RU2023248C1 - Method and bench for testing turbo-supercharging compressor of internal combustion engine - Google Patents
Method and bench for testing turbo-supercharging compressor of internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2023248C1 RU2023248C1 SU4824550A RU2023248C1 RU 2023248 C1 RU2023248 C1 RU 2023248C1 SU 4824550 A SU4824550 A SU 4824550A RU 2023248 C1 RU2023248 C1 RU 2023248C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- turbocharger
- turbocompressor
- turbine
- compressor
- nozzle
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к испытательной технике, а именно к методам и средствам для испытаний турбокомпрессоров с полнопоточной турбиной. The invention relates to testing equipment, and in particular to methods and means for testing turbochargers with a full-flow turbine.
Известен способ испытаний турбокомпрессоров путем подвода рабочего тела с постоянным расходом к турбине, измерения давления перед турбиной и за компрессором, определения отклонения частоты вращения ротора турбокомпрессора от эталонных значений [1]. A known method of testing turbochargers by supplying a working fluid with a constant flow rate to the turbine, measuring the pressure in front of the turbine and behind the compressor, determining the deviation of the rotor speed of the turbocompressor from the reference values [1].
Недостатком указанного способа является узость диапазона испытаний турбокомпрессора, обусловленная отсутствием возможности испытаний газовоздушного тракта турбокомпрессора в режиме без вращения ротора и со снятым ротором, а также сложность поддержания постоянного расхода рабочего тела на турбине и увеличенная мощность источника рабочего тела (пускового компрессора), обеспечивающая эталонную (номинальную) частоту вращения ротора турбокомпрессора. The disadvantage of this method is the narrowness of the test range of the turbocharger, due to the inability to test the gas-air path of the turbocharger in the mode without rotor rotation and with the rotor removed, as well as the difficulty in maintaining a constant flow of the working fluid on the turbine and the increased power of the working fluid source (starting compressor), which provides a reference ( nominal) rotor speed of the turbocharger.
Известен способ испытаний турбокомпрессоров путем подвода рабочего тела от пускового или испытуемого компрессора и камеры сгорания к турбине с измерением частоты вращения турбкомпрессора и давлений за компрессором и перед турбиной [2]. A known method of testing turbochargers by supplying a working fluid from the starting or test compressor and the combustion chamber to the turbine with measuring the speed of the turbocharger and the pressure behind the compressor and in front of the turbine [2].
Известен стенд для испытаний турбокомпрессора, содержащий испытуемый турбокомпрессор с газовоздушным трактом с камерой сгорания, всасывающим, напорным и газоотводным патрубками и пусковым компрессором [3]. A known test bench for a turbocompressor, containing the test turbocharger with a gas path with a combustion chamber, a suction, pressure and exhaust pipes and a starting compressor [3].
Недостатками известного способа и стенда являются узость диапазона испытаний из-за наличия приводной турбины с парциальным впуском, невозможность испытаний газовоздушного тракта при снятом и заторможенном роторе турбокомпрессора с прямым и обратным направлениями движения рабочего тела, что затрудняет оценку состояния элементов газовоздушного тракта и не позволяет анализировать отдельно неподвижную и подвижную части турбокомпрессора, а также повышенная мощность пускового компрессора особенно для перегрузочных режимов работы турбокомпрессора. The disadvantages of this method and the stand are the narrowness of the test range due to the presence of a drive turbine with a partial inlet, the impossibility of testing the gas-air path when the turbocharger rotor is removed and braked with the forward and reverse directions of the working fluid, which makes it difficult to assess the state of the elements of the gas-air path and does not allow separate analysis stationary and moving parts of the turbocompressor, as well as increased power of the starting compressor, especially for turbine overload modes compressor.
Целью изобретения является расширение диапазона испытаний турбокомпрессора. The aim of the invention is to expand the test range of the turbocharger.
