CS260917B1

CS260917B1 - Testing device for measuring characteristic parameters of rotating engines especially hot air turbines

Info

Publication number: CS260917B1
Application number: CS854873A
Authority: CS
Inventors: Dusan Dobes; Stanislav Kubis
Original assignee: Dusan Dobes; Stanislav Kubis
Priority date: 1985-07-01
Filing date: 1985-07-01
Publication date: 1989-01-12
Also published as: CS487385A1

Abstract

Očelem návrhu je zjednodušit uspořádání zkušebního zařízení. Dosahuje se tohoto tím, že turbína je pevně spojena s rotorem dynamometru, přičemž tento složený rotor je uložen prostřednictvím ložisek dynamometru ve společné ložiskové skříni otočně uložené v ložiskách stojanu zkušebního zařízení, přičemž přívod pracovní látky je napojen dutým statorem na ložiska dynamometru, zároveň je přívod pracovní látky napojen na rotor dynamometru. Uvnitř ložiskové skříně je umístěn těsnicí a usměrňovači prstenec. Navrhované řešení se využije u axiálních a/nebo radiálních tepelných turbín, u hydraulických turbín i jiných rotačních motorů.The aim of the proposal is to simplify the arrangement test equipment. This is achieved in that the turbine is rigidly connected to the rotor dynamometer taking this composite rotor it is supported by dynamometer bearings in the common bearing housing rotatably stored in the test stand bearings equipment, with supply of working substance is connected to the dynamometer bearings by a hollow stator, at the same time the supply of the working substance connected to the dynamometer rotor. Inside the bearing the housing is fitted with a sealing and rectifier ring. The proposed solution will be used for axial and / or radial thermal turbines, hydraulic turbines and others rotary engines.

Description

Vynález se týká zkušebního zařízeni na měřeni charakteristických parametrů rotačních motorů, zvláště tepelných turbin.The invention relates to a test apparatus for measuring the characteristics of rotary motors, in particular heat turbines.

Charakteristické parametry tepelných, případně hydraulických turbin nebo rotačních motorů (dále jen turbina), jako výkon, účinnost, otáčky a jejich vzájemné závislosti, jsou obvykle zjištovány na jednoúčelových zkušebních zařízeních. Turbina je napojena na energetický zdroj, jako tlakový vzduch, pára, voda apod., přičemž jeji hřídel je spojena s dynamometrem, který maří výkon turbiny a zároveň měřením kroutícího momentu je měřen výkon turbiny. Soustrojí je obvykle uspořádáno na společném rámu, na kterém je upevněna zvlášt turbina a zvlášt dynamometr. Hřídele těchto strojů jsou navzájem spojeny spojkou. Výkon soustrojí je stanoven prostřednictvím měřeni kroutícího momentu dynamometru a otáček rotoru. Při tomto uspořádání nejsou měřeny ztráty, které vznikají v ložiskách turbiny, ventilační ztráty spojky a spojovacích hřídelů a další přídavné ztráty. Uvedené ztráty musí být stanoveny jiným, někdy složitým způsobem prostřednictvím přídavných zařízení. Toto provedení má dále tu nevýhodu, že je nutno provádět náročné seřízení souososti rotorů obou strojů.Characteristic parameters of thermal or hydraulic turbines or rotary engines (hereinafter referred to as turbine), such as power, efficiency, speed and their interdependencies, are usually found on dedicated test equipment. The turbine is connected to an energy source, such as compressed air, steam, water, etc., and its shaft is connected to a dynamometer that obstructs the turbine's power and at the same time the turbine's power is measured by measuring the torque. The assembly is usually arranged on a common frame on which a turbine and a dynamometer are mounted separately. The shafts of these machines are connected to each other by a coupling. The power set is determined by measuring the dynamometer torque and rotor speed. In this arrangement, the losses that occur in the bearings of the turbine, the ventilation losses of the clutch and the propeller shafts and other additional losses are not measured. These losses must be determined by other, sometimes complicated, means through additional devices. This embodiment also has the disadvantage that it is necessary to perform a difficult alignment of the rotors of both machines.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje zkušební zařízení na měření charakteristických parametrů rotačních motorů, zvlášt tepelných turbin. Podstata vynálezu spočívá v tom, že zařízení je tvořeno ložiskovou skříní otočně uloženou v ložiskách stojanu zkušebního zařízení, přičemž v ložiskách dynamometru je uložen na společné hřídeli rotor dynamometru a turbina, kde v ložiskové skříni je vytvořen přivod pracovní látky, který je napojen na ložiska dynamometru a.zároveň na funkční mezeru. Uvnitř ložiskové skříně je umístěn těsnící a usměrňovači prstenec.The above-mentioned deficiencies are eliminated by a test device for measuring the characteristic parameters of rotary motors, especially heat turbines. SUMMARY OF THE INVENTION The device consists of a bearing housing rotatably mounted in the bearings of the stand of the test device, wherein in the dynamometer bearings a dynamometer rotor and a turbine are mounted on a common shaft, where a working fluid supply is connected a.in the functional gap. A sealing and deflecting ring is located inside the bearing housing.

