專利名稱：水輪機低泄漏減振蜂窩密封的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水利設(shè)備制造領(lǐng)域，特別是水輪機制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的水輪機密封裝置主要是梳齒密封，梳齒圍帶呈環(huán)形圍套在動葉片 上，與梳齒對應(yīng)的密封體固定在靜子上，與梳齒形成迷宮密封。這種密封裝 置加工簡單，安裝方便，但存在以下問題
1) 梳齒密封會誘發(fā)流體振動，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子失穩(wěn)。由于進入梳齒密封齒間的 流體受轉(zhuǎn)子的帶動而具有周向速度，使得作用于轉(zhuǎn)子表面的流體力在周向上 分布不均勻，從而產(chǎn)生一個促使轉(zhuǎn)子振動的激振力。激振力大時可以使轉(zhuǎn)子 振動的非常劇烈，可能使水輪機發(fā)生故障。
2) 水輪機機組安裝時可能出現(xiàn)轉(zhuǎn)輪與轉(zhuǎn)輪室不同心，梳齒密封的零部件 加工安裝不精確，或者機組轉(zhuǎn)動部分動靜不平衡等問題，這些問題都會在運 行中使梳齒密封環(huán)的周向間隙不均勻。當(dāng)出現(xiàn)不均勻的間隙后，在較小間隙 一側(cè)產(chǎn)生側(cè)向推力，造成機組軸或軸承體的振動，有時甚至可以引起軸的弓 狀回旋，也可能導(dǎo)致整個機組的劇烈振動，直至被迫停機。
3) 盡管水輪機靜子梳齒與轉(zhuǎn)子梳齒之間有一定的設(shè)計間隙，但在水輪機 工作時，由于流體激振、轉(zhuǎn)子不平衡、水流沖擊等原因引起的振動會使兩側(cè) 梳齒發(fā)生嚴重的碰撞磨損，又因為兩側(cè)梳齒材料硬度相近，結(jié)果必然導(dǎo)致轉(zhuǎn)
子梳齒圍帶的損壞，即水輪機葉片的損壞。
4)梳齒密封結(jié)構(gòu)的間隙一般在2mm左右，水流流過水輪機時一部分水 流將在間隙中白白流過，沒有推動水輪機做功，因此降低了水輪機的工作效 率。另外，梳齒密封結(jié)構(gòu)還易倒伏，這樣密封間隙會從設(shè)計值增大數(shù)倍甚至 數(shù)十倍，致使泄漏嚴重，效率下降，影響整個水輪機的功能。
2002年6月28日提交的申請?zhí)枮?2273946. 7的中國專利公開了一種汽 輪機的密封裝置，包含安裝在靜子上的密封面為蜂窩環(huán)的密封體和與蜂窩面 對應(yīng)的安裝在動葉片上的梳齒圍帶。這種密封結(jié)構(gòu)應(yīng)用在汽輪機上的時候， 能夠延長汽輪機葉片壽命、降低泄露。
但是，當(dāng)這種密封裝置應(yīng)用在水輪機上時，由于水中存在沙粒，在水輪 機的持續(xù)運轉(zhuǎn)中，沙粒會在蜂窩孔中慢慢沉積，最終導(dǎo)致蜂窩密封失效。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種用于水輪機的密封結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能改善 轉(zhuǎn)子運行的穩(wěn)定性、保護動葉片、延長水輪機壽命、提高水輪機運行效率， 并且能防止蜂窩密封結(jié)構(gòu)的蜂窩孔被填滿。
本實用新型包含固定在靜子1上、橫截面為蜂窩狀的密封環(huán)2和固定在 動葉片5上的梳齒圍帶4，所述梳齒圍帶4的梳齒指向密封環(huán)2，其特點在于， 在靜子1上與密封環(huán)2上蜂窩通孔6相對應(yīng)處開有凹槽3。 所述密封環(huán)2與靜子1通過釬焊焊接。
所述密封環(huán)2是將不銹鋼(或耐熱鋼)薄板壓制成瓦棱帶狀，然后利用焊 接方法一片一片地焊在一起的，多數(shù)網(wǎng)格為正六邊形的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。
使用本實用新型，可以抑制轉(zhuǎn)子振動，改善轉(zhuǎn)子運行的穩(wěn)定性、保護動葉 片5、延長水輪機壽命；泄漏比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)減少30%以上，大大提高了水輪機 運行效率；因采用凹槽3，使蜂窩通孔6之間形成環(huán)流，防止了沙的沉淀，使 該密封結(jié)構(gòu)的密封性能得以充分發(fā)揮。


附圖l是水輪機蜂窩密封結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖2是蜂窩密封結(jié)構(gòu)的示意圖； 附圖3是附圖2的A-A截面放大具體實施方式
為更好地描述本實用新型，給出一種具體實施方式
，但在實際工程中的 具體實現(xiàn)不限于此。
如附圖2所示，整個裝置包括固定在靜子1上、橫截面為蜂窩狀的密封 環(huán)2，固定在動葉片5上的梳齒圍帶4，梳齒圍帶4上的梳齒伸入密封環(huán)2形 成的槽中，形成迷宮密封結(jié)構(gòu)。靜子l為上下兩部分,，合扣在一起，密封環(huán)2 為圓形，分別以環(huán)形固定在上、下靜子1內(nèi)壁上，與梳齒圍帶4一起形成密
