專利名稱：抗氣蝕免維護(hù)水封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種混流式機(jī)組軸向封水裝置，具體地講涉及一種轉(zhuǎn)速在300轉(zhuǎn)/分以上、水頭400m以下的混流式機(jī)組抗氣蝕免維護(hù)水封裝置。
申請(qǐng)?zhí)?3220305.1，雙葉輪式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪，技術(shù)原理水泵作用，缺點(diǎn)前蓋(頂蓋)的靜迷宮環(huán)與轉(zhuǎn)輪配合的動(dòng)迷宮環(huán)，間隙汽蝕增大，對(duì)低轉(zhuǎn)速、高水頭機(jī)組效果差，對(duì)汽蝕無改善作用。申請(qǐng)?zhí)?3213306，水輪密封裝置，技術(shù)原理利用水壓作用于磨擦片磨擦封水，缺點(diǎn)高水頭機(jī)組水封維護(hù)量大，對(duì)汽蝕無改善作用。申請(qǐng)?zhí)?1107267，無磨損、不漏水的水輪機(jī)主軸密封。技術(shù)原理利用單級(jí)或多級(jí)泵的抽水作用，缺點(diǎn) 1)對(duì)低轉(zhuǎn)速、高水頭機(jī)組效果差，另外，泵的級(jí)數(shù)越多，所耗功率越大，將影響機(jī)組的效率；2)無汽蝕改善作用。申請(qǐng)?zhí)?3194185，水力機(jī)械密封系統(tǒng)，技術(shù)原理利用外部水壓作用于磨擦片磨擦封水，缺點(diǎn)高水頭機(jī)組水封維護(hù)量大，無汽蝕改善作用。
本實(shí)用新型的目的是提供一種轉(zhuǎn)速在300轉(zhuǎn)/分以上，水頭在400m以下的混流式水輪機(jī)組的軸向封水性能好、改善機(jī)組汽蝕的抗氣蝕免維護(hù)水封裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是技術(shù)原理1)利用水泵抽水、逆止伐封水、減壓環(huán)泄水的作用，經(jīng)過重復(fù)降壓，使之成為無壓水，達(dá)到軸向有效封水的目的。2)利用“流速越大、壓力越低”的原理，即“噴槍”原理。在離心泵的作用下，將散狀水變?yōu)榧懈咚偎?，使局部壓力降低，再在氣泵的作用下，使空氣進(jìn)入前蓋(頂蓋)“壓力”水腔，通過“氣水復(fù)合泵”將前蓋壓力水腔“高壓區(qū)”轉(zhuǎn)換為局部“低壓區(qū)”，使機(jī)組在中小負(fù)荷區(qū)內(nèi)前蓋壓力水腔達(dá)到補(bǔ)氣的目的，從而使汽蝕得到大大的改善。
本實(shí)用新型基本上由泵水彎頭3、氣水復(fù)合泵7、氣水逆止伐8、9、10、軸套18、盤根11、13、“工”字型減壓環(huán)12、瀉水進(jìn)氣孔17、水封盒體6、緊固螺釘15、壓蓋14組成。
位置及連接關(guān)系軸套18熱套在主軸16上；“工”字形減壓環(huán)12套在軸套18上，并間隙配合；盤根11、13卡在水封盒體6和軸套18之間，并緊密配合；壓蓋14用螺釘15與水封盒體6相連接；逆止伐由活動(dòng)銷釘8、伐盤9、定位平板10組成，逆止伐的定位平板10與水封盒體6緊密配合，水封盒體6由上半塊21，下半塊22組成，其中，下半塊22開有瀉水進(jìn)氣孔17，水封盒體上半塊21和下半塊22用螺釘連接，氣水復(fù)合泵7熱套在主軸16上并與前蓋5和水封盒體6間隙配合；泵水彎頭3與均壓孔2的進(jìn)水端相焊接；水封盒體6與主軸16之間形成空腔C，空腔C通過氣水復(fù)合泵7的泵孔與B腔相通、通過逆止伐8、9、10與D腔相通，水封盒體6與軸套18形成空腔D，空腔D通過瀉水進(jìn)氣孔17和大氣相通、通過盤根11的間隙與E腔相通，“工”字形減壓環(huán)12與水封盒體6、軸套18形成E腔，E腔通過瀉水進(jìn)氣孔17和大氣相通。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比1、利用“流速越大、壓力越低”的技術(shù)原理，使空氣得以進(jìn)入前蓋壓力水腔，達(dá)到樸氣目的。
