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一種非接觸式靜密封結構的製作方法

2023-11-05 05:12:32 5

專利名稱:一種非接觸式靜密封結構的製作方法
技術領域:
本實用新型涉及一種非接觸式靜密封結構,特別是一種應用於立式模型水輪機靜 壓軸承轉動部件中的非接觸式靜密封結構。
背景技術:
近年來,根據市場的需求,水輪機水力開發的方向目前朝著高、低水頭段拓展;同 時抽水蓄能機組市場需求日益旺盛,這些都對水力開發以及水力試驗的測試手段提出了更 高要求。水輪機模型試驗作為水輪機水力開發過程中不可或缺的技術手段,其重要意義在 於一方面,對水力開發成果進行驗證並對進一步的水力開發提供設計依據;另一方面,從 事大、中型水電項目以及出口水電項目的商業驗收試驗。在市場競爭日益激烈的今天,依據 水輪機模型試驗所得到的水輪機性能指標的細微差別已成為市場水電項目水力開發成功 與失敗、得與失的關鍵因素。水頭、流量、轉速、轉矩是決定模型水輪機能量指標的四個重要參數,依據高精度 的差壓傳感器、電磁流量計、編碼器,可以直接對水頭、流量、轉速進行精確測量,但是對於 轉矩而言,由於其傳遞過程複雜,影響因素眾多,因此如何實現對它進行精確的在線實時測 量,一直是行業亟待解決的技術難題。此前,曾經使用過單套滾動軸承轉動部件和雙套滾動軸承轉動部件,但由於其自 身結構特點所限,均不能在線實時測量出滾動軸承和密封與主軸間的機械摩擦損失。靜壓 軸承轉動部件,由於其採用獨特的外靜壓、內滾動的雙套軸承結構,實現了外套與擺動套間 的全液體接觸,液體摩擦損失可忽略不計。因此,可在水輪機模型試驗過程中在線實時測出 機械摩擦損失力矩,使其效率計算值全面客觀地反映出模型轉輪的能量特性,因而成為國 外同行業競相採用的技術手段。但是,靜壓軸承轉動部件研製的難點又在於油/水隔離的密封結構設計。轉動部 件與模型機組裝配關係為部件外套底座與頂蓋上端面把合,擺動套下端部置於頂蓋孔內。 在進行模型試驗時頂蓋內將充滿試驗用壓力水,而對於轉動部件而言,外套與擺動套下端 間為靜壓導軸瓦回油端。因此選擇合理的密封結構,實現該處回油油路與壓力水之間的隔 離,在保證壓力水與回油之間不得串流的同時又要滿足摩擦力矩的高精度測量要求,是該 部件研製的重點和難點。國外同行業,如阿爾斯通公司、瑞士洛桑工學院、伏依特公司等在行業內有影響力 的水輪機試驗室均先後採用靜壓軸承技術研製模型了立式水輪機靜壓軸承轉動部件。他們 的解決方案為1、伏依特公司上端採用靜壓油軸承,下端採用靜壓水軸承,該型轉動部件的特點在於下端採用 靜壓水軸承,因此不存在油/水隔離問題,從而避開了密封結構難點,缺點是管路繁多,結 構複雜,靜壓水軸承對水質有很高的要求,需配置水處理裝置等伺服系統。[0010]2、阿爾斯通公司採用全靜壓油軸承,油/水隔離採用薄膜密封結構。該密封結構的特點是通過在 外套與擺動套之間把合一層橡膠薄膜而實現密封目的的,因此外套不可避免地對擺動套構 成了約束,從而降低了靜壓軸承轉動部件的靈敏度和標定精度。3、瑞士洛桑工學院同上。在此之間,國內同行業單位也先有採用薄膜密封結構的,但由於種種原因,均未取 得令人滿意的結果。

