CN219432440U - 一种用于转轮桨叶轴的高弹性保持力的组合式密封结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于转轮桨叶轴的高弹性保持力的组合式密封结构，组合式密封结构包括密封支撑环和两个相同结构的垫环；所述垫环设置在密封支撑环的上下两端，所述垫环远离密封支撑环的端部设有高弹性材质的密封圈。本实用新型的垫环设有高弹性材质的密封圈，垫环和密封圈两者组合形成的复合密封能充分利用橡胶类材料优秀的弹性保持能力和恢复能力的特点；特别是利用氢化丁腈橡胶的化学物理、机械综合性能高和热塑性弹性体，聚氨酯材料具有的强度高、摩擦系数低的特点；两种各具优势的材料构成的组合式密封结构，具有高弹性保持力、抗压缩变形、密封效果好的优点，能有效提高转桨式水轮机在长期运行中的安全性和可靠性。

Description

一种用于转轮桨叶轴的高弹性保持力的组合式密封结构

技术领域

本实用新型属于水轮机密封技术领城。具体涉及一种用于转轮桨叶轴的高弹性保持力的组合式密封结构。

背景技术

转桨式水轮机转轮桨叶密封现在广泛采用密封方向性强的V型组合密封2，同时V型组合密封2采用高强度、低摩擦系数、兼具热塑性弹性体特征和工程塑料化学物理特性的聚氨酯材质。这一类密封的优点主要在于克服并改变了由普通丁腈橡胶材制成的传统桨叶密封存在的摩擦系数高、抗撕裂性能差、强度低、可靠性低的问题，从而提高了密封的可靠性。

如图1所示，V型组合密封2安装在桨叶轴11和转轮体13之间，在V型组合密封2的上端通过金属密封压环12压合并通过紧固螺栓14紧固。桨叶轴11和金属密封压环12之间的间隙存在水轮机工作水流15，桨叶轴11和转轮体13之间的间隙存在转轮体内腔润滑油16。虽然现在聚氨酯材质的V型组合密封2较原来丁腈材质的密封在一定程度上实现了技术进步，但是长时间的使用后人们还是发现了新的问题，即聚氨酯材质的密封具有弹性涨紧力较易减弱的问题。弹性涨紧力的减弱会降低密封的效力从而产生渗水威胁，进而影响转轮桨叶操作机构各组件的配合。

为了解决新的问题，需要新的提高可靠性的技术方案。例如，中国专利文献公开了一种“用于转桨式水轮机转轮桨叶的密封结构”（公开号CN202628366U，公开日2012年12月26日），其涉及一种用于转桨式水轮机转轮桨叶的密封结构，整体结构带有五道密封结构，垫环22布置于组合密封装配两端，密封支撑环21位于组合密封装配中间，密封支撑环21两侧布置多组V形密封环23。其特征主要在于把传统的V型组合密封2的、只起支承作用的称为“X型"或称为“双V一体结构”的中间支承环设计成双V型结构, 双V型结构的V字型的两翼均具有密封功能的支承环结构。因为这种设计实现了在不增加密封组合的组件数量的前提下，同一密封组合可增加相当于两件V型密封圈参与密封的效果。使得密封的可靠性得到提高。

现有技术的聚氨酯材质的V型组合密封2经过长时间的使用后，存在着塑性变形增大、弹性张紧力下降引起的密封效果降低的问题，会出现转轮内部连桿操作机构的润滑油因密封失效而产生油水混合问题，威胁到转轮和水轮机的安全运行。仅仅从增加密封的层级和密封的复杂程度来解决现有转轮桨叶轴密封的可靠性问题，对于结构空间有限的水轮机转轮体作用有局限性。

综上所述，为了使现有的V型组合密封2的可靠性能得到保证，现有技术中的V型组合密封2主要从机械结构和增加密封的层级解决问题。由于转轮桨叶密封长期处于机械压力下，会导致采用聚氨酯材料的V型组合密封永久变形增大，从而导致密封效果降低，出现泄漏的问题。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术的不足，提供一种高弹性保持力、抗压缩变形、密封效果好的组合式密封结构。

本实用新型要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：

一种用于转轮桨叶轴的高弹性保持力的组合式密封结构，所述组合式密封结构包括密封支撑环和两个相同结构的垫环；所述垫环设置在密封支撑环的上下两端，所述垫环远离密封支撑环的端部设有高弹性材质的密封圈。

