申请/专利权人：哈尔滨盛迪电力设备有限公司

申请日：2019-07-26

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN110307381B

主分类号：F16K31/20

分类号：F16K31/20;F16K31/08;F03B11/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2019.11.01#实质审查的生效;2019.10.08#公开

摘要：本发明公开了一种分体圆盘式浮球磁力消重过空阻水密封装置，在两端带有法兰的阀筒内部下端的托球环中，有内部上端装有吸铁，下端有配重的浮球，托球环用下十字梁固定。中十字梁固定轴套，轴套中的移动阀杆一端固定带有外锥面的阀盘，另一端固定内部有中心磁体、下面有球面的顶盘。有2～4块消重磁体的上十字梁固定在带有内锥面阀口的阀盖上面，带有阀口的阀盖固定在阀筒上端法兰上，阀筒下端固定在补气管法兰上。本发明将广泛应用于水轮机补气领域和相关领域。

主权项：1.一种分体圆盘式浮球磁力消重过空阻水密封装置，其特征是，在两端有法兰的阀筒内部下端中心位置通过下十字梁固定有托球环，把内部在轴线两端上固定有吸铁和配重的浮球置于托球环中，配重的重量大于吸铁的重量，把中心磁体置于连接管内部下面，连接管内加工有连接螺纹，连接管下端固定带有球面的顶盘，移动阀杆通过轴端法兰用固定螺栓固定在带有外锥面的阀盘下面中心上，下端有连接螺纹的移动阀杆穿过带有中十字梁的轴套后将内部装有中心磁体和下面带有球面的顶盘拧到移动阀杆下端，中十字梁的外端固定在阀筒的内部，并使球面距浮球距离为20～50毫米；把2～4块消重磁体对称固定在上十字梁下面，消重磁体下表面距内锥面上线1～5毫米，2～4块消重磁体在1～5毫米距离内产生的磁吸力是除了浮球以外的移动部件重量总和，上十字梁固定在带有阀口和法兰孔的阀盖中心位置，阀口下面加工有内锥面，内锥面与外锥面的锥面角度相同；中心磁体对吸铁产生的磁吸力是浮球总重的二分之一至三分之二；通过阀盖上面的法兰孔用螺栓以密封方式将阀盖固定在阀筒上端法兰上，阀筒下端通过法兰用螺栓以密封方式固定在补气管法兰上，移动阀杆有效移动长度≥2H，H为阀盘空气过流量行程，浮球的直径小于等于阀盘的补气公称直径D。