實用新型內容本實用新型旨在解決立式模型水輪機中靜壓軸承轉動部件油/水隔離的密封問 題,提供了一種能防止壓力水與回油之間串流的同時,又滿足摩擦力矩的高精度測量要求 的立式模型水輪機靜壓軸承轉動部件中的密封結構。一種非接觸式靜密封結構,其特徵在於非接觸式靜密封結構的非接觸式靜密封 環頂部開有回油槽;非接觸式靜密封環為逐級減壓、節流,逐級排放的密封結構,下部設置 有逐級排水槽和逐級排漏接口,逐級排水槽和逐級排漏接口由管道連通。所述的非接觸式靜密封環的環壁上部開有回油接口,一端與回油槽相連通,另一 端與由時間繼電器控制的微型油泵連接。所述的逐級排水槽為3-7級排水槽。所述的非接觸式靜密封環的環壁中部開有檢漏口與回油槽相連通。本實用新型帶來的有益技術效果一、非接觸式靜密封的兩個工作零件之間為非接觸式,這樣在結構上就避免了靜 壓軸承轉動部件外套對擺動套構成約束,保持了相互間無約束的可靈活運動的工作狀態, 滿足了擺動套實現高靈敏度擺動的必要條件。二、設置逐級排水槽和逐級排漏接口是為了將上一級密封洩漏過來的壓力水進行 減壓、分流,以降低進入下一級密封的水的壓力和流量。最後確定的排水槽合理級數即滿足 了轉動部件裝配結構尺寸要求,又實現了油/水隔離的目的。三、設置檢漏口是為了隨時方便地檢查密封效果,以確定密封處於良好的工作狀 態。四、由於轉動部件在使用時是裝在水輪機模型機組頂蓋上的,此時,回油管將高於 轉動部件出油口,回油不能憑藉其自身重力落差回到油箱,因此只能藉助油泵將其抽回油 箱。鑑於油泵的流量大於回油流量,因此採用時間繼電器控制油泵間隔啟動運行。五、靜壓軸承轉動部件上採用非接觸式靜密封結構的成功應用,大大提高了靜壓 軸承轉動部件摩擦損失力矩的測量精度,並且它摒棄了複雜的伺服系統,使其整體結構大 為簡化,安裝、維護更為簡便。

