水轮机进水球阀油压投入自退出L型金属密封的制作方法

技术领域：

本发明所涉及一种水轮机进水球阀油压投入自退出l型金属密封；

背景技术：
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目前，中、高水头水电站进水管均采用进水球阀进行水流控制，尤其是抽水蓄能电站，其进水阀日均开关次数较多。传统进水球阀密封方式如图1所示，采用的金属移动密封环，当球阀活门关闭后，通过水压驱动投入进、出水侧的金属移动密封环，与活门上的固定金属密封副接触达到密封水效果，金属移动密封环的投入、退出均需要通过水压驱动实现。

近年，根据业主要求，部分电站采用高压油驱动移动密封环，需要考虑移动密封环上的非金属密封损坏时，可能出现的串油、串水现象，高压油进入球阀内的过水通道，产生环境污染，或水进入油腔，导致整个油压系统油混水，传统的金属移动密封环已无法满足此要求。同时，由于电站水头较高，如密封系统效果不佳出现漏水，此漏水属于高速射流，会加速过流部件的气蚀破坏，增加维修成本；同时，常规电站机组检修时通常进水球阀上游侧的压力钢管内不排空，留存有压力水，如密封漏水量较大，不但造成了水资源浪费，还会影响机组的正常检修，对电站的安全、经济运行产生影响。因此，设计一种能适用于油压驱动、且密封性能良好的移动密封环已迫在眉睫。

技术实现要素：
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本发明目的是提供一种构简单，无复杂部件，便于安装，制造成本低的水轮机进水球阀油压投入自退出l型金属密封。

本发明目的是通过以下技术方案实现的：阀体(1)与导向法兰(11)配合形成滑动腔(13)，l型弹性金属移动密封环(10)安装于滑动腔(13)内，l型弹性金属移动密封环(10)上滑动面两个台面分别设置第一非金属密封圈(8)、第三非金属密封圈(9)，l型弹性金属移动密封环(10)下滑动面两个台面分别设置第二非金属密封圈(7)、第四非金属密封圈(15)，固定金属密封副(4)通过螺栓(3)固定在活门(2)上，l型弹性金属移动密封环(10)后侧下部为空气腔(17)，空气腔(17)与外部空气连通，l型弹性金属移动密封环(10)后侧上部与过流通道(12)连通，l型弹性金属移动密封环(10)前侧压力油腔(14)与高压油源连通。

第一非金属密封圈(8)、第二非金属密封圈(7)与第三非金属密封圈(9)、第四非金属密封圈(15)之间开有油混水导流孔(16)，l型弹性金属移动密封环(10)与固定金属密封副(4)接触面为圆面(6)。

所述的一种水轮机进水球阀油压投入自退出l型金属密封，其特征是：固定金属密封副(4)上与l型弹性金属移动密封环(10)接触面为球面(5)，球面(5)的球心为活门(2)中心。

工作原理：

水轮机的停机后，关闭球阀活门，通过油压操作投入移动密封达到完全截断水流效果，固定金属密封副与金属移动密封之间形成的密封系统必须具备可靠密封，防止漏水量大造成水资源浪费以及产生射流等危害。

本发明水电站进水球阀油压投入自退出l型弹性金属密封布置在进水球阀的进、出水侧的，活门旋转至关闭位置后，l型弹性金属移动密封环前侧的压力油腔投入高压油源，l型弹性金属移动密封环在滑动腔内移动，与固定金属密封副压紧接触，行成弹性补偿密封系统；l型弹性金属移动密封环上设置的非金属密封圈如出现损坏，渗漏出的水或油会通过l型弹性金属移动密封环上的油混水导流孔经空气腔排至外部大气；当l型弹性金属移动密封环前侧压力油腔的高压油源丢失后，l型弹性金属移动密封环会在后侧下部的水压力下自动退出。

技术效果：

如图1所示，传统进水球阀密封方式采用的金属移动密封环，当球阀活门关闭后，通过水压驱动投入进、出水侧的金属移动密封环，与活门上的固定金属密封副接触达到密封水效果，金属移动密封环的投入、退出均需要通过水压驱动实现。

近年，部分电站采用高压油驱动移动密封环，需要考虑移动密封环上的非金属密封损坏时，可能出现的串油、串水现象，高压油进入球阀内的过水通道，产生环境污染，或水进入油腔，导致整个油压系统油混水，传统的金属移动密封环已无法满足此要求。同时，由于电站水头较高，如密封系统效果不佳出现漏水，此漏水属于高速射流，会加速过流部件的气蚀破坏，增加维修成本；同时，常规电站机组检修时通常进水球阀上游侧的压力钢管内不排空，留存有压力水，如密封漏水量较大，不但造成了水资源浪费，还会影响机组的正常检修，对电站的安全、经济运行产生影响。