Сущность предлагаемого способа, включающего подачу воздуха высокого давления от пускового компрессора в зону турбины турбокомпрессора и измерение давления, температуры и расхода воздуха по газовоздушному тракту турбокомпрессора, заключается в том, что воздух высокого давления от пускового компрессора подают в поворотное сопло газоотводящего патрубка турбины, предварительно поворачивая сопло для создания прямого или обратного перепада давления в проточной части турбокомпрессора, а измерения параметров потока по тракту турбокомпрессора проводят как при прямом, так и при обратном перепаде давления в проточной части турбокомпрессора. К роме того, измерения по тракту турбокомпрессора проводят при снятом или заторможенном роторе турбокомпрессора. The essence of the proposed method, including the supply of high-pressure air from the starting compressor to the turbine of the turbocharger and measuring pressure, temperature and air flow through the gas-air path of the turbocharger, is that the high-pressure air from the starting compressor is fed into the rotary nozzle of the turbine exhaust pipe, previously turning nozzle for creating a direct or reverse pressure drop in the flow part of the turbocompressor, and measuring the flow parameters along the path of the turbocompressor litter performed as in the forward and the reverse pressure differential in the flow part of the turbocharger. In addition, measurements along the turbocompressor path are carried out with the turbocompressor rotor removed or inhibited.
Стенд для испытаний турбокомпрессора включает испытуемый турбокомпрессор, состоящий из компрессора, турбины, входного напорного и газоотводного патрубков, камеру сгорания и пусковой компрессор, соединенные с испытуемым турбокомпрессором патрубками, дополнительно снабжен двухступенчатым эжектором, установленным за турбиной в газоотводном патрубке, причем первая ступень эжектора снабжена диффузором и поворотным соплом, соединенным трубопроводом с пусковым компрессором, а вторая ступень снабжена диффузором с кольцевым соплом, соединенным трубопроводом с напорным патрубком турбокомпрессора за камерой сгорания. The test bench for a turbocharger includes a test turbocharger, consisting of a compressor, a turbine, an inlet discharge and exhaust pipes, a combustion chamber and a start compressor connected to the test turbocharger pipes, is additionally equipped with a two-stage ejector installed behind the turbine in the exhaust pipe, and the first stage of the ejector and a rotary nozzle connected by a pipeline to the starting compressor, and the second stage is equipped with a diffuser with an annular nozzle, connected ennym conduit with a pressure nozzle turbocharger for combustion chamber.
Достигаемый технический результат заключается в расширении диапазона режимов испытаний турбокомпрессора путем испытаний газовоздушного тракта при снятом или заторможенном роторе турбокомпрессора с прямым и обратным направлением движения рабочего тела, что позволяет анализировать отдельно неподвижную и подвижную части турбокомпрессора. Кроме того, наличие двухступенчатого эжектора, установленного за турбиной, позволяет снизить мощность пускового компрессора особенно для перегрузочных режимов работы турбокомпрессора, что существенно снижает затраты на испытания. Кроме того, предлагаемые способ и стенд испытаний турбокомпрессора позволяют путем измерений определить величину кромочных, профильных и иных потерь отдельно в подвижных и неподвижных частях газовоздушного тракта турбокомпрессора, а также производить испытания турбокомпрессора с частотой вращения ротора выше номинальной, т.е. в режимах с перегрузкой. При этом диапазон испытаний режимов работы турбокомпрессора расширяется от частоты вращения ротора равной нулю до предельной, определяемой прочностью конструкции без применения пускового компрессора с мощностью, превышающей испытуемый. The technical result achieved is to expand the range of turbocharger test modes by testing the gas-air path with the turbocharger rotor removed or inhibited with the forward and reverse directions of the working fluid movement, which makes it possible to analyze separately the stationary and moving parts of the turbocharger. In addition, the presence of a two-stage ejector installed behind the turbine allows to reduce the power of the starting compressor, especially for the overload modes of the turbocompressor, which significantly reduces the cost of testing. In addition, the proposed method and test bench for a turbocompressor make it possible to measure edge, profile and other losses separately in the moving and fixed parts of the gas-air path of the turbocompressor by measuring, as well as test a turbocompressor with a rotor speed higher than the nominal one, i.e. in overload modes. The test range of the turbocharger operating modes expands from the rotor speed equal to zero to the ultimate, determined by the strength of the structure without the use of a starting compressor with a power exceeding the test one.
