水轮机主轴平板式密封用密封环结构的制作方法

本实用新型涉及水轮机主轴的密封结构，具体是一种水轮机主轴平板式密封用的密封环结构。

背景技术：

水轮机主轴密封就是沿着主轴周向表面而设置的、阻拦水流泄漏到顶盖外部的功能性结构，其保障着水轮机的安全、稳定运行。

水轮机主轴密封结构形式有多种，平板式密封结构就是其中之一。

水轮机主轴的平板式密封结构，主要是由固定部件上的密封环和主轴上的止动环以叠合装配的方式组成；具体的，密封环主要由橡胶材质或聚氨酯材质成型，密封环的密封配合面中部具有内凹结构的润滑水槽，润滑水槽将密封环的密封配合面分隔为内侧密封唇和外侧密封唇，内侧密封唇和外侧密封唇分别与止动环的密封配合面形成接触式动密封配合。在水轮机运行时，向水轮机主轴处通入水压稳定的清洁水，清洁水将固定部件上的密封环顶起，密封环的顶面-即密封配合面紧贴主轴上的止动环的底面-即密封配合面，密封环处于静止状态，止动环处于转动状态，从而减小由主轴与固定部件之间的环空间隙所溢出的漏水量，保障着水轮机的安全、稳定运行。

目前，平板式密封结构的密封环与止动环之间的动密封润滑，主要是以密封环上的润滑水槽内所引入的水液而实现润滑、冷却的，并无其它润滑结构辅之。此种平板式密封结构在运行过程中所存在的技术问题是：密封环上的润滑水槽内所引入的水液难以对持续动密封配合的密封环和止动环之间的摩擦形成可靠地有效润滑，随着运行时间的持续延长，密封环与止动环之间的摩擦容易导致高温工况产生，在此工况下的密封环容易被高温烧毁，这将直接降低密封寿命，这尤其是密封环在配合止动环时因接触变形而使得润滑水槽的进水孔扭曲变形（进水孔的扭曲变形导致引入润滑水槽内的水液大量减少）的工况下更为凸显。

因而，为了保障水轮机主轴的平板式密封结构可靠、长效的服役，有必要对其核心部件-密封环进行改进。

技术实现要素：

本实用新型的技术目的在于：针对上述水轮机主轴的平板式密封结构的特殊性和现有技术的不足，提供一种润滑性能优异的水轮机主轴平板式密封用密封环结构，其有利于保障水轮机主轴的平板式密封结构可靠、长效的服役。

本实用新型实现其技术目的所采用的技术方案是：一种水轮机主轴平板式密封用密封环结构，包括密封环本体，所述密封环本体的密封配合面中部具有内凹结构的润滑水槽，所述润滑水槽将密封环本体的密封配合面分隔为内侧密封唇和外侧密封唇，所述密封环本体内嵌装有能够裸露在所述内侧密封唇和/或所述外侧密封唇上的耐磨碳柱。

作为优选方案之一，所述内侧密封唇所对应的所述密封环本体内嵌装有多根内侧耐磨碳柱，这些内侧耐磨碳柱沿着内侧密封唇的环向分散排布。进一步的，所述密封环本体内嵌装的内侧耐磨碳柱分为多组，每一内侧耐磨碳柱组是由2～4根内侧耐磨碳柱组成，各内侧耐磨碳柱组沿着所述内侧密封唇的环向而等距均匀排布。

作为优选方案之一，所述外侧密封唇所对应的所述密封环本体内嵌装有多根外侧耐磨碳柱，这些外侧耐磨碳柱沿着外侧密封唇的环向分散排布。进一步的，所述密封环本体内嵌装的外侧耐磨碳柱分为多组，每一外侧耐磨碳柱组是由2～4根外侧耐磨碳柱组成，各外侧耐磨碳柱组沿着所述外侧密封唇的环向而等距均匀排布。

作为优选方案之一，所述润滑水槽所对应的所述密封环本体内开设有多个分别与所述润滑水槽相通的进水孔，这些进水孔沿着所述润滑水槽的环向分散排布，每个进水孔内轴向衬装有硬质结构导水管。进一步的，所述硬质结构导水管为外轮廓吻合所述进水孔的尼龙水管。

