Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej przyznał IPPT PAN nowy patent. Twórcami są pracownicy Zakładu Mechaniki Doświadczalnej IPPT PAN: prof. Zbigniew L. Kowalewski, dr Dominik Kukla, inż. Mirosław Wyszkowski, mgr Adam Brodecki, dr Mateusz Kopeć.
Nazwa patentu: Stanowisko do badania wytrzymałości łopatek turbin w warunkach wysokotemperaturowych obciążeń cyklicznych oraz złożonym stanie naprężenia oraz sposób montowania łopatek turbin w tym stanowisku
Przedmiotem wynalazku jest stanowisko do badania wytrzymałości łopatek turbin w warunkach wysokotemperaturowych obciążeń cyklicznych oraz złożonym stanie naprężenia mocowane w szczękach maszyny wytrzymałościowej oraz sposób montowania łopatek turbin w tym stanowisku.
Istotą wynalazku jest stanowisko do badania wytrzymałości łopatek turbin w warunkach wysokotemperaturowych obciążeń cyklicznych oraz złożonym stanie naprężenia, mocowane w szczękach maszyny wytrzymałościowej zawierające zespół chwytakowy do mocowania łopatki. Zespół ten składa się z dwóch części, gdzie część górną stanowi korpus z prostopadłościenną częścią mocującą przytwierdzającą od góry korpus do górnej szczęki maszyny wytrzymałościowej, a dolną część stanowiska montowaną w dolnej szczęce maszyny wytrzymałościowej stanowi popychacz, którym jest pręt zakończony sferycznie o zdefiniowanym promieniu. Zespół chwytakowy korpusu składa się z adaptera montowanego w korpusie, w którym mocowana jest łopatka turbiny, płytek blokujących umocowanych po obu bokach korpusu na wysokości adaptera i skręcanych śrubami, śruby bocznej dociskającej adapter od strony przeciwnej do mocowania łopatki turbiny, oraz śrub centrująco-mocujących zespołu chwytakowego zlokalizowanych na spodzie korpusu; przy czym korpus jest zasadniczo prostopadłościenny ze schodkowym wycięciem od strony montażu łopatki turbiny w adapterze.
Rys. 1. Schemat uchwytu w widoku z obu stron, wraz z zamontowaną łopatką
Uchwyt do cyklicznych obciążeń łopatek, dedykowany do hydraulicznych maszyn wytrzymałościowych został opracowany na potrzeby realizacji projektu z udziałem Wojskowej Akademii Technicznej, Politechniki Warszawskiej oraz Wojskowych Zakładów Lotniczych. Dokonano serii prób wytrzymałości zmęczeniowej na seriach łopatek turbin badanych do momentu osiągnięcia inicjacji pęknięcia (rys. 2a) oraz do uzyskania całkowitego pęknięcia łopatki (rys. 2b).
a)b)
Rys. 2. Łopatki po testach zmęczeniowych prowadzonych do uzyskania pęknięcia (a) oraz do całkowitego zniszczenia (b).
Na rys. 3. pokazano łopatkę w opatentowanym uchwycie z widocznym jej pęknięciem u podstawy zamka.
Rys. 3. Pęknięta łopatka w trakcie próby zmęczeniowej. Na pierwszym planie pirometr laserowy do kontroli temperatury podczas testu.
Na podstawie wyników uzyskanych dzięki opracowanemu uchwytowi opracowano tekst publikacji:
„A Novel Method for High Temperature Fatigue Testing of Nickel Superalloy Turbine Blades with Additional NDT Diagnostics; Dominik Kukla 1, Mateusz Kopec 1,2, Ryszard Sitek 3, Aleksander Olejnik 4, Stanisław Kachel 4 and Łukasz Kiszkowiak4, której autorzy z IPPT to jednocześnie członkowie zespołu twórców chronionego patentem rozwiązania.
1 Institute of Fundamental Technological Research, Polish Academy of Sciences, Pawińskiego 5B, 02‐106 Warsaw, Poland; (D.K.); (M.K.)
2 Department of Mechanical Engineering, Imperial College London, London SW7 2AZ, UK
3 Faculty of Materials Science and Engineering, Warsaw University of Technology, Wołoska 141, 02‐507 Warsaw, Poland;
4 Faculty of Mechatronics Armament and Aerospace, Military University of Technology, 2 gen. Sylwestra Kaliskiego Str., 00‐908 Warsaw, Poland; (A.O.); (S.K.)
