本发明属于水轮机导叶密封结构技术领域，涉及一种水轮机导叶端面密封结构及方法。

背景技术：

水轮机导叶端面密封是水轮发电机组的必要装置，是指当活动导叶全关时，防止导叶体端面与顶盖、底环之间漏水的密封，保证水轮发电机组的正常功能。目前水轮机导叶端面密封普遍采用的是“单一密封条”和“弹性支撑+密封条”两种形式。“单一密封条”形式的导叶端面密封结构如：实用新型专利cn201606177u《导叶端面密封装置》、实用新型专利cn209908650u《一种水轮机导叶端面密封结构》等，其优点是结构简单，安装方便，密封条太硬的话就容易发生刮擦损坏，太软的话容易冲刷脱落。“弹性支撑+密封条”形式的导叶端面密封结构如：实用新型专利cn203809195u《一种补偿式导叶端面密封装置》、发明专利cn110685844a和实用新型专利cn211174436u《一种水轮机活动导叶端面密封结构》等，其优点是上部密封条采用相对较硬的材料，安装更牢固，底部为可压缩的弹性支撑，导叶关闭时密封可以往下移动，并在导叶关闭后可以提供一定的预紧力。但其结构更复杂，还需要额外的气源等配套设施，且目前“弹性支撑+密封条”形式的导叶端面密封的上部密封条普遍采用黄铜加工制作，这种密封条存在与密封面贴合不紧密、易气蚀、不耐含泥沙水流的冲刷等缺点，使用寿命不长。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种水轮机导叶端面密封结构及方法，结构简单，采用在弹性支撑上侧设置密封件，压合件位于密封件两侧与其压合，锁紧密封件穿过压合件与水轮机底环或顶盖连接锁紧，弹性支撑和密封件被限制于底环和顶盖的安装槽内，当活动导叶全关闭时，导叶端面与密封件抵触压缩弹性支撑，位于蜗壳侧的高压水进入弹性支撑的压力腔反推弹性支撑推挤密封件，密封件与导叶端面抵触，密封性能好，密封寿命周期长，耐气蚀和耐冲刷性能好，操作简单方便。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种水轮机导叶端面密封结构，它包括弹性支撑、密封件、压合件和锁紧密封件；所述密封件位于弹性支撑的上侧面，压合件位于密封件两侧与其配合，锁紧密封件穿过压合件与其配合；锁紧密封件的上端面与压合件的上侧面位于同一水平面，密封件的上侧面高于压合件的上侧面；密封件上侧面受压后与导叶端面相接触，弹性支撑受压对密封件形成挤压。

