CN117287269A - 针对带联轴器的长转子高温段轴向位移测量及密封结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种针对带联轴器的长转子高温段轴向位移测量及密封结构，包括位移传感器、机器外部壳体、联轴器、高温段转子以及低温段转子，位移传感器沿转子径向穿过机器外部壳体插入机器内部，位移传感器端部的位移传感器探头呈轴向；位移传感器探头正对联轴器靠近高温段转子一侧的端面；位移传感器的位移传感器壳体密封安装在机器外部壳体上。本发明通过位移传感器壳体的结构实现径向穿过机器外部壳体并在高温环境下密封的功能；通过位移传感器探头转为轴向，以端面为靶面测得高温段转子轴向位移，能够准确获得带联轴器的长转子高温段轴向位置移动情况。
Description
技术领域
本发明涉及位移传感器测量与密封技术领域，具体地，涉及一种针对带联轴器的长转子高温段轴向位移测量及密封结构。
背景技术
在燃气轮机一类带旋转部件的能源动力产品研制阶段，转子的轴向位移量需要在工作运转过程中实时监控测量，确定转子的轴向位置窜动情况。在机械结构设计中，为了便于多个带转动部件的设备拼接，通常会采用带联轴器的长转子形式，例如压气机转子与涡轮转子通过联轴器连接，便于压气机与涡轮的装配组合。
一般测量沿转子轴向存在明显温度梯度的长转子轴向位移，会选在低温端的端面处，位移传感器直接轴向穿过机壳正对转子端面测量，传感器与机壳接触部分采取激光焊、涂胶或包裹生料带等密封方法。但对于带联轴器的长转子形式，联轴器两侧分别连接着转子低温段和高温段，由于在工作过程中联轴器允许一定程度的挠性弯曲，因而长转子的高温段与长转子低温段的实时轴向位移会存在差异，不能通过在转子低温段轴端测得的轴向位移量准确反映转子高温段的轴向位移情况。长转子高温段的轴向位移准确测量需要位移传感器探头正对着长转子高温段某个端面测量，而过高的环境温度(通常大于100℃)会影响轴向位移测量准确性。以电涡流位移传感器为例，传感器会由于内部电导线与探头金属材料的电导率、磁导率、电阻值等变化，从而影响反映位移量的电信号测量。
为了防止机器内部的高温气体泄露，还需要设计合理的密封方案，燃气轮机中通常采用的航空插头密封形式，但需要将电涡流传感器中的电导线在机组内部引出，与航空插头中的探针连接，高温环境会对电信号的测量造成影响，引起位移测量精度的下降，无法保证位移传感器的测量准确度与出厂标定一致。
因此，需要提出一种针对带联轴器的长转子高温段轴向位移测量与密封的全套方案。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种针对带联轴器的长转子高温段轴向位移测量及密封结构。
根据本发明提供的一种针对带联轴器的长转子高温段轴向位移测量及密封结构,包括：位移传感器、机器外部壳体、联轴器、高温段转子以及低温段转子，所述位移传感器沿转子径向穿过所述机器外部壳体插入机器内部，所述位移传感器端部的位移传感器探头呈轴向；所述联轴器两端分别与所述高温段转子、所述低温段转子连接，所述位移传感器探头正对所述联轴器靠近所述高温段转子一侧的端面；所述位移传感器的位移传感器壳体密封安装在所述机器外部壳体上。
优选地，所述机器外部壳体的外侧开设有沉头通孔，所述位移传感器壳体的外侧形成有台阶面，所述台阶面与所述沉头通孔的外孔相匹配，所述台阶面与所述沉头通孔之间设置有铜垫片，所述机器外部壳体通过螺栓依次穿过所述台阶面、所述铜垫片紧固安装在所述位移传感器壳体上。
优选地，所述台阶面呈圆环形，所述台阶面上沿周向均匀开设有6个通孔，所述铜垫片上对应开设有垫片通孔，所述机器外部壳体上对应开设有安装孔。
优选地，插入所述机器外部壳体内部的所述位移传感器壳体呈L形，包括长段和短段，所述长段沿转子径向设置且与所述联轴器垂直，所述短段沿转子轴向设置且与所述联轴器平行。
优选地，所述长段到所述低温段转子之间的距离大于所述长段到所述高温段转子之间的距离。
优选地，所述位移传感器包括电涡流位移传感器。
优选地，所述位移传感器探头安装在所述短段内，所述位移传感器探头内部为电导线螺旋缠绕的线圈，连接有交变电流。
优选地，所述位移传感器探头连接有电导线，所述电导线自所述长段内部延伸至所述位移传感器壳体外，所述电导线接入检测电路。
优选地，延伸至所述位移传感器壳体外的所述电导线的外侧包裹有可弯折塑料层。
