CN113358260B - 一种转-静盘腔轴向气动推力测试试验台 - Google Patents

一种转-静盘腔轴向气动推力测试试验台 Download PDF

Info

Publication number
CN113358260B
CN113358260B CN202110710286.2A CN202110710286A CN113358260B CN 113358260 B CN113358260 B CN 113358260B CN 202110710286 A CN202110710286 A CN 202110710286A CN 113358260 B CN113358260 B CN 113358260B
Authority
CN
China
Prior art keywords
disc
rotating
rotating shaft
movable
sealing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110710286.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113358260A (zh
Inventor
贾兴运
侯启炀
闫伟
刘安宇
何立东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Chemical Technology
Original Assignee
Beijing University of Chemical Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Chemical Technology filed Critical Beijing University of Chemical Technology
Priority to CN202110710286.2A priority Critical patent/CN113358260B/zh
Publication of CN113358260A publication Critical patent/CN113358260A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113358260B publication Critical patent/CN113358260B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0028—Force sensors associated with force applying means
    • G01L5/0038—Force sensors associated with force applying means applying a pushing force
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/02—Details or accessories of testing apparatus
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/14—Testing gas-turbine engines or jet-propulsion engines

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种转‑静盘腔轴向气动推力测试试验台，转轴穿过两个支撑装置和机座间，一端连接电动机，转动盘安装在转轴上，通过螺栓固定加紧盘和密封件，实现移动盘与轴之间密封，移动盘与机座间留有轮缘间隙，通过加O型密封圈实现移动盘与机座间的密封，以此形成密封的转‑静盘腔。本发明结构简单，两个支撑和一个机座固定，电动机驱动转轴，带动运转，形成转‑静盘腔，减少了试验台安装的复杂性并且便于维修。本发明调节不同的进气压力可以验证不同压力对轴向气动推力的影响；通过更改不同螺栓、不同的轮缘密封验证对轴向气动推力的影响；还可以验证转‑静盘腔中流场可视化试验，主流‑盘腔流耦合作用对轴向气动推力的影响。

