CN109026761A - 一种压缩机主机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压缩机主机，包括叶轮，所述叶轮通过一拉杆固定在一高速轴上，所述叶轮的背部还设有一叶轮背气封，所述叶轮与所述叶轮背气封之间设有气封空腔，所述气封空腔的两侧分别由第一气封槽组和第二气封槽组形成，且所述第一气封槽组包括一锯齿部和与之匹配的第二锯齿部，所述第二锯齿部套套设有第一锯齿部内部，且所述第二气封槽组包括第三锯齿部和与之匹配的第四锯齿部，所述第四锯齿部套设于所述第三锯齿部。本发明的优点是：双迷宫密封设计，尤其是叶轮背设计，可以降低轴向力，增加机组稳定性，降低功耗，提升效率；双迷宫密封设计，可以更小的降低泄漏，而且没有易损件。
Description
技术领域
本发明涉及空气压缩机领域，更确切的地说是一种压缩机主机。
背景技术
离心压缩机也叫“涡烨压缩机”，压缩机的一种。结构和操作原理同离心鼓风机相似，但总是多级式的，能使气体获得较高压强，处理量较大，效率较高。排气压力高于0.015兆帕、气体主要沿着径向流动的透平压缩机，又称径流压缩机。排气压力低于0.2兆帕的，一般又称为离心鼓风机。离心压缩机广泛用于各种工艺流程中，用来输送空气、各种工艺气体或混合气体，并提高其压力。工业上常按用途或气体的种类命名，如高炉鼓风机和氨离心压缩机等,在离心压缩机中，高速旋转的叶轮给予气体的离心力作用，以及在扩压通道中给予气体的扩压作用，使气体压力得到提高。早期，由于这种压缩机只适于低，中压力、大流量的场合，而不为人们所注意。由于化学工业的发展，各种大型化工厂，炼油厂的建立，离心压缩机就成为压缩和输送化工生产中各种气体的关键机器，而占有极其重要的地位。随着气体动力学研究的成就使离心压缩机的效率不断提高，又由于高压密封，小流量窄叶轮的加工，多油楔轴承等技术关键的研制成功，解决了离心压缩机向高压力，宽流量范围发展的一系列问题，使离心压缩机的应用范围大为扩展，以致在很多场合可取代往复压缩机，而大大地扩大了应用范围。
传统的奇数级的离心式压缩机，因为没有背靠背的叶轮平衡轴向力，所以气体压缩产生的轴向力会产生一个巨大的不平衡力，对机组的整体稳定性造成影响。同时为了平衡这个轴向力，现有设计的止推轴承，也会产生不少的功耗。
同时，传统的密封设计一方面不能减少气体拉力，同时也会存在如下两个问题：
1.采用单迷宫密封设计：耗材少，但是泄漏量大；
2.采用单碳环密封设计：泄漏量少，但是耗材昂贵。
发明内容
本发明的目的是提供一种压缩机主机，其可以解决现有技术的压缩机主机存在轴向力的问题。
本发明采用以下技术方案：
一种压缩机主机，包括叶轮，所述叶轮通过一拉杆固定在一高速轴上，所述叶轮的背部还设有一叶轮背气封，所述叶轮与所述叶轮背气封之间设有气封空腔，所述气封空腔的两侧分别由第一气封槽组和第二气封槽组形成，且所述第一气封槽组包括一锯齿部和与之匹配的第二锯齿部，所述第二锯齿部套套设有第一锯齿部内部，且所述第二气封槽组包括第三锯齿部和与之匹配的第四锯齿部，所述第四锯齿部套设于所述第三锯齿部。
所述第一锯齿部设于所述叶轮上，所述第二锯齿部设于所述叶轮背气封上。
还包括一气封件，且所述气封件套设于所述高速轴上。
还包括一齿轮，且所述齿轮通过所述高速轴连接带动。
还包括进口导叶，且所述进口导叶可调节进入到叶轮上的进风量。
还包括出口导叶，且所述出口导叶为可调出口导叶，其可通过调节导叶的开关调节出风量的大小。
还包括油封装置。
本发明的优点是：双迷宫密封设计，尤其是叶轮背设计，可以降低轴向力，增加机组稳定性，降低功耗，提升效率；.双迷宫密封设计，可以更小的降低泄漏，而且没有易损件。
附图说明
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：
图1是本发明结构示意图。
图2是图1的局部放大图。
图3是本发明的转子组件的结构示意图。
具体实施方式
下面进一步阐述本发明的具体实施方式：
如图1、图2所示，本发明公开了一种压缩机主机，包括叶轮4，所述叶轮4通过一拉杆12固定在一高速轴9上，所述叶轮4的背部还设有一叶轮背气封5，所述叶轮4与所述叶轮背气封5之间设有气封空腔6，所述气封空腔6的两侧分别由第一气封槽组21和第二气封槽组22形成，且所述第一气封槽组21包括一锯齿部211和与之匹配的第二锯齿部212，所述第二锯齿部212套套设有第一锯齿部211内部，且所述第二气封槽组22包括第三锯齿部221和与之匹配的第四锯齿部222，所述第四锯齿部222套设于所述第三锯齿部221。所述第一锯齿部设于所述叶轮4上，所述第二锯齿部设于所述叶轮背气封5上。
本发明通过设置第一气封槽组和第二气封槽组，即对气体起到一定的密封作用，又不是完全密封的，一定程度起到缓冲密封的作用。