所述弹性支撑的横截面为上侧和下侧平行，左右两侧为向外凸起的菱形结构，向外凸起的菱角为弧形结构。

所述弹性支撑的下侧面设置内凹的压力腔，压力孔与压力腔连通。

所述压力孔从压力腔一侧倾斜向上贯穿于弹性支撑的一侧。

所述密封件包括与密封体下侧面连接的压板，密封体的横截面为矩形结构，位于两侧设置向下倾斜的坡面。

所述密封件的材料为pet-p或peek。

所述压合件的横截面为矩形结构，沉孔与其竖直贯穿，位于矩形结构一侧设置压块，压块与矩形结构上侧面平行。

所述锁紧密封件为内六角螺栓，位于头部设置与其配合的密封防松填料。

所述密封防松填料为环氧树脂材料，可以任意填满内六角螺栓头部空隙，并与内六角螺栓头部的卡槽紧密配合。

如上所述的水轮机导叶端面密封结构的密封方法，它包括如下步骤：

s1，安装弹性支撑，导叶处于全开状态，将弹性支撑放置于底环的安装槽内，压力腔的开口朝向安装槽的槽底与其接触，压力孔朝向蜗壳侧；

s2，安装密封件，将密封件放置于弹性支撑上，压板与弹性支撑的上侧面接触；密封件位于两个活动导叶之间；

s3，安装压合件，将压合件卡入底环的安装槽两侧，压块压住密封体的压板；

s4，锁紧，锁紧密封件的内六角螺栓穿过压合件的沉孔与底环连接固定，再在内六角螺栓头部填满密封防松填料，填料上侧面与限位件的上侧面处于同一水平面；

在s4中，锁紧后的弹性支撑的压力孔与蜗壳高压侧的压力水连通；

s5，重复s1~s4,安装顶盖密封结构；顶盖密封结构和底环结构相互对称；

s6，密封，活动导叶全关，导叶端面沿密封件的密封体的坡面向上侧面滑动，驱动密封体推压弹性支撑，弹性支撑被压缩，导叶端面最终与密封体接触实现密封；

在s6中，当弹性支撑受压后，蜗壳侧的压力水从压力孔进入到压力腔内，施加弹性支撑的压力，该压力通过弹性支撑作用于密封件，增加密封体与导叶端面的压紧度。

一种水轮机导叶端面密封结构，它包括弹性支撑、密封件、压合件和锁紧密封件；述密封件位于弹性支撑的上侧面，压合件位于密封件两侧与其配合，锁紧密封件穿过压合件与其配合；锁紧密封件的上端面与压合件的上侧面位于同一水平面，密封件的上侧面高于压合件的上侧面；密封件上侧面受压后与导叶端面接触，弹性支撑受压对密封件形成挤压。结构简单，通过弹性支撑上侧设置密封件，压合件位于密封件两侧与其压合，锁紧密封件穿过压合件与水轮机底环或顶盖连接锁紧，弹性支撑和密封件被限制于底环和顶盖的安装槽内，当活动导叶全关闭时，导叶端面与密封件抵触压缩弹性支撑，通过弹性支撑的弹力和位于蜗壳侧的高压水进入弹性支撑的压力腔反推弹性支撑推挤密封件，密封件与导叶端面抵触，密封性能好，密封寿命周期长，耐气蚀和耐冲刷性能好，操作简单方便。

在优选的方案中，所述弹性支撑的横截面为上侧和下侧平行，左右两侧为向外凸起的菱形结构，向外凸起的菱角为弧形结构。结构简单，安装时，弹性支撑两侧的菱角为弧形结构，在受压前与安装槽侧面线接触，受压后与装槽侧面面接触，提高密封性能和增加受压后的稳定性及结构强度。

在优选的方案中，所述弹性支撑的下侧面设置内凹的压力腔，压力孔与压力腔连通。结构简单，使用时，蜗壳侧的高压水通过压力孔与压力腔连通，在弹性支撑受压后，压力水施加给弹性支撑的压力反作用于密封件，使密封件的密封体与导叶端面形成抵触，增加密封压紧力，提高密封性能。

在优选的方案中，所述压力孔从压力腔一侧倾斜向上贯穿于弹性支撑的一侧。结构简单，使用时，弹性支撑侧面的菱角与安装槽及密封件的压板之间形成压力水进水通道，蜗壳侧产生的压力水进入该通道。

在优选的方案中，所述密封件包括与密封体下侧面连接的压板，密封体的横截面为矩形结构，位于两侧设置向下倾斜的坡面。结构简单，使用时，压板被压合件压住，密封体两侧的坡面较低的边沿与压合件上侧面平齐，在导叶关闭时，导叶端面先从坡面较低边沿向较高边沿滑动，使密封体逐渐受到导叶端面的推压力。

在优选的方案中，所述密封件的材料为pet-p或peek。采用pet-p或peek的密封件，高分子聚合物材料特有的粘弹性能，极大地缓冲气蚀破坏和磨损，当发生气蚀时，高分子材料如同橡皮筋一样，在气泡产生和溃裂过程中产生弹性变形，并抗氧化，从而保护了本体不受到气蚀破坏，起到了抗气蚀的作用。

在优选的方案中，所述压合件的横截面为矩形结构，沉孔与其竖直贯穿，位于矩形结构一侧设置压块，压块与矩形结构上侧面平行。结构简单，使用时，内六角螺栓的头部位于沉孔内，避免与导叶端面摩擦，压块压住密封件的压板，限制密封件和弹性支撑发生位移。

在优选的方案中，所述锁紧密封件为内六角螺栓，位于头部设置与其配合的密封防松填料。结构简单，使用时，通过密封防松填料密封内六角螺栓头部，避免内六角螺栓受到气蚀，还能防止螺栓松动。

在优选的方案中，所述密封防松填料填满内六角螺栓头部空隙。结构简单，使用时，密封填料与内六角螺栓头部的卡槽紧密配合，避免密封防松填料在运行过程脱离，密封效果好。

在优选的方案中，如上水轮机导叶端面密封结构的密封方法，它包括如下步骤：

s1，安装弹性支撑，导叶处于全开状态，将弹性支撑放置于底环的安装槽内，压力腔的开口朝向安装槽的槽底与其接触，压力孔朝向蜗壳侧；

s2，安装密封件，将密封件放置于弹性支撑上，压板与弹性支撑的上侧面接触；密封件位于两个活动导叶之间；

s3，安装压合件，将压合件卡入底环的安装槽两侧，压块压住密封体的压板；

s4，锁紧，锁紧密封件的内六角螺栓穿过压合件的沉孔与底环连接固定，再在内六角螺栓头部填满密封防松填料，填料上侧面与限位件的上侧面处于同一水平面；

在s4中，锁紧后的弹性支撑的压力孔与蜗壳高压侧的压力水连通；

s5，重复s1~s4,安装顶盖密封结构；顶盖密封结构和底环结构相互对称；

s6，密封，活动导叶全关，导叶端面沿密封件的密封体的坡面向上侧面滑动，驱动密封体推压弹性支撑，弹性支撑被压缩，导叶端面最终与密封体接触实现密封；

在s6中，当弹性支撑受压后，蜗壳侧的压力水从压力孔进入到压力腔内，施加弹性支撑的压力，该压力通过弹性支撑作用于密封件，增加密封体与导叶端面的压紧度。该方法安装方便快捷，有利于提高活动导叶端面的密封性能，密封寿命周期长，耐气蚀和耐冲刷性能好。

