端面水壓式水輪機主軸密封裝置的製作方法

2023-06-02 20:29:46

專利名稱：端面水壓式水輪機主軸密封裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種端面水壓式水輪機主軸密封裝置。
技術背景
水輪機主軸密封是水輪發電機組的重要部件之一，其作用是對旋 轉部件主軸與固定部件(如頂蓋等)之間的間隙進行有效密封，防止 轉輪室中的壓力水洩漏至機組部件中。主軸密封失效可導致漏水淹及 水導軸承的事故，如控制不及時，甚至有淹及整個機組及廠房的危險。
水輪機主軸密封結構型式很多，按密封件補償方向劃分，主要有 徑向密封和軸向密封兩大類，另有由徑向或軸向輔助密封組合而成的 複合型密封。其中，軸向密封目前結構成熟、應用廣泛的主要有端面 水壓式橡膠密封和自平衡浮動環式金屬密封兩類。
端面水壓式橡膠密封的密封原理是通過水壓推動帶有燕尾的活 塞式橡膠密封環，壓緊密封間隙且始終形成薄而均勻的水膜(水膜起 潤滑和冷卻密封面作用)，達到密封及磨損補償目的。這一密封型式 普遍具有結構簡單(相對於自平衡浮動環金屬密封)、補償性好、便 於調整控制、洩漏量小等優點。但經多年運行實踐，尤其在部分大型 機組應用中，也暴露出一些問題，主要是由於密封件整體剛度不足， 造成補償或復位的位移不同步，導致出現密封環偏卡，使密封環位移 不靈活、不及時，影響密封性能，甚至引起局部幹摩擦，造成密封環 熱燒粘連。其次，由於橡膠材質的製造精度限制，使其燕尾部分在補 償過程中起密封保壓作用的性能不穩定，導致有時配合緊量偏大，位移阻滯、補償及復位不靈活，有時配合緊量偏小，保壓性差、洩漏量 大。另外，橡膠密封環的抗磨損性欠佳，對於多泥沙電站機組，密封 使用壽命有待延長。 發明內容
本實用新型的目的是提供一種具有可靠的密封性，良好耐磨損 性，運行補償穩定、故障率低、易於維護檢修的端面水壓式水輪機主 軸密封裝置。本實用新型的目的是通過以下結構實現的， 一種端面水 壓式水輪機主軸密封裝置，內環、外環、轉環均為鋼製分瓣結構，分 別採用第一螺栓、第二螺栓、第三螺栓把合為整體圓環，密封環為高 分子複合材料，分瓣結構並且粘接為整體圓環，底託為不鏽鋼材質的 分瓣結構，內環採用螺栓與頂蓋裝配，採用錐銷定位，外環採用螺栓 把合裝配在內環上，採用止口定位，轉環採用圓頭緊定螺釘與主軸定 位，工作時隨主軸同步旋轉，密封環粘接為整體圓環後，採用螺栓與 底託把合為一體，組成密封活塞，密封活塞裝配在內外環之間，做軸 向運動，密封活塞在底部水壓作用下與轉環間形成小間隙配合，轉環 在主軸帶動下，相對於密封活塞做旋轉運動。本實用新型結構型式屬 於軸向端面密封，作用原理為水壓式。採用高分子複合材料替代傳統 的橡膠材料作為密封環，設置金屬底託以保證密封環具有良好的整體 剛度，設有內外密封條以獲得良好的保壓和導向效果。該密封裝置克 服了現有同類密封的缺點，具有耐磨性好、運行壽命長、補償及復位 靈活可靠、洩漏量小並便於調控等突出優點。密封裝置的目的是封住 來自轉輪室的軸向漏水。轉環採用圓頭緊定螺釘裝配在主軸上，緊定 螺釘起定位和傳遞扭矩作用。密封活塞裝配在內外環之間，可以在水 壓作用下整體上下移動。外環上對稱設有兩處徑向孔，用於將清潔壓 力水引入密封活塞底部，起密封和補償作用。底託內外徑處，各設有一道橡膠條密封，用於密封活塞底部區域的密封及保壓。密封活塞中 徑處，均布有特定數量的軸向孔，其中部分用於將清潔壓力水引至密 封面，對其進行潤滑和冷卻，少量用於裝設圓柱銷，對密封活塞起周 向限位作用，防止其隨轉環轉動。內環與頂蓋間設有充氣圍帶，用於 在檢修主軸密封或機組停機時封住漏水。為便於拆卸維護，全部緊固 零件採用不鏽鋼材質。


