CN210661407U - 一种新型水轮机进水蝶阀回弹导向式金属动密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型水轮机进水蝶阀回弹导向式金属动密封装置，包括阀体，阀体的右侧法兰连接有上游侧压力钢管凑合节，阀体的左侧法兰连接有下游侧伸缩节，阀体的内腔设置有蝶阀活门，所蝶阀活门的前后两侧均固接有转动轴，蝶阀活门的外壁左侧焊接有静密封环，且静密封环的左侧壁在蝶阀全关时与蝶阀活门的左侧壁位于同一竖直平面，阀体的内腔左侧设置有动密封环,动密封环的右侧设置有前限位导向环，动密封环的左侧设置有后限位导向环，后限位导向环的内腔圆周侧壁均匀螺接有内六角螺栓，后限位导向环通过内六角螺栓与阀体相固接，本实用新型结构设计合理，减少泥沙对密封的影响,避免对密封产生破坏，提高了蝶阀密封的可靠性。

Description

一种新型水轮机进水蝶阀回弹导向式金属动密封装置

技术领域

本实用新型涉及水利水电工程金属结构技术领域，具体涉及一种新型水轮机进水蝶阀回弹导向式金属动密封装置。

背景技术

在现有技术中，水轮机进水蝶阀安装于水轮机蜗壳渐变段前的压力钢管上，用于在机组检修或紧急停机时静水或动水关闭后截断压力钢管内水流，适用于额定水头小于250m的水电站。进水蝶阀主要由圆筒形的阀体、可绕轴转动的活门、阀轴、轴承、密封装置、液压操作机构及电气控制等组成，在阀门关闭时，活门面板上的密封面与圆筒形阀体密封面接触，封闭水流的通路；阀门开启时，水流绕活门两侧及流过，蝶阀通常只有全开或全关两种工作状态。

进水蝶阀有立轴与卧轴两种型式，并各有优势，在河流泥沙较多的电站，宜选用卧室蝶阀。蝶阀构造简单，操作方便，能动水关闭，但是对水的流态有影响，引起水力损失和气蚀，密封性能不如其他阀门。活门形式有菱形、铁饼形、平斜形和双平板形等。双平板形水力阻力系数小，且当活门全关后封水性能好，一般用于直径小于4m的蝶阀。蝶阀的周圈密封(活门外圆的圆周)的形式很多，对大中型蝶阀，常采用以装在阀体上的橡胶空气围带与活门构成的空气围式圆周密封。近年来，蝶阀密封形式也在逐渐改进，出现了金属密封结构，它是通过安装于阀体上的金属动密封与活门上的金属静密封配合，达到蝶阀的密封目的，该密封的优点是结构简单，不需要外部的动力源。但由于在蝶阀关闭过程中活门的运动轨迹在圆周方向不规则，金属动静密封的接触受力复杂，金属动密封部件的结构设计不好，容易出现局部变形或脱落，造成密封失效；同时由于流道中泥沙及杂物影响，也会使动密封在局部位移增大，产生变形和漏水，造成水能损失，也给主设备带来危害，为此，我们提出一种新型水轮机进水蝶阀回弹导向式金属动密封装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种新型水轮机进水蝶阀回弹导向式金属动密封装置，减少泥沙对密封的影响,避免对密封产生破坏，提高了蝶阀密封的可靠性。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型是通过以下技术方案实现：

一种新型水轮机进水蝶阀回弹导向式金属动密封装置，包括阀体，所述阀体的右侧法兰连接有上游侧压力钢管凑合节，所述阀体的左侧法兰连接有下游侧伸缩节，所述阀体的内腔设置有蝶阀活门，所述蝶阀活门的前侧固接有转动轴，所述转动轴的前后两侧分别贯穿阀体的前后两侧壁，且转动轴的前后两端均与阀体相转接，所述蝶阀活门的外壁左侧焊接有静密封环，且静密封环的左侧壁与蝶阀活门的左侧壁位于同一竖直平面；

