CN104989666B - 一种新型浮动可调型密封 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型浮动可调型密封，包括转子、定子、蜗壳、蜗盖、密封部件和安装座，转子包括轴和叶轮，叶轮固定在轴的端部，蜗壳的右端与定子螺栓连接，左端通过调整垫与蜗盖螺栓连接，轴通过轴承安装于定子的中心孔处，安装座通过轴套安装于轴上，密封部件包括移动件、固定件、弹簧和软管；软管安装于U型凹槽处；固定件通过螺钉固定在小内径凹槽处，移动件安装于大内径凹槽处，移动件相对于大内径凹槽可轴向移动，弹簧的一端固定在固定件上，另一端固定在移动件上；叶轮与移动件形成迷宫密封。本发明具有间隙最小化，泄漏最小化，节能增效的作用。

Description

一种新型浮动可调型密封

技术领域

本发明涉及一种密封装置，特别是涉及一种新型浮动可调型密封。

背景技术

离心式压缩机以及立式磁悬浮压缩机、膨胀机等所有带叶轮的透平压缩机，均依靠叶轮对气体作功使气体的压力和速度增加，而后又在扩压器中将速度能转变为压力能。以离心式压缩机为例说明透平压缩机的优点，离心式压缩机主要具有如下优点：1、离心式压缩机的气量大，结构简单紧凑，重量轻，机组尺寸小，占地面积小。2、运转平衡，操作可靠，运转率高，摩擦件少，因之备件需用量少，维护费用及人员少。3、在化工流程中，离心式压缩机对化工介质可以做到绝对无油的压缩过程。4、离心式压缩机等透平压缩机为一种回转运动的机器，它适宜于工业汽轮机或燃汽轮机直接拖动。对一般大型化工厂，常用副产蒸汽驱动工业汽轮机作动力，为热能综合利用提供了可能。因此现透平压缩机已广泛应用于石油化工生产、石油精炼、制冷等行业中。

在任何压缩机中，一旦工作流体升至较高压力，则该流体会试图通过任何可能的路径向低压区域流动。例如，在微型涡轮机中通常使用的离心式压缩机中，泄漏通道存在于压缩机叶轮和固定的压缩机壳体之间；该通道通向压缩机的轴承壳体。为了减少泄漏到轴承壳体中的量，通常在转动的压缩机叶轮与固定壳体之间包括一个或多个密封件。该密封件具有高流体阻力，从而阻碍流体经过它们流入轴承壳体内。

为解决上述压缩机叶轮和固定的压缩机壳体之间的泄漏，专利号为CN200480033178.0，揭露了一种压缩机中的密封装置，其采用的技术方案为：一种用于压缩空气和气体燃料的压缩机，包括：可转动的轴；安装在所述轴上的压缩机叶轮，该叶轮具有多个固定在其上的叶片；轴承壳体，其限定有内部空间；安装在所述轴承壳体中并可转动地支承所述轴的轴承；围绕所述叶轮的压缩机壳体，该压缩机壳体限定主气流通道，该压缩机壳体具有与所述压缩机叶轮的表面紧邻并间隔开的固定壁，所述表面从靠近所述主气流通道的位置朝着所述轴承壳体大致径向向内延伸；所述压缩机壳体和轴承壳体限定从所述压缩机主气流通道至所述轴承壳体内部的泄漏通道，至少部分所述泄漏通道限定在所述压缩机叶轮表面与所述压缩机壳体的固定壁之间；和位于所述泄漏通道中的密封装置，该密封装置包括：流体阻力元件，其布置在压缩机叶轮的所述表面与压缩机壳体的所述固定壁之间；所述泄漏通道的一部分，该部分从所述流体阻力元件延伸到所述轴承壳体，并且没有任何另外的流体阻力元件；和压缩空气供应管道，其穿过所述压缩机壳体通向泄漏通道的所述部分。该专利在说明书中进一步指出：所述流体阻力元件为迷宫密封件，但是也可以使用其它类型的用于提供高流体阻力的密封件(例如刷式密封)来代替。上述专利的技术方案虽在一定程度上解决了压缩机叶轮与壳体之间的泄漏问题，但由于叶轮在转动过程中，叶轮会脱离静止时的位置，会使得叶轮表面相对于壳体固定壁之间的间隙变大，从而仍然泄漏量大。

