CN201258816Y - 端面水压式水轮机主轴密封装置 - Google Patents

端面水压式水轮机主轴密封装置 Download PDF

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Abstract

一种端面水压式水轮机主轴密封装置，内环、外环、转环均为钢制分瓣结构，分别采用第一螺栓、第二螺栓、第三螺栓把合为整体圆环，密封环为分瓣结构并且粘接为整体圆环，底托为不锈钢材质的分瓣结构，内环采用螺栓与顶盖装配，采用锥销定位，外环采用螺栓把合装配在内环上，采用止口定位，转环采用圆头紧定螺钉与主轴定位，密封环粘接为整体圆环后，采用螺栓与底托把合为一体。本实用新型结构型设置金属底托以保证密封环具有良好的整体刚度，设有内外密封条以获得良好的保压和导向效果，具有耐磨性好、运行寿命长、补偿及复位灵活可靠、泄漏量小并便于调控等突出优点。

Description

端面水压式水轮机主轴密封装置
技术领域：
本实用新型涉及一种端面水压式水轮机主轴密封装置。
背景技术：
水轮机主轴密封是水轮发电机组的重要部件之一，其作用是对旋转部件主轴与固定部件(如顶盖等)之间的间隙进行有效密封，防止转轮室中的压力水泄漏至机组部件中。主轴密封失效可导致漏水淹及水导轴承的事故，如控制不及时，甚至有淹及整个机组及厂房的危险。
水轮机主轴密封结构型式很多，按密封件补偿方向划分，主要有径向密封和轴向密封两大类，另有由径向或轴向辅助密封组合而成的复合型密封。其中，轴向密封目前结构成熟、应用广泛的主要有端面水压式橡胶密封和自平衡浮动环式金属密封两类。
端面水压式橡胶密封的密封原理是：通过水压推动带有燕尾的活塞式橡胶密封环，压紧密封间隙且始终形成薄而均匀的水膜(水膜起润滑和冷却密封面作用)，达到密封及磨损补偿目的。这一密封型式普遍具有结构简单(相对于自平衡浮动环金属密封)、补偿性好、便于调整控制、泄漏量小等优点。但经多年运行实践，尤其在部分大型机组应用中，也暴露出一些问题，主要是：由于密封件整体刚度不足，造成补偿或复位的位移不同步，导致出现密封环偏卡，使密封环位移不灵活、不及时，影响密封性能，甚至引起局部干摩擦，造成密封环热烧粘连。其次，由于橡胶材质的制造精度限制，使其燕尾部分在补偿过程中起密封保压作用的性能不稳定，导致有时配合紧量偏大，位移阻滞、补偿及复位不灵活，有时配合紧量偏小，保压性差、泄漏量大。另外，橡胶密封环的抗磨损性欠佳，对于多泥沙电站机组，密封使用寿命有待延长。
发明内容：
本实用新型的目的是提供一种具有可靠的密封性，良好耐磨损性，运行补偿稳定、故障率低、易于维护检修的端面水压式水轮机主轴密封装置。本实用新型的目的是通过以下结构实现的，一种端面水压式水轮机主轴密封装置，内环、外环、转环均为钢制分瓣结构，分别采用第一螺栓、第二螺栓、第三螺栓把合为整体圆环，密封环为高分子复合材料，分瓣结构并且粘接为整体圆环，底托为不锈钢材质的分瓣结构，内环采用螺栓与顶盖装配，采用锥销定位，外环采用螺栓把合装配在内环上，采用止口定位，转环采用圆头紧定螺钉与主轴定位，工作时随主轴同步旋转，密封环粘接为整体圆环后，采用螺栓与底托把合为一体，组成密封活塞，密封活塞装配在内外环之间，做轴向运动，密封活塞在底部水压作用下与转环间形成小间隙配合，转环在主轴带动下，相对于密封活塞做旋转运动。本实用新型结构型式属于轴向端面密封，作用原理为水压式。采用高分子复合材料替代传统的橡胶材料作为密封环，设置金属底托以保证密封环具有良好的整体刚度，设有内外密封条以获得良好的保压和导向效果。该密封装置克服了现有同类密封的缺点，具有耐磨性好、运行寿命长、补偿及复位灵活可靠、泄漏量小并便于调控等突出优点。密封装置的目的是封住来自转轮室的轴向漏水。转环采用圆头紧定螺钉装配在主轴上，紧定螺钉起定位和传递扭矩作用。密封活塞装配在内外环之间，可以在水压作用下整体上下移动。外环上对称设有两处径向孔，用于将清洁压力水引入密封活塞底部，起密封和补偿作用。底托内外径处，各设有一道橡胶条密封，用于密封活塞底部区域的密封及保压。密封活塞中径处，均布有特定数量的轴向孔，其中部分用于将清洁压力水引至密封面，对其进行润滑和冷却，少量用于装设圆柱销，对密封活塞起周向限位作用，防止其随转环转动。内环与顶盖间设有充气围带，用于在检修主轴密封或机组停机时封住漏水。为便于拆卸维护，全部紧固零件采用不锈钢材质。
附图说明：
图1：主轴密封装置装配剖面图
图2：主轴密封装置装配平面图
图3：密封活塞装配剖面图
图4：转环剖面图
图5：转环平面图
图6：内环剖面图
图7：内环平面图
图8：外环剖面图
图9：密封活塞装配平面图
具体实施方式：
如图1、图2所示，一种端面水压式水轮机主轴密封装置，内环5(如图6、图7所示)为分瓣结构，设有分瓣法兰22，采用第一螺栓17把合为整圆并采用销钉19定位。内环5采用螺栓20与顶盖3装配，采用锥销4定位。内环5上对称设有2处径向孔18，用于将清洁压力水引入密封活塞底部，起密封和补偿作用。外环16(如图8所示)为分瓣结构，采用第二螺栓7把合为整圆并定位，采用螺栓6把合装配在内环5上，采用止口定位。转环8(如图4、图5所示)为分瓣结构，设有分瓣法兰25，采用销钉第三螺栓24把合为整圆并定位。对应密封环13位置焊接有不锈钢抗磨环12，采用圆头紧定螺钉10与主轴21定位，设有螺母11锁紧圆头紧定螺钉10。转环8工作时随主轴同步旋转。密封环13为高分子复合材料，分瓣结构，安装时粘接为整体圆环。底托14为不锈钢材质，分瓣结构。如图3所示，密封环13粘接为整体圆环后，采用螺栓23与底托14把合为一体，组成密封活塞。密封活塞装配在内外环之间，可以做轴向运动。工作时密封活塞在底部水压作用下与转环间形成小间隙配合，转环8在主轴21带动下，相对于密封活塞做旋转运动。
底托14内、外径处，各设有一道橡胶条密封15，用于密封活塞底部区域的密封及保压。如图3、图9所示，密封活塞中径处，均布设有特定数量的轴向孔，其中部分用于将清洁压力水引至密封面，对其进行润滑和冷却，4处轴向孔中设有圆柱销9，采用螺纹连接安装在内环5上，对密封活塞起周向限位作用，防止其随转环8转动。内环5与顶盖3间设有充气围带2。用于在检修主轴密封或机组停机时封住沿主轴法兰护罩1外壁路径的漏水。为便于拆卸维护，全部紧固零件采用不锈钢材质。
工作原理：水轮机主轴轴径处漏水的泄漏途径为，来自转轮室区域的压力水，沿主轴法兰护罩1外壁漏至主轴与内环间的环形区域，再经转环与密封环上端面间间隙漏至顶盖内腔。本装置的作用是将清洁压力水引至密封活塞底部，利用水压推动密封活塞，使密封环上端面与转环间形成小间隙，阻断漏水路径。由于利用特定数量的轴向孔将清洁压力水引至密封面，使密封间隙中存在稳定的水膜，从而起到润滑和冷却作用，防止了因密封环局部干摩擦引起的“热烧”事故。同时，清洁压力水可起到阻止含沙的机组漏水进入密封面的作用，利于延长密封副运行寿命。