Description

一种转-静盘腔轴向气动推力测试试验台
技术领域
本发明应用于燃气轮机空气系统技术领域，涉及一种研究转子在转-静盘腔内相关轴向气动推力测试试验台。
背景技术
现代燃气轮机空气系统中，平衡轴向力已经成为关键问题。轴向力过大，会导致轴承长期处于超负荷状态下工作，其直接影响就是使轴承发热，降低轴承的使用寿命，而轴向力过小，又会导致转子处于轻载打滑状态下工作，容易使轴承损坏。在空气系统中，转子两侧由于一侧是高压一侧是低压，产生压力差使得转子产生一定的轴向力，但是其轴向力的测量是不便的。那么如何简便又准确的测量出转子轴向力的大小呢。传统的测量方法是通过测量压气机的卸荷腔的压力来间接测量轴向力大小，但是这种测量方法的准确性较差。而直接测量转子轴向力的大小，需要测量转子两侧转-静盘腔的压力差。这种测量方法，又会使得转子在测量过程中有一定的轴向移动，而转子是随转轴一起转动的，转子轴向移动会造成一定的安全问题，也会使得测量结果不准确。那么如何利用两侧型腔压力差来测量出转子轴向力大小，如何保障测量轴向力的高效性和准确性成为了转-静盘腔轴向气动推力测试试验台设计的技术瓶颈，解决这一问题的关键是利用移动盘两侧压力差来间接测量转子轴向力大小，保证测量的安全、高效、准确。而其最核心的问题是保证移动盘可轴向移动的同时形成密闭的转-静盘腔，保证封严率。
发明内容
本发明的目的在于设计一种转-静盘腔轴向气动推力测试试验台，该试验台突破了传统测量轴向力的方式，通过将测量转子受轴向力大小转换为测量移动盘受轴向气动推力的大小，测量移动盘一侧转-静盘腔的气压与另一侧大气压的压差，通过在移动盘与端盖间设置拉压传感器，移动盘轴向移动，拉压传感器上显示读数，使测量结果更直观，通过在机座上方设计进气口，布置气路形成高压气，通过设置移动盘与机座间的密封，同时不影响移动盘的轴向移动，形成密封的转-静盘腔，减小了测量的复杂性，提高了测量结果的可靠性。
本发明的目的是这样实现的：
本发明提出一种转-静盘腔轴向气动推力测试试验台，其特征是：转轴穿过两个支撑装置和机座间，一端连接电动机，转动盘安装在转轴上，上用涨紧套固定，与转轴一同转动，带动进气形成高压气体，移动盘对称安装在轴两侧，通过螺栓固定加紧盘和密封件，实现移动盘与轴之间密封，移动盘与机座间留有轮缘间隙，通过加O型密封圈实现移动盘与机座间的密封，以此形成密封的转-静盘腔。通过在移动盘与端盖间装有拉压传感器，显示其受力大小，这个示数即轴向气动推力的大小，整个试验台由两个支撑装置和机座固定。根据布置好的气路从气孔进气，电动机启动转轴带动转动盘转动，使得在密封的转-静盘腔中形成气旋形成高压气，推动移动盘轴向移动，拉压传感器产生读数。
本发明还可以包括这样一些特征：
机座上方正中心位置开有进气孔，下端对称布置两个排气孔，三孔尺寸大小R0，按布置好的气路进气。
端盖盘面与轴之间留有轴向间隙值s，其值与端盖半径R比值为0.3-0.5，以使移动盘外侧与大气压相接。
转动盘通过螺栓与涨紧套固定在转轴上，无法轴向移动，转轴带动转动盘转动，在转-静盘型腔内产生高压气体。
迷宫密封盘是密封移动盘与转轴之间的间隙，该处为可替换密封件，通过螺栓松紧夹紧盘(9)替换密封件；其上4个螺栓均布，保证螺栓打死，形成密封腔。
拉压传感器两侧各四个对称均布在移动盘和端盖之间，悬空布置。
移动盘和机座之间留有间隙2-3mm，以使移动盘不固定，可以轴向移动；同时为了保证完全密封，又不影响其移动，在盘凹槽中加入O型圈。
本发明的优势在于：本发明从燃气轮机空气系统可能出现转子轴向力不平衡导致轴向位移波动问题出发，设计了一种转-静盘腔轴向气动推力测试试验台；由转-静盘腔内转子轴向力大小转化为移动盘受到的轴向气动推力；设计对称分布的移动盘，利用转动盘左右两侧受力大小相同达到转动盘不动的目的；设计拉压传感器，使读数更直观，将复杂模型构建成了简单安全的测量模型；降低了试验难度的同时又增加了试验的安全性。
本发明结构简单，有两个支撑和一个机座固定，电动机驱动转轴，带动运转，形成转-静盘腔，减少了试验台安装的复杂性并且便于维修。
本发明还可以通过更改不同结构实现试验的多样性，设计可替换密封件可以分析不同密封件对轴向气动推力大小的影响；拉压传感器可以换成应变片进行试验测试；调节不同的进气压力可以验证不同压力对轴向气动推力的影响；通过更改不同螺栓、不同的轮缘密封验证对轴向气动推力的影响；还可以验证转-静盘腔中流场可视化试验，主流-盘腔流耦合作用对轴向气动推力的影响。
附图说明
图1为本发明转-静盘腔气动推力测试试验台主体剖面结构示意图。
图2为本发明中整体锻造机座结构轴向视图。
图3为本发明中锻造机座的端盖结构轴向视图。
图4为本发明转-静盘腔气动推力测试试验台爆炸示意图。
图5为本发明中迷宫密封件剖面结构示意图。
图6为本发明中移动盘剖面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明作更详细的描述：
结合图1，图1为该试验台主体部分的结构示意图，主要包括旋转轴(1)、转动盘(6)、移动盘(3)、转-静盘腔室(5)、端盖(2)、O型圈(放置于移动盘轮缘间隙(7)处)，拉压传感器(10)、机座(4)、迷宫密封盘(8)、夹紧盘(9)等结构
结合图2，为整体锻造机座的轴向视图，该结构将整个试验台包笼在内，起支撑作用，与静盘(3)和密封件构成密闭的转-静盘腔，其正上方打有R0的进气孔，在水平位置向下的α角度处，对称布置有两个R0大小的排气孔，三个孔位于机座的同一端面截面上，机座两侧用螺栓将端盖固定。
结合图3-4，图3为端盖(2)结构视图，端盖(2)与转轴(1)之间留有间隙值S，端盖半径为R，间隙值S约为端盖半径R的0.3-0.5，端盖与轴间间隙为移动盘(3)外侧与大气压连接的关键，拉压传感器(10)左右共8个，拉压传感器(10)一端连接移动盘(3)，一端连接端盖(2)，在同一圆周上均匀布置，保证了传感器的悬空布置，除了受压力外不受其他力的作用；图4为整个试验台的爆炸视图，整个试验台结构是对称设计的，由机座(4)和支撑座(11)支撑，通过滑动导轨和螺栓固定在工作台(15)上，动盘(6)装在转轴(1)的中央和转轴固接，保证了转动的一致性同时避免了动盘的轴向移动，两个移动盘(3)对称安装在动盘(6)的两侧，转轴(1)贯穿整个支撑座(11)和机座(4)，试验台各零件均同轴布置，轴左端通过联轴器(12)与电机(13)相连接；机座壁(4)，移动盘(3)，动盘(6)，共同构成两个对称的转-静盘腔；
结合图5-6，移动盘(3)与轴间留有间隙值Sa，间隙处装有迷宫密封盘(8)，其内径值Ra为该段轴径值d0，外径值为Rb，厚度值为外径值与内径值的差Rb-Ra，该值为移动盘(3)与轴间间隙值Sa的大小，用4个螺栓安装夹紧盘(9)将迷宫密封盘(8)锁死，各零件均同轴安装，起到完全密封的作用，该密封件为可替换密封件，通过松紧螺栓更换密封件；移动盘轮缘间隙(7)用O型圈(14)密封，O型圈(14)内圈装在移动盘(3)上留有的深Sc，宽为l0的间隙内，外圈与机座内壁接触，保证了移动盘可以轴向移动的同时又能够形成密封的转-静盘型腔。
本发明的具体实施方式是打开电机驱动转轴转动，按照布置好的气路向进气口通气，气体在密封的转-静盘腔中形成高压气旋，移动盘外侧与大气压相通，移动盘轴向移动，拉压传感器上显示示数，此示数值为静盘所受轴向气动推力大小。可以通过更改试验台各个条件，重复上述实验步骤，根据测量结果研究不同因素对其的影响。
本发明的技术思路是：
本发明从燃气轮机空气系统在从压气机吸入空气时转子叶片两侧产生压力差导致转子产生轴向力的角度出发，为了研究这一轴向力的相关问题，同时减小试验的复杂性，保证试验的安全性，通过将转子和转轴固定，在移动盘一侧加装拉压传感器(10)，并装上端盖使拉压传感器悬空固定，保证了拉压传感器除受移动盘压力而不受其他力影响，同时使得转子轴向力大小转化成了移动盘受轴向气动推力的大小，在拉压传感器上显示读数。为了保证转-静盘腔形成高压气，因此必须形成密闭的转-静盘腔(5)，而移动盘轮缘间隙的密封就成了关键问题。移动盘可以轴向移动，不能与机座接触，最初想法是采用塑料薄膜密封，既不影响移动，也能保证密封性，但是由于薄膜硬度较差，在反复使用的过程中容易出现破损，因此需要经常替换，导致了试验台使用的不便性，经过反复思考，选择在静盘中留有凹槽，放置密封O型圈，保证了移动盘的轴向移动的同时形成了密封的转-静盘腔。