本发明水电站进水球阀油压投入自退出l型弹性金属密封，其结构简单，无复杂部件，便于安装，制造成本低，可广泛应用于采用高压油驱动移动密封环的球阀上。

本发明中的l型弹性金属移动密封环上设置的非金属密封圈如出现损坏，渗漏出的水或油会通过l型弹性金属移动密封环上的油混水导流孔经空气腔排至外部大气，有效避免高压油进入球阀内的过水通道，产生环境污染，或水进入油腔，导致整个油压系统油混水。

由于l型弹性金属移动密封环后侧上部为空气腔，与外部空气连通，l型弹性金属移动密封环后侧下部与过流通道连通的特点，当l型弹性金属移动密封环前侧的高压油源丢失后，l型弹性金属移动密封环会在后侧下部的水压力下自动退出，此方式简化的整个球阀的控制系统，也节省了操作油，有利于整个电站的操作安全性。

同时，l型弹性金属移动密封环具备足够的弹性，且由于固定金属密封副与l型弹性金属移动密封环采用球阀面对圆弧面的接触密封方式，在高压油源的驱动下，可以补偿固定金属密封副随活门在水压下产生的变形，行成弹性补偿密封系统，增强密封效果，降低球阀漏水量，且由于未金属密封，提高使用寿命。

本发明达到的效果：

1、此发明结构可广泛应用与高压油驱动移动密封环的球阀上，l型弹性金属移动密封环具备失油压自退出功能，节省一次操作用油；

2、采用高压油驱动l型弹性金属移动密封环时，由于设置了油混水导流孔，有效避免高压油进入球阀内的过水通道，产生环境污染，或水进入油腔，导致整个油压系统油混水；

3、固定金属密封副与l型弹性金属移动密封环采用球阀面对圆弧面的接触密封方式，具备弹性补偿功能，可有效解决由于各种误差造成的活门关闭不到位时的密封作用；

4、简化的整个球阀的控制系统；

5、采用金属密封，提高使用寿命；

6、布置紧凑，安装空间较小，便于安装；

7、结构简单化，较低制造成本。

附图说明：

图1：传统进水球阀密封方式结构图

图2：本发明处于安装状态的主视图

图3：本发明金属移动密封环处于投入状态的主视图

图4：本发明金属移动密封环处于非投入状态的主视图

图5：本发明处于非金属密封圈损坏状态的主视图

具体实施方式：

如图2所示，本发明为一种水轮机进水球阀油压投入自退出l型金属密封，阀体1与导向法兰11配合形成滑动腔13，l型弹性金属移动密封环10安装于滑动腔13内，l型弹性金属移动密封环10上滑动面两个台面分别设置第一非金属密封圈8、第三非金属密封圈9，l型弹性金属移动密封环10下滑动面两个台面分别设置第二非金属密封圈7、第四非金属密封圈15，固定金属密封副4通过螺栓3固定在活门2上，l型弹性金属移动密封环10后侧下部为空气腔17，空气腔17与外部空气连通，l型弹性金属移动密封环10后侧上部与过流通道12连通，l型弹性金属移动密封环10前侧压力油腔14与高压油源连通。

所述的一种水轮机进水球阀油压投入自退出l型金属密封，第一非金属密封圈8、第二非金属密封圈7与第三非金属密封圈9、第四非金属密封圈15之间开有油混水导流孔16，l型弹性金属移动密封环10与固定金属密封副4接触面为圆面6。

所述的一种水轮机进水球阀油压投入自退出l型金属密封，其特征是：固定金属密封副4上与l型弹性金属移动密封环10接触面为球面5，球面5的球心为活门2中心。

如图3所示，活门2处于关闭状态，l型弹性金属移动密封环10前侧压力油腔14与高压油源连通后，在油压作用下，l型弹性金属移动密封环10在滑动腔内延箭头方向移动投入，空气腔17向大气中排气，当l型弹性金属移动密封环10移动了设计行程l后，与固定金属密封副4接触，圆面6与球阀5接触形成弹性接触密封面，达到封水作用。

如图4所示，活门2处于关闭状态，l型弹性金属移动密封环10前侧压力油腔14油压丢失后，在过流通道12内水压力作用下，l型弹性金属移动密封环10自动在滑动腔13内延箭头方向移动退出，空气腔17从大气中吸气，当l型弹性金属移动密封环10移动了设计行程l后，与导向法兰10接触限位，完成自退出动作。

如图5所示，当l型弹性金属移动密封环10上滑动面的第一非金属密封圈8、第三非金属密封圈9或下滑动面设置第二非金属密封圈7、第四非金属密封圈15损坏，l型弹性金属移动密封环10前侧压力油腔14的高压油或者后侧下部与过流通道12连通高压水会绕过损坏的非金属密封圈，通过油混水导流孔16引入空气腔17，进而从空气腔17将泄漏液体排至大气，有效避免了高压油进入球阀内的过流通道12，产生环境污染，或水进入油腔14，导致整个油压系统油混水。