一种水轮机导叶套筒密封装置的制作方法

本发明是一种套筒密封装置，特别涉及一种水轮机导叶套筒密封装置。

背景技术：

现有技术中，水轮机的导叶套筒是穿设于水轮机顶盖上的通孔中，其中导叶套筒与顶盖之间具有十分细小的缝隙，为了防止蜗壳内的压力水进入水轮机顶盖之内，需要对水轮机导叶套筒与水轮机顶盖之间的缝隙进行密封。通常是在水轮机导叶套筒与水轮机顶盖之间设置多个密封圈对二者之间的缝隙进行密封，密封圈虽然不是水轮机的关键结构部件，但是由于其数量较多，其密封效果的优劣对机组的安全运行有很大影响。在水轮机的使用过程中，由于气蚀作用会使导叶套筒与顶盖的接触面出现大量凹槽，从而导致密封圈对导叶套筒和顶盖之间的缝隙的密封性能变差，出现导叶套筒渗漏的问题，蜗壳内的压力水经过缝隙进入顶盖，威胁机组安全运行。

以往解决导叶套筒渗漏问题的方法是：通过将导叶套筒提起，更换导叶套筒与顶盖接触面的密封圈。但由于顶盖与导叶套筒接触面因水流汽蚀等原因粗糙不平对密封材料产生切削，导致新安装密封圈很快失去效果。并且，此种检修方式周期长，导叶套筒的拔出需要拆除导叶套筒上方导叶拐臂等部件，耗时耗力。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能有效密封导叶套筒与顶盖之间的间隙，并且便于拆装、能快速实现检修及更换的水轮机导叶套筒密封装置。

为达到上述目的，本发明提供了一种水轮机导叶套筒密封装置，水轮机包括中心开设有安装孔的顶盖，以及穿设于所述安装孔中的导叶套筒，所述水轮机导叶套筒密封装置用于密封所述导叶套筒与所述顶盖的所述安装孔之间的缝隙，其中：

所述水轮机导叶套筒密封装置包括环形密封件、压盖和连接件，所述环形密封件贴合套设于所述导叶套筒上，且所述环形密封件的底面抵靠在所述顶盖的上表面上，所述压盖套设在所述导叶套筒上；

所述压盖包括基筒和连接部，所述基筒套设于所述导叶套筒上，所述连接部沿着所述基筒的径向朝向远离所述基筒的轴线的方向延伸形成于所述基筒的顶部外侧边缘，且沿着所述基筒的外侧表面至所述基筒的轴线的方向，所述基筒的底部表面由下至上倾斜；

所述连接部通过所述连接件与所述顶盖连接，且所述基筒的底部表面能在所述连接件与所述顶盖连接的状态下压迫抵靠在所述环形密封件上。

如上所述的水轮机导叶套筒密封装置，其中，所述连接件包括调节螺栓和呈环形的底座，所述底座固定设置在所述顶盖上，且所述底座与所述安装孔同轴设置，所述底座的内径大于所述基筒的外径，所述连接部上开设有多个供所述调节螺栓穿设的通孔，且所述底座上对应所述通孔开设有多个与所述调节螺栓相配合的螺孔，所述调节螺栓的上端与所述连接部转动连接，且所述调节螺栓的下端能与所述螺孔旋接，在所述连接部通过所述调节螺栓与所述底座连接的状态下，所述基筒的下端伸入至所述导叶套筒与所述底座之间，且通过调整所述调节螺栓旋入所述螺孔的深度能使所述基筒的底部表面压迫抵靠所述环形密封件。

如上所述的水轮机导叶套筒密封装置，其中，所述底座由至少两个弧形段拼接组成。

如上所述的水轮机导叶套筒密封装置，其中，所述底座焊接在所述顶盖上。

如上所述的水轮机导叶套筒密封装置，其中，所述基筒由至少两个弧形部拼接组成，各所述弧形部的顶部外侧边缘分别形成有连接块，各所述连接块拼接组成所述连接部，每个所述连接块的上表面上靠近所述连接块的两端处分别向上延伸形成有凸耳，且每个所述凸耳上均开设有轴线与所述基筒的切线平行的连接孔，每个所述连接块的两个所述凸耳通过连接螺栓分别与相邻的两个所述连接块上相距较近的所述凸耳连接。

