CN203703142U - 水轮机主轴非接触式密封结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种水轮机主轴非接触式密封结构，包括主轴、顶盖、密封座和密封支架，所述主轴穿装在依次连接在一起的顶盖、密封座和密封支架内，顶盖、密封座和密封支架与主轴之间形成环形密封腔，所述密封腔内的主轴上装配有截面呈L形的内转动环，该内转动环的外折边向外延伸、靠近密封座内壁，在内转动环的顶部连接有截面呈T形的外转动环，该外转动环竖向延伸、抵接内转动环的外折边，所述内转动环的外折边顶面环向布置有多块离心风叶、底面环向布置有多块向心风叶。本实用新型利用力平衡原理实现可靠地密封、止水，并有效、可靠地排出转轮室内打转的水团，整个机组得以长效、可靠地运行，运行成本大幅降低。
Description
技术领域
本实用新型涉及水轮机，具体是一种水轮机主轴非接触式密封结构。
背景技术
水轮机主轴密封指的是位于水轮机转轮上部、导轴承下部之间的密封结构，其目的是防止水轮机组在运行过程中发生甩水等漏水现象。由于水轮机主轴密封属于旋转运动式密封，因而水轮机主轴的密封结构分为接触式密封和非接触式密封两种。接触式密封是将密封座上固定的高分子材料密封圈直接与主轴上的转动环进行端面接触密封，这种密封结构仅适合在含沙量较低的河流上使用，在含沙量较大的河流上使用时，因泥沙作用，高分子材料密封圈的磨损非常严重、无法有效适用；因而，非接触式密封成了水轮机主轴密封的主流设计。
水轮机主轴的非接触式密封就是指，在不需要接触式密封面的情况下达到密封的效果。这种密封结构的原理是，利用主轴的旋转来带动密封件旋转，从而由旋转的密封件产生一种阻止漏水继续流动的阻力，以此破坏漏水水流的流动，达到密封的目的。目前，关于水轮机主轴非接触式密封的相关技术在公开出版物上屡见报道，例如中国专利文献公开的“无磨损不漏水的水轮机主轴密封”（公开号：CN 1057704，公开日：1992年1月8日）、“水轮机主轴密封止水结构”（公开号：CN 202927051，公开日：20130508）等等。其中，公开号CN 1057704的技术是通过多级泵轮在水轮机主轴的密封腔内形成迷宫回路来阻止漏水；公开号CN 202927051的技术是通过在水轮机主轴的旋转部件上设置倾斜的密封止水叶片来阻止漏水。它们虽能对水轮机主轴的甩水等漏水现象进行密封阻挡，但相较而言，密封可靠性较差（旋转体与固定体之间的间隙内在水压较大的情况下，始终有少许甩水现象）；此外，这些密封结构无法排出转轮室内持续打转的水团，这些持续打转的水团因含沙量很高，长期以往会对转轮造成磨损。
发明内容
本实用新型的目的在于：针对上述现有技术的不足，提供一种结构简单、密封可靠性高、能够有效排出转轮室内持续打转水团的水轮机主轴非接触式密封结构。
本实用新型采用的技术方案是：一种水轮机主轴非接触式密封结构，包括主轴、顶盖、密封座和密封支架，所述主轴穿装在依次连接在一起的顶盖、密封座和密封支架内，顶盖、密封座和密封支架与主轴之间形成环形密封腔，所述密封腔内的主轴上装配有截面呈L形的内转动环，该内转动环的外折边向外延伸、靠近密封座内壁，在内转动环的顶部连接有截面呈T形的外转动环，该外转动环竖向延伸、抵接内转动环的外折边，所述内转动环的外折边顶面环向布置有多块离心风叶、底面环向布置有多块向心风叶。
进一步的，所述密封座的内壁上设有向内延伸、靠近外转动环的导向板，该导向板的底部连接有离心导向盖板，所述离心导向盖板与内转动环的外折边之间形成离心风叶的运动流道。
进一步的，所述密封腔内的密封支架顶面连接有向心导向盖板，所述向心导向盖板与内转动环的外折边之间形成向心风叶的运动流道。
进一步的，所述密封座与顶盖之间设有密封平板，该密封平板向内延伸至外转动环的顶部阴角处。
进一步的，所述密封支架与主轴之间装配有检修密封。
本实用新型的有益效果是：在不影响水轮机能量损失的前提下，在主轴的密封腔内设置非接触式的迷宫密封结构，在密封结构随同主轴旋转的过程中将外部空气吸入密封腔内形成高压空气，高压空气在密封结构上两级相反风叶的甩出、导向下将正要进入密封腔的水流方向破坏，利用力平衡原理实现可靠地密封、止水；与此同时，密封、止水的高压空气进入密封结构下方的转轮室内，将转轮室内的真空破坏、并在高压作用下将转轮室内打转的水团排出转轮室，以此持续运行，不仅有效、可靠地实现了主轴的密封、止水目的，而且有效、可靠地排出了转轮室的打转水团，整个机组得以长效、可靠地运行，运行成本大幅降低。
本实用新型与公开号CN 1057704和CN 202927051的技术相比，在高压空气的作用下，水流几乎无法进入主轴上的密封腔内，既是在水压作用下少许水流进入密封腔，也因迷宫回路被阻挡，加之后续高压空气的冲击，使进入密封腔的水流全部、彻底地排出，密封可靠性高。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
图1是本实用新型的一种结构示意图。
图中代号含义：1—主轴；2—顶盖；3—密封平板；4—密封座；5—离心导向盖板；6—离心风叶；7—向心风叶；8—向心导向盖板；9—密封支架；10—检修密封；11—内转动环；12—导向板；13—外转动环；14—密封腔。
具体实施方式
