专利名称：贯流式静压动态测功器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种贯流式静压动态测功器。
背景技术：
我国在水力发电行业，贯流式水力发电机组有着广泛的应用，但是目 前核心技术水轮机转轮，尚无自己的技术知识产权，它们都要从国外公司 购买。由于没有高性能的功率测试设备，使得我国贯流式水轮机的水力性 能开发和研究无法开展。从前我们也尝试过用己有技术和设备进行测试， 如利用扭矩仪，机械轴承传递等方式，不是设备不稳定，就是精度差等， 都无法满足需要，结果都以失败而告终。国外公司在该领域有个别类似技 术设备，但国外公司对我国有严密的技术封锁，无法了解。贯流式水轮机 的水力性能的测试势在必行，刻不容缓，开发新型测功器的任务十分重要。 发明内容本发明的目的是提供一种对贯流式水轮机模型进行准确性和稳定性 测试，最大限度地提高模型测试精度的贯流式静压动态测功器。本发明的 目的是通过以下技术方案实现的本发明为一种贯流式静压动态测功器， 由以下主要部件组成贯流式水轮机转轮、水平轴、主轴密封圈、漏水环、 前端机械轴承、静压轴承动套、静压轴承静套、伞形齿轮、伞形齿轮、测 功臂、竖直轴、端面密封圈、集水腔、检测腔、排水管、检测管、压力传 感器、配重砝码、供油装置，水轮机转轮通过螺钉把合到水平轴上，水轮 机转轮与水平轴通过一个平键联接，传递扭矩，水平轴靠前后部机械轴承 支撑，该轴承固定在静压轴承动套内，水平轴后端联接伞形齿轮，靠平键 和螺钉固定，伞形齿轮与伞形齿轮相互啮合，将主要力的方向转变90。，由把合在轴承动套上的测功臂传出，测功臂与外部钢带联接，将主要力作 用在压力传感器上，测功臂另一端与配重砝码连接，静压轴承动套，在油 压作用下，悬浮于静压轴承静套上，两者间的油腔与供油装置连接，竖直 轴与伞形齿轮通过螺钉把合，下端与静压轴承动套通过螺钉把合，将转速输出。本发明要解决的主要问题有1、 水流作用于水轮机产生的能量通过新型设备传递到外界并能精确测 量出该能量。2、 功率的传递方法，实现水平方向力到竖直方向力的转变；3、 精确地传导因机械轴承和主轴密封产生的少量摩擦力，并最终能测 量出这部分摩擦力；4、 合理解决静压油和密封漏水的通路，达到不产生油水混合的现象；5、 降低传递过程中的功率损失，提高设备功率传递的效率；6、 提高设备加工精度，保证动态变化的测量精度；① 工作原理在贯流式水轮机中，水流作用于水轮机内部转轮所产生的轴功，通过所 发明的测功器，转向90°后转出，利用静压轴承的优点，将机械轴承产生 的摩擦力传递出去，在测功器外部通过力传感器准确测得原发功，使原发 功到测得功通过测功器的过程损失最小，提高测量精度。该项发明的主要 优点是设备工作稳定，能量传递准确，外部不利条件对该设备影响小， 测试精度高。② 工作过程水流作用于转轮所产生的扭矩，通过转轮、平键，传递到水平轴，水 平轴靠前后两个机械轴承支撑，轴承定位在静压轴承动套内。水平轴后端 与一个伞形齿轮联接， 一对伞形齿轮相互作用，使转轮所产生的扭矩传换为力矩，并通过固定在静压轴承动套上的测功臂传递到装置上部，测功臂 上与一套测功装置联接，从而将该部分扭矩测出，并通过计算机数据采集进入计算机存档数据，即完成了主要功的测量。另外，由于机械轴承和主轴密封所产生的摩擦力也可以通过该设备精 确测得，也要传给测功装置，并加进计算机并采集存档数据。上述中提到静压轴承的主要作用是将转轮、主轴、机械轴承、轴承动 套、伞形齿轮、测功臂等通过油压作用，悬浮与油膜之上，以减小摩擦力， 提高测量精度。静压轴承的工作原理和过程是静压轴承的动套与静套之间通过油压 及反馈系统使之在各种动态载荷作用下，始终处于油膜之上的悬浮状态， 轴承动套前后有两个油压支点，以达到稳定支撑的作用。静压轴承的油压 通过一套供油装置供给，供油具有压力反馈作用，动态调整油膜刚度，以 达到支撑轴承动套动态载荷的作用。经过检测，该轴承的动套与静套的间 隙为0. 03毫米，灵敏度为0. 005牛顿 米。该项发明另 一个关键点还在于外部压力水与静压轴承内部油的有效分 离，并能通过观测管检测到漏水和油水分离的效果，以保证设备运行的安全性。它的工作过程是静压轴承动套与静套的前端部有0.2毫米的间隙，外部水有可能通过该间隙进入到静压轴承油腔内，为防止外部水进入油腔， 动套前部设置了一个橡胶端面密封圈，但还有少量水进入，该部分水进入 排水腔，通过排水管排出。如水量过大，则进入检测腔，通过检测管排处，此时就应调整前端密 封圈，设备正常做状态，检测腔不应有水排出。通过实践，该部分结构， 很好地实现了油水分离，达到了预期效果。
