[發明專利]帶有主軸密封結構的水輪機

在審

• 申請號: 202010918528.2
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN111981133A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 秦波;周康寧;陳小金;卿華恩
• 申請（專利權）人: 重慶水輪機廠有限責任公司
• 主分類號: F16J15/40
• 分類號: F16J15/40;F16J15/16;F03B11/00
• 代理公司: 重慶弘旭專利代理有限責任公司 50209
• 代理人: 張建

本發明屬于水輪機技術領域，具體為帶有主軸密封結構的水輪機，包括主軸、頂蓋和位于主軸與頂蓋之間的縫隙處的主軸密封結構，所述主軸密封結構包括用于填充密封流體的通道，所述通道的一端與所述縫隙連通，還包括用于對通道內的密封流體進行加壓的活動密封件，所述活動密封件與主軸靜連接。本方案解決了現有技術中水輪機在高泥砂含量的水環境中無法長時間穩定運行的問題。

技術領域

本發明屬于水輪機技術領域，具體為帶有主軸密封結構的水輪機。

背景技術

水輪機是利用水流推動主軸上的轉輪轉動而帶動主軸轉動，從而實現對水流的能量進行利用的設備。水輪機的主軸由發電機推力軸承支撐轉動配合，頂蓋安裝在水輪機座環上，主軸穿過頂蓋并與頂蓋轉動配合，因此主軸與頂蓋之間會形成縫隙，轉輪與主軸剛性連接并與頂蓋間形成間隙，當水流作用在轉輪上時，部分水流會進入轉輪與頂蓋之間的間隙，并沿著主軸與頂蓋之間的縫隙進入到水輪機坑中。于是，在主軸上會設置主軸密封結構來對縫隙進行密封，避免水流進入到水輪機坑中。現有的主軸密封結構形式有：不接觸式密封、水壓活塞密封、填料密封、平板密封和浮動環式密封，但是，這些主軸密封結構形式在水輪機處于高含泥砂量（過機水泥砂含量大于0.5千克每立方米）的水環境中使用時，主軸密封結構容易快速失效而漏水，導致水輪機組無法長時間穩定的運行，從而影響到水輪機組的經濟效益。

比如水壓活塞密封結構包括與頂蓋連接固定的密封座，密封座上連接有密封塊，密封座與主軸之間還設置有集水箱，集水箱上連通有供水管和排水管，主軸轉動時與密封塊發生相對轉動，密封塊形成阻擋泥砂水穿過密封結構的第一重屏障，同時，供水管對集水箱中進行供入密封水，利用密封水將穿過第一重屏障的泥砂水從排水管中帶走，從而阻止了泥砂水穿過密封結構進入到水輪機坑中。但是這樣的密封結構在高含泥砂量的水環境中的使用壽命也是大幅度縮短而漏水，導致水輪機組無法長時間穩定的運行。

發明內容

本發明的目的在于提供一種帶有主軸密封結構的水輪機，以解決現有技術中水輪機在高泥砂含量的水環境中無法長時間穩定運行的問題。

為了達到上述目的，本發明的基礎方案提供一種帶有主軸密封結構的水輪機，包括主軸、頂蓋和位于主軸與頂蓋之間的縫隙處的主軸密封結構，所述主軸密封結構包括用于填充密封流體的通道，所述通道的一端與所述縫隙連通，還包括用于對通道內的密封流體進行加壓的活動密封件，所述活動密封件與主軸靜連接。

本基礎方案的原理和有益效果在于：通過在通道內填充密封流體，并利用活動密封件隨主軸一起轉動時產生對密封流體的壓力，使通道內的密封流體的壓力逐漸增大，使通道同縫隙的交匯處位于通道一側的密封流體的壓力大于或等于位于縫隙一側的泥砂水的壓力，從而使泥砂水不會大量的進入到通道內并穿過主軸密封結構進入到水輪機坑中，同時，由于高含泥砂量的泥砂水不易進入到主軸密封結構中，避免了主軸密封結構的快速磨損，有利于延長主軸密封結構的使用壽命，減少了停機維修的時間，從而使水輪機組能夠長時間穩定運行，提高水輪機組的經濟效益。

進一步，所述活動密封件包括甩水環和密封環，所述甩水環上固設有第一加壓葉片部，所述密封環上固設有第二加壓葉片部。

采用這樣的設置方式，使甩水環通過第一加壓葉片部對第一加壓段內的密封流體進行加壓，密封環通過第二加壓葉片部對第二加壓段內的密封流體進行加壓，從而實現對密封流體的多次加壓，有利于在對已有水輪機的主軸、轉輪和頂蓋的結構不進行改動的情況下，使密封流體的壓力符合密封的要求，從而減少使用成本；同時，與只設置一次加壓所需的結構相比，有利于降低活動密封件的設計和制作的難度，從而降低制造成本。

進一步，所述第一加壓葉片部包括與主軸徑向面平行的隔板，隔板的一側固設有沿隔板板面螺旋延伸的第一葉片，隔板的另一側固設有沿隔板板面螺旋延伸的第二葉片，第一葉片和第二葉片的螺旋旋向相反。