全文数据：分体圆盘式浮球磁力消重过空阻水密封装置技术领域：本发明是一种用于水轮机补气管道上端防止尾水倒灌的密封装置。背景技术：水轮机上的补气管道是同转轮一起转动的，当水轮机脱离额定工况时，就会产生真空，此时需要通过补气管道向转轮真空区补入空气，真空消除后或在水轮机停止工作时，含有泥沙的尾水就会顺着补气管道倒灌，严重危害发电机组运行安全。为此，在补气管道上端必需安装一个既能通过空气又能阻止尾水倒灌的装置。目前，在补气管道上端一般安装单孔浮球密封装置或蝶阀，来防止尾水倒灌。单孔浮球密封装置不仅外形尺寸过大，而且补气过流环带面积小，因为受到浮球直径的限制，补气过流公称直径必须小于浮球的直径，不然浮球在尾水浮力的作用下就会从补气密封口出来，对尾水密封的功能失效，同时浮球在离心力作用下不稳定，导致板结在浮球表面上的泥沙置于密封口处，这样会因泥沙导致密封口漏水，并且浮球表面的圆度与密封口圆度在工艺上有不可克服的误差，这样会加剧漏水量。蝶阀在使用时都需要人工打开补气，人工关闭防止尾水倒灌，十分繁琐，同时阀口与阀盖也受到泥沙板结污染，导致关闭不严产生漏水现象。所以，本领域需要一种补气过流环带大、外形尺寸小、运行可靠、无人操作、防止泥沙板结和密封性好的过空阻水密封装置。发明内容：本发明旨在提供一种能更好满足安装在水轮机补气管道上过空阻水并防泥沙板结的密封装置方案，本技术方案所涉及的装置补气过流环带面大，能顺畅向转轮真空区补入空气，并且外形尺寸小，不受浮球直径限制，密封性能极佳，密封口处防泥沙板结性强，轴距短，不受离心力的影响，其主要技术特征是：在两端有法兰的阀筒内部下端中心位置通过下十字梁固定有托球环，把内部在轴线两端上固定有吸铁和配重的浮球置于托球环中，配重的重量大于吸铁的重量，把中心磁体置于连接管内部下面，连接管内加工有连接螺纹，连接管下端固定带有球面的顶盘，移动阀杆通过轴端法兰用固定螺栓固定在带有外锥面的阀盘下面中心上，下端有连接螺纹的移动阀杆穿过带有中十字梁的轴套后将内部装有中心磁体和下面带有球面的顶盘拧到移动阀杆下端，中十字梁的外端固定在阀筒的内部，并使球面距浮球距离为20～50毫米；把2～4块消重磁体对称固定在上十字梁下面，消重磁体下表面距内锥面上线1～5毫米，2～4块消重磁体在1～5毫米距离内产生的磁吸力是除了浮球以外的移动部件重量总和，上十字梁固定在带有阀口和法兰孔的阀盖中心位置，阀口下面加工有内锥面，内锥面与外锥面的锥面角度相同；中心磁体对吸铁产生的磁吸力约是浮球总重的二分之一至三分之二；通过阀盖上面的法兰孔用螺栓以密封方式将阀盖固定在阀筒上端法兰上，阀筒下端通过法兰用螺栓以密封方式固定在补气管法兰上，移动阀杆有效移动长度≥2H，H为阀盘空气过流量行程，浮球的直径小于等于阀盘的补气公称直径D。2～4块消重磁体在1～5毫米内对阀盘产生的磁吸力是阀盘本身重量加上固定螺栓、轴端法兰、移动阀杆、顶盘、连接管和中心磁体总重量之和；中心磁体对吸铁的磁吸力约是浮球重量再加上吸铁和配重重量总重量二分之一至三分之二，即中心磁体对吸铁产生的磁吸力是小于浮球总重量的；移动阀杆有效移动距离是阀盘开启行程的两倍以上，即≥2H，托球环在浮球的中心位置，吸铁与中心磁体距离在20～50毫米，浮球的直径小于等于阀盘的直径D。当尾水水位达到浮球直径三分之一时，浮球即可浮起上升至顶盘球面位置，中心磁体对吸铁产生磁吸力。当尾水水位达到大于浮球直径四分之三时或尾水没过整个浮球时，浮球此时产生的浮力大于阀盘、轴端法兰、移动阀杆、连接管、顶盘和中心磁体总重量。顶盘材质为铝合金材质，浮球为不锈钢材质。阀筒与上、下法兰皆采用密封方式进行把合，内锥面与外锥面角度一致，宽度相同，移动阀杆在轴套中可自由无间隙滑动。本发明提供的技术方案所达到的技术效果是这样实现的：在水轮机补气完毕或停机状态下，因尾水水位过高导致补气管道中尾水上升时，尾水水位没过浮球直径三分之一，浮球浮起达到顶盘底部球面位置，此时中心磁体的磁力穿过顶盘和不锈钢浮球吸住吸铁，随着尾水水位继续上升，水位达到浮球直径四分之三位置或将浮球全部淹没时，浮球产生的浮力大于移动部件重量的总和，浮力大于阀盘、移动阀杆、顶盘和中心磁体等重量总和，随着尾水水位继续上升，浮球通过移动阀杆托着阀盘上升至距2～4块消重磁体1～5毫米后，2～4块消重磁体对阀盘产生磁吸力为阀盘、移动阀杆、顶盘和中心磁体总重量，消重磁体产生磁吸力迅速吸起阀盘，阀盘外锥面与阀口的内锥面迅速接触密封，同时浮球产生的浮力完全转变成对阀盘的密封力，阀盘将尾水密封在补气管道内部。由于移动阀杆有效移动长度大于两倍阀盘补气行程，在尾水水位还没有到达轴套位置就因阀盘与阀口关闭而停止上升了。因此，含有泥沙的尾水水位是到不了轴套位置的，就更到不了阀盘和阀口内、外锥面位置了，故尾水中所含的泥沙就不能在轴套中和在有密封作用的内、外锥面上板结，所以本装置的密封性能极佳。当尾水水位下降到浮球直径三分之二时，即浮球的整体重量已大于浮球的浮力时，浮球整体包括配重和吸铁重量减去浮力差值的重量就会加到阀盘和移动阀杆等部件上面，由于2～4块消重磁体对阀盘所产生的磁吸力等于阀盘和移动阀杆等部件的重量，此时在这个重量上又加上了因尾水水位下降导致浮球的浮力减少，部分浮球的重量通过中心磁体的磁吸力加在阀盘上，此时2～4块消重磁体产生磁吸力小于阀盘、移动阀杆等部件重量再加上部分浮球的重量，故阀盘与阀口脱离。随着尾水水位继续下降，阀盘回到原来位置。当尾水水位下降至浮球直径三分之一以下时，因浮球重量已大于中心磁体对吸铁产生的磁吸力，浮球与顶盘脱离回到托球环中。由于阀盘和移动阀杆与浮球是分体的，轴向的轴系很短，补气管道转动产生的离心力对阀盘、移动阀杆和轴套没有影响，对浮球也无影响，因此提高各个部件的转动平衡性能，避免了因轴系过长产生的轴端跳动损坏轴套，保证了装置运行的可靠性，提高了其工作寿命。本发明结构巧妙而简单，将磁力、浮力和内、外锥面进行创造性结合和应用，与现有技术方案相比具有新颖性、创造性和实用性，必将广泛应用于水轮机补气领域和其它相关领域。附图说明：图1.分体圆盘式浮球磁力消重过空阻水密封装置主视图图2.分体圆盘式浮球磁力消重过空阻水密封装置工作密封视图图3.分体圆盘式浮球磁力消重过空阻水密封装置俯视图图4.分体圆盘式浮球磁力消重过空阻水密封装置A-A视图图5.分体圆盘式浮球磁力消重过空阻水密封装置B-B视图图6.分体圆盘式浮球磁力消重过空阻水密封装置C-C视图其中：1、阀盖2、上十字梁3、消重磁体4、阀口5、内锥面6、螺栓7、法兰孔8、法兰9、阀盘10、外锥面11、阀筒12、中十字梁13、固定螺栓14、轴端法兰15、顶盘16、吸铁17、浮球18、托球环19、下十字梁20、补气管法兰21、尾水22、配重23、球面24、中心磁体25、连接螺纹26、连接管27、移动阀杆28、轴套具体实施方式：通过下十字梁19把托球环18固定在上、下两端带有法兰8的阀筒11内部下端，再把内部上面固定有吸铁16、下端对称固定有配重22的浮球17置于托球环18中，轴端法兰14固定在移动阀杆27上端后，用固定螺栓13通过轴端法兰14把移动阀杆27固定在带外锥面10的阀盘9下面中心位置上，然后将另一端带有连接螺纹25的移动阀杆27穿过带有中十字梁12的轴套28后，把内部有中心磁体24、下面有球面23、并与内部带有连接螺纹25的连接管26为一体的顶盘15通过连接螺纹25拧到移动阀杆27下端，然后将中十字梁12端部固定在阀筒11内部上端，并且使顶盘15的球面23距浮球17表面距离为20～50毫米，使阀盘9距阀口4为H毫米。把2～4块消重磁体3对称固定在上十字梁2的下面，将带有2～4块消重磁体3的上十字梁2固定在阀盖1上带有内锥面5的阀口4中心位置上。通过法兰孔7用螺栓6把阀盖1固定在阀筒11上端法兰8上，通过法兰孔7用螺栓6把阀筒11下端法兰8固定在内有尾水21的补气管法兰20上。实施完毕。

