CN217483726U - 一种轴向力测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及燃气轮机技术领域，公开了一种轴向力测试装置，用于对燃气轮机的转子件进行测试，燃气轮机设有用于安装轴向力测试装置的安装机匣，包括：气浮推力轴承，气浮推力轴承的一侧连接于安装机匣，气浮推力轴承的另一侧用于安装于转子件沿轴向的一侧端面；压力传感器，压力传感器设置于安装机匣，用于采集气浮推力轴承的轴向力信号。本申请公开的轴向力测试装置，可用于获取准确的轴向力数值，并为燃气轮机后期设备运行可靠性提供数据支撑。

Description

一种轴向力测试装置

技术领域

本申请涉及燃气轮机技术领域，特别涉及一种轴向力测试装置。

背景技术

对于应用空气推力轴承的微型燃气轮机，轴向承载轴承的寿命直接决定了设备的可靠性。而由于受限于轴承、转子结构特性，目前在燃气轮机生产的过程中还没有直接获取真实轴向力的手段。现有的用于获取轴向力的方法一般是通过仿真或通过模化，但这些方法获取的轴向力不准确，进而影响后期设备运行的可靠性。

实用新型内容

本申请可提供一种轴向力测试装置，可用于获取准确的轴向力数值，并为燃气轮机后期设备运行可靠性提供数据支撑。

为了达到上述目的，本申请提供一种轴向力测试装置，用于对燃气轮机的转子件进行测试，所述燃气轮机设有用于安装所述轴向力测试装置的安装机匣，轴向力测试装置包括：

气浮推力轴承，所述气浮推力轴承的一侧连接于所述安装机匣，所述气浮推力轴承的另一侧用于安装于所述转子件沿轴向的一侧端面；

压力传感器，所述压力传感器设置于所述安装机匣，用于采集所述气浮推力轴承的轴向力信号。

本申请提供的轴向力测试装置，通过在转子件沿轴向的一侧端面设置气浮推力轴承，并利用压力传感器采集气浮推力轴承的轴向力信号。当燃气轮机运转，转子件产生轴向力时，轴向力可由转子件传递给气浮推力轴承，然后由气浮推力轴承传递给压力传感器，压力传感器可将轴向力转换成力数据，以此来测得转子件的轴向力数据。

本申请提供的轴向力测试装置，可直接采集转子件的轴向力数据，并且轴向力数据准确，可为燃气轮机后期设备运行可靠性提供数据支撑。

优选地，所述轴向力测试装置还包括安装盘，所述安装机匣朝向所述转子件的一侧设有凹槽，所述安装盘固定安装于所述凹槽；

所述气浮推力轴承的一侧连接于所述安装盘，以通过所述安装盘连接于所述安装机匣；

所述压力传感器固定连接于所述安装盘。

优选地，所述轴向力测试装置还包括推力轴承压板，所述推力轴承压板的一侧连接于所述安装盘，所述推力轴承压板的另一侧连接于所述气浮推力轴承背离转子件的一侧，且所述推力轴承压板相对的两侧分别与所述气浮推力轴承和所述压力传感器抵接。

优选地，所述推力轴承压板通过定位销固定安装于所述安装盘。

优选地，所述轴向力测试装置还包括温度传感器，所述温度传感器固定于所述安装盘，并用于检测所述气浮推力轴承和所述压力传感器的温度。

优选地，所述轴向力测试装置还包括冷却组件，所述冷却组件用于所述气浮推力轴承和所述压力传感器进行冷却。

优选地，所述冷却组件包括设置于所述安装盘内的冷却通道，所述冷却通道的一端与冷源连通，所述冷却通道的另一端穿过所述安装盘的侧壁，并靠近所述气浮推力轴承和所述压力传感器设置。

优选地，所述安装盘与所述安装机匣之间可拆卸式连接。

优选地，所述安装盘通过紧固螺栓安装于所述安装机匣。

附图说明

图1为本申请实施例中轴向力测试装置安装于燃气轮机的一种结构示意图；

图2为本申请施例中轴向力测试装置安装于燃气轮机的又一种结构示意图；

图3为图2中轴向力测试装置安装于燃气轮机的又一种结构示意图；

图4为本申请施例中轴向力测试装置安装于燃气轮机的又一种结构示意图。

图中：

10-转子件；20-轴向力测试装置；21-安装盘；22-气浮推力轴承；23-推力轴承压板；24-压力传感器；25-温度传感器；26-紧固螺栓；27-定位销；30-安装机匣；31-凹槽；40-传动轴。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参考图1，本申请实施例可提供一种轴向力测试装置20，该轴向力测试装置20可用于对燃气轮机的转子件10进行轴向力的测试。燃气轮机可设置用于安装轴向力测试装置20的安装机匣30，以保证在轴向力的测试过程中，轴向力测试装置20能够固定于燃气轮机上，从而可便于得到准确的轴向力数据。