优选地，所述端面位于所述位移传感器探头的工作区域内，且所述位移传感器探头与所述端面之间的距离大于所述高温段转子的最大轴向位移。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明通过将位移传感器探头固定在机组内部静止部件上，正对联轴器在长转子高温段一侧端面，测量带联轴器的长转子高温段轴向位移量，同时位移传感器壳体设置有转弯结构、用于密封的台阶面和通孔，再配合铜垫片和螺栓可以实现位移传感器由轴向转为径向穿过机器外部壳体并在高温环境下密封的功能；可以保障位移传感器探头从径向穿入机器外部壳体内部后转为轴向，以端面为靶面测得高温段转子轴向位移，能够准确获得带联轴器的长转子高温段轴向位置移动情况；实现安装便利、高温密封的功能，同时保证位移传感器的测量准确度与出厂标定一致。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明主要体现针对带联轴器的长转子高温段轴向位移测量及密封结构的剖面图；
图2为本发明主要体现台阶面的示意图；
图3为本发明主要体现电涡流位移传感器的剖面图。
图中所示：
位移传感器1 机器外部壳体2
位移传感器探头3 端面4
位移传感器壳体5 台阶面6
沉头通孔7 铜垫片8
螺栓9 联轴器10
高温段转子11 低温段转子12
线圈13 电导线14
可弯折塑料层15 通孔16
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，根据本发明提供的一种针对带联轴器的长转子高温段轴向位移测量及密封结构，包括：位移传感器1、机器外部壳体2、联轴器10、高温段转子11以及低温段转子12，位移传感器1沿转子径向穿过机器外部壳体2插入机器内部，位移传感器1端部的位移传感器探头3呈轴向；联轴器10两端分别与高温段转子11、低温段转子12连接，位移传感器探头3正对联轴器10靠近高温段转子11一侧的端面4；位移传感器1的位移传感器壳体5密封安装在机器外部壳体2上。
当联轴器10连接的一端为高温段转子11时，若要准确掌握高温段转子11在旋转时轴向位置的移动情况，则需要安装位移传感器1正对高温段转子11相对温度最低处的轴向端面，最大程度消除温度对位移测量的影响，实现微米级的测量高精度，同时还要保证位移传感器1的安装不会引起机器内部的高温气体泄露。
将位移传感器1穿过机器外部壳体2插入机器内部，传感器探头3正对端面4，带联轴器10的长转子在有密封要求的机器外部壳体2内旋转运行，机器内部沿转子轴向存在明显温度梯度，联轴器10在长转子高温段11一侧的端面4是长转子高温段11上温度最低处，选取此端面4作为靶面可以测量长转子高温段11的实时轴向位置移动情况。
长转子高温段11温度沿轴向存在明显梯度，最低温度最高可以为100℃左右，即与联轴器10连接的端面4处的空间环境温度100℃左右，满足位移传感器1的测量温度要求，能达到位移测量精度要求，保证位移传感器1的测量准确度与出厂标定一致，同时防止机器内部的高温气体泄漏，起到高温密封的效果。
机器外部壳体2的外侧开设有沉头通孔7，位移传感器壳体5的外侧形成有台阶面6，台阶面6与沉头通孔7的外孔相匹配，台阶面6与沉头通孔7之间设置有铜垫片8，机器外部壳体2通过螺栓9依次穿过台阶面6、铜垫片8紧固安装在位移传感器壳体5上。位移传感器壳体5上的台阶面6与机器外部壳体2上的沉头通孔7配合，加装铜垫片8压紧，用螺栓9固定，防止机器内部高温气体从位移传感器壳体5和机器外部壳体2之间泄露，实现高温密封的效果。
如图2所示，台阶面6呈圆环形，台阶面6上沿周向均匀开设有6个通孔16，铜垫片8上对应开设有垫片通孔，机器外部壳体2上对应开设有安装孔。台阶面6和铜垫片8上都有周向6个通孔16，与沉头通孔7上周向均匀分布的螺纹孔对应，通过拧入相应规格的螺栓9，使台阶面6与沉头通孔7压紧中间的铜垫片8，铜垫片8由于被压紧而表面积变大，从而封堵住位移传感器壳体5和机器外部壳体2之间的缝隙，起到高温密封的效果。
插入机器外部壳体2内部的位移传感器壳体5呈L形，即具有垂直转弯结构，包括长段和短段，长段沿转子径向设置且与联轴器10垂直，短段沿转子轴向设置且与联轴器10平行，长段到低温段转子12之间的距离大于长段到高温段转子11之间的距离。端面4位于位移传感器探头3的工作区域内，且位移传感器探头3与端面4之间的距离大于高温段转子11的最大轴向位移，从而保证位移传感器探头3能够正常工作且不会被高温段转子11碰撞。
如图3所示，本申请的位移传感器1以电涡流位移传感器为例进行阐述，在其他的具体实施方式中，也可采用其他的位移传感器。位移传感器探头3安装在短段内，位移传感器探头3内部为电导线螺旋缠绕的线圈13，连接有交变电流。线圈13通入交变电流，会在位移传感器探头3附近形成电磁场，当靠近长转子高温段11一侧的端面4时会产生感应电流，位移传感器探头3内线圈13的阻抗值发生改变。