权利要求：1.一种分体圆盘式浮球磁力消重过空阻水密封装置，其特征是，在两端有法兰的阀筒内部下端中心位置通过下十字梁固定有托球环，把内部在轴线两端上固定有吸铁和配重的浮球置于托球环中，配重的重量大于吸铁的重量，把中心磁体置于连接管内部下面，连接管内加工有连接螺纹，连接管下端固定带有球面的顶盘，移动阀杆通过轴端法兰用固定螺栓固定在带有外锥面的阀盘下面中心上，下端有连接螺纹的移动阀杆穿过带有中十字梁的轴套后将内部装有中心磁体和下面带有球面的顶盘拧到移动阀杆下端，中十字梁的外端固定在阀筒的内部，并使球面距浮球距离为20～50毫米；把2～4块消重磁体对称固定在上十字梁下面，消重磁体下表面距内锥面上线1～5毫米，2～4块消重磁体在1～5毫米距离内产生的磁吸力是除了浮球以外的移动部件重量总和，上十字梁固定在带有阀口和法兰孔的阀盖中心位置，阀口下面加工有内锥面，内锥面与外锥面的锥面角度相同；中心磁体对吸铁产生的磁吸力约是浮球总重的二分之一至三分之二；通过阀盖上面的法兰孔用螺栓以密封方式将阀盖固定在阀筒上端法兰上，阀筒下端通过法兰用螺栓以密封方式固定在补气管法兰上，移动阀杆有效移动长度≥2H，H为阀盘空气过流量行程，浮球的直径小于等于阀盘的补气公称直径D。

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