作为优选方案之一，所述润滑水槽的深度≤10mm。进一步的，所述润滑水槽的宽度≤20mm。

作为优选方案之一，所述密封环本体为氟橡胶结构。

本实用新型的有益技术效果是：

1. 本实用新型通过在密封环本体内嵌装端部裸露在内侧密封唇和/或外侧密封唇上的耐磨碳柱，从而在水轮机主轴密封服役时，动密封摩擦使得密封环上的耐磨碳柱长效地释放石墨分子作为润滑剂，以提高密封环和止动环之间的动密封摩擦润滑性能，且润滑性能优异，有利于保障水轮机主轴的平板式密封结构可靠、长效的服役；

2. 本实用新型的内侧密封唇所对应的密封环本体内嵌装的耐磨碳柱，在服役时有利于保障内侧密封唇处的润滑性能稳定、可靠地实现；同样的，本实用新型的外侧密封唇所对应的密封环本体内嵌装的耐磨碳柱，在服役时有利于保障外侧密封唇处的润滑性能稳定、可靠地实现；

3. 本实用新型的密封环本体上的进水孔所衬装的硬质结构导水管，在服役时能够有效地抵抗进水孔的扭曲变形，确保进水孔始终畅通，进而确保润滑水槽内的润滑水液保持稳定供应；

4. 本实用新型的密封环本体上的润滑水槽轮廓结构，有效减少了润滑水槽的深度，进而有效降低了润滑水槽的容积，在服役时有利于确保润滑水液快速充满润滑水槽并可靠、稳定地保压；

5. 本实用新型的密封环本体以氟橡胶结构成型，其具有良好的耐磨和耐高温性能，在服役时有利于进一步保障水轮机主轴的平板式密封结构可靠、长效的服役。

附图说明

图1为本实用新型的一种结构示意图。

图2为图1的A-A截面放大图。

图3为图1的B-B截面放大图。

图中代号含义：1—密封环本体；2—润滑水槽；3—内侧密封唇；4—外侧密封唇；5—外侧耐磨碳柱；6—进水孔；7—内侧耐磨碳柱；8—导水管。

具体实施方式

本实用新型涉及水轮机主轴的密封结构，具体是一种水轮机主轴平板式密封用的密封环结构，下面以多个实施例对本实用新型的主体技术内容进行详细说明。其中，实施例1结合说明书附图-即图1、图2和图3对本实用新型的内容进行详细、具体的说明，其它实施例未单独绘制附图，但其主体结构仍可参照实施例1的附图。在此需要特别说明的是，本实用新型的附图是示意性的，其为了清楚本实用新型的技术目的已经简化了不必要的细节，以避免模糊了本实用新型贡献于现有技术的技术方案。

实施例1

参见图1、图2和图3所示，本实用新型包括氟橡胶成型的、呈环状结构的密封环本体1，该密封环本体1的顶面作为接触配合水轮机主轴上的止动环的密封配合面。在密封环本体1的密封配合面中部具有内凹结构的润滑水槽2，润滑水槽2的深度约为10mm、宽度约为20mm，由润滑水槽2将密封环本体1的密封配合面分隔为内侧密封唇3和外侧密封唇4，也就是说，密封环本体1的密封配合面实际上是由位置处在内侧区域的内侧密封唇3、位置处于中部区域且内凹的润滑水槽2、位置处在外侧区域的外侧密封唇4构成。

上述润滑水槽2所对应的密封环本体1内开设有多个分别与润滑水槽2相通的进水孔6，即每个进水孔6的上端延伸至润滑水槽2、下端延伸至密封环本体1的底面（与密封环本体1的密封配合面相背），这些进水孔6沿着润滑水槽2的环向呈等距均匀排布。前述每个进水孔6内轴向衬装有硬质结构导水管8，该硬质结构的导水管8采用尼龙水管成型，导水管8的外轮廓匹配于进水孔6的轮廓结构，导水管8通过底端的外缘折边嵌装在对应进水孔6内并吻合固定。