Claims (2)

1、一种端面水压式水轮机主轴密封装置，其特征是：内环(5)、外环(16)、转环(8)均为钢制分瓣结构，分别采用第一螺栓(17)、第二螺栓(7)、第三螺栓(24)把合为整体圆环，密封环(13)为高分子复合材料，分瓣结构并且粘接为整体圆环，底托(14)为不锈钢材质的分瓣结构，内环(5)采用螺栓(20)与顶盖(3)装配，采用锥销(4)定位，外环(16)采用螺栓(6)把合装配在内环(5)上，采用止口定位，转环(8)采用圆头紧定螺钉(10)与主轴(21)定位，工作时随主轴同步旋转，密封环(13)粘接为整体圆环后，采用螺栓(23)与底托(14)把合为一体，组成密封活塞，密封活塞装配在内外环之间，做轴向运动，密封活塞在底部水压作用下与转环间形成小间隙配合，转环在主轴带动下，相对于密封活塞做旋转运动。
2、根据权利要求1所述的一种端面水压式水轮机主轴密封装置，其特征是：内环(5)上对称设有两处用于引入压力水以起密封和补偿作用的径向孔，底托(14)内外径处，各设有一道橡胶条密封(16)，密封活塞中径处，均布有特定数量的轴向孔，其中4处轴向孔中设有圆柱销(9)，圆柱销(9)采用螺纹连接，安装在内环(5)上，内环(5)与顶盖(3)间设有充气围带(2)。
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