在透平压缩机中，当叶轮旋转作功时，叶轮会脱离静止时的位置，与原来的密封间隙会存在一定的差异，此时密封间隙会随着叶轮的转动而增大，致使叶轮做功的介质产生泄漏。当间隙越大时，泄漏量也就越多，从而作功效率也就越低，无法满足生产需要，更达不到节能增效的作用。因此如何设计一种密封装置，使间隙最小化，泄漏最小化，达到节能增效的作用，其问题有待进一步研究解决。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术的不足，提供了一种新型浮动可调型密封，本发明具有间隙最小化，泄漏最小化，节能增效的作用。

为了实现上述目的，本发明提供了一种新型浮动可调型密封，包括转子、定子、蜗壳、蜗盖、密封部件和安装座，所述转子包括轴和叶轮，所述叶轮固定在所述轴的端部，所述蜗壳的右端与所述定子螺栓连接，左端通过调整垫与所述蜗盖螺栓连接，所述轴通过轴承安装于所述定子的中心孔处，安装后，所述蜗盖的内流道与所述叶轮的叶片外轮廓相锲合；

所述安装座通过轴套安装于所述轴上，所述安装座的外圆与所述蜗壳右端的内孔相配合，所述安装座位于所述叶轮与所述定子之间；所述安装座的左端开有凹槽，所述凹槽由阶梯凹槽和U型凹槽组成，所述阶梯凹槽分小内径凹槽和大内径凹槽，所述U型凹槽设置在所述大内径凹槽的底面；

所述密封部件包括移动件、固定件、弹簧和软管；

所述软管安装于所述U型凹槽处；

所述固定件通过螺钉固定在所述小内径凹槽处，所述固定件横截面的宽度大于所述小内径凹槽横截面的宽度；

所述移动件安装于所述大内径凹槽处，所述移动件相对于所述大内径凹槽可轴向移动，所述移动件的最小内径处设置有内缺口；

所述移动件内缺口的底面与所述固定件的左端面构成所述移动件相对于所述大内径凹槽轴向移动的活动空间，所述活动空间内设置有弹簧，所述弹簧的一端固定在所述固定件上，另一端固定在所述移动件上；

所述叶轮右端面设置有内密封齿；所述移动件上设置有与所述叶轮的内密封齿相配合的外密封齿，所述叶轮与所述移动件通过内密封齿与外密封齿相配合，形成迷宫密封。

进一步的，所述软管可充气，当所述软管充气胀大变圆时，所述移动件在软管的作用下轴向左移。

进一步的，所述软管可充气的气源来自于所述蜗壳出气管道的气压。

进一步的，所述软管可充气的气源来自于外部充气装置。

进一步的，所述新型浮动可调型密封还包括控制装置和检测装置，所述检测装置与所述控制装置相连接，所述控制装置与所述外部充气装置相连接。

进一步的，所述叶轮的右端面相对于所述安装座的左端面有间隙。

进一步的，所述间隙的大小为0.1～0.5mm。

本发明的有益效果：

1、本发明密封部件的移动件在软管的作用下，相对于凹槽可轴向移动，当由于叶轮的转动而导致间隙增大时，此时软管充气胀大变圆，促使移动件跟随着叶轮的移动而同向移动，以减小间隙，保证间隙最小化，泄漏最小化，具有节能增效的作用。

2、本发明固定件限制移动件轴向移动的距离，保证移动件在一定空间范围内活动，不会出现移动件与叶轮磨蹭的可能性，以保证在密封的过程中，转子始终正常运行。

3、本发明固定件与移动件之间固定有弹簧，起移动件的复位作用。

4、本发明的叶轮与移动件之间形成迷宫密封，密封效果好，泄漏量少，作功效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为图1的A处放大图；

图3为本发明实施例的工作状态示意图一；

图4为本发明实施例的工作状态示意图二。

上述附图标记：

1蜗壳，2定子，3安装座，4密封部件，5轴，6叶轮，7蜗盖，4.1、移动件，4.2固定件，4.3软管，4.4弹簧

具体实施方式

下面结合附图对发明进一步说明，但不用来限制本发明的范围。

实施例

为清楚说明本发明的技术方案，以下表述中使用的术语“左”“右”等类似表达方式，均是相对于图1～4中对应的方向所一致的。

如图1、2所示，本发明提供的一种新型浮动可调型密封，包括转子、定子2、蜗壳1、蜗盖7、密封部件4和安装座3，所述转子包括轴5和叶轮6，所述叶轮6固定在所述轴5的端部，所述蜗壳1的右端与所述定子2螺栓连接，左端通过调整垫与所述蜗盖7螺栓连接，所述轴5通过轴承安装于所述定子2的中心孔处，安装后，所述蜗盖7的内流道与所述叶轮6的叶片外轮廓相锲合。通过调整垫来调整，蜗盖7相对于蜗壳1的轴向距离，即来调整蜗盖7内流道相对于叶轮6的叶片外轮廓的相对间隙。