如上所述的水轮机导叶套筒密封装置，其中，所述基筒的内侧表面的曲率、所述底座的内侧表面的曲率与所述导叶套筒的外侧表面的曲率相同。

如上所述的水轮机导叶套筒密封装置，其中，所述基筒的底部表面与所述基筒的径向平面之间的夹角为30°。

如上所述的水轮机导叶套筒密封装置，其中，所述基筒与所述导叶套筒之间为间隙配合。

如上所述的水轮机导叶套筒密封装置，其中，所述环形密封件的截面直径大于所述基筒的筒壁厚度。

如上所述的水轮机导叶套筒密封装置，其中，所述环形密封件为盘根。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

本发明提供的水轮机导叶套筒密封装置中，在压盖通过连接件与顶盖连接的状态下，能将环形密封件压紧在导叶套筒的外壁以及顶盖的顶面上，使环形密封件与导叶套筒之间、环形密封件和顶盖之间同时形成密封，有效封堵了导叶套筒与顶盖之间的间隙，防止出现渗水的现象；另外，本发明提供的水轮机导叶套筒密封装置还具有结构简单便于拆装的优点，在安装、检修及更换的过程中无需将导叶套筒与顶盖拆开，最大程度上的节省了人力耗时。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明提供的水轮机导叶套筒密封装置的压盖未压紧环形密封件的结构示意图；

图2是本发明提供的水轮机导叶套筒密封装置的压盖压紧环形密封件的结构示意图；

图3是本发明提供的水轮机导叶套筒密封装置的压盖的侧视图；

图4是本发明提供的水轮机导叶套筒密封装置的压盖的俯视图；

图5是本发明提供的水轮机导叶套筒密封装置的底座的侧视图；

图6是本发明提供的水轮机导叶套筒密封装置的底座的俯视图。

附图标号说明：

1 导叶套筒

2 顶盖

3 环形密封件

4 压盖

41 基筒

411 弧形部

42 连接部

421 通孔

422 连接块

423 凸耳

4231 连接孔

5 连接件

51 调节螺栓

52 底座

521 螺孔

522 弧形段

具体实施方式

为了对本发明的技术方案、目的和效果有更清楚的理解，现结合附图说明本发明的具体实施方式。

如图1及图2所示，本发明提供了一种水轮机导叶套筒1密封装置，其中，水轮机包括中心开设有安装孔的顶盖2，以及穿设于安装孔中的导叶套筒1，由于导叶套筒1是能拆装地安装在顶盖2的安装孔中，因此导叶套筒1与顶盖2的安装孔的内壁之间或大或小不可避免的具有一定的间隙，而在使用时，为了防止蜗壳内的压力水从导叶套筒1与顶盖2之间的间隙进入顶盖2的内部，因此需要对导叶套筒1与顶盖2之间的间隙进行密封，本发明提供的水轮机导叶套筒1密封装置就是用于密封导叶套筒1与顶盖2的安装孔之间的缝隙，其中：

水轮机导叶套筒1密封装置包括环形密封件3、压盖4和连接件5，环形密封件3贴合套设于导叶套筒1上，且环形密封件3的底面抵靠在顶盖2的上表面上，即环形密封件3与导叶套筒1密封，同时环形密封件3与顶盖2密封，使得环形密封件3、导叶套筒1和顶盖2三者围合形形成了一个仅能与导叶套筒1和顶盖2之间的间隙连通的空间，也就是通过环形密封件3将导叶套筒1与顶盖2之间的间隙与外部空间分隔开，以使外部的压力水由于环形密封件3的阻挡而无法进入到导叶套筒1与顶盖2之间的间隙以及顶盖2内部；压盖4套设在导叶套筒1上压盖4用于压紧环形密封件3，使环形密封件3紧密地靠在导叶套筒1和顶盖2上，从而保证环形密封件3与导叶套筒1之间、环形密封件3与顶盖2之间的密封效果；

压盖4包括基筒41和连接部42，基筒41套设于导叶套筒1上，连接部42沿着基筒41的径向朝向远离基筒41的轴线的方向延伸形成于基筒41的顶部外侧边缘，其中，连接部42与基筒41为一体成型，将连接部42与基筒41设置为一体成型，能提高压盖4的强度，同时便于压盖4的生产加工；且沿着基筒41的外侧表面至基筒41的轴线的方向，基筒41的底部表面由下至上倾斜，通过将基筒41的底部表面设置为斜面，能够对环形密封件3施加竖直方向的压力使其与顶盖2之间紧密贴合，同时还能对环形密封件3施加水平方向的压力使其与导叶套筒1之间紧密贴合，从而保证环形密封件3与导叶套筒1之间、环形密封件3与顶盖2之间的密封效果；

