Лопатка компресора газотурбінної установки

1. Лопатка газотурбінної установки, виготовлена зі сплаву на основі титану і містить жорстко 3 3413 4 співвідношення товщин першого дискретного і Пропонована лопатка компресора газозовнішнього шарів покриття: Н1=(0,1...0,5)Н2. турбінної установки, виготовлена зі сплаву на осЗавдяки конструкції покриття, перший шар нові титану і містить жорстко з'єднані між собою якого має дискретну структур у, др угий - суцільний замкову частину 1 і перо 2. На перо 2 нанесене шар покриття, заповнюючи кордони між дискретзахисне покриття. Захисне покриття має два шари, ними локальними зонами першого шару, суттєво перший з яких 3, нанесений вакуум-плазмовим підвищує його характеристики міцності і ерозійної методом безпосередньо на основу 2 і має дисстійкості. Окрім сказаного згадане покриття однокретну структур у, а др угий - зовнішній шар 4 викочасно є і теплозахисним. Тому згадана конструкція наний суцільним. лопатки з покриттям є ерозійно-корозійно стійкою, Лопатка компресора газотурбінної установки має підвищену межу витривалості при термовтомі, працює так. дозволяє знизити швидкість ізотермічної та терПід час експлуатації компресора газотурбінної моциклічної повзучості. установки у її вхідний пристрій попадають частинВизначення технологічних режимів нанесення ки пилу. Дрібні абразивні частинки, що мають вакуум-плазмових покриттів проводилося шляхом гострі кути та знаходячись в потоці повітря, з сибагатокритеріальної оптимізації з врахуванням лою вдаряються у поверхню пера 2 лопатки. Завсього комплексу термомеханічних властивостей. дири, царапини, борозни, вм'ятини та раковини, Перший шар покриття, що має дискретну струщо утворюються в процесі абразивної ерозії на ктуру, нанесений вакуум-плазмовим методом, що поверхні металу є початком мікротріщин верхніх забезпечує підвищену адгезійну та когезійну міцшарів, які є концентраторами напружень та при ність, зниження рівня залишкових напружень в багаторазовій дії сприяють руйнуванню металу від покритті та площині адгезійного контакту, при іденвтоми. тичних випробуваннях зразків з покриттями на Попадаючи в проточну частину компресора газгин має у кілька разів меншу кількість та глибину зотурбінної установки абразивні частинки різко тріщин в порівнянні із зразками, що мають суцільзнижують ресурс лопаток компресора, його коне покриття, підвищене значення межі витривалоефіцієнт корисної дії та двигуна в цілому. Крім сті при термовтомі, зниження швидкості ізотермічпогіршення економічних та тягови х характеристик ної та термоциклічної повзучості, підвищені двигуна, найбільш небезпечним наслідком пилової характеристики термостійкості та низькі значення ерозії його проточної частини є зменшення запасу величини теплопровідності. газодинамічної стабільності компресора. В умовах Перший шар покриття створений в результаті експлуатації при відсутності необхідного контролю хімічної реакції титану з азотом у розрідженому це може викликати нестабільну роботу компресогазовому середовищі, що містить 0,1...0,9% азоту. ра, з'являється реальна небезпека виникнення Завдяки реакції утворюється легований шар, який помпажу. підвищує міцність кристалів поверхневого шару Виникнення помпажу компресора призводить основи, тобто реалізується відомий ефект Роско. до потужних вібрацій двигуна, порушенню норПерший шар покриття виконує подвійну функцію, мальної роботи камери згоряння, різкому По-перше, через підвищення властивостей підвищенню температури газу перед турбіною. міцності і втоми тонких плівок він працює, як розПри цьому можливе обгоряння та руйнування вантажувальний елемент системи і одночасно є турбінних лопаток. Помпаж компресора може викбар'єром на шляху розповсюдження тріщини в ликати не тільки самовиключення двигуна, але й основі, а по-друге - є погоджувальною ланкою між руйнування його елементів. За рахунок викориосновою та покриттям для нейтралізації чи згладстання лопатки пропонованої конструкції, де пержування комплексу можливих несприятливих ший шар покриття З працює, як розвантажувальспіввідношень їх термофізичних або механічних ний елемент системи і одночасно є бар'єром на властивостей. шляху розповсюдження тріщини в основі, а поДругий - зовнішній шар покриття має склад друге - є погоджувальною ланкою між основою та (TiAl)N та складається із зміцнюючих фаз на оснопокриттям для нейтралізації чи згладжування комві з'єднань тугоплавких матеріалів TiN, AlN, Ti AlN плексу можливих несприятливих співвідношень їх та інтерметалідної фази Ті 3Аl, які призупиняють термофізичних або механічних властивостей, процес руйнування матеріалу основи. Властивості вірогідність ініціювання тріщин на поверхні пера 2 цих з'єднань перевищують згадані властивості (у основі) суттєво знижується. В той же час другий основи, що є підґрунтям зниження ізотермічної та - зовнішній шар 4 покриття має суттєво підвищені термоциклічної повзучості, підвищення межі вимежі витривалості при термовтомі і усуває окистривалості при термовтомі. Окрім того, їх рівномілення та наводнення титанового сплаву пера 2 на рний розподіл створює на поверхні захисну зміцповітрі, що підвищує механічні якості і ресурс лонюючу плівку, яка усуває окислення та наводнення патки. титанового сплаву на повітрі і знижує процес його Оскільки перший шар 3 покриття має дискретокрихчування, особливо при температурах ви ще ну стр уктуру, др угий шар 4 покриття виконаний суцільним, а його нижня сторона заповнює кордо500°С. ни між дискретними локальними зонами першого Суть корисної моделі пояснюється за допомошару 3, згадана конструкція має суттєво підвищені гою графічних матеріалів. На фіг.1 показана конструкція лопатки компрехарактеристики міцності, ерозійної стійкості і одночасно є теплозахисним для тіла пера 2 лопатки. сора газотурбінної установки. Експериментальне встановлено, що викориНа фіг.2 показана конструкція захисного постання лопатки компресора газотурбінної установкриття. 5 3413 6 ки з покриттям пропонованої конструкції в 7...12 підвищує економічні та тягові характеристики газораз підвищує її ерозійну стійкість. При роботі лотурбінної установки в цілому. Крім того, створена можливість заміни сталевих лопаток компресора патки в інтервалі температур 350°...700°С у 2...4 ГТД останніх ступіней на титанові з пропонованим рази зменшується швидкість ізотермічної та терпокриттям, що дає можливість підвищити ресурс моциклічної повзучості, на 20...40% збільшується та знизити вагу двигуна. межа витривалості, до 50°С зменшується тепловідвід температури до диску компресора, що Комп’ютерна в ерстка А. Крижанівський Підписне Тираж 37 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601