專利名稱：一種非接觸式靜密封結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種非接觸式靜密封結(jié)構(gòu)，特別是一種應(yīng)用于立式模型水輪機(jī)靜 壓軸承轉(zhuǎn)動部件中的非接觸式靜密封結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
近年來，根據(jù)市場的需求，水輪機(jī)水力開發(fā)的方向目前朝著高、低水頭段拓展；同 時抽水蓄能機(jī)組市場需求日益旺盛，這些都對水力開發(fā)以及水力試驗(yàn)的測試手段提出了更 高要求。水輪機(jī)模型試驗(yàn)作為水輪機(jī)水力開發(fā)過程中不可或缺的技術(shù)手段，其重要意義在 于一方面，對水力開發(fā)成果進(jìn)行驗(yàn)證并對進(jìn)一步的水力開發(fā)提供設(shè)計(jì)依據(jù)；另一方面，從 事大、中型水電項(xiàng)目以及出口水電項(xiàng)目的商業(yè)驗(yàn)收試驗(yàn)。在市場競爭日益激烈的今天，依據(jù) 水輪機(jī)模型試驗(yàn)所得到的水輪機(jī)性能指標(biāo)的細(xì)微差別已成為市場水電項(xiàng)目水力開發(fā)成功 與失敗、得與失的關(guān)鍵因素。水頭、流量、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩是決定模型水輪機(jī)能量指標(biāo)的四個重要參數(shù)，依據(jù)高精度 的差壓傳感器、電磁流量計(jì)、編碼器，可以直接對水頭、流量、轉(zhuǎn)速進(jìn)行精確測量，但是對于 轉(zhuǎn)矩而言，由于其傳遞過程復(fù)雜，影響因素眾多，因此如何實(shí)現(xiàn)對它進(jìn)行精確的在線實(shí)時測 量，一直是行業(yè)亟待解決的技術(shù)難題。此前，曾經(jīng)使用過單套滾動軸承轉(zhuǎn)動部件和雙套滾動軸承轉(zhuǎn)動部件，但由于其自 身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所限，均不能在線實(shí)時測量出滾動軸承和密封與主軸間的機(jī)械摩擦損失。靜壓 軸承轉(zhuǎn)動部件，由于其采用獨(dú)特的外靜壓、內(nèi)滾動的雙套軸承結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了外套與擺動套間 的全液體接觸，液體摩擦損失可忽略不計(jì)。因此，可在水輪機(jī)模型試驗(yàn)過程中在線實(shí)時測出 機(jī)械摩擦損失力矩，使其效率計(jì)算值全面客觀地反映出模型轉(zhuǎn)輪的能量特性，因而成為國 外同行業(yè)競相采用的技術(shù)手段。但是，靜壓軸承轉(zhuǎn)動部件研制的難點(diǎn)又在于油/水隔離的密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。轉(zhuǎn)動部 件與模型機(jī)組裝配關(guān)系為部件外套底座與頂蓋上端面把合，擺動套下端部置于頂蓋孔內(nèi)。 在進(jìn)行模型試驗(yàn)時頂蓋內(nèi)將充滿試驗(yàn)用壓力水，而對于轉(zhuǎn)動部件而言，外套與擺動套下端 間為靜壓導(dǎo)軸瓦回油端。因此選擇合理的密封結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)該處回油油路與壓力水之間的隔 離，在保證壓力水與回油之間不得串流的同時又要滿足摩擦力矩的高精度測量要求，是該 部件研制的重點(diǎn)和難點(diǎn)。國外同行業(yè)，如阿爾斯通公司、瑞士洛桑工學(xué)院、伏依特公司等在行業(yè)內(nèi)有影響力 的水輪機(jī)試驗(yàn)室均先后采用靜壓軸承技術(shù)研制模型了立式水輪機(jī)靜壓軸承轉(zhuǎn)動部件。他們 的解決方案為1、伏依特公司上端采用靜壓油軸承，下端采用靜壓水軸承，該型轉(zhuǎn)動部件的特點(diǎn)在于下端采用 靜壓水軸承，因此不存在油/水隔離問題，從而避開了密封結(jié)構(gòu)難點(diǎn)，缺點(diǎn)是管路繁多，結(jié) 構(gòu)復(fù)雜，靜壓水軸承對水質(zhì)有很高的要求，需配置水處理裝置等伺服系統(tǒng)。