2、利用逆止伐，使機(jī)組漏水隨導(dǎo)葉開度增大而減少。
3、利用“工”字型減壓環(huán)，使水壓得以進(jìn)一步降低。
機(jī)械部分與現(xiàn)有技術(shù)相比1、空間位置小。
2、對(duì)已投運(yùn)的機(jī)組，特別是臥式混流型機(jī)組改造難度小，對(duì)未出廠的機(jī)組整體設(shè)計(jì)，且費(fèi)用低。
使用效果與現(xiàn)有技術(shù)相比1、增加了改善汽蝕的功能，使機(jī)組汽蝕得到大大改善。
2、封水效果好，軸向達(dá)到滴水不漏。
3、由于盤根未加壓，故無磨損。盤根無需更換。
4、因汽蝕改善、容積損失減小，使效率得到提高。
5、由于有逆止伐，故前蓋(頂蓋)上無需再裝設(shè)真空破壞閥。
(一)進(jìn)氣階段其作用效果如下1、由于氣水復(fù)合泵7泵出的氣水混合物，具有較高速度，因此，他能有效地阻止B腔高速旋轉(zhuǎn)的水流，B腔水流旋轉(zhuǎn)速度減小，B腔的脫流汽蝕、脫流磨擦將隨之減小，由此，前蓋(頂蓋)的汽蝕，磨損將得到大大改善。
2、B腔空氣的進(jìn)入，使B腔壓力回升，使得迷宮環(huán)4的間隙進(jìn)出口壓差減小，壓差減小，迷宮環(huán)間隙漏水速度減小，間隙水流速度減小，間隙汽蝕減小，因迷宮環(huán)4的間隙漏水量減小，機(jī)組的容積損失減小，效率得到提高。
3、B腔的汽水混合物，在泵水彎頭3的作用下，被抽到A腔，由于均壓孔2未裝設(shè)泵水彎頭3時(shí)，均壓孔2的出水量小，均壓孔2的進(jìn)水端裝上泵水彎頭3后，使得均壓孔2的出水量大大增加，使得進(jìn)入A腔的氣水混合物增加，起到了對(duì)A腔的補(bǔ)氣補(bǔ)水作用，有利于A腔真空破壞作用，有利于改善轉(zhuǎn)輪葉子翼形汽蝕，有利于改善尾水管的空腔汽蝕。汽蝕的改善，使機(jī)組效率得到改善。
(二)相持階段其作用效果如下1、由于氣水復(fù)合泵7轉(zhuǎn)換為兩級(jí)高揚(yáng)程水泵，復(fù)合泵出口水流速度大，能有效阻礙B腔高速旋轉(zhuǎn)的水流，起到了改善B腔的脫流汽蝕，脫流磨損的作用。
2、由于均壓孔上泵水彎頭3的抽水能力增強(qiáng)，使得補(bǔ)進(jìn)A腔的壓力水量增加，由此起到了A腔的真空破壞作用，對(duì)空腔汽蝕、翼形汽蝕有較大的改善作用，汽蝕的改善，有利于效率的提高。
(三)瀉水降壓階段作用效果1、在泵水彎頭3的作用下，經(jīng)均壓孔2補(bǔ)進(jìn)A腔的壓力水量進(jìn)一步增加，使A腔的汽蝕得到進(jìn)一步改善。機(jī)組效率進(jìn)一步得到提高。
2、由于氣水復(fù)合泵7的出口水流速度仍很高，它對(duì)B腔旋轉(zhuǎn)水流阻礙作用的存在，因此，B腔的脫流汽蝕，脫流磨損仍有較大的改善作用。
3、由于E腔為無壓水，故軸向滴水不漏，因壓蓋18未加壓，故盤根11、13，軸套18無任何磨損，使水封多年無需維護(hù)，且效果不減。
4、由于有逆止伐的作用，瀉水孔17的排水量很小，導(dǎo)葉開度大約在80-100％之間，隨開度的增大，瀉水孔17的排水量反而減小。