圖1:主軸密封裝置裝配剖面圖 圖2:主軸密封裝置裝配平面圖 圖3:密封活塞裝配剖面圖 圖4:轉環剖面圖 圖5:轉環平面圖 圖6:內環剖面圖 圖7:內環平面圖 圖8:外環剖面圖 圖9:密封活塞裝配平面圖具體實施方式
如圖l、圖2所示， 一種端面水壓式水輪機主軸密封裝置，內環 5 (如圖6、圖7所示)為分瓣結構，設有分瓣法蘭22，採用第一螺 栓17把合為整圓並採用銷釘19定位。內環5採用螺栓20與頂蓋3 裝配，採用錐銷4定位。內環5上對稱設有2處徑向孔18，用於將 清潔壓力水引入密封活塞底部，起密封和補償作用。外環16 (如圖8 所示)為分瓣結構，採用第二螺栓7把合為整圓並定位，採用螺栓6 把合裝配在內環5上，採用止口定位。轉環8 (如圖4、圖5所示) 為分瓣結構，設有分瓣法蘭25，採用銷釘第三螺栓24把合為整圓並 定位。對應密封環13位置焊接有不鏽鋼抗磨環12，採用圓頭緊定螺釘10與主軸21定位，設有螺母11鎖緊圓頭緊定螺釘10。轉環8工 作時隨主軸同步旋轉。密封環13為高分子複合材料，分瓣結構，安 裝時粘接為整體圓環。底託14為不鏽鋼材質，分瓣結構。如圖3所 示，密封環13粘接為整體圓環後，採用螺栓23與底託14把合為一 體，組成密封活塞。密封活塞裝配在內外環之間，可以做軸向運動。 工作時密封活塞在底部水壓作用下與轉環間形成小間隙配合，轉環8 在主軸21帶動下，相對於密封活塞做旋轉運動。
底託14內、外徑處，各設有一道橡膠條密封15，用於密封活塞 底部區域的密封及保壓。如圖3、圖9所示，密封活塞中徑處，均布 設有特定數量的軸向孔，其中部分用於將清潔壓力水引至密封面，對 其進行潤滑和冷卻，4處軸向孔中設有圓柱銷9，採用螺紋連接安裝 在內環5上，對密封活塞起周向限位作用，防止其隨轉環8轉動。內 環5與頂蓋3間設有充氣圍帶2。用於在檢修主軸密封或機組停機時 封住沿主軸法蘭護罩1外壁路徑的漏水。為便於拆卸維護，全部緊固 零件採用不鏽鋼材質。
工作原理水輪機主軸軸徑處漏水的洩漏途徑為，來自轉輪室區 域的壓力水，沿主軸法蘭護罩1外壁漏至主軸與內環間的環形區域， 再經轉環與密封環上端面間間隙漏至頂蓋內腔。本裝置的作用是將清 潔壓力水引至密封活塞底部，利用水壓推動密封活塞，使密封環上端 面與轉環間形成小間隙，阻斷漏水路徑。由於利用特定數量的軸向孔 將清潔壓力水引至密封面，使密封間隙中存在穩定的水膜，從而起到 潤滑和冷卻作用，防止了因密封環局部幹摩擦引起的"熱燒"事故。 同時，清潔壓力水可起到阻止含沙的機組漏水進入密封面的作用，利 於延長密封副運行壽命。
權利要求1、一種端面水壓式水輪機主軸密封裝置，其特徵是內環(5)、外環(16)、轉環(8)均為鋼製分瓣結構，分別採用第一螺栓(17)、第二螺栓(7)、第三螺栓(24)把合為整體圓環，密封環(13)為高分子複合材料，分瓣結構並且粘接為整體圓環，底託(14)為不鏽鋼材質的分瓣結構，內環(5)採用螺栓(20)與頂蓋(3)裝配，採用錐銷(4)定位，外環(16)採用螺栓(6)把合裝配在內環(5)上，採用止口定位，轉環(8)採用圓頭緊定螺釘(10)與主軸(21)定位，工作時隨主軸同步旋轉，密封環(13)粘接為整體圓環後，採用螺栓(23)與底託(14)把合為一體，組成密封活塞，密封活塞裝配在內外環之間，做軸向運動，密封活塞在底部水壓作用下與轉環間形成小間隙配合，轉環在主軸帶動下，相對於密封活塞做旋轉運動。
2、根據權利要求1所述的一種端面水壓式水輪機主軸密封裝置, 其特徵是內環(5)上對稱設有兩處用於引入壓力水以起密封和補 償作用的徑向孔，底託(14)內外徑處，各設有一道橡膠條密封(16)， 密封活塞中徑處，均布有特定數量的軸向孔，其中4處軸向孔中設有 圓柱銷(9)，圓柱銷(9)採用螺紋連接，安裝在內環(5)上，內環 (5)與頂蓋(3)間設有充氣圍帶(2)。
專利摘要一種端面水壓式水輪機主軸密封裝置，內環、外環、轉環均為鋼製分瓣結構，分別採用第一螺栓、第二螺栓、第三螺栓把合為整體圓環，密封環為分瓣結構並且粘接為整體圓環，底託為不鏽鋼材質的分瓣結構，內環採用螺栓與頂蓋裝配，採用錐銷定位，外環採用螺栓把合裝配在內環上，採用止口定位，轉環採用圓頭緊定螺釘與主軸定位，密封環粘接為整體圓環後，採用螺栓與底託把合為一體。本實用新型結構型設置金屬底託以保證密封環具有良好的整體剛度，設有內外密封條以獲得良好的保壓和導向效果，具有耐磨性好、運行壽命長、補償及復位靈活可靠、洩漏量小並便於調控等突出優點。
文檔編號F03B11/00GK201258816SQ20082009066
公開日2009年6月17日 申請日期2008年8月15日 優先權日2008年8月15日
發明者然 戴, 允 賈, 趙修全 申請人:哈爾濱電機廠有限責任公司