上述内侧密封唇3所对应的密封环本体1内嵌装有多根内侧耐磨碳柱7，这些内侧耐磨碳柱7以并排间距排布的四根为一组而分为多组，各内侧耐磨碳柱组沿着内侧密封唇3的环向而等距均匀排布；内侧密封唇3所对应的密封环本体1内嵌装的每一根内侧耐磨碳柱7的上端在内侧密封唇3上裸露。

上述外侧密封唇4所对应的密封环本体1内嵌装有多根外侧耐磨碳柱5，外侧耐磨碳柱5的数量与内侧耐磨碳柱7的数量一致，这些外侧耐磨碳柱5以并排间距排布的四根为一组而分为多组，即外侧耐磨碳柱组的数量与内侧耐磨碳柱组的数量一致，且外侧耐磨碳柱组的碳柱排布规则与内侧耐磨碳柱组的碳柱排布规则一致，各外侧耐磨碳柱组沿着外侧密封唇4的环向而等距均匀排布，排布位置与内侧密封唇3上的内侧耐磨碳柱组的排布位置保持内、外侧对应；外侧密封唇4所对应的密封环本体1内嵌装的每一根外侧耐磨碳柱5的上端在外侧密封唇4上裸露。

实施例2

本实用新型包括氟橡胶成型的、呈环状结构的密封环本体，该密封环本体的顶面作为接触配合水轮机主轴上的止动环的密封配合面。在密封环本体的密封配合面中部具有内凹结构的润滑水槽，润滑水槽的深度约为10mm、宽度约为20mm，由润滑水槽将密封环本体的密封配合面分隔为内侧密封唇和外侧密封唇，也就是说，密封环本体的密封配合面实际上是由位置处在内侧区域的内侧密封唇、位置处于中部区域且内凹的润滑水槽、位置处在外侧区域的外侧密封唇构成。

上述润滑水槽所对应的密封环本体内开设有多个分别与润滑水槽相通的进水孔，即每个进水孔的上端延伸至润滑水槽、下端延伸至密封环本体的底面（与密封环本体的密封配合面相背），这些进水孔沿着润滑水槽的环向呈等距均匀排布。前述每个进水孔内轴向衬装有硬质结构导水管，该硬质结构的导水管采用尼龙水管成型，导水管的外轮廓匹配于进水孔的轮廓结构，导水管通过底端的外缘折边嵌装在对应进水孔内并吻合固定。

上述内侧密封唇所对应的密封环本体内嵌装有多根内侧耐磨碳柱，这些内侧耐磨碳柱以并排间距排布的四根为一组而分为多组，各内侧耐磨碳柱组沿着内侧密封唇的环向而等距均匀排布；内侧密封唇所对应的密封环本体内嵌装的每一根内侧耐磨碳柱的上端在内侧密封唇上裸露。

上述外侧密封唇所对应的密封环本体内嵌装有多根外侧耐磨碳柱，外侧耐磨碳柱的数量与内侧耐磨碳柱的数量一致，这些外侧耐磨碳柱以并排间距排布的四根为一组而分为多组，即外侧耐磨碳柱组的数量与内侧耐磨碳柱组的数量一致，且外侧耐磨碳柱组的碳柱排布规则与内侧耐磨碳柱组的碳柱排布规则一致，各外侧耐磨碳柱组沿着外侧密封唇的环向而等距均匀排布，排布位置与内侧密封唇上的内侧耐磨碳柱组的排布位置在环向上错位，外侧耐磨碳柱组的排布位置对应在相邻内侧耐磨碳柱组的中部区域，反之，内侧耐磨碳柱组的排布位置对应在相邻外侧耐磨碳柱组的中部区域；外侧密封唇所对应的密封环本体内嵌装的每一根外侧耐磨碳柱的上端在外侧密封唇上裸露。

实施例3

本实用新型包括氟橡胶成型的、呈环状结构的密封环本体，该密封环本体的顶面作为接触配合水轮机主轴上的止动环的密封配合面。在密封环本体的密封配合面中部具有内凹结构的润滑水槽，润滑水槽的深度约为10mm、宽度约为20mm，由润滑水槽将密封环本体的密封配合面分隔为内侧密封唇和外侧密封唇，也就是说，密封环本体的密封配合面实际上是由位置处在内侧区域的内侧密封唇、位置处于中部区域且内凹的润滑水槽、位置处在外侧区域的外侧密封唇构成。

