專利名稱：貫流式靜壓動(dòng)態(tài)測功器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種貫流式靜壓動(dòng)態(tài)測功器。
背景技術(shù)：
我國在水力發(fā)電行業(yè)，貫流式水力發(fā)電機(jī)組有著廣泛的應(yīng)用，但是目 前核心技術(shù)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪，尚無自己的技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)，它們都要從國外公司 購買。由于沒有高性能的功率測試設(shè)備，使得我國貫流式水輪機(jī)的水力性 能開發(fā)和研究無法開展。從前我們也嘗試過用已有技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行測試， 如利用扭矩儀，機(jī)械軸承傳遞等方式，不是設(shè)備不穩(wěn)定，就是精度差等， 都無法滿足需要，結(jié)果都以失敗而告終。國外公司在該領(lǐng)域有個(gè)別類似技 術(shù)設(shè)備，但國外公司對我國有嚴(yán)密的技術(shù)封鎖，無法了解。貫流式水輪機(jī) 的水力性能的測試勢在必行，刻不容緩，開發(fā)新型測功器的任務(wù)十分重要。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種對貫流式水輪機(jī)模型進(jìn)行準(zhǔn)確性和穩(wěn) 定性測試，最大限度地提高模型測試精度的貫流式靜壓動(dòng)態(tài)測功器。本實(shí) 用新型的目的是通過以下結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型為一種貫流式靜壓動(dòng)態(tài) 測功器，由以下主要部件組成貫流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、水平軸、主軸密封圈、 漏水環(huán)、前端機(jī)械軸承、靜壓軸承動(dòng)套、靜壓軸承靜套、傘形齒輪、傘形 齒輪、測功臂、豎直軸、端面密封圈、集水腔、檢測腔、排水管、檢測管、 壓力傳感器、配重砝碼、供油裝置，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪通過螺釘把合到水平軸上， 水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪與水平軸通過一個(gè)平鍵聯(lián)接，傳遞扭矩，水平軸靠前后部機(jī)械 軸承支撐，該軸承固定在靜壓軸承動(dòng)套內(nèi)，水平軸后端聯(lián)接傘形齒輪，靠 平鍵和螺釘固定，傘形齒輪與傘形齒輪相互嚙合，將主要力的方向轉(zhuǎn)變90° ，由把合在軸承動(dòng)套上的測功臂傳出，測功臂與外部鋼帶聯(lián)接，將主要 力作用在壓力傳感器上，測功臂另一端與配重砝碼連接，靜壓軸承動(dòng)套， 在油壓作用下，懸浮于靜壓軸承靜套上，兩者間的油腔與供油裝置連接， 豎直軸與傘形齒輪通過螺釘把合，下端與靜壓軸承動(dòng)套通過螺釘把合，將 轉(zhuǎn)速輸出。
本實(shí)用新型要解決的主要問題有
1 、水流作用于水輪機(jī)產(chǎn)生的能量通過新型設(shè)備傳遞到外界并能精確測 量出該能量。
2、 功率的傳遞方法，實(shí)現(xiàn)水平方向力到豎直方向力的轉(zhuǎn)變；
3、 精確地傳導(dǎo)因機(jī)械軸承和主軸密封產(chǎn)生的少量摩擦力，并最終能測 量出這部分摩擦力；
4、 合理解決靜壓油和密封漏水的通路，達(dá)到不產(chǎn)生油水混合的現(xiàn)象；
5、 降低傳遞過程中的功率損失，提高設(shè)備功率傳遞的效率；
6、 提高設(shè)備加工精度，保證動(dòng)態(tài)變化的測量精度；
① 工作原理
在貫流式水輪機(jī)中，水流作用于水輪機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)輪所產(chǎn)生的軸功，通過所 發(fā)明的測功器，轉(zhuǎn)向90°后轉(zhuǎn)出，利用靜壓軸承的優(yōu)點(diǎn)，將機(jī)械軸承產(chǎn)生 的摩擦力傳遞出去，在測功器外部通過力傳感器準(zhǔn)確測得原發(fā)功，使原發(fā) 功到測得功通過測功器的過程損失最小，提高測量精度。該項(xiàng)發(fā)明的主要 優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備工作穩(wěn)定，能量傳遞準(zhǔn)確，外部不利條件對該設(shè)備影響小， 測試精度高。
② 工作過程