轴向力测试装置20可包括安装盘21、气浮推力轴承22、推力轴承压板23以及压力传感器24。其中，上述燃气轮机的安装机匣30可设置于靠近转子件10的部位，安装机匣30朝向转子件10的一侧可设置凹槽31，安装盘21可固定安装于凹槽31内，并且安装盘21相对的两侧可分别与凹槽31的侧壁相抵，以使得安装盘21可与凹槽31之间紧固连接。

安装盘21与凹槽31之间可以是可拆卸式的连接关系，示例性地，安装盘21可通过紧固螺栓26连接于凹槽31的底部，紧固螺栓26的数量可为两个，其中一个紧固螺栓26可靠近凹槽31的一个侧壁设置，另一个紧固螺栓26可靠近凹槽31另一个侧壁设置，并且两个紧固螺栓26可呈对称状态，以使得安装盘21受力均衡。

安装盘21背离凹槽31底部的一侧可凸出于安装机匣30的表面设置，这样，当完成对转子件10的测试后，可便于将安装盘21由安装机匣30内取出，方便操作。

推力轴承压板23可设置于安装盘21朝向转子件10的一侧，并且推力轴承压板23可通过定位销27安装于安装盘21上，以起到对推力压板轴承固定的作用。

气浮推力轴承22可设置于推力轴承压板23背离安装盘21的一侧，并且气浮推力轴承22的一侧可与推力轴承压板23的表面抵接，另一侧可与转子件10沿轴向的端面抵接。这样，当转子件10产生轴向力时，可将轴向力传递给气浮推力轴承22。

安装盘21设有开口朝向气浮推力轴承22的腔室(图1中未示出)，推力轴承压板23压力传感器24可设置于该腔室内，并且压力传感器24可与推力轴承压板23背离气浮推力轴承22的一侧表面连接。当转子件10的轴向力传递给气浮推力轴承22后，可由气浮推力轴承22传递给推力轴承压板23，然后推力轴承压板23将轴向力传递给压力传感器24，压力传感器24可将受到的轴向力转换成力数据，从而可得到转子件10的轴向力数据。

可以理解的是，安装盘21、推力轴承压板23以及气浮推力轴承22均可为环形，各结构的形状可与转子件10的形状对应，使得气浮推力轴承22可绕转子件10一周地连接于转子件10的表面，从而使得转子件10的轴向力可均匀地传递给气浮推力轴承22，进而均匀地传递给推力轴承压板23。

在一些实施例中，轴向力测试装置20还可设置温度传感器25，该温度传感器25可设置于安装盘21内，并且温度传感器25可固定连接于推力轴承压板23背离气浮推力轴承22的一侧表面。在不同的温度环境下，气浮推力轴承22的温度不同，所测得的轴向力也会有所不同。气浮推力轴承22在测试的过程中可将热量传递给推力轴承压板23，然后通过推力轴承压板23将温度传递给温度传感器25，温度传感器25可通过数据处理得到推力轴承压板23的温度。在最后算出转子件10的轴向力时，可结合温度传感器25和压力传感器24的数值来算出准确的轴向力大小。

在一些实施例中，轴向力测试装置20还可包括冷却组件(图1中未示出)，该冷却组件可用于气浮推力轴承22、推力轴承压板23以及压力传感器24进行冷却。具体实施时，冷却组件可包括设置于安装盘21内的冷却通道(图1未示出)，该冷却通道的一端可与冷源连通，冷源可以是冷却气体。冷却通道的另一端可穿过安装盘21的侧壁，并靠近气浮推力轴承22以及压力传感器24设置，使得冷却气体可通过冷却通道对气浮推力轴承22以及压力传感器24进行冷却，以满足轴向力测试装置20在不同温度下的测试温度的条件。

