Influencia de la geometría de la boquilla del cañón de un equipo de pruebas de erosión sobre la velocidad de partículas sólidas proyectadas

Abstract

ABSTRACT: In the present work it was analyzed the flow of a fluid containing pressurized air and solid particles moving through a gun, in which end is located a nozzle. Three nozzle designs were tested to determine their effect on the flow pattern at the exit of the gun. Particles were carried by a flow of compressed air. Inside the chamber of impact there is a sample holder where the sample is placed in the desired angle and distance. In order to avoid altering the surface of the sample when its heating is necessary, the impact chamber can be maintained under vacuum. The chamber also provides stable conditions to achieve high impact velocities (200 m/s). This type of equipment is not commercial. Published works mention that researchers design and build their own apparatuses, the majority of rotary type. The purpose of this device is to assess thermal barrier coatings under conditions of erosion similar to those of a turbine. In this study the variables that were controlled are: entry angle of the nozzle, through which the particles are projected onto the sample; amount of particles fed into the flow; and air pressure; and it was evaluated the flow pattern at the nozzle exit of the gun. Thus it can be determined the erosion resistance of coatings.

RESUMEN: En el presente trabajo se analizó el flujo de un fluido compuesto que contiene aire a presión y partículas sólidas moviéndose a través de un cañón, en cuyo extremo se ubica una boquilla. Se probaron tres diseños de boquilla diferentes a fin de conocer su efecto sobre el patrón de flujo a la salida del cañón. Las partículas se acarrean por medio de un flujo de aire comprimido. Dentro de la cámara de impacto se encuentra el porta-muestra donde se coloca la muestra en el ángulo y distancia deseada. Con el propósito de evitar alterar la superficie de la muestra cuando sea necesario calentarla, la cámara de impacto puede mantenerse bajo vacío. La cámara también provee condiciones estables de evacuación para lograr velocidades de impacto altas (200 m/s). Este tipo de equipo no es comercial. Los trabajos publicados mencionan que los investigadores diseñan y construyen sus propios aparatos, siendo la mayoría de tipo rotatorio. El propósito de este equipo es evaluar recubrimientos tipo barrera térmica bajo condiciones similares a las de una turbina de vapor. En este estudio las variables que se controlaron son el ángulo de entrada en la boquilla, a través de la cual las partículas se proyectan sobre la muestra, la cantidad de partículas que se incorporaran al flujo, y la presión del flujo de aire comprimido; y se evaluó el patrón de flujo a la salida de la boquilla del cañón de disparo. Con esto puede determinarse la resistencia a la erosión de recubrimientos.