本實用新型涉及立式水輪機組設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種立式水輪機主軸密封裝置。

背景技術(shù)：

水力發(fā)電站以立水輪發(fā)電機組居多，特別是大中型水電站幾乎是立式機組。立式水輪機主軸密封是水輪機室中的運動水流與電站廠房隔絕的主要裝置，其密封性能的好壞關(guān)系到電站水能利用、運行安全及文明生產(chǎn)。

目前，立式水輪機的主軸密封主要有如下幾種方式：盤根主軸密封、活塞式主軸密封、平板式主軸密封和徑向密封，平板式主軸密封分為單平板式主軸密封和雙層平板主軸密封。單平板式主軸密封裝置包括密封座、水密封圈和轉(zhuǎn)環(huán)，水密封圈安裝于密封座與轉(zhuǎn)環(huán)之間，主軸安裝于密封座，轉(zhuǎn)環(huán)能夠隨著主軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)水流從主軸與密封座的配合面溢出時，水輪機密封座里的水密封圈依靠水壓自動浮起，與水輪機主軸一體的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)環(huán)之間形成端面密封。水密封圈是立式水輪機主軸密封裝置的核心部件，要求不轉(zhuǎn)動的水密封圈與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)環(huán)相對摩擦面材料硬度高、耐磨損、摩擦系數(shù)??；而密封座內(nèi)水密封圈的唇口密封材料則要求硬度低、密封性能好。通用型水封圈為單一材料的中硬橡膠，容易卡阻、密封效果差，水密封圈和轉(zhuǎn)環(huán)使用壽命短。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種密封效果好、使用壽命更長的立式水輪機主軸密封裝置。

本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的：立式水輪機主軸密封裝置，包括密封座、水密封圈和轉(zhuǎn)環(huán)，所述水密封圈由高硬度耐磨部和低硬度密封部復(fù)合而成，所述高硬度耐磨部設(shè)置有與轉(zhuǎn)環(huán)相配合的摩擦面，所述低硬度密封部與密封座相配合。

進(jìn)一步地，所述密封座的端面設(shè)置有安裝槽，所述安裝槽的底部設(shè)置有壓力腔，所述密封座上設(shè)置供水管，所述供水管從密封座的外表面延伸至壓力腔；

所述水密封圈設(shè)置于安裝槽內(nèi)，且水密封圈的側(cè)壁與安裝槽的側(cè)壁滑動且密閉配合，所述高硬度耐磨部的端面與轉(zhuǎn)環(huán)壓緊接觸。

進(jìn)一步地，所述低硬度密封部的端面設(shè)置有截面呈U形的環(huán)形槽。

進(jìn)一步地，所述低硬度密封部的端部與密封座之間設(shè)置有一組彈簧。

進(jìn)一步地，所述高硬度耐磨部與轉(zhuǎn)環(huán)相配合的摩擦面上設(shè)置有多個環(huán)形的密封槽。

進(jìn)一步地，所述密封槽為3個。

進(jìn)一步地，所述密封座的中心孔內(nèi)壁上設(shè)置有多個環(huán)形的減壓止漏槽。

進(jìn)一步地，所述高硬度耐磨部和低硬度密封部通過螺栓連接。

進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)環(huán)的摩擦面上噴涂設(shè)置有碳化鎢金屬層。

本實用新型的有益效果是：高硬度耐磨部采用硬度高、耐磨損、摩擦系數(shù)小的材料，以減小摩擦力，降低磨損速度，提高密封性和使用壽命；而低硬度密封部采用硬度低、密封性能好的材質(zhì)，保證更好的密封性。本裝置，根據(jù)不同的密封位置及密封原理，將水密封圈設(shè)計成兩種不同材料的復(fù)合水封圈，使轉(zhuǎn)動摩擦密封面磨損小、水封漏水少、使用壽命長。

附圖說明

圖1是本實用新型與立式主軸的裝配示意圖。

附圖標(biāo)記：1—密封座；11—安裝槽；12—壓力腔；13—供水管；14—彈簧；15—減壓止漏槽；2—水密封圈；21—高硬度耐磨部；22—低硬度密封部；23—環(huán)形槽；24—密封槽；3—轉(zhuǎn)環(huán)；4—主軸。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。

如圖1所示，本實用新型的立式水輪機主軸密封裝置，包括密封座1、水密封圈2和轉(zhuǎn)環(huán)3，所述水密封圈2由高硬度耐磨部21和低硬度密封部22復(fù)合而成，所述高硬度耐磨部21設(shè)置有與轉(zhuǎn)環(huán)3相配合的摩擦面，所述低硬度密封部22與密封座1相配合。