Сравнение изобретения с прототипом позволяет установить соответствие его критерию "новизна". При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие изобретение от прототипов, не были выявлены и поэтому они обеспечивают заявляемым техническим решениям соответствие критерию "существенные отличия". Comparison of the invention with the prototype allows you to establish compliance with its criterion of "novelty." In the study of other well-known technical solutions in the art, the features that distinguish the invention from prototypes were not identified and therefore they provide the claimed technical solutions with the criterion of "significant differences".
На чертеже изображена принципиальная схема стенда. The drawing shows a schematic diagram of the stand.
Стенд содержит испытуемый турбокомпрессор 1, турбины 2 и общего ротора, газовоздушный тракт в составе всасывающего патрубка 4 напорного патрубка 5 с камерой сгорания 6 и газоотводного патрубка 7, двухступенчатый эжектор 8 с осевым поворотным соплом 9 первой ступени и периферийно-кольцевым соплом 10 второй ступени, пусковой компрессор 11 с патрубком 12, подключенным при помощи клапана 13 к соплу 9. Сопло 10 подключено трубопроводом 14 при помощи клапана 15 к напорному патрубку 5 за камерой сгорания. The stand contains a test turbocharger 1, turbine 2 and a common rotor, a gas-air duct as a part of the suction pipe 4 of the
П р и м е р. На стенде, включающем испытуемый турбокомпрессор 1, 2 и 3, газовоздушный тракт с камерой сгорания 6, всасывающий 4, напорный 5 и газоотводящий 7 патрубки с двухступенчатым эжектором 8 и пусковой компрессор 11, производят подготовку к испытаниям. Для этого на первом этапе вначале снимают ротор 3 турбокомпрессора. Затем пускают пусковой компрессор 11 и подают сжатый воздух на поворотное сопло 9 двухступенчатого эжектора 8, установленное в направлении по ходу рабочего тела и создают разряжение в газоотводном патрубке 7. При этом воздух поступает во всасывающую патрубок 4, проходит последовательно через диффузор и улитку компрессора 1, напорный патрубок 5 с камерой сгорания 6, улитку и сопловой аппарат турбины 2, гзаоотводной патрубок 7, первую и вторую ступени эжектора 8 с диффузорами и выбрасывается в атмосферу. При таком прямом движении воздуха определяют его расход, температуру и перепады давлений по газовоздушному тракту, что позволяет определить сопротивление газовоздушного тракта и судить о состоянии изготовления и монтажа упомянутых элементов, включая входные кромки диффузора компрессора 1 и соплового аппарата турбины 2 с улитками. После этого поворачивают сопло 9 двухступенчатого эжектора 8 на 180o и создают и избыточное давление в газотводном патрубке 7. При этом атмосферный воздух поступает через диффузоры эжектора 8 к соплу 9, смешивается с воздухом пускового компрессора 11 в газоотводном патрубке 7 и далее проходит последовательно через сопловой аппарат и улитку турбины 2, напорный патрубок 5 с камерой сгорания 6, улитку и диффузор компрессора 1 и через всасывающий патрубок 4 выбрасывается в атмосферу. При таком обратном движении воздуха определяют его расход, температуру и перепады давлений по газовоздушному тракту, что позволяет определить сопротивление элементов газовоздушного тракта и судить о состоянии изготовления и монтажа упомянутых элементов, включая выходные кромки диффузора компрессора 1 и соплового аппарата турбины 2 с улитками.PRI me R. At the stand, including the tested turbocharger 1, 2 and 3, a gas-air path with a
На втором этапе испытаний устанавливают ротор 3 турбокомпрессора на место и укрепляют его в неподвижном состоянии. После этого производят аналогичные испытаний турбокомпрессора и газовоздушного тракта в прямом и обратном направлениях движения воздуха, Это позволяет получить характеристики элементов газовоздушного тракта и сравнить их с теми же значениями, полученными на первом этапе. В этом случае оказывается возможным судить об аэродинамике рабочих колес компрессора 1 и турбины 2 с учетом аэродинамики диффузора, соплового аппарата и улиток компрессора и турбины. At the second stage of the tests, the rotor 3 of the turbocharger is installed in place and strengthened in a stationary state. After that, similar tests of the turbocharger and the gas-air duct in the forward and reverse directions of air movement are performed. This allows you to obtain the characteristics of the elements of the gas-air duct and compare them with the same values obtained in the first stage. In this case, it is possible to judge the aerodynamics of the impellers of the compressor 1 and the turbine 2, taking into account the aerodynamics of the diffuser, nozzle apparatus and compressor scrolls and turbines.