参见图1：本实用新型包括主轴1、顶盖2、密封座4和密封支架9。其中，顶盖2、密封座4和密封支架9分别为环形结构，它们由上到下依次通过螺栓等紧固件密封连接在一起，主轴1穿装在依次连接在一起的顶盖2、密封座4和密封支架9内，由于主轴1为旋转体，顶盖2、密封座4和密封支架9为固定体，因而为了保证主轴1自由旋转，主轴1与顶盖2和密封支架9的内环之间分别具有运动间隙，且主轴1与密封支架9之间装配有检修密封10。前述结构的旋转体-主轴1与固定体-顶盖2、密封座4和密封支架9之间形成环形的密封腔14，该密封腔14内用于装配密封结构。
密封腔14内的主轴1上装配有截面呈L形的内转动环11，该内转动环11的外折边处在底部，并径向向外延伸、直至靠近密封座4内壁，内转动环11的外折边与密封座4之间具有运动间隙，内转动环11随同主轴1同步旋转。在内转动环11的顶部通过螺栓等紧固件连接有截面呈T形的外转动环13，该外转动环13的底部竖向延伸、直至抵接在内转动环11的外折边顶面型槽内，以此封堵内转动环11的周向环空。前述外转动环13外部的内转动环11外折边顶面布置有多块离心风叶6，这些离心风叶6以主轴1为中心环向均布在内转动环11的外折边上。前述内转动环11的底面布置有多块向心风叶7，这些向心风叶7以主轴1为中心环向均布在内转动环11的外折边上。前述离心风叶6与向心风叶7之间的差异仅在于风叶的布置方向。
为了能够形成良好的导向风道，密封座4的内壁上设有向内延伸、直至靠近外转动环13的截面呈L形的导向板12，该导向板12的内环与外转动环13的壁面之间具有运动间隙，在导向板12的底部连接有离心导向盖板5。前述离心导向盖板5处在离心风叶6上方，离心导向盖板5底面与离心风叶6顶部之间具有运动间隙，离心导向盖板5与内转动环11的外折边之间形成离心风叶6的运动流道。密封腔14内的密封支架9顶面连接有向心导向盖板8，该向心导向盖板8处在向心风叶7下方，向心导向盖板8顶面与向心风叶7底部之间具有运动间隙，向心导向盖板8与内转动环11的外折边之间形成向心风叶7的运动流道。
为了防止进入密封腔14的高压空气逆流、同时为了密封止水，在密封座4与顶盖2之间连接有密封平板3，该密封平板3向内延伸、直至延伸至外转动环13的顶部阴角处，要求密封平板3与外转动环13之间具有运动间隙。
本实用新型的工作过程是：机组在运行过程中，主轴1带动转动环组件（包括内转动环11和外转动环13）旋转，将外部的空气通过主轴1与顶盖2之间的间隙强迫吸入密封腔14内，进入密封腔14的空气形成高压空气，这些空气依次经密封平板3和导向板12与外转动环13之间的间隙进入离心风叶6的运动流道，由于离心风叶6以背弧迎接旋转方向，因而将高压空气甩至密封座4与内转动环11外折边之间的间隙处，由此进入向心风叶7的运动流道，由于向心风叶7以内弧迎接旋转方向，因而将高压空气甩至主轴1与检修密封10和密封支架9之间的间隙，运动至此的高压空气将由下而上（图中单线箭头示意风，双线箭头示意水）、正要通过主轴1与检修密封10和密封支架9之间的间隙进入密封腔14的水流破坏，利用力平衡原理实现可靠地密封、止水，密封、止水的高压空气再由上而下进入密封结构下方的转轮室内，将转轮室内的真空破坏、并在高压作用下将转轮室内打转的水团排出转轮室。
Claims (5)
1.一种水轮机主轴非接触式密封结构，包括主轴（1）、顶盖（2）、密封座（4）和密封支架（9），所述主轴（1）穿装在依次连接在一起的顶盖（2）、密封座（4）和密封支架（9）内，顶盖（2）、密封座（4）和密封支架（9）与主轴（1）之间形成环形密封腔（14），其特征在于：所述密封腔（14）内的主轴（1）上装配有截面呈L形的内转动环（11），该内转动环（11）的外折边向外延伸、靠近密封座（4）内壁，在内转动环（11）的顶部连接有截面呈T形的外转动环（13），该外转动环（13）竖向延伸、抵接内转动环（11）的外折边，所述内转动环（11）的外折边顶面环向布置有多块离心风叶（6）、底面环向布置有多块向心风叶（7）。
2.根据权利要求1所述水轮机主轴非接触式密封结构，其特征在于：所述密封座（4）的内壁上设有向内延伸、靠近外转动环（13）的导向板（12），该导向板（12）的底部连接有离心导向盖板（5），所述离心导向盖板（5）与内转动环（11）的外折边之间形成离心风叶（6）的运动流道。
3.根据权利要求1所述水轮机主轴非接触式密封结构，其特征在于：所述密封腔（14）内的密封支架（9）顶面连接有向心导向盖板（8），所述向心导向盖板（8）与内转动环（11）的外折边之间形成向心风叶（7）的运动流道。
4.根据权利要求1或2所述水轮机主轴非接触式密封结构，其特征在于：所述密封座（4）与顶盖（2）之间设有密封平板（3），该密封平板（3）向内延伸至外转动环（13）的顶部阴角处。
5.根据权利要求1或3所述水轮机主轴非接触式密封结构，其特征在于：所述密封支架（9）与主轴（1）之间装配有检修密封（10）。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111981133A (zh) * | 2020-09-04 | 2020-11-24 | 重庆水轮机厂有限责任公司 | 带有主轴密封结构的水轮机 |
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2014
- 2014-02-21 CN CN201420075371.1U patent/CN203703142U/zh not_active Expired - Lifetime
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