图l贯流式静压动态测功器的结构2贯流式静压动态测功器的整体结构图具体实施方式
如图l、图2所示，贯流式静压动态测功器由以下主要部件组成贯 流式水轮机转轮l、水平轴2、主轴密封圈3、漏水环4、前端机械轴承5、 静压轴承动套6、静压轴承静套7、 l号伞形齿轮8、 2号伞形齿轮9、测功 臂10、竖直轴11、端面密封圈12、集水腔13、检测腔14、排水管15、检 测管16、压力传感器17、配重砝码18、供油装置19等。水轮机转轮1通过螺钉把合到水平轴2上，水轮机转轮1与水平轴通 过一个平键联接，传递扭矩，水平轴2靠机械轴承5支撑，该轴承固定在 静压轴承动套6内，水平轴2后端联接2号伞形齿轮9，靠平键和螺钉固 定，2号伞形齿轮9与1号伞形齿轮8相互作用，将主要力的方向转变90 ° ，由把合在轴承动套6上的测功臂10传出，领说臂10与外部钢带联接， 将主要力作用在压力传感器17上，并由计算采集数据并存档数据。测功臂 10另一端与配重砝码18连接。静压轴承动套6，在油压作用下，悬浮于静压轴承静套7上，两者间 的油腔与供油装置19连接。竖直轴11与1号伞形齿轮通过螺钉把合，下端与静压轴承动套6通过 螺钉把合，将转速输出。通过主轴密封圈3的少量漏水，通过漏水环4，进入检测腔14中，流 入检测管16，以检查主轴密封圈3的漏水量。通过端面密封圈12的少量漏水，进入集水腔13，流入检测管15，以 检查主轴密封圈12的漏水量。本发明的测试结果证明1、成功地解决贯流式水轮机模型测试的关键难题，添补了该项技术的 国内空白，达到了测试准确性和稳定性的目的，模型的测试精度有了很大2、 通过实际检验，达到理想效果，实现了功率有效、高精度传递测量 的功能；3、 该发明的成功应用，打破了国外企业对国内技术的严密封锁，实现 了从"不能"到"可能"的转变；4、 经过各种手段检测，测功器的能量转换率达到99.9%，设施精度 在O. 05%以内。5、 设备运行稳定、可靠；6、 设备的优点是测试精度高，能量转换率高，轴系运行稳定、可靠。
权利要求
1、一种贯流式静压动态测功器，其特征是由以下主要部件组成贯流式水轮机转轮(1)、水平轴(2)、主轴密封圈(3)、漏水环(4)、前端机械轴承(5)、静压轴承动套(6)、静压轴承静套(7)、伞形齿轮(8)、伞形齿轮(9)、测功臂(10)、竖直轴(11)、端面密封圈(12)、集水腔(13)、检测腔(14)、排水管(15)、检测管(16)、压力传感器(17)、配重砝码(18)、供油装置(19)，水轮机转轮(1)通过螺钉把合到水平轴(2)上，水轮机转轮(1)与水平轴通过一个平键联接，传递扭矩，水平轴(2)靠前后部机械轴承支撑，该轴承固定在静压轴承动套(6)内，水平轴(2)后端联接伞形齿轮(9)，靠平键和螺钉固定，伞形齿轮(9)与伞形齿轮(8)相互啮合，将主要力的方向转变90°，由把合在轴承动套(6)上的测功臂(10)传出，测功臂(10)与外部钢带联接，将主要力作用在压力传感器(17)上，测功臂(10)另一端与配重砝码(18)连接，静压轴承动套(6)，在油压作用下，悬浮于静压轴承静套上，两者间的油腔与供油装置连接，竖直轴(11)与伞形齿轮通过螺钉把合，下端与静压轴承动套(6)通过螺钉把合，将转速输出。
全文摘要
本发明涉及一种贯流式静压动态测功器，水轮机转轮通过螺钉把合到水平轴上，水轮机转轮与水平轴通过一个平键联接，传递扭矩，水平轴靠前后部机械轴承支撑，该轴承固定在静压轴承动套内，水平轴后端联接伞形齿轮，靠平键和螺钉固定，伞形齿轮与伞形齿轮相互啮合，测功臂另一端与配重砝码连接，静压轴承动套悬浮于静压轴承静套上，两者间的油腔与供油装置连接，竖直轴与伞形齿轮通过螺钉把合，下端与静压轴承动套通过螺钉把合。本发明可实现水平方向力到竖直方向力的转变，精确地传导因机械轴承和主轴密封产生的少量摩擦力，合理解决静压油和密封漏水的通路，降低传递过程中的功率损失，提高设备功率传递的效率，提高设备加工精度。
文档编号G01L3/24GK101324474SQ20081006498
公开日2008年12月17日 申请日期2008年7月24日 优先权日2008年7月24日
发明者张仁江, 曹大伟, 程宇坤 申请人:哈尔滨电机厂有限责任公司