На третьем этапе ротор 3 компрессора освобождается от тормоза и при подаче воздуха от пускового компрессора 11 к поворотному соплу 9 двухступенчатого эжектора 8, установленного в направлении по ходу рабочего тела, турбокомпрессор вводится в действие. При этом снимаются характеристики турбокомпрессора на "холостом ходу", который устанавливается в зависимости от расхода воздуха, поступающего от пускового компрессора 11 к соплу 9 эжектора 8. Это позволяет определить характеристики "холодного" стенда при одинаковом массовом расходе рабочего тела через компрессор 1 и турбины 2. При этом не требуется определения отдельно расходов рабочего тела через компрессор 1 и турбину 2. Испытания "холодного" стенда позволяют оценить совершенство аэродинамических характеристик газовоздушного тракта компрессора и турбины, поскольку исключается погрешность в определении расходов рабочего тела. At the third stage, the compressor rotor 3 is released from the brake, and when the air is supplied from the
На четвертом этапе осуществляют испытания турбокомпрессора с подводом топлива в камеру сгорания 6 для увеличения температуры газов перед газовой турбиной 2. На этом этапе снимаются рабочие характеристики турбокомпрессора, включая частоту вращения ротора 3. Определяются условия запирания соплового аппарата турбины 2, которые способны вызвать помпажные явления в проточной части компрессора 1, находятся границы устойчивой работы турбокомпрессора. На последнем пятом этапе осуществляют испытания турбокомпрессора со сбросом части рабочего тела из напорного патрубка 5 во вторую ступень эжектора с кольцевым соплом 10. При этом увеличивается разряженное в газоотводном патрубке 7, при котором растет перепад давлений на турбине 2 и ее мощность, а ротор 3 раскручивается до частоты вращения выше номинальной. Этот этап позволяет производить испытания турбокомпрессора на достижение предельной частоты вращения ротора вплоть до разрушения. В результате расширяется диапазон испытаний турбокомпрессора при мощности пускового компрессора 11 ниже испытуемого. At the fourth stage, a turbocompressor is tested with fuel supplied to the
Стенд испытаний турбокомпрессора работает следующим образом. The test bench turbocharger operates as follows.