Claims (6)

1.一种转-静盘腔轴向气动推力测试试验台，其特征在于：转轴穿过两个支撑装置和机座间，一端连接电动机，转动盘安装在转轴上，转动盘用涨紧套固定在转轴上，与转轴一同转动，带动进气形成高压气体，移动盘对称安装在转轴两侧，移动盘与转轴间留有间隙，间隙处装有迷宫密封盘，通过螺栓将夹紧盘和迷宫密封盘固定在移动盘上，实现移动盘与转轴之间的密封，移动盘与机座间留有轮缘间隙，O型密封圈设置在轮缘间隙内，实现移动盘与机座间的密封，以此形成密封的转-静盘腔；机座 两侧用螺栓分别固定一个端盖，其端盖盘面与转 轴之间留有轴向间隙，保证移动盘外侧与大气压相通； 通过在移动盘与端盖间装有拉压传感器，显示受力大小即轴向气动推力的大小，整个试验台由两个支撑装置和机座固定；机座上端开有进气孔，下端对称分布有两个排气孔，根据布置好的气路从进气孔进气，电动机启动转轴带动转动盘转动，使得在密封的转-静盘腔中形成气旋形成高压气，推动移动盘轴向移动，拉压传感器产生读数。
2.根据权利要求1所述的一种转-静盘腔轴向气动推力测试试验台，其特征在于：所述的转动盘，其通过螺栓与涨紧套和旋转轴固定，通过涨紧套，使得转动盘可拆卸的安装在转轴的不同位置。
3.根据权利要求1所述的一种转-静盘腔轴向气动推力测试试验台，其特征在于：所述的迷宫密封盘，是可替换密封，通过螺栓松紧夹紧盘可拆卸密封件，保证螺栓打死，形成密封腔。
4.根据权利要求1所述的一种转-静盘腔轴向气动推力测试试验台，其特征在于：所述的移动盘，对称分布于转动盘两侧，保证转动盘两侧受力大小相同，不受轴向力。
5.根据权利要求1所述的一种转-静盘腔轴向气动推力测试试验台，其特征在于：所述的拉压传感器，两侧各四个对称均布在移动盘和端盖之间，悬空布置。
6.根据权利要求1所述的一种转-静盘腔轴向气动推力测试试验台，其特征在于：所述的O型密封圈，安装在移动盘留有的凹槽内，保证移动盘和机座之间间隙密封，同时移动盘轴向移动。
CN202110710286.2A 2021-06-25 2021-06-25 一种转-静盘腔轴向气动推力测试试验台 Active CN113358260B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110710286.2A CN113358260B (zh) 2021-06-25 2021-06-25 一种转-静盘腔轴向气动推力测试试验台