Výhodou uspořádání podle vynálezu je, že veškeré ložiskové ztráty turbiny i dynamometru včetně ventilačních ztrát rotoru, jsou zahrnuty v měřeném kroutícím momentu výkyvného statoru. Tím, že veškerá měřená energie se převádí do oleje, umožňuje tento systém kontrolu měření mařeného výkonu prostřednictvím měření oteplení a hmotnostního průtoku oleje. Další výhodou je, že není zapotřebí provádět náročné nastavení souososti rotoru turbiny a dynamometru.An advantage of the arrangement according to the invention is that all turbine and dynamometer bearing losses, including rotor ventilation losses, are included in the measured torque of the oscillating stator. By transferring all of the measured energy to the oil, this system allows control of the wasted power measurement by measuring the warming and mass flow rate of the oil. A further advantage is that there is no need to perform difficult alignment of the turbine rotor and the dynamometer.

Dále uvedený systém umožňuje robustní konstrukci hřídele, přičemž délka mezi ložisky dynamometru se dá zkrátit na minimum.The following system allows a robust shaft design, while the length between the dynamometer bearings can be minimized.

Příklad provedení vynálezu je znázorněn na připojených výkresech, kde obr. 1 představuje schéma zkušebního zařízení podle vynálezu v řezu, obr. 2 schéma zkušebního zařízeni s alternativním provedení a obr. 3 řez A-A obr. 1.An exemplary embodiment of the invention is shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a cross-sectional diagram of a test device according to the invention; Fig. 2 is a diagram of a test device with an alternative embodiment;