所述阀体的内腔左侧设置有动密封环,所述动密封环的右侧设置有前限位导向环，且前限位导向环的右侧壁与阀体相焊接，所述动密封环的左侧设置有后限位导向环，所述后限位导向环的内腔圆周侧壁均匀螺接有内六角螺栓，所述后限位导向环通过内六角螺栓与阀体相固接；

所述动密封环的顶部设置有过渡斜面和密封斜面，且过渡斜面位于密封斜面的左侧，所述动密封环的右侧底部设置有凸环块，所述前限位导向环的左侧与阀体之间设置有与凸环块相配合的导向环槽，所述动密封环的底部开设有副槽，所述副槽的内腔设置有副密封圈，所述动密封环的左侧壁上端开设有插接环槽，所述动密封环的左侧壁下端开设有弹簧孔，且弹簧孔在动密封环的左侧壁上呈环形阵列排布；

所述后限位导向环的顶部左侧开设有与内六角螺栓相配合的沉降螺栓通孔，所述后限位导向环的右侧顶部设置有插接环块，且插接环块的右端伸入插接环槽的内腔，所述后限位导向环的右侧底部设置有连接环块，所述连接环块的右侧壁顶部设置有回弹弹簧，且回弹弹簧的右端伸入弹簧孔的内腔，所述插接环块与连接环块之间设置有密封环槽，所述密封环槽的内腔左侧设置有主密封圈，所述弹簧孔与插接环槽之间的左侧设置有挤压环块，所述挤压环块的左侧壁伸入密封环槽的内腔，且挤压环块的左侧壁与主密封圈的外壁相贴合。

优选地，上述用于新型水轮机进水蝶阀回弹导向式金属动密封装置中，所述后限位导向环的外径大于下游侧伸缩节的内径，且后限位导向环的左侧壁与下游侧伸缩节的右侧壁相贴合，实现在径向和轴向的固定。

优选地，上述用于新型水轮机进水蝶阀回弹导向式金属动密封装置中，所述动密封环在后限位导向环和前限位导向环之间的水平移动范围δ为4～5mm，便于动密封环在后限位导向环和前限位导向环之间移动调节。

优选地，上述用于新型水轮机进水蝶阀回弹导向式金属动密封装置中，所述静密封环的圆周外壁设置有密封圆弧面，所述密封斜面与密封圆弧面相切，且密封斜面与密封圆弧面相切的切点位于密封斜面的中部，便于进行密封工作。

优选地，上述用于新型水轮机进水蝶阀回弹导向式金属动密封装置中，所述挤压环块的左侧壁伸入密封环槽内腔的最小进入量大于 5mm，减少动密封环在后限位导向环和前限位导向环之间水平移动时与后限位导向环脱离的可能性。

优选地，上述用于新型水轮机进水蝶阀回弹导向式金属动密封装置中，所述转动轴的重心高于蝶阀活门的重心，使得蝶阀在失去液压操作时，通过蝶阀活门的重心在转动轴的重心下方作用，使得蝶阀具有偏关功能，且更稳定。

优选地，上述用于新型水轮机进水蝶阀回弹导向式金属动密封装置中，所述凸环块与导向环槽之间、所述插接环块与插接环槽之间、所述挤压环块与密封环槽之间均为间隙配合，所述凸环块与导向环槽之间、所述挤压环块与密封环槽之间的配合间隙均为0.5～1mm，减小动密封环移动时的阻力。

优选地，上述用于新型水轮机进水蝶阀回弹导向式金属动密封装置中，所述密封斜面的坡度α为25°～45°，且密封斜面的宽度为 20-60mm，所述过渡斜面的坡度β小于10°，实现水流的平稳过渡。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型结构设计合理，一方面通过插接环块和插接环槽的配合，通过挤压环块和密封环槽的配合，通过凸环块和导向环槽的配合，使得动密封环在径向和水流方向都得到了限制，避免了动密封环在运行中因受力不均出现的局部变形，通过弹簧孔和回弹弹簧的配合，通过副密封圈和副槽的配合，提高了动密封环的回复能力和动密封环与阀体连接处的密封能力，通过主密封圈安装在后限位导向环上的密封环槽内并处于相对静止状态，同时通过弹簧也使得主密封圈压缩时受力均匀，改善了主密封圈受力条件；另一方面通过动密封环上的密封斜面与静密封环上的密封圆弧面进行配合产生密封，随着蝶阀活门的开度变化，密封点通过线和面的接触滑移，最终在密封圆弧面和密封斜面的理论切点处达到蝶阀活门的全关位置，由于是线面接触在动静密封刚接触时就已经起到了密封效果，并在蝶阀活门全关时调整到动密封最好的受力点和位置，且在密封配合过程中，始终是线面结合，从而当遇到泥沙等阻碍物时，不易夹杂在密封斜面和密封圆弧面之间，避免对动密封环的最大移动距离造成影响，从而避免对密封产生破坏，提高了蝶阀密封的可靠性。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的使用状态结构示意图一；