所述安装座3通过轴套安装于所述轴5上，所述安装座3的外圆与所述蜗壳1右端的内孔相配合，所述安装座3位于所述叶轮6与所述定子2之间；所述安装座3的左端开有凹槽，所述凹槽由阶梯凹槽和U型凹槽组成，所述阶梯凹槽分小内径凹槽和大内径凹槽，所述U型凹槽设置在所述大内径凹槽的底面。

所述密封部件4包括移动件4.1、固定件4.2、弹簧4.4和软管4.3；所述软管4.3安装于所述U型凹槽处；所述固定件4.2通过螺钉固定在所述小内径凹槽处，所述固定件4.2横截面的宽度大于所述小内径凹槽横截面的宽度；所述移动件4.1安装于所述大内径凹槽处，所述移动件4.1相对于所述大内径凹槽可轴向移动，所述移动件4.1的最小内径处设置有内缺口；所述移动件4.1内缺口的底面与所述固定件4.2的左端面构成所述移动件4.1相对于所述大内径凹槽轴向移动的活动空间，所述活动空间内设置有弹簧4.4，所述弹簧4.4的一端固定在所述固定件4.2上，另一端固定在所述移动件4.1上；所述叶轮6右端面设置有内密封齿；所述移动件4.1上设置有与所述叶轮6的内密封齿相配合的外密封齿，所述叶轮6与所述移动件4.1通过内密封齿与外密封齿相配合，形成迷宫密封。

密封部件4的移动件4.1相对于安装座3的大内径凹槽是可轴向移动的。为限制移动件4.1轴向移动的活动空间范围，固定件4.2的横截面宽度要求大于小内径凹槽的宽度，对应的移动件4.1的最小内径处设置有内缺口，此内缺口的宽度大于或等于固定件4.2相对于小内径凹槽宽度多余的部分，因此移动件4.1内缺口的底面相对于固定件4.2的左端面构成了移动件4.1相对于大内径凹槽轴向移动的活动空间范围。

软管4.3是可充气的，充气后软管4.3会胀大变圆，由于移动件4.1相对于大内径凹槽是可轴向移动的，即移动件4.1相对于大内径凹槽是浮动或者非固定的，在软管4.3的作用下，移动件4.1会被软管4.3推动而轴向左移。

移动件4.1内缺口的底面与固定件4.2的左端面构成移动件4.1相对于大内径凹槽轴向移动的活动空间，活动空间内设置有弹簧4.4，弹簧4.4的一端固定在固定件4.2上，另一端固定在移动件4.1上。弹簧4.4起移动件4.1的复位作用。当移动件4.1在软管4.3的作用下，被推动轴向左移时，弹簧4.4被压缩。当移动件4.1要求复位时，即轴向右移时，此时移动件4.1在弹簧4.4的弹力作用下，恢复到原始位置。

软管4.3可充气的气源有两种得到方式：

1、软管4.3可充气的气源来自于蜗壳1出气管道的气压。在工作时，随着叶轮6旋转作功，蜗壳1出气管道的气压会慢慢上升，而出气管道与软管4.3相连接，当出气管道的气压达到一定值时，气压会充斥在软管4.3内，使软管4.3增压变圆，推动移动件4.1左移，以减小间隙。同时固定件4.2限制移动件4.1在一定空间范围内移动，不会出现移动件4.1与叶轮6磨蹭的可能性，以保证在密封的过程中，转子始终正常运行。停止工作时，出气管道上的气压与软管4.3内的气压等同，此时软管4.3会随着出气管道内气压的减小而减小，从而推动移动件4.1的力减弱，移动件4.1开始右移。

2、软管4.3可充气的气源来自于外部充气装置。同时本发明的新型浮动可调型密封还包括控制装置和检测装置，所述检测装置与所述控制装置相连接，所述控制装置与所述外部充气装置相连接。检测装置用于检测叶轮6的转速或轴向移动的位移等量，检测装置检测后将信息反馈至控制装置，控制装置则根据检测装置反馈的信息，开启外部充气装置，外部充气装置对软管4.3充气，软管4.3充气后压力增大而变圆，推动移动件4.1左移，以减小间隙。

