本實(shí)用新型涉及立式水輪機(jī)組設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種立式水輪機(jī)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(jī)組居多，特別是大中型水電站幾乎是立式機(jī)組。立式水輪機(jī)主軸密封是水輪機(jī)室中的運(yùn)動(dòng)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(yùn)行安全及文明生產(chǎn)。
目前，立式水輪機(jī)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(dòng)，當(dāng)水流從主軸與密封座的配合面溢出時(shí)，水輪機(jī)密封座里的水密封圈依靠水壓自動(dòng)浮起，與水輪機(jī)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(jī)主軸密封裝置的核心部件，要求不轉(zhuǎn)動(dòng)的水密封圈與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)環(huán)相對(duì)摩擦面材料硬度高、耐磨損、摩擦系數(shù)?。欢芊庾鶅?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(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的目的在于提供一種密封效果好、使用壽命更長(zhǎng)的立式水輪機(jī)主軸密封裝置。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：立式水輪機(jī)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(dòng)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(gè)環(huán)形的密封槽。
進(jìn)一步地，所述密封槽為3個(gè)。
進(jìn)一步地，所述密封座的中心孔內(nèi)壁上設(shè)置有多個(gè)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(shí)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(jì)成兩種不同材料的復(fù)合水封圈，使轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦密封面磨損小、水封漏水少、使用壽命長(zhǎng)。
附圖說明
圖1是本實(shí)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(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
如圖1所示，本實(shí)用新型的立式水輪機(jī)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(jī)械加工性能、長(zhǎng)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(qiáng)度和適中的硬度，與橡膠硬度相同的情況下，其拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)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(rùn)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(jì)成兩種不同材料的復(fù)合水封圈，使轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦密封面磨損小、水封漏水少、使用壽命長(zhǎng)。
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(dòng)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(duì)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(shí)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(bǔ)償調(diào)節(jié)量、上下浮動(dòng)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(shí)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(duì)水密封圈2施加一定的壓力，在初始工作時(shí)，依靠彈簧14的作用使水密封圈2貼緊轉(zhuǎn)環(huán)3，不會(huì)因?yàn)槎嗣嫦嚷┧畬?duì)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(qiáng)超過了泄漏水壓強(qiáng)的壓力補(bǔ)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(gè)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(gè)。
所述密封座1的中心孔內(nèi)壁上設(shè)置有多個(gè)環(huán)形的減壓止漏槽15，有效減小從轉(zhuǎn)動(dòng)的水輪機(jī)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(jì)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(zhǎng)期運(yùn)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(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)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(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。