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110710286.2A CN113358260B (zh) 2021-06-25 2021-06-25 一种转-静盘腔轴向气动推力测试试验台

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113358260A CN113358260A (zh) 2021-09-07
CN113358260B true CN113358260B (zh) 2022-06-21

Family

ID=77536440

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110710286.2A Active CN113358260B (zh) 2021-06-25 2021-06-25 一种转-静盘腔轴向气动推力测试试验台

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113358260B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111721498B (zh) * 2020-06-30 2022-02-22 扬州大学 一种多参数多功能动静腔实验台
CN114705378A (zh) * 2022-01-17 2022-07-05 哈尔滨工业大学 一种燃气轮机密封结构测试装置
CN115585930A (zh) * 2022-09-12 2023-01-10 哈尔滨工程大学 一种测量涡轮盘腔轴向力的装置
CN116659769B (zh) * 2023-05-30 2024-01-23 中国民用航空飞行学院 一种用于轴流压气机封严腔泄漏流识别与检测的方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0252045A3 (en) * 1986-06-30 1988-02-24 Atlas Copco Aktiebolag Thrust monitoring and balancing apparatus
CN101762353B (zh) * 2010-01-14 2011-05-04 重庆理工大学 Cvt轴向力测试装置
CN103016153A (zh) * 2013-01-09 2013-04-03 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 一种燃气轮机转子轴向力调节装置
JP6013314B2 (ja) * 2013-12-20 2016-10-25 株式会社神戸製鋼所 密閉式混練装置のスラスト荷重計測装置の校正方法
CN103884504B (zh) * 2014-03-10 2016-06-29 西安交通大学 一种弹性箔片动压气体推力轴承受轴向力测试结构
CN204666292U (zh) * 2015-05-18 2015-09-23 江苏大学 一种屏蔽泵轴向力实时测试装置
CN105092129B (zh) * 2015-07-09 2018-07-24 广东肯富来泵业股份有限公司 一种旋转机械的轴向力测试装置及其测试方法
US20190353543A1 (en) * 2018-05-21 2019-11-21 Hanwha Power Systems Co., Ltd. Axial thrust force balancing apparatus for an integrally geared compressor

Also Published As

Publication number Publication date
CN113358260A (zh) 2021-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113358260B (zh) 一种转-静盘腔轴向气动推力测试试验台
US20160146681A1 (en) Device for testing mechanical seal performance
CN112179690B (zh) 一种重型压力离心机密封性能测试试验台
CN101512313A (zh) 建立和控制一个或多个螺栓的液压夹具的方法和装置
CN103471771A (zh) 一种空化可视的多功能密封实验装置
CN111022378B (zh) 汽动轴流式高炉鼓风机的安装方法
CN102808760A (zh) 三级流体动压机械密封测试装置
CN113588272A (zh) 双转子叶片复合故障模拟试验台
CN202614158U (zh) 一种轴承轴向游隙测量装置
CN111024375A (zh) 一种模拟恶劣工况下机械密封性能的测试系统
CN109556814A (zh) 一种高参数涡轮机械气流激振试验测量装置及方法
CN116718361A (zh) 一种自冲击密封实验装置
CN114166676B (zh) 一种具有在线监测功能的液压泵配流副摩擦磨损测试装置
CN205080045U (zh) 一种o形圈摩擦实验装置
CN201156012Y (zh) 轴承性能试验机
CN212206509U (zh) 一种机械密封测试台
CN206920091U (zh) 一种套缸式汽封性能检测试验装置
CN108035883B (zh) 研究多级离心泵叶轮前盖板间隙的动力学实验装置及方法
CN203203760U (zh) 一种机械密封性能试验装置
CN203414237U (zh) 一种空化可视的多功能密封实验装置
CN202732307U (zh) 三级流体动压机械密封测试装置
CN110095236B (zh) 一种封隔器胶筒密封性能测试装置
CN203561340U (zh) 一种热真空环境下的高精度角度测试装置
CN112145449B (zh) 一种离心泵的活塞式叶轮轴向力测试装置
CN103486981A (zh) 一种热真空环境下的高精度角度测试装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant