CN208416777U - 一种轴流式水轮机主轴密封机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轴流式水轮机主轴密封机构，包括转动密封件和固定密封件；所述转动密封件包括固定在水轮机主轴上的耐磨环和回流减压盘，且回流减压盘位于耐磨环的下方；所述回流减压盘上呈放射状均匀分布设置有多个回流减压通道；所述固定密封件包括密封座，所述密封座顶部从下到上设置有支撑板、橡胶板和压紧块；所述支撑板和橡胶板一端均向主轴方向延伸并相互贴合；所述耐磨环延伸至橡胶板上方并与橡胶板顶面相贴合；所述回流减压盘向密封座下端延伸，且回流减压盘与密封座之间的间隙大于水轮机主轴运行时的最大摆幅。解决了现有技术密封效果不好，容易漏水，导致轴承和轴瓦被水淹没、润滑油被冲走，严重影响水轮机正常运行的技术问题。

Description

一种轴流式水轮机主轴密封机构

技术领域

本实用新型涉及轴密封技术领域，具体涉及一种轴流式水轮机主轴密封机构。

背景技术

水轮机是将水能转换为机械能的水力机械，利用水能机带动发电机将旋转机械能变为电能的设备，称为水能发电机组。水轮机通常安装在水电站内，用来驱动发电机发电。水轮机主轴密封装置是水轮机中一个重要的部件，在水轮机工作过程中，用于防止水从主轴与固定部件之间的间隙进入，避免出现漏水现象，以保证电机正常运行。

现有技术通常采用径向密封的方式进行轴密封，如现有技术CN203161417U采用多个螺栓将密封套、密封体、径向调整体和密封座等部件连接成一个密封装置，然后将该装置套设在主轴上，对水轮机的主轴进行密封。该装置存在的明显缺陷是：当水轮机的导水叶片开度增加到65％以上时，密封处就会会出现漏水，由于没有设置排水机构，轴承和轴瓦均被水浸泡，导致润滑油被带走，严重影响水轮机的安全运行。具体地讲，现有技术的密封套是套设在主轴上的，而通过螺栓将径向调整体和密封体固定在密封套上，调整螺栓的松紧只能控制密封套、密封体和径向调整体之间的紧密程度，而通过螺栓横向固定的调整环和密封座，也只能使密封体和径向调整体之间更为紧凑，不能增强密封套与主轴之间的密封效果，并且当主轴在运转时，密封装置会随同主轴做圆周运动，因此密封套会被施加一个较大的离心力，使得密封套与主轴之间的缝隙增大，发生了漏水现象；当导水叶片开度增大时，主轴转速愉快，密封套所受离心力越大，密封效果降低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供一种轴流式水轮机主轴密封机构，用于解决现有技术密封效果不好，容易漏水，导致轴承和轴瓦被水淹没、润滑油被冲走，严重影响水轮机正常运行的技术问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种轴流式水轮机主轴密封机构，包括相互活动连接的转动密封件和固定密封件；所述转动密封件包括固定在水轮机主轴上的耐磨环和回流减压盘，且回流减压盘位于耐磨环的下方；所述回流减压盘上呈放射状均匀分布设置有多个回流减压通道；所述固定密封件包括密封座，所述密封座顶部从下到上依次设置有支撑板、橡胶板和压紧块；所述支撑板和橡胶板一端均向主轴方向延伸并相互贴合；所述耐磨环延伸至橡胶板上方并与橡胶板顶部活动连接；所述回流减压盘向密封座下端延伸，且回流减压盘与密封座之间的间隙大于水轮机主轴运行时的最大摆幅。所述固定密封件和转动密封件形成了一个非接触的密封机构，且在机构内部形成了一个回流减压空间；运行时，水流和部分沙粒会从回流减压盘与密封座之间的间隙进入机构内部的回流减压空间，在重力的作用下，水和沙粒会下沉到外盘上。水轮机主轴带动回流减压盘和耐磨环转动，在离心力的作用下，进入回流减压空间的水和沙粒被从回流减压通道甩出，起到了回流减压的作用；当导水叶片的开度逐渐增大时，进入回流减压空间的水量变大，水会逐渐上升，橡胶板与耐磨环之间的间隙中会形成一层微薄的密封水膜，起到了密封和防止沙粒进入的作用，具有良好的密封效果。