[0010]2、阿爾斯通公司采用全靜壓油軸承，油/水隔離采用薄膜密封結(jié)構(gòu)。該密封結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是通過在 外套與擺動套之間把合一層橡膠薄膜而實(shí)現(xiàn)密封目的的，因此外套不可避免地對擺動套構(gòu) 成了約束，從而降低了靜壓軸承轉(zhuǎn)動部件的靈敏度和標(biāo)定精度。3、瑞士洛桑工學(xué)院同上。在此之間，國內(nèi)同行業(yè)單位也先有采用薄膜密封結(jié)構(gòu)的，但由于種種原因，均未取 得令人滿意的結(jié)果。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型旨在解決立式模型水輪機(jī)中靜壓軸承轉(zhuǎn)動部件油/水隔離的密封問 題，提供了一種能防止壓力水與回油之間串流的同時，又滿足摩擦力矩的高精度測量要求 的立式模型水輪機(jī)靜壓軸承轉(zhuǎn)動部件中的密封結(jié)構(gòu)。一種非接觸式靜密封結(jié)構(gòu)，其特征在于非接觸式靜密封結(jié)構(gòu)的非接觸式靜密封 環(huán)頂部開有回油槽；非接觸式靜密封環(huán)為逐級減壓、節(jié)流，逐級排放的密封結(jié)構(gòu)，下部設(shè)置 有逐級排水槽和逐級排漏接口，逐級排水槽和逐級排漏接口由管道連通。所述的非接觸式靜密封環(huán)的環(huán)壁上部開有回油接口，一端與回油槽相連通，另一 端與由時間繼電器控制的微型油泵連接。所述的逐級排水槽為3-7級排水槽。所述的非接觸式靜密封環(huán)的環(huán)壁中部開有檢漏口與回油槽相連通。本實(shí)用新型帶來的有益技術(shù)效果一、非接觸式靜密封的兩個工作零件之間為非接觸式，這樣在結(jié)構(gòu)上就避免了靜 壓軸承轉(zhuǎn)動部件外套對擺動套構(gòu)成約束，保持了相互間無約束的可靈活運(yùn)動的工作狀態(tài)， 滿足了擺動套實(shí)現(xiàn)高靈敏度擺動的必要條件。二、設(shè)置逐級排水槽和逐級排漏接口是為了將上一級密封泄漏過來的壓力水進(jìn)行 減壓、分流，以降低進(jìn)入下一級密封的水的壓力和流量。最后確定的排水槽合理級數(shù)即滿足 了轉(zhuǎn)動部件裝配結(jié)構(gòu)尺寸要求，又實(shí)現(xiàn)了油/水隔離的目的。三、設(shè)置檢漏口是為了隨時方便地檢查密封效果，以確定密封處于良好的工作狀 態(tài)。四、由于轉(zhuǎn)動部件在使用時是裝在水輪機(jī)模型機(jī)組頂蓋上的，此時，回油管將高于 轉(zhuǎn)動部件出油口，回油不能憑借其自身重力落差回到油箱，因此只能借助油泵將其抽回油 箱。鑒于油泵的流量大于回油流量，因此采用時間繼電器控制油泵間隔啟動運(yùn)行。五、靜壓軸承轉(zhuǎn)動部件上采用非接觸式靜密封結(jié)構(gòu)的成功應(yīng)用，大大提高了靜壓 軸承轉(zhuǎn)動部件摩擦損失力矩的測量精度，并且它摒棄了復(fù)雜的伺服系統(tǒng)，使其整體結(jié)構(gòu)大 為簡化，安裝、維護(hù)更為簡便。

圖1、圖2為本實(shí)用新型轉(zhuǎn)動部件中非接觸式靜密封環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。1為非接觸式靜密封環(huán)、2為回油槽、3為逐級排水槽、4為逐級排漏接口、5為回油 接口、6為檢漏口。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步說明實(shí)施例1一種非接觸式靜密封結(jié)構(gòu)，該密封結(jié)構(gòu)中的非接觸式靜密封環(huán)1頂部開有回油槽 2 ；非接觸式靜密封環(huán)1為逐級減壓、節(jié)流，逐級排放的密封結(jié)構(gòu)，下部設(shè)置有逐級排水槽3 和逐級排漏接口 4，逐級排水槽3和逐級排漏接口 4由管道連通。