图2为本实用新型的使用状态结构示意图二；

图3为本实用新型的使用状态结构示意图三；

图4为本实用新型的图1中A位置局部放大图；

图5为本实用新型的动密封环与后限位导向环的连接状态示意图一；

图6为本实用新型的动密封环与后限位导向环的连接状态示意图二；

图7为本实用新型的动密封环与后限位导向环的连接状态示意图三；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-下游侧伸缩节，2-后限位导向环，201-沉降螺栓通孔，202- 插接环块，203-连接环块，204-密封环槽，3-动密封环，301-过渡斜面，302-密封斜面，303-凸环块，304-副槽，305-插接环槽，306- 弹簧孔，307-挤压环块，4-静密封环，401-密封圆弧面，5-前限位导向环，501-导向环槽，6-阀体，7-上游侧压力钢管凑合节，8-蝶阀活门，9-转动轴，10-内六角螺栓，11-主密封圈，12-回弹弹簧，13- 副密封圈。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-7所示，一种新型水轮机进水蝶阀回弹导向式金属动密封装置，包括阀体6，阀体6的右侧法兰连接有上游侧压力钢管凑合节7，阀体6的左侧法兰连接有下游侧伸缩节1，阀体6的内腔设置有蝶阀活门8，蝶阀活门8的前侧固接有转动轴9，转动轴9的前后两侧分别贯穿阀体6的前后两侧壁，且转动轴9的前后两端均与阀体6相转接，转动轴9的重心高于蝶阀活门8的重心，使得蝶阀在失去液压操作时，通过蝶阀活门8的重心在转动轴9的重心下方作用，使得蝶阀具有偏关功能，且更稳定，蝶阀活门8的外壁左侧焊接有静密封环4，且静密封环4的左侧壁与蝶阀活门8的左侧壁位于同一竖直平面，阀体6的内腔左侧设置有动密封环3,动密封环3的右侧设置有前限位导向环5，且前限位导向环5的右侧壁与阀体6相焊接，动密封环3的左侧设置有后限位导向环2，后限位导向环2的内腔圆周侧壁均匀螺接有内六角螺栓10，后限位导向环2通过内六角螺栓 10与阀体6相固接，后限位导向环2的外径大于下游侧伸缩节1的内径，且后限位导向环2的左侧壁与下游侧伸缩节1的右侧壁相贴合，实现在径向和轴向的固定，动密封环3在后限位导向环2和前限位导向环5之间的水平移动范围δ为4～5mm，便于动密封环3在后限位导向环2和前限位导向环5之间移动调节，动密封环3的顶部设置有过渡斜面301和密封斜面302，且过渡斜面301位于密封斜面302的左侧，密封斜面302的坡度α为25°～45°，且密封斜面302的宽度为20-60mm，过渡斜面301的坡度β小于10°，实现水流的平稳过渡，静密封环4的圆周外壁设置有密封圆弧面401，密封斜面302与密封圆弧面401相切，且密封斜面302与密封圆弧面401相切的切点位于密封斜面302的中部，便于进行密封工作，动密封环3的右侧底部设置有凸环块303，前限位导向环5的左侧与阀体6之间设置有与凸环块303相配合的导向环槽501，动密封环3的底部开设有副槽 304，副槽304的内腔设置有副密封圈13，动密封环3的左侧壁上端开设有插接环槽305，动密封环3的左侧壁下端开设有弹簧孔306，且弹簧孔306在动密封环3的左侧壁上呈环形阵列排布，后限位导向环2的顶部左侧开设有与内六角螺栓10相配合的沉降螺栓通孔201，后限位导向环2的右侧顶部设置有插接环块202，且插接环块202的右端伸入插接环槽305的内腔，后限位导向环2的右侧底部设置有连接环块203，连接环块203的右侧壁顶部设置有回弹弹簧12，且回弹弹簧12的右端伸入弹簧孔306的内腔，插接环块202与连接环块203 之间设置有密封环槽204，密封环槽204的内腔左侧设置有主密封圈 11，弹簧孔306与插接环槽305之间的左侧设置有挤压环块307，挤压环块307的左侧壁伸入密封环槽204的内腔，且挤压环块307的左侧壁与主密封圈11的外壁相贴合，凸环块303与导向环槽501之间、插接环块202与插接环槽305之间、挤压环块307与密封环槽204之间均为间隙配合，凸环块303与导向环槽501之间、挤压环块307与密封环槽204之间的配合间隙均为0.5～1mm，减小动密封环3移动时的阻力，挤压环块307的左侧壁伸入密封环槽204内腔的最小进入量大于5mm，减少动密封环3在后限位导向环2和前限位导向环5之间移动时与后限位导向环2脱离的可能性。