上述润滑水槽所对应的密封环本体内开设有多个分别与润滑水槽相通的进水孔，即每个进水孔的上端延伸至润滑水槽、下端延伸至密封环本体的底面（与密封环本体的密封配合面相背），这些进水孔沿着润滑水槽的环向呈等距均匀排布。前述每个进水孔内轴向衬装有硬质结构导水管，该硬质结构的导水管采用尼龙水管成型，导水管的外轮廓匹配于进水孔的轮廓结构，导水管通过底端的外缘折边嵌装在对应进水孔内并吻合固定。

上述内侧密封唇所对应的密封环本体内嵌装有多根内侧耐磨碳柱，这些内侧耐磨碳柱沿着内侧密封唇的环向无规则的分散排布，每一根内侧耐磨碳柱的上端在内侧密封唇上裸露。

上述外侧密封唇所对应的密封环本体内嵌装有多根外侧耐磨碳柱，这些外侧耐磨碳柱沿着外侧密封唇的环向无规则的分散排布，每一根外侧耐磨碳柱的上端在外侧密封唇上裸露。

实施例4

本实用新型包括氟橡胶成型的、呈环状结构的密封环本体，该密封环本体的顶面作为接触配合水轮机主轴上的止动环的密封配合面。在密封环本体的密封配合面中部具有内凹结构的润滑水槽，润滑水槽的深度约为10mm、宽度约为20mm，由润滑水槽将密封环本体的密封配合面分隔为内侧密封唇和外侧密封唇，也就是说，密封环本体的密封配合面实际上是由位置处在内侧区域的内侧密封唇、位置处于中部区域且内凹的润滑水槽、位置处在外侧区域的外侧密封唇构成。

上述润滑水槽所对应的密封环本体内开设有多个分别与润滑水槽相通的进水孔，即每个进水孔的上端延伸至润滑水槽、下端延伸至密封环本体的底面（与密封环本体的密封配合面相背），这些进水孔沿着润滑水槽的环向呈等距均匀排布。前述每个进水孔内轴向衬装有硬质结构导水管，该硬质结构的导水管采用尼龙水管成型，导水管的外轮廓匹配于进水孔的轮廓结构，导水管通过底端的外缘折边嵌装在对应进水孔内并吻合固定。

上述内侧密封唇所对应的密封环本体内嵌装有多根内侧耐磨碳柱，这些内侧耐磨碳柱以并排间距排布的三根为一组而分为多组，各内侧耐磨碳柱组沿着内侧密封唇的环向而等距均匀排布；内侧密封唇所对应的密封环本体内嵌装的每一根内侧耐磨碳柱的上端在内侧密封唇上裸露。

上述外侧密封唇所对应的密封环本体内嵌装有多根外侧耐磨碳柱，这些外侧耐磨碳柱沿着外侧密封唇的环向无规则的分散排布，每一根外侧耐磨碳柱的上端在外侧密封唇上裸露。

实施例5

本实用新型包括氟橡胶成型的、呈环状结构的密封环本体，该密封环本体的顶面作为接触配合水轮机主轴上的止动环的密封配合面。在密封环本体的密封配合面中部具有内凹结构的润滑水槽，润滑水槽的深度约为10mm、宽度约为20mm，由润滑水槽将密封环本体的密封配合面分隔为内侧密封唇和外侧密封唇，也就是说，密封环本体的密封配合面实际上是由位置处在内侧区域的内侧密封唇、位置处于中部区域且内凹的润滑水槽、位置处在外侧区域的外侧密封唇构成。

上述润滑水槽所对应的密封环本体内开设有多个分别与润滑水槽相通的进水孔，即每个进水孔的上端延伸至润滑水槽、下端延伸至密封环本体的底面（与密封环本体的密封配合面相背），这些进水孔沿着润滑水槽的环向呈等距均匀排布。前述每个进水孔内轴向衬装有硬质结构导水管，该硬质结构的导水管采用尼龙水管成型，导水管的外轮廓匹配于进水孔的轮廓结构，导水管通过底端的外缘折边嵌装在对应进水孔内并吻合固定。