本发明要求减小的间隙指的是叶轮6的右端面相对于安装座3的左端面的间隙。标准的所述间隙的大小为0.1～0.5mm。间隙的大小与泄漏量成正比，间隙越大，泄漏越大，叶轮作功效率也就越低。

工作时，叶轮6旋转作功，叶轮6会脱离静止时的位置，使得叶轮6的右端面与安装座3的左端面的间隙增大(参见图3所示，叶轮6轴向左移，移动方向为箭头所指方向)，此时软管4.3由于出气管道内气压的增大或外部充气装置的作用，充气胀大而变圆，推动移动件4.1左移，即移动件4.1会随着叶轮6的移动而同向移动，从而使得叶轮6的右端面与安装座3的左端面的间隙减小(参见图4所示，移动件4.1左移，移动方向为箭头所指方向)，间隙减小，泄漏减小。同时固定件4.2限制移动件4.1轴向移动的距离，防止移动件4.1与叶轮6出现磨蹭，影响转子的正常运转。在移动件4.1移动的过程中，固定在移动件4.1与固定件4.2之间的弹簧4.4被压缩。

停止工作时，叶轮6转速降低，叶轮6慢慢回落至静止时的位置，即叶轮6轴向右移，此时软管4.3由于出气管道内气压的降低或外部充气装置的作用，软管4.3内气压降低，软管4.3变小变扁，此时移动件4.1在弹簧4.4的弹力作用下右移，复位到原始位置。

本发明以其巧妙地设计，移动件4.1在软管4.2的作用下跟随着叶轮6的移动而同向移动，弹簧4.4实现移动件4.1的复位，从而保证叶轮6的右端面与安装座3的左端面的间隙小，泄漏量小，作功效率高，具有节能增效的作用。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其(膨胀机、立式磁悬浮压缩机及所有带叶轮的透平压缩机)等同物界定。

Claims (7)

1.一种新型浮动可调型密封，其特征在于：包括转子、定子、蜗壳、蜗盖、密封部件和安装座，所述转子包括轴和叶轮，所述叶轮固定在所述轴的端部，所述蜗壳的右端与所述定子螺栓连接，左端通过调整垫与所述蜗盖螺栓连接，所述轴通过轴承安装于所述定子的中心孔处，安装后，所述蜗盖的内流道与所述叶轮的叶片外轮廓相锲合；

所述安装座通过轴套安装于所述轴上，所述安装座的外圆与所述蜗壳右端的内孔相配合，所述安装座位于所述叶轮与所述定子之间；所述安装座的左端开有凹槽，所述凹槽由阶梯凹槽和U型凹槽组成，所述阶梯凹槽分小内径凹槽和大内径凹槽，所述U型凹槽设置在所述大内径凹槽的底面；

所述密封部件包括移动件、固定件、弹簧和软管；

所述软管安装于所述U型凹槽处；

所述固定件通过螺钉固定在所述小内径凹槽处，所述固定件横截面的宽度大于所述小内径凹槽横截面的宽度；

所述移动件安装于所述大内径凹槽处，所述移动件相对于所述大内径凹槽可轴向移动，所述移动件的最小内径处设置有内缺口；

所述移动件内缺口的底面与所述固定件的左端面构成所述移动件相对于所述大内径凹槽轴向移动的活动空间，所述活动空间内设置有弹簧，所述弹簧的一端固定在所述固定件上，另一端固定在所述移动件上；

所述叶轮右端面设置有内密封齿；所述移动件上设置有与所述叶轮的内密封齿相配合的外密封齿，所述叶轮与所述移动件通过内密封齿与外密封齿相配合，形成迷宫密封。

2.根据权利要求1所述的一种新型浮动可调型密封，其特征在于，所述软管可充气，当所述软管充气胀大变圆时，所述移动件在软管的作用下轴向左移。

3.根据权利要求2所述的一种新型浮动可调型密封，其特征在于，所述软管可充气的气源来自于所述蜗壳出气管道的气压。

4.根据权利要求2所述的一种新型浮动可调型密封，其特征在于，所述软管可充气的气源来自于外部充气装置。

5.根据权利要求4所述的一种新型浮动可调型密封，其特征在于，所述新型浮动可调型密封还包括控制装置和检测装置，所述检测装置与所述控制装置相连接，所述控制装置与所述外部充气装置相连接。

6.根据权利要求1所述的一种新型浮动可调型密封，其特征在于，所述叶轮的右端面相对于所述安装座的左端面有间隙。

7.根据权利要求6所述的一种新型浮动可调型密封，其特征在于，所述间隙的大小为0.1～0.5mm。