Kroutící moment turbiny 2 je přenášen hřídelí T_ na rotor 2 dynamometru. Rotor 2 dynamometru se otáčí v ložiskách 2 dynamometru, která jsou uložena v tělese společné ložiskové skříně 2· Těsnění prostoru ložiska 2 dynamometru u disku turbiny 2 mezi olejem a pracovní látkou turbiny je provedeno pomocí pístních kroužků a labyrintové ucpávky s odvětráním. Společná ložisková skříň 2 j^e otočně uložena v ložiskách 4_ stojanu 2 soustrojí zkušebního zařízení. Reakční moment společné ložiskové skříně 2, na který se přenáší prostřednictvím pracovního média kroutící moment rotoru 2 dynamometru, ztrátový moment ložisek 2 dynamometru a moment způsobený ventilací hřídele J_, je přenášen na stojan 2 soustrojí prostřednictvím siloměrného zařízení. Rotor 6 dynamometru je vytvořen jako pracovní válec hydraulického dynamometru, kde pracovní médium je olej, voda nebo jiná vhodná tekutina. Pracovní médium vstupuje do dynamometru přívodem 2 pracovní látky a je rozváděno k rotoru 2 dynamometru a ložiskám 4 a 2. Výkon turbiny 2 je prostřednictvím hřídele 2 přenášen na rotor 2 dynamometru, kde je absorbován pracovním médiem ve funkční mezeře 10 dynamometru. Odpor, který klade pracovní médium otáčeni rotoru 2 dynamometru, spolu s odpory ložisek 2 dynamometru a ventilačními odpory, působí na společnou ložiskovou skříň, uloženou v kluzných ložiskách 2 stojanu, kroutícím momentem, který je stejný jako kroutící moment rotoru a je měřen siloměrným zařízením 2 jsko síla na měřicím rameni 22· Těsnící a usměrňovači prstenec 13 s lopatkovou mříží usměrňuje proud pracovní látky, který vystupuje z rotoru 2 dynamometru a zároveň těsní pracovní prostor dynamometru od prostoru ložiska 2 dynamometru. Pracovní mééium vystupuje z dynamometru výstupem 11 pracovní látky.The torque of the turbine 2 is transmitted by the shaft T to the dynamometer rotor 2. The dynamometer rotor 2 rotates in the dynamometer bearings 2, which are housed in the housing of the common bearing housing 2 · The sealing of the dynamometer bearing 2 of the turbine disk 2 between the oil and the turbine working fluid is done by piston rings and a labyrinth seal with ventilation. The common bearing housing 2 ^e j rotatably mounted in bearings 4 of the frame 2 sets of test equipment. The reaction torque of the common bearing housing 2, to which the torque of the dynamometer rotor 2, the torque loss of the dynamometer bearings 2 and the torque caused by the shaft ventilation 1 is transmitted via the working medium, is transmitted to the machine stand 2 via a load cell. The dynamometer rotor 6 is formed as a working cylinder of a hydraulic dynamometer, wherein the working medium is oil, water or other suitable fluid. The working medium enters the dynamometer through the working fluid supply 2 and is distributed to the dynamometer rotor 2 and the bearings 4 and 2. The turbine 2 power is transmitted via the shaft 2 to the dynamometer rotor 2 where it is absorbed by the working medium in the working gap 10 of the dynamometer. The resistance that the working medium rotates on the dynamometer rotor 2, together with the dynamometer bearing resistances 2 and the ventilation resistances, acts on a common bearing box housed in the slide bearings 2 of a torque that is the same as the rotor torque measured by the load cell 2. The force on the measuring arm 22 • The sealing and baffle ring 13 with the blade grille directs the flow of the working substance which exits the dynamometer rotor 2 while sealing the dynamometer working space from the dynamometer bearing space 2. The working medium exits the dynamometer via the working fluid outlet 11.

Na obr. 3 je znázorněn příklad způsobu měření kroutícího momentu ložiskové skříně. Výkres představuje řez A-A obr. 1. Na obr. 3 je znázorněn řez rotorem 6 dynamometru, funkční mezera 10 a řez ložiskovou skříní 3^. Kroutící moment ložiskové skříně 3 se přenáší prostřednictvím měřicího ramene 12 na siloměrné zařízení j), které je pevně spojeno se stojanem 5 soustrojí zkušebního zařízení.FIG. 3 shows an example of a method for measuring the torque of a bearing housing. The drawing is a section A-A of FIG. 1. FIG. 3 shows a cross-section of a dynamometer rotor 6, a functional gap 10 and a cross section of a bearing housing 31. The torque of the bearing housing 3 is transmitted via the measuring arm 12 to the load cell j), which is fixedly connected to the stand 5 of the test apparatus assembly.

Stejným způsobem je prováděno měření kroutícího momentu 4^ zkušebního zařízení podle příkladu provedení na obr. 2.In the same way, the torque measurement 4 'of the test apparatus according to the exemplary embodiment of FIG. 2 is measured.

Claims

Test apparatus for measuring the characteristics of rotary engines, in particular thermal turbines, characterized in that it consists of a bearing housing (3) rotatably mounted in bearings (4) of the test stand (5), wherein in the dynamometer bearings (2) a common shaft (7) of the dynamometer rotor (6) and a turbine (1), wherein a working fluid supply (9) is formed in the bearing housing (3), which is connected to the dynamometer bearings (2) and the functional gap (10).

Testing device according to Claim 1, characterized in that a sealing and deflection ring (13) is located inside the bearing housing (3).