch przeciwstawnych poloze¬ niach przy obrocie o kat 180°, obciazajac swobodny koniec lopatki tym samym ciezarem dobranym do wskaznika wytrzymalosci przekroju, a jednoczesnie mierzy sie dokladnymi przyrzadami wielkosci strza¬ lek ugiecia pod obciazeniem oraz wielkosci odksztal¬ cen wywolanych obciazeniem w tych samych prze¬ dzialach i punktach lopatki, przy czym przez porów¬ nanie dwóch kolejnych wyników z przeciwstaw¬ nych prób uzyskuje sie ocene mechanicznej wy¬ trzymalosci doraznej poszczególnych odcinków spo¬ iny zlacznej powloki lopatki tak, aby lopatka wy¬ trzymywala obciazenia dynamiczne podczas pracy w wirniku wentylatora. 2. Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze sklada sie z dwucze¬ sciowego uchwytu (2) mocujacego trzpien (3) lopatki (5) sztywno zamocowanego na stojaku (1), z ramy (6) umieszczonej nad lopatka (5) i zaopatrzonej w po- dzialke (7) a takze w suwak (8), z zegarowego czuj¬ nika (9) mocowanego nastawnie na suwaku (8) nad osia lopatki (5) i stykajacego sie stopka z jej po¬ wloka podczas badan oraz z obciazajacej ramy (10) zaopatrzonej w oporowa stopke (11) naciskajaca na powloke lopatki (5) i wymienne obciazniki (12), przy czym rama (10) jest zawieszona linia (13) na wcia¬ garce (14) tak aby przez podnoszenie i opuszczanie ramy (10) powodowac odciazanie lub obciazanie po¬ wloki na koncu lopatki (5) stopka (11) za pomoca dobranych obciazników (12). 15 20 25 30 35KI. 42 k, 22/02 61077 MKP G 01 n, 3/02 MjhlLLLU /T7T \\\\ //// \V\\ //// Fig.

2. iT31. Naklad 343 cgz. PL PL