При снятом или заторможенном роторе 3 запускают в работу пусковой компрессор 11 и при открытии клапана 13 по трубопроводу 12 подводят воздух к поворотному соплу 9 двухступенчатого эжектора 8. При положении поворотного сопла 9 в соответствии со схемой на фиг.1 в газовоотводном патрубке 7 создают разрежение. При этом воздух поступает во всасывающий патрубок и проходит последовательно через диффузор и улитку компрессора (не показаны), напорный патрубок 5, камеру сгорания 6, улитку и сопловой аппарат турбины 2, газоотводной патрубок 7, двухступенчатый эжектор 8 и выбрасывается в атмосферу. При этом снимаются показания приборов по элементам газовоздушного тракта. Затем патрубок сопла 9 разворачивают на 180о и в газоотводном патрубке 7 создают избыточное давление. При этом воздух движется через газовоздушный тракт в обратном направлении. Снова снимают показания приборов по элементам газовоздушного тракта.When the rotor 3 is removed or braked, the
При установленном и расторможенном роторе 3 запуск стенда в работу обеспечивают аналогично при направлении сопла 9 в соответствии со схемой на фиг. 1. При этом снимают показания приборов при холостом ходе турбокомпрессора без подогрева рабочего тела. Затем подают топливо в камеру сгорания 6, воспламеняют его и увеличивают температуру рабочего тела перед турбиной 2 до поэтапного достижения номинальной частоты вращения ротора и снимают на каждом этапе показания приборов, установленных по газовоздушному тракту. With the rotor 3 installed and released, the stand is put into operation in the same way when the
Достижение предельной частоты вращения ротора турбокомпрессора осуществляют путем увеличения температуры рабочего тела выше номинальной и открытием клапана 15 на трубопроводе 14 с подачей части рабочего тела из напорного патрубка 5 за камерой сгорания 6 в периферийно-кольцевое сопло 10 двухступенчатого эжектора 8. При этом увеличивают разрежение в газоотводном патрубке 7, перепад давлений на турбине 2 и ее мощность, что выводит ротор 3 на предельную частоту вращения с фиксацией показаний приборов газо- воздушного тракта. The limiting rotational speed of the turbocharger rotor is achieved by increasing the temperature of the working fluid above the nominal temperature and opening the
В сравнении с прототипом изобретение обеспечивает получение характеристик стенда при снятом роторе турбокомпрессора с движением воздуха в прямом и обратном направлениях; получение характеристик стенда при заторможенном роторе турбокомпрессора с движением воздуха в прямом и обратном направлениях; получение характеристик стенда на холостых ходах ротора испытуемого турбокомпрессора при одинаковом расходе воздуха через проточную часть турбокомпрессора и газовоздушный тракт. Кроме того, повышается частота вращения ротора турбокомпрессора с парциальной или полнопроточной турбиной от номинальной до предельной при мощности пускового компрессора ниже испытуемого. In comparison with the prototype, the invention provides obtaining the characteristics of the stand when the rotor of the turbocompressor is removed with the movement of air in the forward and reverse directions; obtaining the characteristics of the stand when the rotor of the turbocompressor is inhibited with the movement of air in the forward and reverse directions; obtaining the characteristics of the stand at idle rotor of the tested turbocompressor with the same air flow through the flow part of the turbocompressor and the gas-air duct. In addition, the rotor speed of the turbocompressor with a partial or full-flow turbine increases from nominal to maximum when the starting compressor power is lower than the test one.
В результате изобретение позволяет расширить диапазон испытаний турбокомпрессора и снизить мощность пускового компрессора. As a result, the invention allows to expand the test range of the turbocharger and reduce the power of the starting compressor.