圖1、圖2為本實用新型轉動部件中非接觸式靜密封環的結構示意圖。1為非接觸式靜密封環、2為回油槽、3為逐級排水槽、4為逐級排漏接口、5為回油 接口、6為檢漏口。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的技術方案進行進一步說明實施例1一種非接觸式靜密封結構,該密封結構中的非接觸式靜密封環1頂部開有回油槽 2 ;非接觸式靜密封環1為逐級減壓、節流,逐級排放的密封結構,下部設置有逐級排水槽3 和逐級排漏接口 4,逐級排水槽3和逐級排漏接口 4由管道連通。所述的非接觸式靜密封環1的環壁上部開有回油接口 5,一端與回油槽2相連通, 另一端與由時間繼電器控制的微型油泵連接。所述的逐級排水槽3為3級排水槽。所述的非接觸式靜密封環1的環壁中部開有檢漏口 6與回油槽2相連通。本實用新型利用流體阻力原理,即流體流經窄間隙後,會產生壓降;再通過密封后 的排水槽分流,這樣,進入下一級密封的水流的壓力和流量將大大減小。依據這個原理,通 過設置多級密封以及相應級數的排水槽和排水孔,將水流逐級減壓、分流,使密封效果最終 達到設計及使用要求。對於回油槽內的回油,根據下導軸瓦的回油量和回油槽容積,可計算出溢流時間, 通過一臺由時間繼電器控制的微型油泵在回油槽溢流前定時將回油抽取回油箱,這樣就避 免了回油槽內油液溢出進入水路,從而成功地實現了油/水隔離,滿足了靜壓軸承轉動部 件的使用要求。實施例2一種非接觸式靜密封結構,該密封結構中的非接觸式靜密封環1頂部開有回油槽 2 ;非接觸式靜密封環1為逐級減壓、節流,逐級排放的密封結構,下部設置有逐級排水槽3 和逐級排漏接口 4,逐級排水槽3和逐級排漏接口 4由管道連通。所述的非接觸式靜密封環1的環壁上部開有回油接口 5,一端與回油槽2相連通, 另一端與由時間繼電器控制的微型油泵連接。所述的逐級排水槽3為7級排水槽。所述的非接觸式靜密封環1的環壁中部開有檢漏口 6與回油槽2相連通。本實用新型利用流體阻力原理,即流體流經窄間隙後,會產生壓降;再通過密封后 的排水槽分流,這樣,進入下一級密封的水流的壓力和流量將大大減小。依據這個原理,通 過設置多級密封以及相應級數的排水槽和排水孔,將水流逐級減壓、分流,使密封效果最終 達到設計及使用要求。對於回油槽內的回油,根據下導軸瓦的回油量和回油槽容積,可計算出溢流時間, 通過一臺由時間繼電器控制的微型油泵在回油槽溢流前定時將回油抽取回油箱,這樣就避 免了回油槽內油液溢出進入水路,從而成功地實現了油/水隔離,滿足了靜壓軸承轉動部 件的使用要求。實施例3一種非接觸式靜密封結構,該密封結構中的非接觸式靜密封環1頂部開有回油槽 2 ;非接觸式靜密封環1為逐級減壓、節流,逐級排放的密封結構,下部設置有逐級排水槽3 和逐級排漏接口 4,逐級排水槽3和逐級排漏接口 4由管道連通。
5[0044]所述的非接觸式靜密封環1的環壁上部開有回油接口 5,一端與回油槽2相連通, 另一端與由時間繼電器控制的微型油泵連接。所述的逐級排水槽3為4級排水槽。所述的非接觸式靜密封環1的環壁中部開有檢漏口 6與回油槽2相連通。本實用新型利用流體阻力原理,即流體流經窄間隙後,會產生壓降;再通過密封后 的排水槽分流,這樣,進入下一級密封的水流的壓力和流量將大大減小。依據這個原理,通 過設置多級密封以及相應級數的排水槽和排水孔,將水流逐級減壓、分流,使密封效果最終 達到設計及使用要求。對於回油槽內的回油,根據下導軸瓦的回油量和回油槽容積,可計算出溢流時間, 通過一臺由時間繼電器控制的微型油泵在回油槽溢流前定時將回油抽取回油箱,這樣就避 免了回油槽內油液溢出進入水路,從而成功地實現了油/水隔離,滿足了靜壓軸承轉動部 件的使用要求。實施例4一種非接觸式靜密封結構,該密封結構中的非接觸式靜密封環1頂部開有回油槽 2 ;非接觸式靜密封環1為逐級減壓、節流,逐級排放的密封結構,下部設置有逐級排水槽3 和逐級排漏接口 4,逐級排水槽3和逐級排漏接口 4由管道連通。所述的非接觸式靜密封環1的環壁上部開有回油接口 5,一端與回油槽2相連通, 另一端與由時間繼電器控制的微型油泵連接。所述的逐級排水槽3為5級排水槽。所述的非接觸式靜密封環1的環壁中部開有檢漏口 6與回油槽2相連通。本實用新型利用流體阻力原理,即流體流經窄間隙後,會產生壓降;再通過密封后 的排水槽分流,這樣,進入下一級密封的水流的壓力和流量將大大減小。依據這個原理,通 過設置多級密封以及相應級數的排水槽和排水孔,將水流逐級減壓、分流,使密封效果最終 達到設計及使用要求。對於回油槽內的回油,根據下導軸瓦的回油量和回油槽容積,可計算出溢流時間, 通過一臺由時間繼電器控制的微型油泵在回油槽溢流前定時將回油抽取回油箱,這樣就避 免了回油槽內油液溢出進入水路,從而成功地實現了油/水隔離,滿足了靜壓軸承轉動部 件的使用要求。
權利要求1.一種非接觸式靜密封結構,其特徵在於非接觸式靜密封結構的非接觸式靜密封環 (1)頂部開有回油槽(2);非接觸式靜密封環(1)下部設置有逐級排水槽(3)和逐級排漏接 口(4),逐級排水槽(3)和逐級排漏接口(4)由管道連通。
2.根據權利要求1所述的一種非接觸式靜密封結構,其特徵在於所述的非接觸式靜 密封環(1)的環壁上部開有回油接口(5),一端與回油槽(2)相連通,另一端與由時間繼電 器控制的微型油泵連接。
3.根據權利要求1所述的一種非接觸式靜密封結構,其特徵在於所述的逐級排水槽 (3)為3-7級排水槽。
4.根據權利要求1所述的一種非接觸式靜密封結構,其特徵在於所述的非接觸式靜 密封環(1)的環壁中部開有檢漏口( 6 )與回油槽(2 )相連通。
專利摘要本實用新型涉及一種非接觸式靜密封結構,特別是一種應用於立式模型水輪機靜壓軸承轉動部件中的非接觸式靜密封結構。本實用新型旨在解決立式模型水輪機中靜壓軸承轉動部件油/水隔離的密封問題。所述非接觸式靜密封環為逐級減壓、節流,逐級排放的密封結構,下部設置有逐級排水槽和逐級排漏接口。非接觸式靜密封保持了靜壓軸承轉動部件外套和擺動套相互間無約束的可靈活運動的工作狀態,滿足了擺動套實現高靈敏度擺動的必要條件;逐級排水槽即滿足了轉動部件裝配結構尺寸要求,又實現了油/水隔離的目的,提供了一種能防止壓力水與回油之間串流的同時又滿足摩擦力矩的高精度測量要求的立式模型水輪機靜壓軸承轉動部件。
文檔編號F16J15/40GK201851667SQ20102059599
公開日2011年6月1日 申請日期2010年11月8日 優先權日2010年11月8日
發明者萬兵, 嚴肅, 王濤 申請人:東方電氣集團東方電機有限公司

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