本发明的叶轮通过转子组件连接带动，且所述转子组件包括轴9和齿轮8，分别为第一轴91、第二轴92和第三轴93，第一齿轮84、第二齿轮85、第三齿轮86和第四齿轮87，所述第一齿轮84设于所述第一轴91上，第二齿轮85和第三齿轮86设于第二轴92上，第四齿轮87设于第三轴93上，第一齿轮94与第二齿轮85啮合，第三齿轮86与第四齿轮87啮合，且第三齿轮86与第四齿轮87斜齿啮合。且第三齿轮86的直径远大于第二齿轮85和第四齿轮87。所述第三轴93的前端固设叶轮。通过动力装置带动第一轴转动，通过设于其上的第一齿轮与与第二齿轮啮合，带动第二轴转动，从而带动第三轴转动，由于第三轴上设有叶轮，带动叶轮转动。第一轴为高速轴，由于第三齿轮的直径远大于第二齿轮和第四齿轮，因此第三轴的转速为低速轴，减少气动轴向拉力，同时把剩下的轴向力，通过止推环，从高速轴传递到低速驱动轴(大轴)，从这两个方面，减少轴向拉力造成的危害，提高机组的可靠性。
还包括一主油泵10，且所述主油泵10连接带动润滑油系统。还包括进口导叶13，且所述进口导叶13可调节进入到叶轮上的进风量。还包括出口导叶3，且所述出口导叶3为可调出口导叶，其可通过调节导叶的开关调节出风量的大小，本发明还包括油封装置。
本发明在叶轮背部上沿增加若道梳齿密封即第一气封槽组21，并且在第一气封槽组和第二气封槽组之间设置空腔。
根据CFD模拟流场分析，模拟气流通过第一气封槽组以后节流膨胀，在空腔中继续节流膨胀，释放压力，同时降低流速，继续在梳齿密封中节流膨胀。达到整体微量泄漏的目的。气体通过层流的方式，越过梳齿，进入腔体一方面膨胀，一方面气体由层流变成紊流，降低了流速，使得压力降低。叶轮背后采用迷宫密封和背后的聚四氟乙烯板贴合，因为叶轮采用铝材，聚四氟乙烯板的特殊物性(比铝软，高温融化)所以和迷宫密封结合可以有非常好的密封效果,达到微量泄漏，同时平衡气动拉力造成的巨大轴向力。同时，我们在叶轮背有密封的同时，在轴上还有一道气封，双气封之间有一段空腔，作为恒压，这样可以媲美碳环密封的密封效果，但是不像碳环密封一样需要频繁更换。
实施例：
现有的污水厂条件不具备单独的风机流量监测。所以决定按先后顺序开启多台风机，监控总管流量的变化，来分析鼓风机的气量变化。
依据水厂设备现场二十年的实际经验，在多台鼓风机共网运行的条件下，后开的风机由于管网阻力的关系，气量会比出厂偏小。
考虑到Bison turbo是污水处理行业的新晋品牌，所以分别按照(1)Hv turbo,(2)Siemens,(3)Bison Turbo.这样的先后顺序开启。
试验结果分析
功率分析：
Siemens的鼓风机实际消耗功率为：512/624x355＝291kW
Bison Turbo的鼓风机的实际消耗功率为:417.7/624x355＝237.6kW
流量分析：
考虑到管网的互相干扰的因素取干扰因子0.94
估算2000年的老hv turbo的实测流量约为8000/(8000+12000)x17052/0.94＝7256m3/h
估算2017年的新Siemens的实测流量为12000/(8000+12000)x17052/0.94＝10884m3/h
比功率分析(压缩每立方空气，实际需要的功耗)
Siemens:291kW/(10884m3/h/60)＝1.6
Bison turbo:237.6kW/(12740m3/h/60)＝1.11
实践表明：SIEMENS比BISON TURBO能耗最少高出31.7％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种压缩机主机，其特征在于，包括叶轮，所述叶轮通过一拉杆固定在一高速轴上，所述叶轮的背部还设有一叶轮背气封，所述叶轮与所述叶轮背气封之间设有气封空腔，所述气封空腔的两侧分别由第一气封槽组和第二气封槽组形成，且所述第一气封槽组包括一锯齿部和与之匹配的第二锯齿部，所述第二锯齿部套套设有第一锯齿部内部，且所述第二气封槽组包括第三锯齿部和与之匹配的第四锯齿部，所述第四锯齿部套设于所述第三锯齿部。
2.根据权利要求1所述的压缩机主机，其特征在于，所述第一锯齿部设于所述叶轮上，所述第二锯齿部设于所述叶轮背气封上。
3.根据权利要求2所述的压缩机主机，其特征在于，还包括一气封件，且所述气封件套设于所述高速轴上。
4.根据权利要求3所述的压缩机主机，其特征在于，还包括一齿轮，且所述齿轮通过所述高速轴连接带动。
5.根据权利要求4所述的压缩机主机，其特征在于，还包括进口导叶，且所述进口导叶可调节进入到叶轮上的进风量。
6.根据权利要求5所述压缩机主机，其特征在于，还包括出口导叶，且所述出口导叶为可调出口导叶，其可通过调节导叶的开关调节出风量的大小。
7.根据权利要求6所述的压缩机主机，其特征在于，还包括油封装置。
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