Предлагаемые способ и стенд испытаний турбокомпрессоров наддува двигателей внутреннего сгорания могут быть использованы на испытательных стендах машиностроительных и ремонтных заводов, исследовательских лабораторий НИИ и КБ. The proposed method and test bench for turbochargers for boosting internal combustion engines can be used at the test benches of engineering and repair plants, research laboratories of the research institute and design bureaus.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4824550 RU2023248C1 (en) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | Method and bench for testing turbo-supercharging compressor of internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4824550 RU2023248C1 (en) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | Method and bench for testing turbo-supercharging compressor of internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2023248C1 true RU2023248C1 (en) | 1994-11-15 |
Family
ID=21513846
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4824550 RU2023248C1 (en) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | Method and bench for testing turbo-supercharging compressor of internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2023248C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013050442A1 (en) | 2011-10-06 | 2013-04-11 | Schenck Rotec Gmbh | Method and device for powering a turbocharger |
DE102013100368A1 (en) | 2013-01-15 | 2014-07-17 | Schenck Rotec Gmbh | Method and device for driving a turbocharger |
RU2686234C1 (en) * | 2018-02-14 | 2019-04-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) | Method of testing small-sized turbines and test bench for its implementation |
-
1990
- 1990-05-21 RU SU4824550 patent/RU2023248C1/en active
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 974190, кл. G 01M 15/00, 1982. * |
2. Авторское свидетельство СССР N 976130, кл. F 04B 51/00, 1982. * |
3. Авторское свидетельство СССР N 1016723, кл. G 01M 15/00, 1983. * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013050442A1 (en) | 2011-10-06 | 2013-04-11 | Schenck Rotec Gmbh | Method and device for powering a turbocharger |
DE102011054236A1 (en) * | 2011-10-06 | 2013-04-11 | Schenck Rotec Gmbh | Method and device for driving a turbocharger |
DE102011054236B4 (en) * | 2011-10-06 | 2015-07-02 | Schenck Rotec Gmbh | Method and device for driving a turbocharger |
DE102013100368A1 (en) | 2013-01-15 | 2014-07-17 | Schenck Rotec Gmbh | Method and device for driving a turbocharger |
WO2014111330A2 (en) | 2013-01-15 | 2014-07-24 | Schenck Rotec Gmbh | Method and device for driving a turbocharger |
RU2686234C1 (en) * | 2018-02-14 | 2019-04-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) | Method of testing small-sized turbines and test bench for its implementation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4244222A (en) | Instrumentation probe | |
GB1534731A (en) | Method and apparatus for supercharging and recirculating exhaust gas to an internal combustion engine | |
CN105588712B (en) | Using the turbine blade cooling effect experimental rig and method of the pumping of combustion engine compressor | |
CN110726562A (en) | Diffuser and flame tube optimization matching experimental research device | |
CN105352676A (en) | Measurement method of air leakage of compressor and turbine of turbocharger | |
RU168392U1 (en) | Test bench for turbochargers of internal combustion engines | |
RU2023248C1 (en) | Method and bench for testing turbo-supercharging compressor of internal combustion engine | |
US6293105B1 (en) | Gas turbine with a plurality of burners and a fuel distribution system, and a method for balancing a fuel distribution system | |
GB2335281A (en) | Gas flow are measurement | |
RU2348910C1 (en) | Method of turbocharger trial | |
US6499299B2 (en) | Apparatus and method for diagnosing pressure-related problems in turbocharged engines | |
Prahst et al. | Experimental results of the first two stages of an advanced transonic core compressor under isolated and multi-stage conditions | |
RU2495394C1 (en) | Ice turbo compressor test bench | |
CN106017908B (en) | Rotary turbine flow and cooling test device and method | |
RU2243530C1 (en) | Test stand for internal combustion engine turbocompressor | |
RU151732U1 (en) | TEST FOR TURBOCHARGER FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
Bright et al. | Closed Loop Active Flow Seperation Detection and Control in a Multistage Compressor | |
Marelli et al. | Effect of circuit geometry on steady flow performance of an automotive turbocharger compressor | |
CN112254973B (en) | High-pressure compressor test piece mechanism | |
Chiang et al. | An investigation of steady and dynamic performance of a small turbojet engine | |
Clements et al. | The influence of diffuser vane leading edge geometry on the performance of a centrifugal compressor | |
CN113074949A (en) | System and method for detecting parameters of miniature aviation turbojet engine | |
RU2792508C1 (en) | Method for determining the air flow through the internal and external circuits of a bypass turbojet engine | |
RU132555U1 (en) | TURBO COMPRESSOR TEST STAND | |
AU753256B2 (en) | Gas flow area measurement |