所述的非接觸式靜密封環(huán)1的環(huán)壁上部開有回油接口 5，一端與回油槽2相連通， 另一端與由時間繼電器控制的微型油泵連接。所述的逐級排水槽3為3級排水槽。所述的非接觸式靜密封環(huán)1的環(huán)壁中部開有檢漏口 6與回油槽2相連通。本實(shí)用新型利用流體阻力原理，即流體流經(jīng)窄間隙后，會產(chǎn)生壓降；再通過密封后 的排水槽分流，這樣，進(jìn)入下一級密封的水流的壓力和流量將大大減小。依據(jù)這個原理，通 過設(shè)置多級密封以及相應(yīng)級數(shù)的排水槽和排水孔，將水流逐級減壓、分流，使密封效果最終 達(dá)到設(shè)計(jì)及使用要求。對于回油槽內(nèi)的回油，根據(jù)下導(dǎo)軸瓦的回油量和回油槽容積，可計(jì)算出溢流時間， 通過一臺由時間繼電器控制的微型油泵在回油槽溢流前定時將回油抽取回油箱，這樣就避 免了回油槽內(nèi)油液溢出進(jìn)入水路，從而成功地實(shí)現(xiàn)了油/水隔離，滿足了靜壓軸承轉(zhuǎn)動部 件的使用要求。實(shí)施例2一種非接觸式靜密封結(jié)構(gòu)，該密封結(jié)構(gòu)中的非接觸式靜密封環(huán)1頂部開有回油槽 2 ；非接觸式靜密封環(huán)1為逐級減壓、節(jié)流，逐級排放的密封結(jié)構(gòu)，下部設(shè)置有逐級排水槽3 和逐級排漏接口 4，逐級排水槽3和逐級排漏接口 4由管道連通。所述的非接觸式靜密封環(huán)1的環(huán)壁上部開有回油接口 5，一端與回油槽2相連通， 另一端與由時間繼電器控制的微型油泵連接。所述的逐級排水槽3為7級排水槽。所述的非接觸式靜密封環(huán)1的環(huán)壁中部開有檢漏口 6與回油槽2相連通。本實(shí)用新型利用流體阻力原理，即流體流經(jīng)窄間隙后，會產(chǎn)生壓降；再通過密封后 的排水槽分流，這樣，進(jìn)入下一級密封的水流的壓力和流量將大大減小。依據(jù)這個原理，通 過設(shè)置多級密封以及相應(yīng)級數(shù)的排水槽和排水孔，將水流逐級減壓、分流，使密封效果最終 達(dá)到設(shè)計(jì)及使用要求。對于回油槽內(nèi)的回油，根據(jù)下導(dǎo)軸瓦的回油量和回油槽容積，可計(jì)算出溢流時間， 通過一臺由時間繼電器控制的微型油泵在回油槽溢流前定時將回油抽取回油箱，這樣就避 免了回油槽內(nèi)油液溢出進(jìn)入水路，從而成功地實(shí)現(xiàn)了油/水隔離，滿足了靜壓軸承轉(zhuǎn)動部 件的使用要求。實(shí)施例3一種非接觸式靜密封結(jié)構(gòu)，該密封結(jié)構(gòu)中的非接觸式靜密封環(huán)1頂部開有回油槽 2 ；非接觸式靜密封環(huán)1為逐級減壓、節(jié)流，逐級排放的密封結(jié)構(gòu)，下部設(shè)置有逐級排水槽3 和逐級排漏接口 4，逐級排水槽3和逐級排漏接口 4由管道連通。
5[0044]所述的非接觸式靜密封環(huán)1的環(huán)壁上部開有回油接口 5，一端與回油槽2相連通， 另一端與由時間繼電器控制的微型油泵連接。所述的逐級排水槽3為4級排水槽。所述的非接觸式靜密封環(huán)1的環(huán)壁中部開有檢漏口 6與回油槽2相連通。本實(shí)用新型利用流體阻力原理，即流體流經(jīng)窄間隙后，會產(chǎn)生壓降；再通過密封后 的排水槽分流，這樣，進(jìn)入下一級密封的水流的壓力和流量將大大減小。依據(jù)這個原理，通 過設(shè)置多級密封以及相應(yīng)級數(shù)的排水槽和排水孔，將水流逐級減壓、分流，使密封效果最終 達(dá)到設(shè)計(jì)及使用要求。對于回油槽內(nèi)的回油，根據(jù)下導(dǎo)軸瓦的回油量和回油槽容積，可計(jì)算出溢流時間， 通過一臺由時間繼電器控制的微型油泵在回油槽溢流前定時將回油抽取回油箱，這樣就避 免了回油槽內(nèi)油液溢出進(jìn)入水路，從而成功地實(shí)現(xiàn)了油/水隔離，滿足了靜壓軸承轉(zhuǎn)動部 件的使用要求。實(shí)施例4一種非接觸式靜密封結(jié)構(gòu)，該密封結(jié)構(gòu)中的非接觸式靜密封環(huán)1頂部開有回油槽 2 ；非接觸式靜密封環(huán)1為逐級減壓、節(jié)流，逐級排放的密封結(jié)構(gòu)，下部設(shè)置有逐級排水槽3 和逐級排漏接口 4，逐級排水槽3和逐級排漏接口 4由管道連通。