一种水轮机导叶端面密封结构及方法，它包括弹性支撑、密封件、压合件和锁紧密封件，通过弹性支撑上侧设置密封件，压合件位于密封件两侧与其压合，锁紧密封件穿过压合件与水轮机底环或顶盖连接锁紧，弹性支撑和密封件被限制于底环和顶盖的安装槽内，当活动导叶全关闭时，导叶端面与密封件抵触压缩弹性支撑，通过位于蜗壳侧的高压水进入弹性支撑的压力腔反推弹性支撑推挤密封件，密封件与导叶端面抵触。本发明克服原活动导叶密封结构复杂，导叶端面密封不紧密，气蚀或冲刷导致寿命降低的问题，具有结构简单，密封性能好，密封寿命周期长，耐气蚀和耐冲刷性能好，操作简单方便的特点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的外部示意图。

图3为本发明弹性支撑的结构示意图。

图4为本发明密封件的结构示意图。

图5为本发明压合件的结构示意图。

图6为本发明锁紧密封件的结构示意图。

图中：弹性支撑1，压力腔11，压力孔12，密封件2，密封体21，压板22，压合件3，沉孔31，压块32，锁紧密封件4，密封防松填料41。

具体实施方式

如图1~图6中，一种水轮机导叶端面密封结构，它包括弹性支撑1、密封件2、压合件3和锁紧密封件4；所述密封件2位于弹性支撑1的上侧面，压合件3位于密封件2两侧与其配合，锁紧密封件4穿过压合件3与其配合；锁紧密封件4的上端面与压合件3的上侧面位于同一水平面，密封件2的上侧面高于压合件3的上侧面；密封件2上侧面受压后与导叶端面接触，弹性支撑1受压对密封件2形成挤压。结构简单，通过弹性支撑1上侧设置密封件2，压合件3位于密封件2两侧与其压合，锁紧密封件4穿过压合件3与水轮机底环或顶盖连接锁紧，弹性支撑1和密封件2被限制于底环和顶盖的安装槽内，当活动导叶全关闭时，导叶端面与密封件2抵触压缩弹性支撑1，通过位于蜗壳侧的高压水进入弹性支撑1的压力腔11反推弹性支撑1推挤密封件2，密封件2与导叶端面抵触，密封性能好，密封寿命周期长，耐气蚀和耐冲刷性能好，操作简单方便。

优选的方案中，所述弹性支撑1的横截面为上侧和下侧平行，左右两侧为向外凸起的菱形结构，向外凸起的菱角为弧形结构。结构简单，安装时，弹性支撑1两侧的菱角为弧形结构，在受压前与安装槽侧面线接触，受压后与装槽侧面面接触，提高密封性能和增加受压后的稳定性及结构强度。

优选的方案中，所述弹性支撑1的下侧面设置内凹的压力腔11，压力孔12与压力腔11连通。结构简单，使用时，蜗壳侧的高压水通过压力孔12与压力腔11连通，在弹性支撑1受压后，压力水施加给弹性支撑1的压力反作用于密封件2，使密封件2的密封体21与导叶端面形成抵触，增加密封压紧力，提高密封性能。

优选的方案中，所述压力孔12从压力腔11一侧倾斜向上贯穿于弹性支撑1的一侧。结构简单，使用时，弹性支撑1侧面的菱角与安装槽及密封件2的压板22之间形成压力水进水通道，蜗壳侧产生的压力水进入该通道。

优选的方案中，所述密封件2包括与密封体21下侧面连接的压板22，密封体21的横截面为矩形结构，位于两侧设置向下倾斜的坡面。结构简单，使用时，压板22被压合件3压住，密封体21两侧的坡面较低的边沿与压合件3上侧面平齐，在导叶关闭时，导叶端面先从坡面较低边沿向较高边沿滑动，使密封体21逐渐受到导叶端面的推压力。

优选的方案中，所述密封件2的材料为pet-p或peek。采用pet-p或peek的密封件2，高分子聚合物材料特有的粘弹性能，极大地缓冲气蚀破坏和磨损，当发生气蚀时，高分子材料如同橡皮筋一样，在气泡产生和溃裂过程中产生弹性变形，并抗氧化，从而保护了本体不受到气蚀破坏，起到了抗气蚀的作用。

