CN110107528B - 一种mvr离心式蒸汽压缩机组合式密封结构 - Google Patents

Abstract

本专利涉及MVR离心式蒸汽压缩机技术领域，公开了一种MVR离心式蒸汽压缩机组合式密封结构，包括叶轮、叶轮背板、进气管、穿过叶轮背板并与叶轮固定连接的转轴、固定密封环、旋转密封环、密封套和密封盘，旋转密封环和密封盘连接在转轴上，固定密封环和密封套均固定连接在叶轮背板上，密封套位于蒸汽通道的端部，固定密封环和旋转密封环相对的面上设有相匹配的密封齿，密封盘和叶轮背板相对的面上设有相匹配的径向密封齿，密封盘与密封套相对的面上设有相匹配的轴向密封齿。本方案设计了轴向密封和径向密封结合，不仅能够配合隔离蒸汽杜绝环境空气进入MVR系统破坏系统的真空度，还能够防止隔离蒸汽进入齿轮箱中使得底座油站滑油乳化。

Description

一种MVR离心式蒸汽压缩机组合式密封结构

技术领域

本发明涉及MVR离心式蒸汽压缩机技术领域，具体是一种MVR离心式蒸汽压缩机组合式密封结构。

背景技术

MVR蒸发系统是用于替代常规单效蒸发系统或多效蒸发系统的新型蒸发系统，由于其可以将蒸发器出来的二次蒸汽的汽化潜热通过机械增压的方式消耗较低的电能大幅度提高二次蒸汽的饱和压力和饱和温度，将一次蒸汽(也叫生蒸汽，动力蒸汽)的使用量降低或完全替代，从而用较低的电能消耗就可以回收大量的二次蒸汽中具有的汽化潜热，将蒸发或浓缩过程中的能耗大幅度降低，实现较为明显的节能收益。

受限于国内工业制造设计水平和经济发展水平的限制，国内MVR蒸发系统的规模化使用基本上在2010年后开始启动，由于节能效果明显，得到了较为快速的发展。随着国内制造业升级提档，MVR系统使用的机械增压的设备也在这几年从低效率的罗茨压缩机逐步过渡到高效率的离心压气机，除了一些蒸发量偏小、蒸发温差较大的应用场合还在用低效率的罗茨压缩机或类似的容积式压缩机，离心压缩机的应用范围越来越大。

MVR系统使用的离心压缩机有一个核心的技术问题：压缩机的密封问题。在MVR系统的使用过程中为了降低蒸发器的结垢，一般会采用低于环境压力的真空蒸发技术，降低物料的蒸发温度，对于有热敏性的物料，其蒸发温度只有50～60℃左右对应的蒸发压力(绝对压力)只有0.123～0.199bar，远小于环境压力(绝对压力1bar)，这就要求压缩机的密封结构性能可靠，密封能力强，确保环境空气不会通过压缩机的密封进入MVR蒸发系统中，导致系统的真空状态失效。MVR离心式蒸汽压缩机的转子在固定不动的壳体内高速旋转，转子和壳体之间必须保留一定的间隙，以避免摩擦、磨损以及碰撞等故障的发生，同时，由于间隙的存在，自然会有部分气体在压缩机内由高压部位向低压部位泄漏，泄漏不仅降低了压缩机的工作效率，而且还将导致环境污染，甚至着火爆炸等事故，因此，压缩机的泄漏现象是不允许产生的。压缩机的密封装置就是为了减少或防止气体的泄漏。

MVR离心式蒸汽压缩机一般采用迷宫式、浮环式、碳环式或充气密封等几种密封方式对气体进行密封。浮环密封是一种油膜密封，结构复杂，制造精度高，密封油易乳化，且密封油泄漏会造成压缩气体污染；充气密封对外供蒸汽压力、流量等有一定的要求，且耗气量大，不节能；碳环密封成本高，密封效果好，可以不用密封蒸汽，压缩机运行中没有喘振的情况下，可靠性有保证，维护成本较高。目前最常用的迷宫式密封有轴向迷宫密封和径向错齿迷宫密封，轴向迷宫密封结构简单，成本低，但是泄露的密封蒸汽冷凝成水也非常容易窜入齿轮箱中导致滑油乳化，影响压缩机的可靠性。径向错齿迷宫密封结构更简单，密封蒸汽泄漏冷凝的水在密封盘上径向高速甩出，不会进入齿轮箱导致滑油乳化。但是对于蒸发压力较低，温升较高的压缩机，径向密封盘的径向尺寸也会相应增加，密封盘在高速下的变形也会变大容易导致与固定件的碰擦，导致压缩机发生故障，特别是压缩机开机时有喘振的情况下。