位移传感器探头3连接有电导线14，电导线14自长段内部延伸至位移传感器壳体5外，电导线14接入检测电路。延伸至位移传感器壳体5外的电导线14的外侧包裹有可弯折塑料层15。电导线14从传感器壳体5后端引出，电导线14最终接入检测电路，通过测量电导线14的阻抗值变化可以得到位移传感器探头3与端面4之间的间隙变化，来反映工作过程中长转子高温段11的位置移动情况。
位移传感器1从外部沿转子径向从机器外部壳体2插入，使得位移传感器探头3转为轴向，以联轴器10在长转子高温段11一侧的端面4为靶面，通过实时测量位移传感器探头3与端面4之间的距离得到长转子旋转过程中高温段转子11的轴向位置移动情况。
本申请将位移传感器探头3固定在机组内部静止部件上，正对联轴器10在长转子高温段11一侧端面4，测量带联轴器10的长转子高温段11轴向位移量，同时位移传感器壳体5设置有转弯结构、用于密封的台阶面6和通孔16，再配合铜垫片8和螺栓9可以实现位移传感器1由轴向转为径向穿过机器外部壳体2并在高温环境下密封的功能。本申请可以保障位移传感器探头3从径向穿入机器外部壳体2内部后转为轴向，以端面4为靶面测得高温段转子11轴向位移，能够准确获得带联轴器10的长转子高温段11轴向位置移动情况。再通过位移传感器壳体5的特殊设计实现安装便利、高温密封的功能，同时保证位移传感器1的测量准确度与出厂标定一致。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种针对带联轴器的长转子高温段轴向位移测量及密封结构，其特征在于，包括：位移传感器(1)、机器外部壳体(2)、联轴器(10)、高温段转子(11)以及低温段转子(12)，所述位移传感器(1)沿转子径向穿过所述机器外部壳体(2)插入机器内部，所述位移传感器(1)端部的位移传感器探头(3)呈轴向；
所述联轴器(10)两端分别与所述高温段转子(11)、所述低温段转子(12)连接，所述位移传感器探头(3)正对所述联轴器(10)靠近所述高温段转子(11)一侧的端面(4)；
所述位移传感器(1)的位移传感器壳体(5)密封安装在所述机器外部壳体(2)上。
2.如权利要求1所述的针对带联轴器的长转子高温段轴向位移测量及密封结构，其特征在于，所述机器外部壳体(2)的外侧开设有沉头通孔(7)，所述位移传感器壳体(5)的外侧形成有台阶面(6)，所述台阶面(6)与所述沉头通孔(7)的外孔相匹配，所述台阶面(6)与所述沉头通孔(7)之间设置有铜垫片(8)，所述机器外部壳体(2)通过螺栓(9)依次穿过所述台阶面(6)、所述铜垫片(8)紧固安装在所述位移传感器壳体(5)上。
3.如权利要求2所述的针对带联轴器的长转子高温段轴向位移测量及密封结构，其特征在于，所述台阶面(6)呈圆环形，所述台阶面(6)上沿周向均匀开设有6个通孔(16)，所述铜垫片(8)上对应开设有垫片通孔，所述机器外部壳体(2)上对应开设有安装孔。
4.如权利要求1所述的针对带联轴器的长转子高温段轴向位移测量及密封结构，其特征在于，插入所述机器外部壳体(2)内部的所述位移传感器壳体(5)呈L形，包括长段和短段，所述长段沿转子径向设置且与所述联轴器(10)垂直，所述短段沿转子轴向设置且与所述联轴器(10)平行。
5.如权利要求4所述的针对带联轴器的长转子高温段轴向位移测量及密封结构，其特征在于，所述长段到所述低温段转子(12)之间的距离大于所述长段到所述高温段转子(11)之间的距离。
6.如权利要求4所述的针对带联轴器的长转子高温段轴向位移测量及密封结构，其特征在于，所述位移传感器(1)包括电涡流位移传感器。
7.如权利要求6所述的针对带联轴器的长转子高温段轴向位移测量及密封结构，其特征在于，所述位移传感器探头(3)安装在所述短段内，所述位移传感器探头(3)内部为电导线螺旋缠绕的线圈(13)，连接有交变电流。
8.如权利要求7所述的针对带联轴器的长转子高温段轴向位移测量及密封结构，其特征在于，所述位移传感器探头(3)连接有电导线(14)，所述电导线(14)自所述长段内部延伸至所述位移传感器壳体(5)外，所述电导线(14)接入检测电路。
9.如权利要求8所述的针对带联轴器的长转子高温段轴向位移测量及密封结构，其特征在于，延伸至所述位移传感器壳体(5)外的所述电导线(14)的外侧包裹有可弯折塑料层(15)。
10.如权利要求1所述的针对带联轴器的长转子高温段轴向位移测量及密封结构，其特征在于，所述端面(4)位于所述位移传感器探头(3)的工作区域内，且所述位移传感器探头(3)与所述端面(4)之间的距离大于所述高温段转子(11)的最大轴向位移。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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