Improvement of equipment for plasma lubrication of gas-turbine engines and installations

Abstract

Розроблено нові конструктивні рішення обладнання для плазмового напилення лопаток газотурбінних двигунів і установок. Застосування такого обладнання дозволяє розширити сферу його застосування для створення оптимальних умов переносу матеріалу, що напиляється на робочу поверхню виробу. При цьому поліпшуються фізичні характеристики та структура напиленого прошарку. Розглянуто основні напрями вдосконалення техніки й технології плазмового напилення на прикладах ряду нових ефективних розробок. Зроблено висновок про те, що багатосекційні конструкції плазмотронів є ефективнішими порівняно з традиційними рішеннями. Модернізація обладнання плазмового напилення проведена для двох основних типів плазмотронів: для напилення на повітрі і для напилення в контрольованій атмосфері (в вакуумі). На базі плазмотрона ПН-14М розроблено його вдосконалену конструкцію для усунення конструктивних недоліків. Запропоновані конструктивні рішення дозволили зробити конструкцію універсальною щодо середовища застосування. Модернізований плазмотрон має порівняно невеликі витрати плазмоутворюючого газу в робочих режимах. Спеціально розроблена насадка для плазмотрона другого типу, що застосовується для напилення в контрольованій атмосфері, дозволила поліпшити його експлуатаційні властивості. Рівномірна подача порошку у плазмотрон реалізується за допомогою дозатора нової конструкції. При напиленні в контрольованій атмосфері розроблений порошкоживильник забезпечує рівномірну подачу порошків дисперсністю як більше, так і менше 40 мкм. Для зменшення (відсутності) залипання порошку запропоновано використання вентильного двигуна. Дослідження розробленої системи автоматичного керування положенням валу вентильного двигуна проводилося в діапазоні зміни частот імпульсного сигналу завдання до 20 Гц. Результати математичного моделювання підтвердили можливість використання вентильного двигуна в імпульсному режимі його роботи для управління дозуванням подачі порошку у плазмотрон та управління робочими й установлюваними переміщеннями маніпуляторів установки для плазмового напилення.

New design solutions for equipment for plasma spraying of gas turbine engine blades and plants have been developed. The use of such equipment allows to expand the scope of its application to create optimal conditions for the transfer of material, which is poured on the work surface of the product. This improves the physical characteristics and structure of the spray layer. The basic directions of improvement of technology and technology of plasma spraying on the examples of a number of new effective developments are considered. The conclusion is made that multi-sectional designs of plasma torches are more effective than traditional solutions. Plasma spray equipment modernization is carried out for two main types of plasma torches: for air spraying and for spraying in a controlled atmosphere (in a vacuum). On the basis of the plasma torch PN-14M developed its advanced design to eliminate structural deficiencies. The proposed design solutions have made it possible to make the structure versatile in terms of the application environment. The modernized plasma torch has a relatively small flow of plasma-gas in operating modes. A specially designed nozzle for a plasma torch of the second type, which is used to spray in a controlled atmosphere, has improved its operational properties. An even supply of powder to the plasma torch is realized with the help of a new design. When sprayed in a controlled atmosphere, the powdered cavity provides uniform dispersion of powder for more than 40 microns. The use of the valve engine is proposed to reduce (absence) of the dipping of the powder. The research of the developed system of automatic control of the position of the shaft of the valve engine was carried out in the frequency range of the pulse signal of the task up to 20 Hz. The results of the mathematical modeling proved the possibility of using the valve engine in the pulse mode of its operation to control the dosage of the powder supply to the plasma torch and to control the work and installation displacements of the device manipulators for plasma spraying.