水流作用于轉(zhuǎn)輪所產(chǎn)生的扭矩，通過轉(zhuǎn)輪、平鍵，傳遞到水平軸，水 平軸靠前后兩個(gè)機(jī)械軸承支撐，軸承定位在靜壓軸承動(dòng)套內(nèi)。水平軸后端 與一個(gè)傘形齒輪聯(lián)接， 一對傘形齒輪相互作用，使轉(zhuǎn)輪所產(chǎn)生的扭矩傳換為力矩，并通過固定在靜壓軸承動(dòng)套上的測功臂傳遞到裝置上部，測功臂 上與一套測功裝置聯(lián)接，從而將該部分扭矩測出，并通過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集
進(jìn)入計(jì)算機(jī)存檔數(shù)據(jù)，即完成了主要功的測量。
另外，由于機(jī)械軸承和主軸密封所產(chǎn)生的摩擦力也可以通過該設(shè)備精 確測得，也要傳給測功裝置，并加進(jìn)計(jì)算機(jī)并采集存檔數(shù)據(jù)。
上述中提到靜壓軸承的主要作用是將轉(zhuǎn)輪、主軸、機(jī)械軸承、軸承動(dòng) 套、傘形齒輪、測功臂等通過油壓作用，懸浮與油膜之上，以減小摩擦力， 提高測量精度。
靜壓軸承的工作原理和過程是靜壓軸承的動(dòng)套與靜套之間通過油壓 及反饋系統(tǒng)使之在各種動(dòng)態(tài)載荷作用下，始終處于油膜之上的懸浮狀態(tài)， 軸承動(dòng)套前后有兩個(gè)油壓支點(diǎn)，以達(dá)到穩(wěn)定支撐的作用。靜壓軸承的油壓 通過一套供油裝置供給，供油具有壓力反饋?zhàn)饔茫瑒?dòng)態(tài)調(diào)整油膜剛度，以 達(dá)到支撐軸承動(dòng)套動(dòng)態(tài)載荷的作用。經(jīng)過檢測，該軸承的動(dòng)套與靜套的間 隙為0. 03毫米，靈敏度為0. 005牛頓 米。
該項(xiàng)發(fā)明另一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)還在于外部壓力水與靜壓軸承內(nèi)部油的有效分 離，并能通過觀測管檢測到漏水和油水分離的效果，以保證設(shè)備運(yùn)行的安
全性。它的工作過程是靜壓軸承動(dòng)套與靜套的前端部有0.2毫米的間隙，
外部水有可能通過該間隙進(jìn)入到靜壓軸承油腔內(nèi)，為防止外部水進(jìn)入油腔， 動(dòng)套前部設(shè)置了一個(gè)橡膠端面密封圈，但還有少量水進(jìn)入，該部分水進(jìn)入 排水腔，通過排水管排出。
如水量過大，則進(jìn)入檢測腔，通過檢測管排處，此時(shí)就應(yīng)調(diào)整前端密 封圈，設(shè)備正常做狀態(tài)，檢測腔不應(yīng)有水排出。通過實(shí)踐，該部分結(jié)構(gòu)， 很好地實(shí)現(xiàn)了油水分離，達(dá)到了預(yù)期效果。


圖l貫流式靜壓動(dòng)態(tài)測功器的結(jié)構(gòu)圖圖2貫流式靜壓動(dòng)態(tài)測功器的整體結(jié)構(gòu)圖具體實(shí)施方式
如圖l、圖2所示，貫流式靜壓動(dòng)態(tài)測功器由以下主要部件組成貫 流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪l、水平軸2、主軸密封圈3、漏水環(huán)4、前端機(jī)械軸承5、 靜壓軸承動(dòng)套6、靜壓軸承靜套7、 l號傘形齒輪8、 2號傘形齒輪9、測功 臂10、豎直軸11、端面密封圈12、集水腔13、檢測腔14、排水管15、檢 測管16、壓力傳感器17、配重砝碼18、供油裝置19等。
水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪1通過螺釘把合到水平軸2上，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪1與水平軸通 過一個(gè)平鍵聯(lián)接，傳遞扭矩，水平軸2靠機(jī)械軸承5支撐，該軸承固定在 靜壓軸承動(dòng)套6內(nèi)，水平軸2后端聯(lián)接2號傘形齒輪9，靠平鍵和螺釘固 定，2號傘形齒輪9與1號傘形齒輪8相互作用，將主要力的方向轉(zhuǎn)變90 ° ，由把合在軸承動(dòng)套6上的測功臂10傳出，測功臂10與外部鋼帶聯(lián)接， 將主要力作用在壓力傳感器17上，并由計(jì)算采集數(shù)據(jù)并存檔數(shù)據(jù)。測功臂 10另一端與配重砝碼18連接。
靜壓軸承動(dòng)套6，在油壓作用下，懸浮于靜壓軸承靜套7上，兩者間 的油腔與供油裝置19連接。
豎直軸11與1號傘形齒輪通過螺釘把合，下端與靜壓軸承動(dòng)套6通過 螺釘把合，將轉(zhuǎn)速輸出。
通過主軸密封圈3的少量漏水，通過漏水環(huán)4，進(jìn)入檢測腔14中，流 入檢測管16，以檢査主軸密封圈3的漏水量。