本实施例的一个具体应用为：本实用新型结构设计合理，安装时首先将静密封环4和蝶阀活门8进行焊接，通过将前限位导向环5与阀体6组装焊接，通过将副密封圈13和回弹弹簧12分别安装在动密封环3上的副槽304和弹簧孔306中，通过将动密封环3从阀体6的下游侧套入阀体6内，通过将主密封圈11装入后限位导向环2上的密封环槽204中，并将后限位导向环2套入阀体6内，通过内六角螺栓10在沉降螺栓通孔201中拧紧对后限位导向环2进行固定，最后将下游侧伸缩节1与阀体1通过法兰螺栓组装固定，通过插接环块在插接环槽305中活动，通过挤压环块307在密封环槽204中活动对主密封圈11进行压缩，通过凸环块303在导向环槽501中活动，使得动密封环3在径向和水流方向都得到了限制，避免了动密封环3在运行中因受力不均出现的局部变形，通过回弹弹簧12在弹簧孔306进行伸缩，提高了动密封环3的回复能力，通过副密封圈13安装在副槽304中，提高动密封环3与阀体6连接处的密封能力，通过主密封圈11安装在后限位导向环2上的密封环槽204内并处于相对静止状态，同时通过弹簧12也使得主密封圈11压缩时受力均匀，改善了主密封圈11受力条件，通过动密封环3上的密封斜面302与静密封环 4上的密封圆弧面401进行配合产生密封，随着蝶阀活门8的开度变化，密封点通过线和面的接触滑移，最终在密封圆弧面401和密封斜面302的理论切点处达到蝶阀活门8的全关位置，由于是线面接触在动静密封刚接触时就已经起到了密封效果，并在蝶阀活门8全关时调整到动密封最好的受力点和位置，且在密封配合过程中，始终是线面结合，从而当遇到泥沙等阻碍物时，不易夹杂在密封斜面302和密封圆弧面401之间，避免对动密封环3的最大移动距离造成影响，避免对密封产生破坏，提高了蝶阀密封的可靠性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种新型水轮机进水蝶阀回弹导向式金属动密封装置，包括阀体(6)，其特征在于：所述阀体(6)的右侧法兰连接有上游侧压力钢管凑合节(7)，所述阀体(6)的左侧法兰连接有下游侧伸缩节(1)，所述阀体(6)的内腔设置有蝶阀活门(8)，所述蝶阀活门(8)的前侧固接有转动轴(9)，所述转动轴(9)的前后两侧分别贯穿阀体(6)的前后两侧壁，且转动轴(9)的前后两端均与阀体(6)相转接，所述蝶阀活门(8)的外壁左侧焊接有静密封环(4)，且静密封环(4)的左侧壁与蝶阀活门(8)的左侧壁位于同一竖直平面；

