一種關于水輪機用低磨損空氣圍帶的設計報告

崔常青

大唐雅安電力開發有限公司 四川雅安 625000

1 現有水輪機空氣圍帶的問題

空氣圍帶又叫檢修密封，它是在停機或檢修水輪機工作密封和水導軸承時需要的一種軸承密封，能在尾水位較高時防止壓力水倒灌進入機坑內。現有水輪機空氣圍帶設計容易出現整體密封功能失效、制造成本高、產品整體使用壽命短，以及使用成本高的問題[1]。本文通過不斷對原有技術的改進，提出了一種新的設計方案。

2 水輪機用低磨損空氣圍帶設計方案

本設計提供一種技術方案（如圖1、2、3）：一種水輪機用低磨損空氣圍帶，包括設置于檢修密封蓋1 內部的檢修密封組件3，檢修密封蓋1 上開設有安裝孔101，檢修密封組件3 套接在安裝孔101 內部，檢修密封組件3 由兩個第一空氣圍帶301、第二空氣圍帶302 和多個檢修密封球303 組成，兩個第一空氣圍帶301 外側與安裝孔101 內表壁貼合，第一空氣圍帶301 和檢修密封球303采用彈性材質制成，彈性材料使得第一空氣圍帶301 以及檢修密封球303 和安裝孔101 的內表壁之間為過盈配合，兩個第一空氣圍帶301 將安裝孔101 兩端開口端緊密封住，實現雙向密封的目的，另外第二空氣圍帶302 可以不使用彈性材料，從而減小彈性材料的使用，降低成本；多個檢修密封球303 與安裝孔101 內表壁之間滾動接觸，其中檢修密封球303 錯位貼合開設，且相互擠壓接觸，在同樣的情況下，相較于第一空氣圍帶301 的磨損量而言，檢修密封球303 的磨損量很小，因此，當第一空氣圍帶301 磨損而導致密封性能失效時，檢修密封球303 可以作為密封性能的補充功能使用，保證密封性，給予工作人員更換檢修密封組件3 的工作時間；檢修密封蓋1 通過螺栓螺紋連接有檢修密封支座2，通過檢修密封支座2 與水輪機連接，檢修密封蓋1 和檢修密封支座2采用不銹鋼材料制成，減輕銹蝕程度，提高使用壽命。

如圖3 所示，第二空氣圍帶302 內部開設有通孔3022，兩個第一空氣圍帶301 內側的延伸端伸入通孔3022 內，兩個第一空氣圍帶301 的延伸端的接觸側上均設置有卡塊3012 和開設有卡槽3011，卡塊3012 卡接在卡槽3011 內，便于兩個第一空氣圍帶301 之間的拆裝，以及第一空氣圍帶301 和第二空氣圍帶302 之間的拆裝。

如圖1 和圖2 所示，第二空氣圍帶302 外側開設有多個凹槽3021，檢修密封球303 設置于凹槽3021 內，相鄰圓柱面上的凹槽3021 兩兩錯位開設，使得錯位開設的檢修密封球303 之間兩兩擠壓接觸，不同圓柱面上的檢修密封球303 將安裝孔101 堵住，密封性雖然不如兩個第一空氣圍帶301 的密封性能良好，但仍然可以實現密封功能。

3 設計方案工作原理

設備在使用時，當檢修密封組件3 兩端受壓時，首先，兩個第一空氣圍帶301 可以保證安裝孔101 兩側處于密封狀態，實現雙向密封，其中，錯位設置且擠壓接觸的檢修密封球303 同樣起到密封作用，且當第一空氣圍帶301 外側磨損，導致密封性能失效時，由于檢修密封球303 磨損量很小，仍然可以起到密封效果，使得壓力損失小，給予工作人員更換檢修密封組件3 的時間，其次，當第一空氣圍帶301 完全失去密封性能需要更換時，取出檢修密封組件3，將兩個第一空氣圍帶301 向外拉動，由于采用彈性材料制成，因而拉動過程中，卡塊3012 可以脫離卡槽3011，安裝時，反向操作即可，更換新的第一空氣圍帶301，將檢修密封組件3 再次安裝在安裝孔101 內，即可重新實現密封性能，其中第二空氣圍帶302 無需多次更換，避免了一次更換整個檢修密封組件3，提高產品使用壽命，降低使用成本[2-3]。

圖1 內部結構示意圖

圖2 第二空氣圍帶的截面示意圖

圖3 兩個第一空氣圍帶的連接示意圖

4 結語

本設計可以有效解決現有機械設計方案所存在的問題，首先由于檢修密封球與安裝孔內表壁滾動接觸，磨損量較小，當第一空氣圍帶失去密封性能時，檢修密封球仍然可以實現雙向密封功能；其次占比較大的第二空氣圍帶不需要采用彈性材質制成，從而節約了彈性材料的使用，降低了制造成本；最后由于個第一空氣圍帶內側的延伸端伸入第二空氣圍帶內部的通孔內，并通過卡塊和卡槽的卡接，使得三者之間完成連接，拆裝同理，便于拆裝，且更換時無需每次更換檢修密封組件整體，提高產品使用壽命，進一步降低使用成本。