进一步地，所述耐磨环与水轮机主轴之间设置有弹性橡胶圈，由于弹性橡胶圈具有弹性，会将耐磨环于水轮机主轴之间的间隙紧密填充，起到良好的密封效果。

进一步地，所述支撑板上与橡胶板相贴合处设置有多个压力孔，当导水叶片的开度逐渐增大时，进入回流减压空间的水量变大，水会逐渐上升并灌入压力孔中，将橡胶板向上推压，缩小橡胶板与外环之间的间隙，进一步加强密封效果。

优选地，所述压力孔的面积占支撑板与橡胶板底面相贴合面积的二分之一。当支撑板下方的水压上升，水会灌入压力孔，向上推压橡胶板。多个压力孔均匀设置，水压对橡胶板的压力分布均匀，防止橡胶板局部压力大而变形，影响橡胶板的密封效果。

进一步地，水轮机主轴上位于耐磨环与回流减压盘之间的间隙中设置有O形密封圈，确保将回流减压空间内主轴进行无死角密封。

优选地，所述橡胶板与耐磨环相贴合处的间隙不超过0.4毫米，当工作时，进入密封机构内的水会在橡胶板与外环之间的间隙中形成密封水膜，微薄的密封水膜不仅起到密封作用，还防止沙粒从间隙中进入密封机构内；如果间隙过大，当水压增大时，容易出现漏水现象。

进一步地，所述耐磨环包括内环和外环，所述内环两端分别向外环两侧延伸；所述外环延伸至橡胶板顶部并与橡胶板上表面相贴合。向两端延伸的内环增加了与主轴之间的密封面积，密封效果更好，同时向外延伸的外环的厚度设置较薄，减轻主轴负重，可以降低主轴运行时的摆幅幅度。

进一步地，所述减压回流盘包括内盘和外盘，所述内盘顶端向耐磨环延伸，所述外盘向密封座延伸。所述内盘一端向上延伸，便于在减压回流盘与耐磨环之间安装O形密封圈，确保将O形密封圈紧密夹持在二者之间，加强密封效果；同时向密封座延伸的外盘可减小厚度，减小主轴负重，可以降低主轴运行时的摆幅幅度，进一步缩小减压回流盘与密封座之间的间隙。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1.本方案所述固定密封件和转动密封件形成了一个非接触的密封机构，且在机构内部形成了一个回流减压空间，密封效果好，当导水叶片的开度增加到85％，水轮机运行时，也没有出现漏水现象。解决了现有技术密封效果不好，容易漏水，导致轴承和轴瓦被水淹没、润滑油被冲走，严重影响水轮机正常运行的技术问题。

2.本方案所述水轮机主轴密封机构设置了回流减压盘，运行时，水流和部分沙粒会从回流减压盘与密封座之间的间隙进入机构内部的回流减压空间，在重力的作用下，水和沙粒会下沉到外盘上。水轮机主轴带动回流减压盘和耐磨环转动，在离心力的作用下，进入回流减压空间的水和沙粒被从回流减压通道甩出，起到了回流减压的作用。

3.当导水叶片的开度逐渐增大时，进入回流减压空间的水量变大，水会逐渐上升，并灌入压力孔中，将橡胶板向上推压，缩小橡胶板与外环之间的间隙，并在橡胶板与外环之间的间隙中形成一层微薄的密封水膜，起到了密封和防止沙粒进入的作用，起到了良好的密封效果。

4.当回流减压空间内的水量达不到橡胶板时，橡胶板与耐磨环的外环之间根本不接触；同时回流减压盘与密封座之间也是不接触的，因此本方案所述的密封结构的使用寿命大大延长。

5.由于是采用无接触式的密封结构，各部件之间的摩擦力小，部件磨损小，减少了更换、检修成本。

附图说明

图1是本实用新型实施例1所述水轮机主轴密封机构的结构示意图；

图2是本实用新型实施例1所述耐磨环的俯视图；

图3是本实用新型实施例1所述耐磨环的主视图；

图4是本实用新型实施例1所述回流减压盘的结构示意图；

图5是本实用新型实施例2所述回流减压盘的结构示意图。

图中标记为：1-水轮机主轴，2-耐磨环，3-回流减压盘，4-密封座，5-支撑板，6-橡胶板，7-压紧块，8-弹性橡胶圈，9-O形密封圈，21-内环，22-外环，23-紧固板，31-回流减压通道，32-内盘，33-外盘，34-导向板，35-凸出部，36-弹性橡胶层，51-压力孔。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图附图对本实用新型作详细说明。