优选的方案中，所述压合件3的横截面为矩形结构，沉孔31与其竖直贯穿，位于矩形结构一侧设置压块32，压块32与矩形结构上侧面平行。结构简单，使用时，内六角螺栓的头部位于沉孔31内，避免与导叶端面摩擦，压块32压住密封件2的压板22，限制密封件2和弹性支撑1发生位移。

优选的方案中，所述锁紧密封件4为内六角螺栓，位于头部设置与其配合的密封防松填料41。结构简单，使用时，通过密封防松填料41密封内六角螺栓头部，避免内六角螺栓受到气蚀。

优选的方案中，所述密封防松填料41为环氧树脂材料，可以任意填满内六角螺栓头部空隙。结构简单，使用时，密封防松填料与内六角螺栓头部的卡槽紧密配合，避免密封防松填料41在运行过程脱离，密封效果好。

优选的方案中，如上所述的水轮机导叶端面密封结构的密封方法，它包括如下步骤：

s1，安装弹性支撑，导叶处于全开状态，将弹性支撑1放置于底环的安装槽内，压力腔11的开口朝向安装槽的槽底与其接触，压力孔朝向蜗壳侧；

s2，安装密封件，将密封件2放置于弹性支撑1上，压板22与弹性支撑1的上侧面接触；密封件2位于两个活动导叶之间；

s3，安装压合件，将压合件3卡入底环的安装槽两侧，压块32压住密封体21的压板22；

s4，锁紧，锁紧密封件4的内六角螺栓穿过压合件3的沉孔31与底环连接固定，再在内六角螺栓头部填满密封防松填料，填料上侧面与限位件的上侧面处于同一水平面；

在s4中，锁紧后的弹性支撑1的压力孔12与蜗壳高压侧的压力水连通；

s5，重复s1~s4,安装顶盖密封结构；顶盖密封结构和底环结构相互对称；

s6，密封，活动导叶全关，导叶端面沿密封件2的密封体21的坡面向上侧面滑动，驱动密封体21推压弹性支撑1，弹性支撑1被压缩，导叶端面最终与密封体21接触实现密封；

在s6中，当弹性支撑1受压后，蜗壳侧的压力水从压力孔12进入到压力腔11内，施加弹性支撑1的压力，该压力通过弹性支撑1作用于密封件2，增加密封体21与导叶端面的压紧度。该方法安装方便快捷，有利于提高活动导叶端面的密封性能，密封寿命周期长，耐气蚀和耐冲刷性能好。

如上所述的水轮机导叶端面密封结构及方法，安装使用时，弹性支撑1上侧设置密封件2，压合件3位于密封件2两侧与其压合，锁紧密封件4穿过压合件3与水轮机底环或顶盖连接锁紧，弹性支撑1和密封件2被限制于底环和顶盖的安装槽内，当活动导叶全关闭时，导叶端面与密封件2抵触压缩弹性支撑1，位于蜗壳侧的高压水进入弹性支撑1的压力腔11反推弹性支撑1推挤密封件2，密封件2与导叶端面抵触，密封性能好，密封寿命周期长，耐气蚀和耐冲刷性能好，操作简单方便。

安装时，弹性支撑1两侧的菱角为弧形结构，在受压前与安装槽侧面线接触，受压后与装槽侧面面接触，提高密封性能和增加受压后的稳定性及结构强度。

使用时，蜗壳侧的高压水通过压力孔12与压力腔11连通，在弹性支撑1受压后，压力水施加给弹性支撑1的压力反作用于密封件2，使密封件2的密封体21与导叶端面形成抵触，增加密封压紧力，提高密封性能。

使用时，弹性支撑1侧面的菱角与安装槽及密封件2的压板22之间形成压力水进水通道，蜗壳侧产生的压力水进入该通道。

使用时，压板22被压合件3压住，密封体21两侧的坡面较低的边沿与压合件3上侧面平齐，在导叶关闭时，导叶端面先从坡面较低边沿向较高边沿滑动，使密封体21逐渐受到导叶端面的推压力。

采用pet-p或peek的密封件2，高分子聚合物材料特有的粘弹性能，极大地缓冲气蚀破坏和磨损，当发生气蚀时，高分子材料如同橡皮筋一样，在气泡产生和溃裂过程中产生弹性变形，并抗氧化，从而保护了本体不受到气蚀破坏，起到了抗气蚀的作用。

使用时，内六角螺栓的头部位于沉孔31内，避免与导叶端面摩擦，压块32压住密封件2的压板22，限制密封件2和弹性支撑1发生位移。

使用时，通过密封防松填料41密封内六角螺栓头部，避免内六角螺栓受到气蚀。

使用时，密封防松填料41填满内六角螺栓头部后，密封防松填料41能形成卡环与内六角螺栓头部的卡槽配合，避免密封防松填料41在运行过程脱离，密封效果好。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。