连接部42通过连接件5与顶盖2连接，且基筒41的底部表面能在连接件5与顶盖2连接的状态下压迫抵靠在环形密封件3上，通过连接件5分别与连接部42和顶盖2连接，从而将压盖4的位置固定，使其保持在压迫抵靠环形密封件3的状态，从而保证环形密封件3的密封效果。

进一步地，如图1及图2所示，本发明提供了一种水轮机导叶套筒1密封装置，其中，连接件5包括调节螺栓51和呈环形的底座52，底座52固定设置在顶盖2上，且底座52与安装孔同轴设置，底座52的内径大于基筒41的外径，在安装时，基筒41套设在导叶套筒1上，且其底部插入至底座52与导叶套筒1之间，连接部42上开设有多个供调节螺栓51穿设的通孔421，且底座52上对应通孔421开设有多个与调节螺栓51相配合的螺孔521，调节螺栓51的上端与连接部42转动连接，且调节螺栓51的下端能与螺孔521旋接，其中，螺孔521可以设置为贯穿底座52，如此能够具有更的调节螺栓51旋入螺孔521的深度的空间，在连接部42通过调节螺栓51与底座52连接的状态下，基筒41的下端伸入至导叶套筒1与底座52之间，且通过调整调节螺栓51旋入螺孔521的深度，能调整基筒41的下端的位置高度，从而能使基筒41的底部表面压迫抵靠环形密封件3。另外，还需要说明的是，由于连接件5是直接与连接部42连接，将连接部42与基筒41设置为一体成型可以避免出现连接部42与基筒41之间的连接断开的情况发生。其中，底座52的内径应大于320mm，作为优选，底座52的内径为386mm。需要说明的是，底座52的内径可以根据基筒41的外径灵活选用，本发明并不以此为限。

另外，连接件5也可以不包括底座52，将螺孔直接开设在顶盖2上，并且仅通过调节螺栓51直接旋入顶盖2上的螺孔中，也可以实现压盖4与顶盖2之间的连接。

更进一步地，本发明提供了一种水轮机导叶套筒1密封装置，其中，底座52由至少两个弧形段522拼接组成，将底座52设置为由至少两个弧形段522拼接组成具有便于底座52安装的优点。作为优选，如图5及图6所示，底座52由两个半圆环形的弧形段522组成。

作为优选，本发明提供了一种水轮机导叶套筒1密封装置，其中，底座52焊接在顶盖2上。将底座52通过焊接的方式固定在顶盖2上，能有效保持底座52的位置不会发生偏移，从而对插入至底座52与导叶套筒1之间的基筒41以及环形密封件3进行限位，防止出现底座52的位置偏移而拉动基筒41的位置偏移导致环形密封件3受到的压力不均衡而密封失效的情况。需要说明的是，底座52焊接在顶盖2上为底座52的最佳固定方式，但对于不建议焊接或不便于焊接的情况下仍可以采用通过固定件固定的方式将底座52固定在顶盖2上，本发明并不以此为限。

进一步地，如图3及图4所示，本发明提供了一种水轮机导叶套筒1密封装置，其中，基筒41由至少两个弧形部411拼接组成，各弧形部411的顶部外侧边缘分别形成有连接块422，各弧形部411的连接块422上均开设有供调节螺栓51穿设的通孔421，各连接块422拼接组成连接部42，每个连接块422的上表面上靠近连接块422的两端处分别向上延伸形成有凸耳423，且每个凸耳423上均开设有轴线与基筒41的切线平行的连接孔4231，每个连接块422的两个凸耳423通过连接螺栓分别与相邻的两个连接块422上相距较近的凸耳423连接，各个连接块422通过其上设置的凸耳423顺次连接后，各弧形部411拼接组成完整的基筒41，且各连接块422拼接组成形成完整的连接部42，从而拼接组成完整的压盖4。通过将基筒41设置为多个弧形部411拼接组成能便于将基筒41安装在导叶套筒1上，无需对导叶套筒1进行任何操作，也无需对水轮机进行拆卸。作为优选，如图3及图4所示，基筒41由两个弧形部411拼接组成，将基筒41设置为有两个弧形部411组成，即可以达到便于安装的效果，同时从最大程度上简化基筒41的结构，仅需使用两个连接螺栓即可，能有效提高拆装速度，同时包括的零部件较少，降低零部件遗失的风险。