封結(jié)構(gòu)。
如附圖1、 3所示，在靜子1上與密封環(huán)2上蜂窩通孔6相對應(yīng)處開有凹 槽3，凹槽3在靜子1上呈環(huán)形，連通相鄰的蜂窩通孔6。
密封環(huán)2與靜子1之間通過真空釬焊焊接，釬焊材料為鎳基釬料，釬焊溫 度超過1000° C，釬焊的焊透率不得低于85%。
密封環(huán)2是將不銹鋼(或耐熱鋼)薄板壓制成瓦棱帶狀，然后利用激光 焊接等方法一片一片地焊在一起的，多數(shù)網(wǎng)格為正六邊形的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。
這種實施方式可帶來如下好處
1) 該結(jié)構(gòu)能將流入水輪機內(nèi)的大漩渦擊碎，流體能量可以充分地耗散， 并能提供較大的粘性阻尼，因此能抑制密封流體的激振，減小葉片振動的振 幅，防止葉片的疲勞斷裂。在轉(zhuǎn)子正常工作的時候，即使密封間隙很小，也 不會像傳統(tǒng)梳齒密封那樣產(chǎn)生密封流體激振問題，可以保證水輪機滿負荷穩(wěn) 定運行。所以本實用新型提供的密封結(jié)構(gòu)可以改善梳齒密封結(jié)構(gòu)中由于流體 脈動等原因引起的機組振動，減小葉片振動的振幅，進而防止水輪機葉片的 疲勞斷裂，延長其使用壽命。
2) 本實用新型所述密封結(jié)構(gòu)的材料硬度較小，因此密封環(huán)2與轉(zhuǎn)子上的 梳齒相匹配時，在發(fā)生磨損的特殊工況下，首先受到磨損的是較軟的蜂窩狀 密封環(huán)2，這樣可以防止動葉片與靜子發(fā)生直接碰撞，從而避免了磨損對轉(zhuǎn)子 產(chǎn)生的破壞，保護動葉片，因此密封間隙可以做的很小，提高密封效果。
3) 密封環(huán)2的結(jié)構(gòu)為六邊形蜂窩結(jié)構(gòu)，密封強度良好，結(jié)構(gòu)強度也較好，
可以承受很高的流體壓力，對于水輪機因密封結(jié)構(gòu)形式、間隙組合不當(dāng)及運 行間隙不均勻所引起的機組振動能起到很好的穩(wěn)定作用。
4) 水輪機動葉片5頂部梳齒圍帶4上的梳齒插入到密封環(huán)2中，所以該 密封結(jié)構(gòu)可以在穩(wěn)態(tài)運行時保持很小的密封間隙，封嚴能力大大增強，這樣 便可以降低泄漏。而且蜂窩結(jié)構(gòu)不會倒伏，可以長期保持較小的密封間隙， 不會出現(xiàn)密封間隙從設(shè)計值增大數(shù)倍甚至數(shù)十倍情況，大大降低了泄漏，使 水輪機長期保持較高的效率。
5) 在相同的密封間隙下，本實用新型的泄漏量比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)減少50%以上， 大大提高了運行效率。
6) 由于凹槽3的存在，實際起到瀉沙作用，防止沙粒在蜂窩通孔6中沉 積，堵塞蜂窩通孔6，從而防止密封結(jié)構(gòu)失效。
權(quán)利要求1.一種水輪機低泄漏減振蜂窩密封，包含固定在靜子(1)上、橫截面為蜂窩狀的密封環(huán)(2)，固定在動葉片(5)上的梳齒圍帶(4)，所述梳齒圍帶(4)的梳齒指向密封環(huán)(2)，其特征在于在靜子(1)上與密封環(huán)(2)上的蜂窩通孔(6)相對應(yīng)處開有凹槽(3)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水輪機低泄漏減振蜂窩密封，其特征在于所述凹槽(3)連通相鄰的蜂窩通孔(6)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水輪機低泄漏減振蜂窩密封，其特征在于 所述密封環(huán)(2)是將不銹鋼或耐熱鋼薄板壓制成瓦棱帶狀，然后利用 焊接方法一片一片地焊在一起的，多數(shù)網(wǎng)格為正六邊形的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的水輪機低泄漏減振蜂窩密封，其特征在 于所述密封環(huán)(2)與靜子(1)通過釬焊焊接。
專利摘要一種水輪機低泄漏減振蜂窩密封，屬于水輪機制造技術(shù)領(lǐng)域。包含固定在靜子1上、橫截面為蜂窩狀的密封環(huán)2和固定在動葉片5上的梳齒圍帶4，所述梳齒圍帶4的梳齒指向密封環(huán)2，其特點在于，在靜子1上與密封環(huán)2上蜂窩通孔6相對應(yīng)處開有凹槽3。該結(jié)構(gòu)能改善轉(zhuǎn)子運行的穩(wěn)定性、保護動葉片、延長水輪機壽命、提高水輪機運行效率，并且能防止蜂窩密封結(jié)構(gòu)的蜂窩孔被填滿。
文檔編號F03D11/00GK201059246SQ20062015878
公開日2008年5月14日 申請日期2006年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月8日
發(fā)明者何立東 申請人:北京化工大學(xué)