下面結(jié)合各附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。


圖1是本實(shí)用新型的原理剖視圖。
圖2是本實(shí)用新型的剖視圖。
圖3是現(xiàn)有水封裝置的剖視圖。
如
圖1、圖2所示，本實(shí)用新型的基本上由泵水彎頭3、氣水復(fù)合泵7、氣水逆止伐8、9、10、軸套18、盤根11、13、“工”字型減壓環(huán)12、瀉水進(jìn)氣孔17、水封盒體6、緊固螺釘15、壓蓋14組成。位置及連接關(guān)系軸套18熱套在主軸16上；“工”字形減壓環(huán)12套在軸套18上，并間隙配合；盤根11、13卡在水封盒體6和軸套18之間，并緊密配合；壓蓋14用螺釘15與水封盒體6相連接；逆止伐由活動(dòng)銷釘8、伐盤9、定位平板10組成，逆止伐的定位平板10與水封盒體6緊密配合，水封盒體6由上半塊21，下半塊22組成，其中，下半塊22開有瀉水進(jìn)氣孔17，水封盒體上半塊21和下半塊22用螺釘連接，氣水復(fù)合泵7熱套在主軸16上并與前蓋5和水封盒體6間隙配合泵水彎頭3與均壓孔2的進(jìn)水端相焊接；水封盒體6與主軸16之間形成空腔C，空腔C通過氣水復(fù)合泵7的泵孔與B腔相通、通過逆止伐8、9、10與D腔相通，水封盒體6與軸套18形成空腔D，空腔D通過瀉水進(jìn)氣孔17和大氣相通、通過盤根11的間隙與E腔相通，“工”字形減壓環(huán)12與水封盒體6、軸套18形成E腔，E腔通過瀉水進(jìn)氣孔17和大氣相通。
抗汽蝕免維護(hù)水封安裝過程(臥式混流型機(jī)組)1、拆下尾水管、轉(zhuǎn)輪1；2、在轉(zhuǎn)輪1的均壓孔2進(jìn)水端焊接泵水彎頭3；3、推進(jìn)“工”字型減壓環(huán)12；4、裝上水封盒體6，并校其園面與主軸的同心度，端面與主軸的垂度；5、熱套進(jìn)主軸軸套18，使之與盒體軸向端面間隙為0.08-0.1mm；6、拆下水封盒體；7、推進(jìn)逆止伐8、9、10；8、重新裝上水封盒體，重新校其垂直度、同心度；9、熱9套進(jìn)氣水復(fù)合泵7，使之與盒體軸向端面間隙為0.08-0.1mm10、裝上轉(zhuǎn)輪、彎管；11、裝上盤根11；12、裝上“工”字型減壓環(huán)12；13、裝上盤根13；14、裝上壓蓋14，調(diào)節(jié)調(diào)整螺釘15，使壓蓋14與盤根13接觸即可。工作過程準(zhǔn)備階段開啟旁通伐、主伐，此時(shí)導(dǎo)葉處于全關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)葉漏水經(jīng)密宮環(huán)4的間隙和均壓孔2進(jìn)入B腔，B腔壓力水將通過復(fù)合泵7的四周間隙和泵孔進(jìn)到C腔，C腔壓力水推動(dòng)逆止伐盤9向右移動(dòng)，關(guān)閉逆止伐，有極小滲水通過逆止伐間隙進(jìn)到D腔后，再經(jīng)排水孔17排出(排水量很小)。