所述的非接觸式靜密封環(huán)1的環(huán)壁上部開有回油接口 5，一端與回油槽2相連通， 另一端與由時間繼電器控制的微型油泵連接。所述的逐級排水槽3為5級排水槽。所述的非接觸式靜密封環(huán)1的環(huán)壁中部開有檢漏口 6與回油槽2相連通。本實(shí)用新型利用流體阻力原理，即流體流經(jīng)窄間隙后，會產(chǎn)生壓降；再通過密封后 的排水槽分流，這樣，進(jìn)入下一級密封的水流的壓力和流量將大大減小。依據(jù)這個原理，通 過設(shè)置多級密封以及相應(yīng)級數(shù)的排水槽和排水孔，將水流逐級減壓、分流，使密封效果最終 達(dá)到設(shè)計(jì)及使用要求。對于回油槽內(nèi)的回油，根據(jù)下導(dǎo)軸瓦的回油量和回油槽容積，可計(jì)算出溢流時間， 通過一臺由時間繼電器控制的微型油泵在回油槽溢流前定時將回油抽取回油箱，這樣就避 免了回油槽內(nèi)油液溢出進(jìn)入水路，從而成功地實(shí)現(xiàn)了油/水隔離，滿足了靜壓軸承轉(zhuǎn)動部 件的使用要求。
權(quán)利要求1.一種非接觸式靜密封結(jié)構(gòu)，其特征在于非接觸式靜密封結(jié)構(gòu)的非接觸式靜密封環(huán) (1)頂部開有回油槽(2)；非接觸式靜密封環(huán)(1)下部設(shè)置有逐級排水槽(3)和逐級排漏接 口(4)，逐級排水槽(3)和逐級排漏接口(4)由管道連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非接觸式靜密封結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的非接觸式靜 密封環(huán)(1)的環(huán)壁上部開有回油接口(5)，一端與回油槽(2)相連通，另一端與由時間繼電 器控制的微型油泵連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非接觸式靜密封結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的逐級排水槽 (3)為3-7級排水槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非接觸式靜密封結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的非接觸式靜 密封環(huán)(1)的環(huán)壁中部開有檢漏口( 6 )與回油槽(2 )相連通。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種非接觸式靜密封結(jié)構(gòu)，特別是一種應(yīng)用于立式模型水輪機(jī)靜壓軸承轉(zhuǎn)動部件中的非接觸式靜密封結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型旨在解決立式模型水輪機(jī)中靜壓軸承轉(zhuǎn)動部件油/水隔離的密封問題。所述非接觸式靜密封環(huán)為逐級減壓、節(jié)流，逐級排放的密封結(jié)構(gòu)，下部設(shè)置有逐級排水槽和逐級排漏接口。非接觸式靜密封保持了靜壓軸承轉(zhuǎn)動部件外套和擺動套相互間無約束的可靈活運(yùn)動的工作狀態(tài)，滿足了擺動套實(shí)現(xiàn)高靈敏度擺動的必要條件；逐級排水槽即滿足了轉(zhuǎn)動部件裝配結(jié)構(gòu)尺寸要求，又實(shí)現(xiàn)了油/水隔離的目的，提供了一種能防止壓力水與回油之間串流的同時又滿足摩擦力矩的高精度測量要求的立式模型水輪機(jī)靜壓軸承轉(zhuǎn)動部件。
文檔編號F16J15/40GK201851667SQ20102059599
公開日2011年6月1日 申請日期2010年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月8日
發(fā)明者萬兵, 嚴(yán)肅, 王濤 申請人:東方電氣集團(tuán)東方電機(jī)有限公司