所述垫环在远离密封支撑环的方向设有端部开口的第二环槽；所述第二环槽内安装有第二密封圈；所述第二环槽的宽度小于等于第二密封圈的截面直径，其深度小于第二密封圈的截面直径。

所述第二环槽的截面为U型，所述第二密封圈的截面为圆形

所述密封支撑环与垫环配合的两端设有端部开口的第一环槽且第一环槽内设有高弹性材质的第一密封圈；所述第一环槽的宽度大于第一密封圈的截面直径，其深度小于第一密封圈的截面直径。

所述第一环槽的截面为U型，所述第一密封圈的截面为圆形

所述垫环为聚氨酯材质制成，所述第二密封圈为氢化丁腈橡胶制成。

所述密封支撑环为聚氨酯材质制成，所述第一密封圈为氢化丁腈橡胶制成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型的垫环和第二密封圈两者组合形成的复合密封，能充分利用橡胶类材料优秀的弹性保持能力和恢复能力的特点；特别是利用氢化丁腈 (HNBR) 橡胶的化学物理、机械综合性能高和热塑性弹性体聚氨酯（HPU）材料具有的强度高、摩擦系数低的特点，上述两种材质制成垫环和第二密封圈构成异种材料复合密封。已知高强度耐磨聚氨酯材料的摩擦系数约为0.11,仅为一般橡胶摩擦系数0.7的约0.157倍；硬度邵氏(SHOREA)为95；强度大于40MPa。氢化丁腈橡胶具有优秀的抗压缩变形特性和抗老化特性。两种各具优势的材料构成的组合式密封结构，具有高弹性保持力、抗压缩变形、密封效果好的优点，能有效提高转桨式水轮机在长期运行中的安全性和可靠性。

2. 本实用新型的密封支撑环与垫环之间通过氢化丁腈材质的第一密封圈提供弹性涨紧力，当整个组合密封结构安装好以后，密封支撑环与垫环之间的密封圈受压变形同时使密封支撑环与垫环之间形成可靠的密封效果，相较现有由垫环自身与密封支撑环直接接触方案，能在长期使用过程中提供优秀的弹性保持力，从而提高整个组合密封结构的密封性。

附图说明

图1为转桨式水轮机转轮桨叶轴密封结构示意图；

图2为现有技术结构示意图；

图3为本实用新型的一种结构示意图；

图4为本实用新型的另一种结构示意图；

图5为垫环22的一种结构示意图；

图6为垫环22的另一种结构示意图；

附图标记：11—桨叶轴；12—金属密封压环 ；13—转轮体；14—紧固螺栓 ；15—水轮机工作水流；16—转轮体内腔润滑油；

2—组合式密封结构（V型组合密封）；21—密封支撑环；211—第一环槽 ；212—第一密封圈 ；22—垫环 ；221—第二环槽；222—第二密封圈；23—V形密封环。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施方式的描述中，需要说明的是，多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1

如图1—图6所示，一种用于转轮桨叶轴的高弹性保持力的组合式密封结构，组合式密封结构2包括密封支撑环21和两个相同结构的垫环22；垫环22设置在密封支撑环21的上下两端，垫环22远离密封支撑环21的端部设有高弹性材质的密封圈。在实际使用时，垫环22根据距离转轮体中心远近分为外垫环和内垫坏。