实施例1

请参照图1～4所示，一种轴流式水轮机主轴密封机构，包括固定密封件和转动密封件。

所述固定密封件包括固定设置在水轮机顶盖上的密封座4，所述密封座4顶部设置有一块支撑板5，所述支撑板5一端向主轴方向延伸；所述支撑板5上设置于有橡胶板6，所述橡胶板6顶部、且位于密封座4顶部正上方设置有压紧块7。

所述支撑板5、橡胶板6和压紧块7通过一螺栓紧固在紧固在密封座4上。

所述支撑板5上与橡胶板6底面相贴合处设置有多个压力孔51，所述压力孔51的面积占支撑板5与橡胶板6底面相贴合面积的二分之一。当支撑板5下方的水压上升，水会灌入压力孔51，向上推压橡胶板6。多个压力孔51均匀设置，水压对橡胶板6的压力分布均匀，防止橡胶板6局部压力大而变形，影响橡胶板6的密封效果。

所述转动密封件包括耐磨环2、回流减压盘3、弹性橡胶圈8和O形密封圈9。

所述耐磨环2由两半部分构成。每半部分均包括内环21和外环22，所述内环21两端分别延伸出外环22两侧，使得外环22位于内环21的中部。所述耐磨环2两半部分想贴合处且位于外环22两侧的内环21外表面上设置有凸出的紧固板23，所述紧固板23上均设置有螺纹孔，耐磨环2的两半部分通过螺栓紧固起来。

所述弹性橡胶圈8套设在水轮机主轴1上，所述耐磨环2设置弹性橡胶圈8外面。由于弹性橡胶圈8具有弹性，会将耐磨环2于水轮机主轴1之间的间隙紧密填充，起到良好的密封效果。

所述耐磨环2的外环22延伸至橡胶板6上方并与橡胶板6上表面相贴合。所述外环22与橡胶板6之间的间隙不超过0.4毫米，最好为0.2～0.4毫米。工作时，进入密封机构内的水会在橡胶板6与外环22之间的间隙中形成密封水膜，微薄的密封水膜不仅起到密封作用，还防止沙粒从间隙中进入密封机构内。同时，灌入压力孔51中的水会缩小橡胶板6与外环22之间的间隙，进一步加强密封机构顶端的密封效果。

所述减压回流盘由两半部分构成，每半部分均包括内盘32和外盘33。所述内盘32顶端向上延伸；所述外盘33上呈放射状均匀分布设置有多个回流减压通道31。

所述减压回流盘的两半部分相贴合处的内盘32外边面设置有凸出部35，所述凸出部35上设置有螺纹孔，所述减压回流盘的两半部分通过螺栓连接在一起。

所述所述减压回流盘套设在水轮机主轴1上并位于耐磨环2下方。所述减压回流盘的外盘33边沿与密封座4之间的间隙要尽量小，并且要大于水轮机主轴1工作时的最大摆幅。

所述O形密封圈9套设在水轮机主轴1上且被紧密夹持在所述内环21和内盘32之间的间隙中。

所述固定密封件和转动密封件形成了一个非接触的密封机构，且在机构内部形成了一个回流减压空间，密封效果好，当导水叶片的开度增加到85％，水轮机运行时，也没有出现漏水现象。

本方案所述水轮机主轴密封机构的工作原理为：所述密封机构由固定密封件和转动密封件共同组成了非接触式的密封结构。运行时，水流和部分沙粒会从回流减压盘3与密封座4之间的间隙进入机构内部的回流减压空间，在重力的作用下，水和沙粒会下沉到外盘33上。水轮机主轴1带动回流减压盘3和耐磨环2转动，在离心力的作用下，进入回流减压空间的水和沙粒被从回流减压通道31甩出，起到了回流减压的作用。当导水叶片的开度逐渐增大时，进入回流减压空间的水量变大，水会逐渐上升，并灌入压力孔51中，将橡胶板6向上推压，缩小橡胶板6与外环22之间的间隙，并在橡胶板6与外环22之间的间隙中形成一层微薄的密封水膜，起到了密封和防止沙粒进入的作用，起到了良好的密封效果。