高硬度耐磨部21選用高分子樹脂基復(fù)合材料，此材料具備較高的硬度、極低的摩擦系數(shù)、良好的機械加工性能、長期穩(wěn)定的材料性能，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的耐油橡膠。此材料耐磨性能是丁腈橡膠的50倍，耐油性能和聚硫橡膠相當(dāng)。此材料還有很高的強度和適中的硬度，與橡膠硬度相同的情況下，其拉伸強度、撕裂強度均比丁晴橡膠高出很多。此外，該材料還具有極低的吸水膨脹率，良好的自潤滑性能。

低硬度密封部22選用聚醚聚氨酯材料，摩擦系數(shù)小、耐磨耐用、穩(wěn)定性好。本裝置，根據(jù)不同的密封位置及密封原理，將水密封圈2設(shè)計成兩種不同材料的復(fù)合水封圈，使轉(zhuǎn)動摩擦密封面磨損小、水封漏水少、使用壽命長。

水密封圈2的整體結(jié)構(gòu)、安裝方式以及密封原理可采用現(xiàn)有技術(shù)，作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述密封座1的端面設(shè)置有安裝槽11，所述安裝槽11的底部設(shè)置有壓力腔12，所述密封座1上設(shè)置供水管13，所述供水管13從密封座1的外表面延伸至壓力腔12；所述水密封圈2設(shè)置于安裝槽11內(nèi)，且水密封圈2的側(cè)壁與安裝槽11的側(cè)壁滑動且密閉配合，所述高硬度耐磨部21的端面與轉(zhuǎn)環(huán)3壓緊接觸。供水管13將外部的水通入壓力腔12，對水密封圈2施加壓力，使水密封圈2的摩擦面貼緊轉(zhuǎn)環(huán)3，實現(xiàn)密封。與現(xiàn)有技術(shù)相比，壓力腔12內(nèi)的水壓能夠準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)，壓力能夠保持穩(wěn)定，保證更加穩(wěn)定的密封。

所述低硬度密封部22的端面設(shè)置有截面呈U形的環(huán)形槽23，使得密封邊緣即柔軟又有彈性，增加密封補償調(diào)節(jié)量、上下浮動阻力小。水密封圈2只需較小的工作水壓，就可以脹開環(huán)形槽23的唇口實現(xiàn)密封座1的內(nèi)密封，密封性能極好。

所述低硬度密封部22的端部與密封座1之間設(shè)置有一組彈簧14。裝配好后，彈簧14處于壓縮狀態(tài)，對水密封圈2施加一定的壓力，在初始工作時，依靠彈簧14的作用使水密封圈2貼緊轉(zhuǎn)環(huán)3，不會因為端面先漏水對水密封圈2施加向下的壓力。這樣既解決了水密封圈2卡塞和初始滲漏問題，又解決了供水壓強超過了泄漏水壓強的壓力補償問題。而且，即便工作水壓系統(tǒng)堵塞或水流中斷，也能夠保證密封裝置正常工作，提高本密封裝置的安全可靠性。

所述高硬度耐磨部21與轉(zhuǎn)環(huán)3相配合的摩擦面上設(shè)置有多個環(huán)形的密封槽24，以進(jìn)一步地提高密封效果。

優(yōu)選的，所述密封槽24為3個。

所述密封座1的中心孔內(nèi)壁上設(shè)置有多個環(huán)形的減壓止漏槽15，有效減小從轉(zhuǎn)動的水輪機主軸4與固定的密封座1之間流出的水流量和壓力，提高端面接觸式密封的密封效果。

高硬度耐磨部21和低硬度密封部22可通過凹凸槽口緊密配合設(shè)計聯(lián)接為一體,也可采用熱合連接、粘接方式連接，為了防止變形，提高連接的穩(wěn)定性和可靠性，所述高硬度耐磨部21和低硬度密封部22增加不銹鋼螺栓連接。

所述轉(zhuǎn)環(huán)3的摩擦面上噴涂設(shè)置有碳化鎢金屬層。轉(zhuǎn)環(huán)3是容易磨損破壞的部件，由于水流中含有泥沙，長期運行必然磨損。因此，轉(zhuǎn)環(huán)3的密封摩擦面采用高速火焰噴涂技術(shù)(HVOF)噴涂碳化鎢金屬，使其具有高耐磨性。

以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。