一种实现方式中，推力轴承压板23可覆盖上述腔室的开口，使得腔室在推力轴承压板23的作用下形成相对封闭的腔体。冷却通道的另一端可设置于腔室内，使得冷却气体可充满于腔室。一方面，由于压力传感器24位于腔室内，可对压力传感器24进行冷却。另一方面，由于推力轴承压板23可直接与冷却气体接触，使得冷却气体可对推力轴承压板23进行降温，而当推力轴承压板23与气浮推力轴承22之间存在温度差时，高温的气浮推力轴承22可将温度传递给低温的推力轴承压板23，以此来完成对气浮推力轴承22的冷却。

另一种实现方式中，可将气浮推力轴承22沿转子件10径向的方向的尺寸大于推力轴承压板23的尺寸，也即气浮推力轴承22在安装盘21朝向转子件10的表面上的正投影能够完全覆盖推力轴承压板23在安装盘21的表面上的正投影。这时，可在安装盘21与气浮推力轴承22正对的部位设置开孔，并且将冷却通道的另一端与开孔连通，使得冷却气体可通过开孔与气浮推力轴承22的表面接触，从而达到与气浮推力轴承22冷却的效果。此外，腔室还可与开孔连通，使得冷却气体可进入腔室内，并对压力传感器24进行冷却。

继续参考图1，当燃气轮机的转子件10只有一侧的轴向力时，可将轴向力测试装置20安装于产生轴向力的一侧。

参考图2和图3，当燃气轮机的转子件10两侧均产生轴向力时，可将轴向力测试装置20安装于转子件10沿轴向的两侧。

参考图4，当两个转子件10安装于同一个传动轴40的两端时，可在每一个转子件10背离另一个转子件10的一侧设置轴向力测试装置20。

相较于现有的轴向力测试方法，本申请中的轴向力测试装置整体结构设计简单，可行性高。并且可直接获取燃气轮机在实际应用工况中轴向力数值，大幅降低试验成本和试验准确性，为微型燃气轮机运行可靠性设计提供数据。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种轴向力测试装置，用于对燃气轮机的转子件进行测试，所述燃气轮机设有用于安装所述轴向力测试装置的安装机匣，其特征在于，包括：

气浮推力轴承，所述气浮推力轴承的一侧连接于所述安装机匣，所述气浮推力轴承的另一侧用于安装于所述转子件沿轴向的一侧端面；

压力传感器，所述压力传感器设置于所述安装机匣，用于采集所述气浮推力轴承的轴向力信号。

2.根据权利要求1所述的轴向力测试装置，其特征在于，还包括安装盘，所述安装机匣朝向所述转子件的一侧设有凹槽，所述安装盘固定安装于所述凹槽；

所述气浮推力轴承的一侧连接于所述安装盘，以通过所述安装盘连接于所述安装机匣；

所述压力传感器固定连接于所述安装盘。

3.根据权利要求2所述的轴向力测试装置，其特征在于，还包括推力轴承压板，所述推力轴承压板的一侧连接于所述安装盘，所述推力轴承压板的另一侧连接于所述气浮推力轴承背离转子件的一侧，且所述推力轴承压板相对的两侧分别与所述气浮推力轴承和所述压力传感器抵接。

4.根据权利要求3所述的轴向力测试装置，其特征在于，所述推力轴承压板通过定位销固定安装于所述安装盘。

5.根据权利要求2所述的轴向力测试装置，其特征在于，还包括温度传感器，所述温度传感器固定于所述安装盘，并用于检测所述气浮推力轴承和所述压力传感器的温度。

6.根据权利要求5所述的轴向力测试装置，其特征在于，还包括冷却组件，所述冷却组件用于所述气浮推力轴承和所述压力传感器进行冷却。

7.根据权利要求6所述的轴向力测试装置，其特征在于，所述冷却组件包括设置于所述安装盘内的冷却通道，所述冷却通道的一端与冷源连通，所述冷却通道的另一端穿过所述安装盘的侧壁，并靠近所述气浮推力轴承和所述压力传感器设置。

8.根据权利要求2所述的轴向力测试装置，其特征在于，所述安装盘与所述安装机匣之间可拆卸式连接。

9.根据权利要求8所述的轴向力测试装置，其特征在于，所述安装盘通过紧固螺栓安装于所述安装机匣。

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