進(jìn)氣階段導(dǎo)葉開度大約在2％-50％之間，壓力水經(jīng)過迷宮環(huán)4的間隙進(jìn)到B腔。B腔壓力水一部分在泵水彎頭3的作用下抽到A腔；一部分壓力水從氣水復(fù)合泵7的四周間隙流到C′,C′點(diǎn)的漏水又在氣水復(fù)合泵7的前級(jí)水泵作用下，由C′經(jīng)d′抽回到a′點(diǎn)。由于d′點(diǎn)水流速度大，故d′點(diǎn)壓力降低，與此同時(shí)，在氣水復(fù)合泵7的后級(jí)氣泵作用下，外部空氣由進(jìn)氣孔17經(jīng)D腔，推開逆止伐伐盤9到達(dá)C腔，然后，由f′經(jīng)e′、d′進(jìn)到B腔，大量空氣的進(jìn)入，使前蓋(頂蓋)壓力水腔B得到了順利補(bǔ)氣，其作用效果如下1、由于氣水復(fù)合泵7泵出的氣水混合物，具有較高速度，因此，他能有效地阻止B腔高速旋轉(zhuǎn)的水流，B腔水流旋轉(zhuǎn)速度減小，B腔的脫流汽蝕、脫流磨擦將隨之減小，由此，前蓋(頂蓋)的汽蝕，磨損將得到大大改善。
2、B腔空氣的進(jìn)入，使B腔壓力回升，使得迷宮環(huán)4的間隙進(jìn)出口壓差減小，壓差減小，迷宮環(huán)間隙漏水速度減小，間隙水流速度減小，間隙汽蝕減小，因迷宮環(huán)4的間隙漏水量減小，機(jī)組的容積損失減小，效率得到提高。
3、B腔的汽水混合物，在泵水彎頭3的作用下，被抽到A腔，由于均壓孔2未裝設(shè)泵水彎頭3時(shí)，均壓孔2的出水量小，均壓孔2的進(jìn)水端裝上泵水彎頭3后，使得均壓孔2的出水量大大增加，使得進(jìn)入A腔的氣水混合物增加，起到了對(duì)A腔的補(bǔ)氣補(bǔ)水作用，有利于A腔真空破壞作用，有利于改善轉(zhuǎn)輪葉片翼形汽蝕，有利于改善尾水管的空腔汽蝕。汽蝕的改善，使機(jī)組效率得到改善。
相持階段當(dāng)開度大約在60-80％之間時(shí)，迷宮環(huán)4的間隙進(jìn)水端壓力升高，致使迷宮環(huán)4的間隙漏水量增加，B腔壓力升高。B腔水壓升高，一方面，從均壓孔2流進(jìn)A腔的水量增加；另一方面，氣水復(fù)合泵7的四周間隙漏水增加，c′點(diǎn)水壓升高，由于c′點(diǎn)與a′點(diǎn)壓差變化不大，故氣水復(fù)合泵7的前級(jí)水泵從c′點(diǎn)抽到a′點(diǎn)的水流速度變化不大，因c′點(diǎn)壓力升高，使得C腔進(jìn)水量增加，C腔壓力升高，關(guān)閉逆止伐伐盤9，此時(shí)，復(fù)合泵7的后級(jí)氣泵充當(dāng)水泵，將C腔壓力水由f′經(jīng)e′、d′抽回到B腔，在此階段，復(fù)合泵7的總泵水量與來水量基本維持平衡，使得瀉水進(jìn)氣孔17處于既不進(jìn)氣、也不排水的相持階段。
相持階段作用效果如下1、由于氣水復(fù)合泵7轉(zhuǎn)換為兩級(jí)高揚(yáng)程水泵，復(fù)合泵出口水流速度大，能有效阻礙B腔高速旋轉(zhuǎn)的水流，起到了改善B腔的脫流汽蝕，脫流磨損的作用。
2、由于均壓孔上泵水彎頭3的抽水能力增強(qiáng)，使得補(bǔ)進(jìn)A腔的壓力水量增加，由此起到了A腔的真空破壞作用，對(duì)空腔汽蝕、翼形汽蝕有較大的改善作用，汽蝕的改善，有利于效率的提高。
瀉水降壓階段1、當(dāng)導(dǎo)葉開度大約在80％-100％之間時(shí)，迷宮環(huán)4的間隙進(jìn)水端壓力進(jìn)一步升高，使得間隙漏水量增加，B腔壓力進(jìn)一步升高，B腔水壓升高，一方面，從均壓孔2流進(jìn)A腔的水量進(jìn)一步增加，另一方面，復(fù)合泵7的的四周間隙漏水進(jìn)一步增大，c′點(diǎn)水壓進(jìn)一步升高，由于c′點(diǎn)與a′點(diǎn)壓差變化不大，故復(fù)合泵7的前級(jí)水泵從c′點(diǎn)抽到a′點(diǎn)的水流速度變化不大，因c′點(diǎn)壓力進(jìn)一步升高，使得漏水量增加，C腔壓力進(jìn)一步升高，C腔壓力水將通過逆止伐伐盤9的間隙滲漏到D腔，D腔壓力水通過瀉水孔17進(jìn)行第一次瀉水降壓，如D腔瀉水降壓后，D腔仍有殘壓，D腔的水將通過盤根11，進(jìn)到“工”字型減壓環(huán)12的E腔內(nèi)，E腔的水通過瀉水孔17進(jìn)行第二次瀉水降壓，最終使E腔成為無壓水。
