專利名稱：水輪機使用的三角形空氣圍帶密封結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種水輪機使用的三角形空氣圍帶密封結構。
技術背景
水輪機主軸密封包括工作密封和檢修密封，檢修密封投入能夠保證電站機組在停機時或檢修時不用關閉尾水閘門，防止尾水進入水輪機頂蓋內。隨著時代的進步，水輪機的快速發展，核電的發展需要建造更多抽水蓄能電站，并且對機組的安全穩定性要求越來越高，傳統的水輪機檢修密封主要采用圓形或矩形斷面內有彈簧的空氣圍帶，傳統形式檢修密封在使用過程中陸續暴露出幾方面問題一是由于結構的限制，在現場粘接區域必須采用實心結構，造成檢修密封投入時粘接段存在死區不能起到密封效果，即使密封投入也有接口段局部漏水現象，可靠性差，影響機組安全；二是圍帶內有彈簧，結構復雜制造成本高， 制造工藝性差，容易出現圍帶的壁厚不均，質量不容易保證，氣嘴與橡膠結合處易漏氣，多泥沙電站易磨損漏氣，導致密封失效，需要停機更換，影響了電站效益。三是由于受充氣壓力的限制，只能用在低尾水位的低壓氣源的電站，高尾水位的抽水蓄能電站不能使用。發明內容
本發明的目的是提供一種制造工藝性好，更安全可靠，成本低，使用性廣泛的水輪機密封轉動部分和固定部分使用的三角形空氣圍帶。本發明的技術方案為一種水輪機使用的三角形空氣圍帶密封結構，水輪機的轉動部件和固定部件之間設有間隙S，設置了三角形空氣圍帶密封此間隙δ，三角形空氣圍帶尾部空腔內充壓縮空氣，三角型空氣圍帶裝配在固定部件的三角槽內，用密封壓板通過不銹鋼螺栓把合固定，密封壓板與固定部件接觸面壓裝密封條，防止空腔內充氣時漏氣，橡膠密封條裝配在三角形空氣圍帶中間的凹槽內，三角形空氣圍帶形狀呈三角形，三個角為圓形過度，尾部帶有兩個突出頂點，尾部向內凹陷成V型形成了尾部空腔，中間為半圓型并延伸到尾部的凹槽。
本發明具有以下優點
1、提高安全性、可靠性，有利于電站安全穩定運行在電站現場粘接后沒有密封死區，密封效果好，可以完全密封。
2、結構簡單，工藝性好，制造質量易于保證，并且制造成本低，材質比較厚抗泥沙磨損性能好。
3、使用范圍廣泛常規電站和抽水蓄能電站均能使用這種結構，根據試驗數據表 2充氣壓力可在0. 7-2. OMPa范圍內。完全滿足現在和將來電站的要求。
本發明的結構即滿足常規電站低壓氣源的要求，也能滿足蓄能機組等電站高尾水位高壓氣源的要求，凹槽內裝配橡膠密封條，增強裝配剛度和回彈性。合理優化凹槽形狀并通過有限元分析軟件ansys 10. 0進行建模，如圖3所示，按照實際應用情況的邊界條件及加載分析計算。如圖4表1所示，三角形空氣圍帶尾部空腔內加載充氣壓力P2分別為 0. 7MPa、0. 9MPa、1. 45MPa,對應加載的密封水壓力Pl分別為0. 3MPa、0. 5MPa、1. OMPa時理論計算三角形空氣圍帶頭部變形量和應力分別為2. 167mm和0. 890MPa、2. 153mm和0. 940MPa、 2. 012mm和1. IHMI3a理論計算滿足實際應用要求。如圖5、圖6表2所示，通過試驗進一步驗證理論分析的結果。是按照電站實際尺寸設計的實驗裝置圖，空氣腔(8)內充壓縮空氣 P2 分別為 0. 5MPa、0. 6MPa、0. 7MPa、0. 8MPa、l. OMPaU. 5MPa、2. OMPa，對應密封水腔(12)中充水并提高壓力直到空氣腔(1 有水滲出，記錄下局部有漏水時的水壓力Pl即能夠密封的最大水壓力分別是 0. 3MPa、0. 4MPa、0. 55MPa、0. 6MPa、0. 8MPa、l. 2MPa、l. 7MPa。通過試驗進一步驗證三角形密封滿足電站應用要求，并且現在已經應用到實際電站中，此發明的結構已經達到預期的效果，完全滿足工程要求。