上述内侧密封唇所对应的密封环本体内嵌装有多根内侧耐磨碳柱，这些内侧耐磨碳柱沿着内侧密封唇的环向无规则的分散排布，每一根内侧耐磨碳柱的上端在内侧密封唇上裸露。

上述外侧密封唇所对应的密封环本体内嵌装有多根外侧耐磨碳柱，这些外侧耐磨碳柱以并排间距排布的两根为一组而分为多组，各外侧耐磨碳柱组沿着外侧密封唇的环向而等距均匀排布；外侧密封唇所对应的密封环本体内嵌装的每一根外侧耐磨碳柱的上端在外侧密封唇上裸露。

实施例6

本实用新型包括聚氨酯材质成型的、呈环状结构的密封环本体，该密封环本体的顶面作为接触配合水轮机主轴上的止动环的密封配合面。在密封环本体的密封配合面中部具有内凹结构的润滑水槽，润滑水槽的深度约为8mm、宽度约为17mm，由润滑水槽将密封环本体的密封配合面分隔为内侧密封唇和外侧密封唇，也就是说，密封环本体的密封配合面实际上是由位置处在内侧区域的内侧密封唇、位置处于中部区域且内凹的润滑水槽、位置处在外侧区域的外侧密封唇构成。

上述润滑水槽所对应的密封环本体内开设有多个分别与润滑水槽相通的进水孔，即每个进水孔的上端延伸至润滑水槽、下端延伸至密封环本体的底面（与密封环本体的密封配合面相背），这些进水孔沿着润滑水槽的环向呈等距均匀排布。前述每个进水孔内轴向衬装有硬质结构导水管，该硬质结构的导水管采用尼龙水管成型，导水管的外轮廓匹配于进水孔的轮廓结构，导水管通过底端的外缘折边嵌装在对应进水孔内并吻合固定。

上述内侧密封唇所对应的密封环本体内嵌装有多根内侧耐磨碳柱，这些内侧耐磨碳柱以并排间距排布的四根为一组而分为多组，各内侧耐磨碳柱组沿着内侧密封唇的环向而等距均匀排布；内侧密封唇所对应的密封环本体内嵌装的每一根内侧耐磨碳柱的上端在内侧密封唇上裸露。

上述外侧密封唇所对应的密封环本体内嵌装有多根外侧耐磨碳柱，外侧耐磨碳柱的数量与内侧耐磨碳柱的数量一致，这些外侧耐磨碳柱以并排间距排布的四根为一组而分为多组，即外侧耐磨碳柱组的数量与内侧耐磨碳柱组的数量一致，且外侧耐磨碳柱组的碳柱排布规则与内侧耐磨碳柱组的碳柱排布规则一致，各外侧耐磨碳柱组沿着外侧密封唇的环向而等距均匀排布，排布位置与内侧密封唇上的内侧耐磨碳柱组的排布位置保持内、外侧对应；外侧密封唇所对应的密封环本体内嵌装的每一根外侧耐磨碳柱的上端在外侧密封唇上裸露。

实施例7

本实用新型包括氟橡胶成型的、呈环状结构的密封环本体，该密封环本体的顶面作为接触配合水轮机主轴上的止动环的密封配合面。在密封环本体的密封配合面中部具有内凹结构的润滑水槽，润滑水槽的深度约为10mm、宽度约为20mm，由润滑水槽将密封环本体的密封配合面分隔为内侧密封唇和外侧密封唇，也就是说，密封环本体的密封配合面实际上是由位置处在内侧区域的内侧密封唇、位置处于中部区域且内凹的润滑水槽、位置处在外侧区域的外侧密封唇构成。

上述润滑水槽所对应的密封环本体内开设有多个分别与润滑水槽相通的进水孔，即每个进水孔的上端延伸至润滑水槽、下端延伸至密封环本体的底面（与密封环本体的密封配合面相背），这些进水孔沿着润滑水槽的环向呈等距均匀排布。前述每个进水孔内轴向衬装有硬质结构导水管，该硬质结构的导水管采用尼龙水管成型，导水管的外轮廓匹配于进水孔的轮廓结构，导水管通过底端的外缘折边嵌装在对应进水孔内并吻合固定。