作为优选，本发明提供了一种水轮机导叶套筒1密封装置，其中，基筒41的内侧表面的曲率、底座52的内侧表面的曲率与导叶套筒1的外侧表面的曲率相同。通过将基筒41的内侧表面的曲率、底座52的内侧表面的曲率与导叶套筒1的外侧表面的曲率设置为相同的数值，能使基筒41与导叶套筒1之间各处的距离相等，能够使环形密封件3受力均匀，保证其密封效果，同时还可以保证基筒41与底座52之间的各处的距离相等，以使二者受力均匀且，减少二者之间出现偏移的情况。

作为优选，本发明提供了一种水轮机导叶套筒1密封装置，其中，基筒41的底部表面与基筒41的径向平面之间的夹角为30°。当将该夹角设置为30°时，能在压盖4与顶盖2连接后有效对环形密封件3进行压迫的同时减少环形密封件3沿着顶盖2的径向向外变形的情况发生。需要说明的是，该夹角不仅限于30°，在保证环形密封件3的密封效果的前提下，该夹角还可以为45°、60°等其他角度，本发明并不以此为限。

作为优选，本发明提供了一种水轮机导叶套筒1密封装置，其中，基筒41与导叶套筒1之间为间隙配合，即具有间隙(包括最小间隙等于零)的配合，也就是基筒41和导叶套筒1之间可以具有一定的间隙，也可以是贴合接触的。当最小间隙为零，即基筒41与导叶套筒1之间相互贴合接触时，能避免基筒41与导叶套筒1之间产生偏移，从根本上减少环形密封件3受力不均匀而密封效果差的情况。其中，基筒41的内径应当大于300mm，作为优选基筒41的内径为366mm。需要说明的是，基筒41的内径可以根据导叶套筒1外径灵活设置，本发明并不以此为限。通常情况下，基筒41的壁厚设为20mm。

作为优选，本发明提供了一种水轮机导叶套筒1密封装置，其中，环形密封件3的截面直径大于基筒41的筒壁厚度。当环形密封件3的截面直径大于基筒41的筒壁厚度时，基筒41对环形密封件3施压时能使环形密封件3朝向导叶套筒1和顶盖2产生弹性形变从而与导叶套筒1及顶盖2之间有效密封，避免出现由于环形密封件3截面较小无法产生足够的变形量而导致密封效果差的情况。

作为优选，本发明提供了一种水轮机导叶套筒1密封装置，其中，环形密封件3为盘根。需要说明的是，环形密封件3不仅限于盘根，还可以是橡胶圈等其他能起到本发明要求的密封效果的结构，本发明并不以此为限。

或者本发明还可以理解为：本发明提供了一种水轮机导叶套筒密封装置，将该装置箍紧在导叶套筒与顶盖接触的根部，从而达到对导叶套筒渗水的密封作用。

本发明所采用的技术方案是该装置分为底座和压盖两部分，并且都为分瓣结构，类似管道箍套，该装置的底座并通过焊接方式与顶盖顶端焊接起来，该装置的压盖的内表面与导叶套筒接触。安装时将盘根放入底座中，用压盖压紧将盘根箍紧在导叶套筒与顶盖接触的根部，从而起到密封的作用，最后将压盖用螺栓固定在底座上。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

本发明提供的水轮机导叶套筒密封装置中，在压盖通过连接件与顶盖连接的状态下，能将环形密封件压紧在导叶套筒的外壁以及顶盖的顶面上，使环形密封件与导叶套筒之间、环形密封件和顶盖之间同时形成密封，有效封堵了导叶套筒与顶盖之间的间隙，防止出现渗水的现象；另外，本发明提供的水轮机导叶套筒密封装置还具有结构简单便于拆装的优点，在安装、检修及更换的过程中无需将导叶套筒与顶盖拆开，最大程度上的节省了人力耗时。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。