所述阀体(6)的内腔左侧设置有动密封环(3),所述动密封环(3)的右侧设置有前限位导向环(5)，且前限位导向环(5)的右侧壁与阀体(6)相焊接，所述动密封环(3)的左侧设置有后限位导向环(2)，所述后限位导向环(2)的内腔圆周侧壁均匀螺接有内六角螺栓(10)，所述后限位导向环(2)通过内六角螺栓(10)与阀体(6)相固接；

所述动密封环(3)的顶部设置有过渡斜面(301)和密封斜面(302)，且过渡斜面(301)位于密封斜面(302)的左侧，所述动密封环(3)的右侧底部设置有凸环块(303)，所述前限位导向环(5)的左侧与阀体(6)之间设置有与凸环块(303)相配合的导向环槽(501)，所述动密封环(3)的底部开设有副槽(304)，所述副槽(304)的内腔设置有副密封圈(13)，所述动密封环(3)的左侧壁上端开设有插接环槽(305)，所述动密封环(3)的左侧壁下端开设有弹簧孔(306)，且弹簧孔(306)在动密封环(3)的左侧壁上呈环形阵列排布；

所述后限位导向环(2)的顶部左侧开设有与内六角螺栓(10)相配合的沉降螺栓通孔(201)，所述后限位导向环(2)的右侧顶部设置有插接环块(202)，且插接环块(202)的右端伸入插接环槽(305)的内腔，所述后限位导向环(2)的右侧底部设置有连接环块(203)，所述连接环块(203)的右侧壁顶部设置有回弹弹簧(12)，且回弹弹簧(12)的右端伸入弹簧孔(306)的内腔，所述插接环块(202)与连接环块(203)之间设置有密封环槽(204)，所述密封环槽(204)的内腔左侧设置有主密封圈(11)，所述弹簧孔(306)与插接环槽(305)之间的左侧设置有挤压环块(307)，所述挤压环块(307)的左侧壁伸入密封环槽(204)的内腔，且挤压环块(307)的左侧壁与主密封圈(11)的外壁相贴合。

2.根据权利要求1所述的一种新型水轮机进水蝶阀回弹导向式金属动密封装置，其特征在于：所述后限位导向环(2)的外径大于下游侧伸缩节(1)的内径，且后限位导向环(2)的左侧壁与下游侧伸缩节(1)的右侧壁相贴合。

3.根据权利要求1所述的一种新型水轮机进水蝶阀回弹导向式金属动密封装置，其特征在于：所述动密封环(3)在后限位导向环(2)和前限位导向环(5)之间的水平移动范围δ为4～5mm。

4.根据权利要求1所述的一种新型水轮机进水蝶阀回弹导向式金属动密封装置，其特征在于：所述静密封环(4)的圆周外壁设置有密封圆弧面(401)，所述密封斜面(302)与密封圆弧面(401)相切，且密封斜面(302)与密封圆弧面(401)相切的切点位于密封斜面(302)的中部。

5.根据权利要求1所述的一种新型水轮机进水蝶阀回弹导向式金属动密封装置，其特征在于：所述挤压环块(307)的左侧壁伸入密封环槽(204)内腔的最小进入量大于5mm。

6.根据权利要求1所述的一种新型水轮机进水蝶阀回弹导向式金属动密封装置，其特征在于：所述转动轴(9)的重心高于蝶阀活门(8)的重心。

7.根据权利要求1所述的一种新型水轮机进水蝶阀回弹导向式金属动密封装置，其特征在于：所述凸环块(303)与导向环槽(501)之间、所述插接环块(202)与插接环槽(305)之间、所述挤压环块(307)与密封环槽(204)之间均为间隙配合，所述凸环块(303)与导向环槽(501)之间、所述挤压环块(307)与密封环槽(204)之间的配合间隙均为0.5～1mm。

8.根据权利要求1所述的一种新型水轮机进水蝶阀回弹导向式金属动密封装置，其特征在于：所述密封斜面(302)的坡度α为25°～45°，且密封斜面(302)的宽度为20-60mm，所述过渡斜面(301)的坡度β小于10°。

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