本实用新型涉及立式水轮机组设备领域，具体涉及一种立式水轮机主轴密封装置。
背景技术：
水力发电站以立水轮发电机组居多，特别是大中型水电站几乎是立式机组。立式水轮机主轴密封是水轮机室中的运动水流与电站厂房隔绝的主要装置，其密封性能的好坏关系到电站水能利用、运行安全及文明生产。
目前，立式水轮机的主轴密封主要有如下几种方式：盘根主轴密封、活塞式主轴密封、平板式主轴密封和径向密封，平板式主轴密封分为单平板式主轴密封和双层平板主轴密封。单平板式主轴密封装置包括密封座、水密封圈和转环，水密封圈安装于密封座与转环之间，主轴安装于密封座，转环能够随着主轴转动，当水流从主轴与密封座的配合面溢出时，水轮机密封座里的水密封圈依靠水压自动浮起，与水轮机主轴一体的旋转转环之间形成端面密封。水密封圈是立式水轮机主轴密封装置的核心部件，要求不转动的水密封圈与旋转的转环相对摩擦面材料硬度高、耐磨损、摩擦系数小；而密封座内水密封圈的唇口密封材料则要求硬度低、密封性能好。通用型水封圈为单一材料的中硬橡胶，容易卡阻、密封效果差，水密封圈和转环使用寿命短。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种密封效果好、使用寿命更长的立式水轮机主轴密封装置。
本实用新型的目的是这样实现的：立式水轮机主轴密封装置，包括密封座、水密封圈和转环，所述水密封圈由高硬度耐磨部和低硬度密封部复合而成，所述高硬度耐磨部设置有与转环相配合的摩擦面，所述低硬度密封部与密封座相配合。
进一步地，所述密封座的端面设置有安装槽，所述安装槽的底部设置有压力腔，所述密封座上设置供水管，所述供水管从密封座的外表面延伸至压力腔；
所述水密封圈设置于安装槽内，且水密封圈的侧壁与安装槽的侧壁滑动且密闭配合，所述高硬度耐磨部的端面与转环压紧接触。
进一步地，所述低硬度密封部的端面设置有截面呈U形的环形槽。
进一步地，所述低硬度密封部的端部与密封座之间设置有一组弹簧。
进一步地，所述高硬度耐磨部与转环相配合的摩擦面上设置有多个环形的密封槽。
进一步地，所述密封槽为3个。
进一步地，所述密封座的中心孔内壁上设置有多个环形的减压止漏槽。
进一步地，所述高硬度耐磨部和低硬度密封部通过螺栓连接。
进一步地，所述转环的摩擦面上喷涂设置有碳化钨金属层。
本实用新型的有益效果是：高硬度耐磨部采用硬度高、耐磨损、摩擦系数小的材料，以减小摩擦力，降低磨损速度，提高密封性和使用寿命；而低硬度密封部采用硬度低、密封性能好的材质，保证更好的密封性。本装置，根据不同的密封位置及密封原理，将水密封圈设计成两种不同材料的复合水封圈，使转动摩擦密封面磨损小、水封漏水少、使用寿命长。
附图说明
图1是本实用新型与立式主轴的装配示意图。
附图标记：1—密封座；11—安装槽；12—压力腔；13—供水管；14—弹簧；15—减压止漏槽；2—水密封圈；21—高硬度耐磨部；22—低硬度密封部；23—环形槽；24—密封槽；3—转环；4—主轴。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
如图1所示，本实用新型的立式水轮机主轴密封装置，包括密封座1、水密封圈2和转环3，所述水密封圈2由高硬度耐磨部21和低硬度密封部22复合而成，所述高硬度耐磨部21设置有与转环3相配合的摩擦面，所述低硬度密封部22与密封座1相配合。
高硬度耐磨部21选用高分子树脂基复合材料，此材料具备较高的硬度、极低的摩擦系数、良好的机械加工性能、长期稳定的材料性能，远远优于传统的耐油橡胶。此材料耐磨性能是丁腈橡胶的50倍，耐油性能和聚硫橡胶相当。此材料还有很高的强度和适中的硬度，与橡胶硬度相同的情况下，其拉伸强度、撕裂强度均比丁晴橡胶高出很多。此外，该材料还具有极低的吸水膨胀率，良好的自润滑性能。
低硬度密封部22选用聚醚聚氨酯材料，摩擦系数小、耐磨耐用、稳定性好。本装置，根据不同的密封位置及密封原理，将水密封圈2设计成两种不同材料的复合水封圈，使转动摩擦密封面磨损小、水封漏水少、使用寿命长。
水密封圈2的整体结构、安装方式以及密封原理可采用现有技术，作为优选的技术方案，所述密封座1的端面设置有安装槽11，所述安装槽11的底部设置有压力腔12，所述密封座1上设置供水管13，所述供水管13从密封座1的外表面延伸至压力腔12；所述水密封圈2设置于安装槽11内，且水密封圈2的侧壁与安装槽11的侧壁滑动且密闭配合，所述高硬度耐磨部21的端面与转环3压紧接触。供水管13将外部的水通入压力腔12，对水密封圈2施加压力，使水密封圈2的摩擦面贴紧转环3，实现密封。与现有技术相比，压力腔12内的水压能够准确地调节，压力能够保持稳定，保证更加稳定的密封。
所述低硬度密封部22的端面设置有截面呈U形的环形槽23，使得密封边缘即柔软又有弹性，增加密封补偿调节量、上下浮动阻力小。水密封圈2只需较小的工作水压，就可以胀开环形槽23的唇口实现密封座1的内密封，密封性能极好。
所述低硬度密封部22的端部与密封座1之间设置有一组弹簧14。装配好后，弹簧14处于压缩状态，对水密封圈2施加一定的压力，在初始工作时，依靠弹簧14的作用使水密封圈2贴紧转环3，不会因为端面先漏水对水密封圈2施加向下的压力。这样既解决了水密封圈2卡塞和初始渗漏问题，又解决了供水压强超过了泄漏水压强的压力补偿问题。而且，即便工作水压系统堵塞或水流中断，也能够保证密封装置正常工作，提高本密封装置的安全可靠性。
所述高硬度耐磨部21与转环3相配合的摩擦面上设置有多个环形的密封槽24，以进一步地提高密封效果。
优选的，所述密封槽24为3个。
所述密封座1的中心孔内壁上设置有多个环形的减压止漏槽15，有效减小从转动的水轮机主轴4与固定的密封座1之间流出的水流量和压力，提高端面接触式密封的密封效果。
高硬度耐磨部21和低硬度密封部22可通过凹凸槽口紧密配合设计联接为一体,也可采用热合连接、粘接方式连接，为了防止变形，提高连接的稳定性和可靠性，所述高硬度耐磨部21和低硬度密封部22增加不锈钢螺栓连接。
所述转环3的摩擦面上喷涂设置有碳化钨金属层。转环3是容易磨损破坏的部件，由于水流中含有泥沙，长期运行必然磨损。因此，转环3的密封摩擦面采用高速火焰喷涂技术(HVOF)喷涂碳化钨金属，使其具有高耐磨性。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。