瀉水降壓階段作用效果1、在泵水彎頭3的作用下，經(jīng)均壓孔2補(bǔ)進(jìn)A腔的壓力水量進(jìn)一步增加，使A腔的汽蝕得到進(jìn)一步改善。機(jī)組效率進(jìn)一步得到提高。
2、由于氣水復(fù)合泵7的出口水流速度仍很高，它對(duì)B腔旋轉(zhuǎn)水流阻礙作用的存在，因此，B腔的脫流汽蝕，脫流磨損仍有較大的改善作用。
3、由于E腔為無壓水，故軸向滴水不漏。因壓蓋18未加壓，故盤根11、13，軸套18無任何磨損，使水封多年無需維護(hù)，且效果不減。
4、由于有逆止伐的作用，瀉水孔17的排水量很小。導(dǎo)葉開度大約在80-100％之間，隨開度的增大，瀉水孔17的排水量反而減小。
權(quán)利要求1.一種抗氣蝕免維護(hù)水封裝置，基本上由泵水彎頭(3)、氣水復(fù)合泵(7)、活動(dòng)銷釘(8)、伐盤(9)、定位平板(10)、軸套(18)、盤根(11)、(13)、“工”字型減壓環(huán)(12)、瀉水進(jìn)氣孔(17)、水封盒體(6)、緊固螺釘(15)、壓蓋(14)組成，其特征在于軸套(18)熱套在主軸(16)上；“工”字形減壓環(huán)(12)套在軸套(18)上，并間隙配合盤根(11)、(13)卡在水封盒體(6)和軸套(18)之間，并緊密配合；壓蓋(14)用螺釘(15)與水封盒體(6)相連接；氣水逆止伐由活動(dòng)銷釘(8)、伐盤(9)、定位平板(10)組成，逆止伐的定位平板(10)與水封盒體(6)緊密配合，水封盒體(6)由上半塊(21)，下半塊(22)組成，其中，下半塊(22)開有瀉水進(jìn)氣孔(17)，水封盒體(6)的上半塊(21)和下半塊(22)用螺釘連接，氣水復(fù)合泵(7)熱套在主軸(16)上并與前蓋(5)和水封盒體(6)間隙配合泵水彎頭(3)與均壓孔(2)的進(jìn)水端相焊接；水封盒體(6)與主軸(16)之間形成空腔C，空腔C通過氣水復(fù)合泵(7)的泵孔與B腔相通、通過逆止伐(8)、(9)、(10)與D腔相通，水封盒體(6)與軸套(18)形成空腔D，空腔D通過瀉水進(jìn)氣孔(17)和大氣相通、通過盤根(11)的間隙與E腔相通，“工”字形減壓環(huán)(12)與水封盒體(6)、軸套(18)形成E腔，E腔通過瀉水進(jìn)氣孔(17)和大氣相通。
專利摘要一種抗氣蝕免維護(hù)水封裝置,基本上由泵水彎頭3、氣水復(fù)合泵7、氣水逆止閥8、9、10、軸套18、盤根11、13、“工”字型減壓環(huán)12、水封盒體6、壓蓋14組成。軸套18熱套在主軸16上;“工”字形減壓環(huán)12套在軸套18上,并間隙配合;盤根11、13卡在水封盒體6和軸套18之間,并緊密配合;壓蓋14用螺釘15與水封盒體6相連接;逆止閥的定位平板10與水封盒體6緊密配合,外層為水封盒體6。它具有封水性能好、改善機(jī)組汽蝕的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)F03B11/00GK2460740SQ0121243
公開日2001年11月21日 申請(qǐng)日期2001年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月14日
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