上述内侧密封唇所对应的密封环本体内嵌装有多根内侧耐磨碳柱，这些内侧耐磨碳柱以并排间距排布的四根为一组而分为多组，各内侧耐磨碳柱组沿着内侧密封唇的环向而等距均匀排布；内侧密封唇所对应的密封环本体内嵌装的每一根内侧耐磨碳柱的上端在内侧密封唇上裸露。

实施例8

本实用新型包括氟橡胶成型的、呈环状结构的密封环本体，该密封环本体的顶面作为接触配合水轮机主轴上的止动环的密封配合面。在密封环本体的密封配合面中部具有内凹结构的润滑水槽，润滑水槽的深度约为10mm、宽度约为20mm，由润滑水槽将密封环本体的密封配合面分隔为内侧密封唇和外侧密封唇，也就是说，密封环本体的密封配合面实际上是由位置处在内侧区域的内侧密封唇、位置处于中部区域且内凹的润滑水槽、位置处在外侧区域的外侧密封唇构成。

上述润滑水槽所对应的密封环本体内开设有多个分别与润滑水槽相通的进水孔，即每个进水孔的上端延伸至润滑水槽、下端延伸至密封环本体的底面（与密封环本体的密封配合面相背），这些进水孔沿着润滑水槽的环向呈等距均匀排布。前述每个进水孔内轴向衬装有硬质结构导水管，该硬质结构的导水管采用尼龙水管成型，导水管的外轮廓匹配于进水孔的轮廓结构，导水管通过底端的外缘折边嵌装在对应进水孔内并吻合固定。

上述外侧密封唇所对应的密封环本体内嵌装有多根外侧耐磨碳柱，这些外侧耐磨碳柱以并排间距排布的三根为一组而分为多组，各外侧耐磨碳柱组沿着外侧密封唇的环向而等距均匀排布；外侧密封唇所对应的密封环本体内嵌装的每一根外侧耐磨碳柱的上端在外侧密封唇上裸露。

实施例9

本实用新型包括氟橡胶成型的、呈环状结构的密封环本体，该密封环本体的顶面作为接触配合水轮机主轴上的止动环的密封配合面。在密封环本体的密封配合面中部具有内凹结构的润滑水槽，润滑水槽的深度约为10mm、宽度约为20mm，由润滑水槽将密封环本体的密封配合面分隔为内侧密封唇和外侧密封唇，也就是说，密封环本体的密封配合面实际上是由位置处在内侧区域的内侧密封唇、位置处于中部区域且内凹的润滑水槽、位置处在外侧区域的外侧密封唇构成。

上述润滑水槽所对应的密封环本体内开设有多个分别与润滑水槽相通的进水孔，即每个进水孔的上端延伸至润滑水槽、下端延伸至密封环本体的底面（与密封环本体的密封配合面相背），这些进水孔沿着润滑水槽的环向呈等距均匀排布。

上述内侧密封唇所对应的密封环本体内嵌装有多根内侧耐磨碳柱，这些内侧耐磨碳柱以并排间距排布的四根为一组而分为多组，各内侧耐磨碳柱组沿着内侧密封唇的环向而等距均匀排布；内侧密封唇所对应的密封环本体内嵌装的每一根内侧耐磨碳柱的上端在内侧密封唇上裸露。

上述外侧密封唇所对应的密封环本体内嵌装有多根外侧耐磨碳柱，外侧耐磨碳柱的数量与内侧耐磨碳柱的数量一致，这些外侧耐磨碳柱以并排间距排布的四根为一组而分为多组，即外侧耐磨碳柱组的数量与内侧耐磨碳柱组的数量一致，且外侧耐磨碳柱组的碳柱排布规则与内侧耐磨碳柱组的碳柱排布规则一致，各外侧耐磨碳柱组沿着外侧密封唇的环向而等距均匀排布，排布位置与内侧密封唇上的内侧耐磨碳柱组的排布位置保持内、外侧对应；外侧密封唇所对应的密封环本体内嵌装的每一根外侧耐磨碳柱的上端在外侧密封唇上裸露。

以上各实施例仅用以说明本实用新型，而非对其限制；尽管参照上述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：本实用新型依然可以对上述各实施例中的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型的精神和范围。