本發明簡化了結構，滿足電站現場粘接的要求，安裝后完全起密封作用，提高了安全性、可靠性；三角形空氣圍帶中間有半圓型并延伸到尾部的凹槽，即能夠滿足常規電站低壓力氣源的要求，也能滿足蓄能等高尾水位高壓氣源的要求，凹槽內裝配橡膠密封條，增強三角形空氣圍帶裝配剛度和回彈性能；可以廣泛應用于常規電站和高尾水位抽水蓄能電站。氣源壓力在0. 7-2. OMI^a范圍內，通過有限元計算和試驗證明完全滿足現在和將來電站的要求。并且現在已經應用到實際工程中，此發明的結構已經達到預期的效果，完全滿足工程要求。
圖1為本發明的結構簡圖
圖2為本發明的三角形空氣圍帶圖
圖3三角形空氣圍帶計算模型及加載圖
圖4有限元計算結果數據表1
圖5試驗裝置圖
圖6試驗測得數據表具體實施方式
如圖1所示一種水輪機使用的三角形空氣圍帶密封結構，水輪機的轉動部件1和固定部件2之間設有間隙δ，設置了三角形空氣圍帶5密封此間隙δ，三角形空氣圍帶5尾部空腔8內充壓縮空氣，三角型空氣圍帶5裝配在固定部件2的三角槽9內，用密封壓板3 通過不銹鋼螺栓4把合固定，密封壓板3與固定部件2接觸面壓裝密封條6，防止空腔8內充氣時漏氣，橡膠密封條7裝配在三角形空氣圍帶5中間的凹槽10內，如圖2所示，三角形空氣圍帶5形狀呈三角形，三個角為圓形過度，尾部帶有兩個突出頂點11，尾部向內凹陷成 V型形成了尾部空腔8，中間為半圓型并延伸到尾部的凹槽10。
水輪機停機或檢修時三角形空氣圍帶5尾部空腔8內充壓縮空氣，三角形空氣圍帶5頭部從固定部件2和密封壓板3之間空隙伸出頂到轉動部分2外表面上起密封作用， 防止尾水進入水輪機內。本發明簡化了結構，滿足電站現場粘接的要求，安裝后完全起密封作用，提高了安全性、可靠性；三角形空氣圍帶中間有半圓型并延伸到尾部的凹槽，即能夠滿足常規電站低壓力氣源的要求，也能滿足蓄能等高尾水位高壓氣源的要求，凹槽內裝配橡膠密封條，增強三角形空氣圍帶裝配剛度和回彈性能；可以廣泛應用于常規電站和高尾水位抽水蓄能電站。氣源壓力在0. 7-2. OMI^a范圍內，通過有限元計算和試驗證明完全滿足現在和將來電站的要求。并且現在已經應用到實際工程中，此發明的結構已經達到預期的效果，完全滿足工程要求。
權利要求
1. 一種水輪機使用的三角形空氣圍帶密封結構，其特征是水輪機的轉動部件(1)和固定部件(2)之間設有間隙δ，設置了三角形空氣圍帶(5)密封此間隙δ，三角形空氣圍帶(5)尾部空腔(8)內充壓縮空氣，三角型空氣圍帶(5)裝配在固定部件(2)的三角槽(9) 內，用密封壓板C3)通過不銹鋼螺栓(4)把合固定，密封壓板C3)與固定部件( 接觸面壓裝密封條(6)，防止空腔(8)內充氣時漏氣，橡膠密封條(7)裝配在三角形空氣圍帶(5)中間的凹槽(10)內，三角形空氣圍帶( 形狀呈三角形，三個角為圓形過度，尾部帶有兩個突出頂點(11)，尾部向內凹陷成V型形成了尾部空腔(8)，中間為半圓型并延伸到尾部的凹槽 (10)。
全文摘要
一種水輪機使用的三角形空氣圍帶密封結構，三角型空氣圍帶裝配在固定部件的三角槽內，用密封壓板通過不銹鋼螺栓把合固定，密封壓板與固定部件接觸面壓裝密封條，防止漏氣，橡膠密封條裝配在三角形空氣圍帶中間的凹槽內。本發明簡化了結構，滿足電站現場粘接的要求，安裝后完全起密封作用，提高了安全性、可靠性；三角形空氣圍帶中間有半圓型并延伸到尾部的凹槽，即能夠滿足常規電站低壓力氣源的要求，也能滿足蓄能等高尾水位高壓氣源的要求，凹槽內裝配橡膠密封條，增強三角形空氣圍帶裝配剛度和回彈性；可以廣泛應用于常規電站和高尾水位抽水蓄能電站。
文檔編號F16J15/46GK102506172SQ20111037017
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月21日 優先權日2011年11月21日
發明者李晨晨, 王長志, 董國義, 陳秀維, 陶紅 申請人:哈爾濱電機廠有限責任公司