[实用新型]组合式端面密封圈

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种水轮机主轴水压式端面密封的组合式端面密封圈结构型式和材料。 

背景技术：

水轮机主轴密封是水轮发电机组的重要装置。其功能是防止机组转轮工作室中的压力水流出现不正常泄漏，避免造成水淹轴承甚至水淹机组的事故。 

水轮机主轴密封目前采用了两类型式的端面密封。一种是近年从国外引进技术和设备新型式的恒压自平衡浮动环密封。其设计严谨，通过设计及计算保证密封自动平衡压力关系及工作配合和密封效果。结构复杂，要求保障密封正常冷却、润滑、压力的水系统必须有很高可靠性。其工作原理是：在压力平衡状态下，非金属密封环(静密封环)和随主轴转动的金属抗磨密封环(动密封环)相配合的端平面之间形成0.03～0.08mm(毫米)稳定的密封间隙，且此间隙为高压冷却水水膜所充填。由于泄漏水压始终低于高压水的压力，因此泄漏水无从泄漏入厂房。该种密封能保证始终只有微量压力冷却水泄漏。运行时，由于静密封环和金属动密封环完全不接触和不摩擦，并有水流润滑冷却，因此磨损率极低。一般不会出现高速摩擦烧毁事故，安全性高。属非接触端面密封。 

国内设计的水压式端面密封，是一种主要依靠人工调控的非自动平衡压力关系的端面密封。由于一直采用只能轴向上下移动而不能转动的工作方式以及橡胶端面密封圈(静密封环)，通常也称为水压式活塞橡胶端面密封。它结构简单，对密封的冷却供水系统技术要求不高，只需直接将江河水通过沉沙处理简单过滤就可用于密封水压操作和冷却。其工作原理是：通过压力水推动橡胶端面密封圈(静密封环)向上或向下移动与随主轴转动的金属动密封环端平面形成合理的配合关系。为了有效防止过量的泄漏水泄漏进入厂房，由主管人员人工调整操作工作压力水水压，使密封配合间隙既不至于发生接触摩擦，又只有微量水泄漏。从而保证机组的安全。但是这种水压式端面密封存在一个缺点，就是这种结构简单的端面密封在运行时，在出现泄漏水压的波动时由于不能自动跟踪并适时调整操作水压，实际上密封的配合形态经常会出现接触摩擦。此外，人工掌握不准操作压力也会使密封发生接触摩擦。在这种情况下，耐热能力差，熔化温度低的高分子橡胶密封圈可能被烧毁，造成停机事故。因此采用橡胶密封圈的水压式端面密封存在安全隐患。专利号：ZL200820090665.6的“端面水压式水轮机主轴密封装置”实用新型提出了解决水压式橡胶端面密封存在问题的新方案。其 要点在于放弃了使用橡胶材质密封圈，设计了一种尺寸精确，形状稳定，主要用金属材料和高分子工程塑料制造的密封活塞环(静密封环)，替代橡胶端面密封圈。新的密封活塞端面工作层即密封材料层是一定厚度的高分子材料。常用的高分子密封材料例如赛思德尔高分子材料，这种材料具有优秀的耐磨性，但是其熔点通常很低，只有135℃；而工作报警温度更低，往往只有42℃。由于密封的工作原理并未有重大而根本的改变，密封仍然存在发生接触摩擦的可能。密封环高分子密封材料仍然可能发生烧毁。需要考虑其它方案克服有关缺点，提高密封的安全性和可靠性。 

发明内容：

本实用新型的目的是：提供一种具有弹性变形特性，含有固体润滑剂、自润滑能力强、耐热性优异、耐磨损的水轮机主轴水压式端面密封使用的组合式端面密封圈(静密封环、静环)。保证密封能在尾水位大幅变动、泄漏水压波动大、经常出现接触摩擦和接触密封的工况下易于调控、并安全可靠运行。 

结构型式：本实用新型的目的是通过以下结构和材料实现的：一种水轮机主轴水压式端面密封装置的组合式端面密封圈，设计为在橡胶基环的端面的全环面一定数量凸起橡胶构造之间，粘结定位数量与凸起橡胶构造相等的碳石墨块，橡胶基环与碳石墨块形成不可拆分整体结构。本实用新型组合式端面密封圈端面上碳石墨材料占端面密封面面积一般大于70％。保证密封圈运行中主要由碳石墨材料承担接触密封功 能和非接触密封功能。充分发挥碳石墨能经受摩擦发热、耐高温耐磨损的优秀特性。 

本实用新型具有如下优点：结构简单、制造容易。采用低硬度高强度碳石墨材料。其基本物理机械参数达到：肖氏硬度(HS)60；抗压强度＞120mpa(1200kg/cm²)；含55％以上自润滑石墨成份；摩擦系数：0.04-0.05；耐150℃工作温度。采用高强度耐磨丁晴橡胶或其它橡胶为橡胶基环。由于采用碳石墨-橡胶组合式结构端面密封圈，能充分发挥碳石墨材料和橡胶材料独具的优点。当出现尾水位大幅变化产生接触密封工况时，密封圈端面碳石墨材料因摩擦和摩擦发热会迅速释出微量石墨分子附着在端面密封圈(静环)和金属动密封环配合表面，对两者实施固体润滑。从而保护了这两种密封部件。减少其损伤和破坏，防止密封的烧毁。