由于是采用无接触式的密封结构，各部件之间的摩擦力小，部件磨损小，减少了更换、检修成本。并且，当回流减压空间内的水量达不到橡胶板6时，橡胶板6与耐磨环2的外环22之间根本不接触；同时回流减压盘3与密封座4之间也是不接触的，因此本方案所述的密封结构的使用寿命大大延长。

本方案所述的密封机构的整体结构简单，易于制造，且安装方便，密封效果好，便于推广和使用。

实施例2

为了进一步提高密封效果及回流减压效果，本实施例对实施例1所述的回流减压盘3进行了进一步改进。

请参照图5所示，具体地讲：所述回流减压盘3的内盘32没表面设置有弹性橡胶层36；所述回流减压通道31的外盘33由内向外从上表面向下表面倾斜设置。所述回流减压通道31的进口在外盘33上表面呈开口设置；所述回流减压通道31的出口位于外盘33下表面的外边缘处。相邻两个回流减压通道31的进口之间设置有向上凸起的导向板34，所述导向板34从顶端弧形过渡到回流减压通道31的进口边缘。

为了确保回流减压效果，并且减小回流减压盘3的厚度，所述回流减压通道31与回流减压盘3之间的夹角为5～10度。

工作时，当水和沙粒从回流减压盘3与密封做的间隙中进入回流减压空间，在重力作用及导向板34的作用下，水和沙粒均直接灌入述回流减压通道31内，并在离心力的作用下，被从回流减压通道31的底部出口甩出，避免沙粒在回流减压空间内聚集，影响密封机构的工作性能。

以上为本方案的主要特征及其有益效果，本行业的技术人员应该了解，本方案不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本方案的原理，在不脱离本方案精神和范围的前提下，本方案还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本方案要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中介媒介简介相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

Claims (8)

1.一种轴流式水轮机主轴密封机构,其特征在于：包括相互活动连接的转动密封件和固定密封件；所述转动密封件包括固定在水轮机主轴(1)上的耐磨环(2)和回流减压盘(3)，且回流减压盘(3)位于耐磨环(2)的下方；所述回流减压盘(3)上呈放射状均匀分布设置有多个回流减压通道(31)；所述固定密封件包括密封座(4)，所述密封座(4)顶部从下到上依次设置有支撑板(5)、橡胶板(6)和压紧块(7)；所述支撑板(5)和橡胶板(6)一端均向主轴方向延伸并相互贴合；所述耐磨环(2)延伸至橡胶板(6)上方并与橡胶板(6)顶部活动连接；所述回流减压盘(3)向密封座(4)下端延伸，且回流减压盘(3)与密封座(4)之间的间隙大于水轮机主轴(1)运行时的最大摆幅。

2.根据权利要求1所述的一种轴流式水轮机主轴密封机构,其特征在于：所述耐磨环(2)与水轮机主轴(1)之间设置有弹性橡胶圈(8)。

3.根据权利要求1所述的一种轴流式水轮机主轴密封机构,其特征在于：所述支撑板(5)上与橡胶板(6)相贴合处设置有多个压力孔(51)。

4.根据权利要求3所述的一种轴流式水轮机主轴密封机构,其特征在于：所述压力孔(51)的面积占支撑板(5)与橡胶板(6)底面相贴合面积的二分之一。

5.根据权利要求1所述的一种轴流式水轮机主轴密封机构,其特征在于：水轮机主轴(1)上位于耐磨环(2)与回流减压盘(3)之间的间隙中设置有O形密封圈(9)。

6.根据权利要求1所述的一种轴流式水轮机主轴密封机构,其特征在于：所述橡胶板(6)与耐磨环(2)相贴合处的间隙不超过0.4毫米。

7.根据权利要求1所述的一种轴流式水轮机主轴密封机构,其特征在于：所述耐磨环(2)包括内环(21)和外环(22)，所述内环(21)两端分别向外环(22)两侧延伸；所述外环(22)延伸至橡胶板(6)顶部并与橡胶板(6)上表面相贴合。

8.根据权利要求1所述的一种轴流式水轮机主轴密封机构,其特征在于：所述回流减压盘包括内盘(32)和外盘(33)，所述内盘(32)顶端向耐磨环(2)延伸，所述外盘(33)向密封座(4)延伸。