通過端面密封圈12的少量漏水，進(jìn)入集水腔13，流入檢測管15，以 檢查主軸密封圈12的漏水量。
本實(shí)用新型的測試結(jié)果證明
1、成功地解決貫流式水輪機(jī)模型測試的關(guān)鍵難題，添補(bǔ)了該項(xiàng)技術(shù)的 國內(nèi)空白，達(dá)到了測試準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性的目的，模型的測試精度有了很大提高。
2、 通過實(shí)際檢驗(yàn)，達(dá)到理想效果，實(shí)現(xiàn)了功率有效、高精度傳遞測量 的功能；
3、 該發(fā)明的成功應(yīng)用，打破了國外企業(yè)對國內(nèi)技術(shù)的嚴(yán)密封鎖，實(shí)現(xiàn) 了從"不能"到"可能"的轉(zhuǎn)變；
4、 經(jīng)過各種手段檢測，測功器的能量轉(zhuǎn)換率達(dá)到99.9%,設(shè)施精度 在O. 05%以內(nèi)。
5、 設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、可靠；
6、 設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是測試精度高，能量轉(zhuǎn)換率高，軸系運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。
權(quán)利要求1、一種貫流式靜壓動(dòng)態(tài)測功器，其特征是由以下主要部件組成貫流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪(1)、水平軸(2)、主軸密封圈(3)、漏水環(huán)(4)、前端機(jī)械軸承(5)、靜壓軸承動(dòng)套(6)、靜壓軸承靜套(7)、傘形齒輪(8)、傘形齒輪(9)、測功臂(10)、豎直軸(11)、端面密封圈(12)、集水腔(13)、檢測腔(14)、排水管(15)、檢測管(16)、壓力傳感器(17)、配重砝碼(18)、供油裝置(19)，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪(1)通過螺釘把合到水平軸(2)上，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪(1)與水平軸通過一個(gè)平鍵聯(lián)接，傳遞扭矩，水平軸(2)靠前后部機(jī)械軸承支撐，該軸承固定在靜壓軸承動(dòng)套(6)內(nèi)，水平軸(2)后端聯(lián)接傘形齒輪(9)，靠平鍵和螺釘固定，傘形齒輪(9)與傘形齒輪(8)相互嚙合，將主要力的方向轉(zhuǎn)變90°，由把合在軸承動(dòng)套(6)上的測功臂(10)傳出，測功臂(10)與外部鋼帶聯(lián)接，將主要力作用在壓力傳感器(17)上，測功臂(10)另一端與配重砝碼(18)連接，靜壓軸承動(dòng)套(6)，在油壓作用下，懸浮于靜壓軸承靜套上，兩者間的油腔與供油裝置連接，豎直軸(11)與傘形齒輪通過螺釘把合，下端與靜壓軸承動(dòng)套(6)通過螺釘把合，將轉(zhuǎn)速輸出。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種貫流式靜壓動(dòng)態(tài)測功器，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪通過螺釘把合到水平軸上，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪與水平軸通過一個(gè)平鍵聯(lián)接，傳遞扭矩，水平軸靠前后部機(jī)械軸承支撐，該軸承固定在靜壓軸承動(dòng)套內(nèi)，水平軸后端聯(lián)接傘形齒輪，靠平鍵和螺釘固定，傘形齒輪與傘形齒輪相互嚙合，測功臂另一端與配重砝碼連接，靜壓軸承動(dòng)套懸浮于靜壓軸承靜套上，兩者間的油腔與供油裝置連接，豎直軸與傘形齒輪通過螺釘把合，下端與靜壓軸承動(dòng)套通過螺釘把合。本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)水平方向力到豎直方向力的轉(zhuǎn)變，精確地傳導(dǎo)因機(jī)械軸承和主軸密封產(chǎn)生的少量摩擦力，合理解決靜壓油和密封漏水的通路，降低傳遞過程中的功率損失，提高設(shè)備功率傳遞的效率，提高設(shè)備加工精度。
文檔編號G01L3/24GK201229213SQ20082009048
公開日2009年4月29日 申請日期2008年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月24日
發(fā)明者張仁江, 曹大偉, 程宇坤 申請人:哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司