具体地，组合式密封结构2包括上下两端设有V型凹槽的密封支撑环21、设置在上下两端的垫环22以及设置在密封支撑环21和垫环22之间的多个V型密封环23；垫环22远离密封支撑环21的方向设有高弹性材质的第二密封圈222。在实际使用时，整个组合式密封的上下两端直接接触液体介质的复合密封兼具密封功能和更好的弹性保持力，使整个组合式密封结构2可靠性得到了保证。垫环22与第二密封圈222之间为粘结为一体的或者可拆卸的，垫环22在远离密封支撑环21的方向设有端部开口的第二环槽221，即在垫环22与金属密封压环12以及转轮体13接触的端面设有用于安装密封圈的第二环槽221。第二密封圈222卡装在第二环槽221中；第二密封圈222的截面为圆形，第二环槽221的截面为U型；第二环槽221的宽度小于等于第二密封圈222的截面直径，其深度小于第二密封圈222的截面直径。在实际使用时，垫环22采用聚氨酯材质制成，第二密封圈222采用高弹性材质制成，例如氢化丁睛橡胶或其他具有高弹性材质，采用氢化丁睛橡胶能有效提高弹性保持能力，具有在长期机械压力下低永久变形的特性。垫环22和第二密封圈222两者组合形成的复合密封，能充分利用橡胶类材料优秀的弹性保持能力和恢复能力的特点。特别是利用氢化丁腈 (HNBR)橡胶的化学物理、机械综合性能高和热塑性弹性体聚氨酯（HPU）材料具有的强度高、摩擦系数低的特点。其中，氢化丁腈橡胶具有良好耐油性能（对燃料油、润滑油、芳香系溶剂耐抗性良好）；并且由于其高度饱和的结构，使其具良好的耐热性能，优良的耐化学腐蚀性能（对氟利昂、酸、碱的具有良好的抗耐性），优异的耐臭氧性能，较高的抗压缩永久变形性能；同时氢化丁腈橡胶还具有高强度，高撕裂性能、耐磨性能优异等特点，是综合性能极为出色的橡胶之一。上述两种材质制成垫环22和第二密封圈222构成异种材料复合密封。已知高强度耐磨聚氨酯材料的摩擦系数约为0.11,仅为一般橡胶摩擦系数0.7的约0.157倍；硬度邵氏(SHOREA)为95；强度大于40MPa。氢化丁腈橡胶具有优秀的抗压缩变形特性和抗老化特性。两种各具优势的材料构成的组合式密封结构2，具有高弹性保持力、抗压缩变形、密封效果好的优点，能有效提高转桨式水轮机在长期运行中的安全性和可靠性。

实施例2

如图4所示，本实施例的其它内容与实施例1相同，不同之处在于：密封支撑环21的上下两端设有与垫环22的第二环槽221结构相同的第一环槽211，在第一环槽211中设有第一密封圈212。具体地，密封支撑环21与垫环22配合的两端设有端部开口的第一环槽211且第一环槽211内设有高弹性材质的第一密封圈212；第一密封圈212的截面为圆形，第一环槽211的截面为U型；第一环槽211的宽度大于第一密封圈212的截面直径，其深度小于第一密封圈212的截面直径。密封支撑环21与垫环22之间通过氢化丁腈材质的第一密封圈212提供弹性涨紧力，当整个组合密封结构安装好以后，密封支撑环21与垫环22之间的密封圈受压变形同时使密封支撑环21与垫环22之间形成可靠的密封效果，相较现有由垫环22自身与密封支撑环21直接接触方案，能在长期使用过程中提供优秀的弹性保持力，从而提高整个组合密封结构的密封性。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。应当指出的是，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于转轮桨叶轴的高弹性保持力的组合式密封结构，所述组合式密封结构包括密封支撑环（21）和两个相同结构的垫环（22）；所述垫环（22）设置在密封支撑环（21）的上下两端，其特征在于：所述垫环（22）远离密封支撑环（21）的端部设有高弹性材质的密封圈。

2.根据权利要求1所述的用于转轮桨叶轴的高弹性保持力的组合式密封结构，其特征在于：所述垫环（22）在远离密封支撑环（21）的方向设有端部开口的第二环槽（221）；所述第二环槽（221）内安装有第二密封圈（222）；所述第二环槽（221）的宽度小于等于第二密封圈（222）的截面直径，其深度小于第二密封圈（222）的截面直径。

3.根据权利要求2所述的用于转轮桨叶轴的高弹性保持力的组合式密封结构，其特征在于：所述第二环槽（221）的截面为U型，所述第二密封圈（222）的截面为圆形。

4.根据权利要求2所述的用于转轮桨叶轴的高弹性保持力的组合式密封结构，其特征在于：所述密封支撑环（21）与垫环（22）配合的两端设有端部开口的第一环槽（211）且第一环槽（211）内设有高弹性材质的第一密封圈（212）；所述第一环槽（211）的宽度大于第一密封圈（212）的截面直径，其深度小于第一密封圈（212）的截面直径。

5.根据权利要求4所述的用于转轮桨叶轴的高弹性保持力的组合式密封结构，其特征在于：所述第一环槽（211）的截面为U型，所述第一密封圈（212）的截面为圆形。

6.根据权利要求2所述的用于转轮桨叶轴的高弹性保持力的组合式密封结构，其特征在于：所述垫环（22）为聚氨酯材质制成，所述第二密封圈（222）为氢化丁腈橡胶制成。

7.根据权利要求4所述的用于转轮桨叶轴的高弹性保持力的组合式密封结构，其特征在于：所述密封支撑环（21）为聚氨酯材质制成，所述第一密封圈（212）为氢化丁腈橡胶制成。