发明内容

本发明意在提供一种MVR离心式蒸汽压缩机组合式密封结构，以解决背景技术中提出的问题。

为了达到上述目的，本发明的基础方案如下：

一种MVR离心式蒸汽压缩机组合式密封结构，包括叶轮、叶轮背板、进气管以及穿过叶轮背板并与叶轮固定连接的转轴，所述叶轮背板内设有蒸汽通道，所述进气管与蒸汽通道连通，还包括固定密封环、旋转密封环、密封套和密封盘，所述旋转密封环和密封盘连接在转轴上，所述旋转密封环位于叶轮与密封盘之间，所述固定密封环和密封套均固定连接在叶轮背板上，所述密封套位于蒸汽通道的端部，所述固定密封环和旋转密封环相对的面上设有相匹配的密封齿，所述密封盘和叶轮背板相对的面上设有相匹配的径向密封齿，所述密封盘与密封套相对的面上设有相匹配的轴向密封齿。

基础方案的有益效果：(1)本方案设计了轴向密封和径向密封结合，不仅能够配合隔离蒸汽杜绝环境空气进入MVR系统破坏系统的真空度，还能够防止隔离蒸汽进入齿轮箱中使得底座油站滑油乳化。

(2)本方案能够适用于不同型号的蒸汽压缩机，且能够达到较好的密封效果。

(3)本方案采用轴向密封和径向密封相结合，在保证密封效果的情况下有效缩小了密封盘的尺寸，使得密封盘周边的线速度减小，从而使得蒸汽压缩机在运转的时候产生的噪音更小。

进一步，所述叶轮和叶轮背板相对的面上设有径向密封齿。在叶轮和叶轮背板部分增加一个径向密封通道，经过这个径向密封通道减压后形成比叶轮产生的压缩气体压力略高的气流，进入MVR系统，阻隔压缩机产生的压力气体向外泄漏。

进一步，所述固定密封环和旋转密封环上的密封齿为相互配合的多头螺纹。多头螺纹配合连接，不影响固定密封环和旋转密封环相对转动的前提下，能够达到更好的密封效果。

进一步，所述固定密封环和旋转密封环上的密封齿为阶梯环形齿。将密封齿设为阶梯状的，能够达到更好的密封效果。

进一步，所述密封套和密封盘上的径向密封齿为阶梯环形齿。将密封齿设为阶梯状的，能够达到更好的密封效果。

进一步，所述密封套与蒸汽通道接触的侧边设有环形阶梯，所述环形阶梯相邻的断面上设有若干端槽气道。环形阶梯与叶轮背板组合形成环形腔，端槽气道与叶轮背板构成均匀分布的布气道，使来自蒸汽通道、环形腔的蒸汽均匀地进入密封通道。

附图说明

图1为本发明实施例一的剖视图；

图2为本发明实施例二的剖视图；

图3为本发明实施例三的剖视图；

图4为本发明实施例四的剖视图；

图5为本发明实施例一、实施例二中的旋转密封环的剖视图；

图6为本发明实施例一、实施例二中的固定密封环的剖视图；

图7为本发明实施例三、实施例四中的旋转密封环的剖视图；

图8为本发明实施例三、实施例四中的固定密封环的剖视图；

图9为本发明实施例一、实施例三中的密封套的剖视图；

图10为本发明实施例一、实施例三中的密封盘的剖视图；

图11为本发明实施例二、实施例四中的密封套的剖视图；

图12为本发明实施例二、实施例四中的密封盘的剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：叶轮1、叶轮背板2、进气管3、转轴4、固定密封环5、旋转密封环6、密封套7、密封盘8、蒸汽通道9、环形阶梯10、端槽气道11、多头螺纹12、轴向均布环形密封齿13、阶梯环形齿14。

实施例一

基本如附图1所示：一种MVR离心式蒸汽压缩机组合式密封结构，包括叶轮1、叶轮背板2、进气管3、穿过叶轮背板2并与叶轮1固定连接的转轴4、固定密封环5、旋转密封环6、密封套7和密封盘8，叶轮背板2内设有蒸汽通道9，进气管3与蒸汽通道9连通，叶轮1和叶轮背板2相对的面上设有径向密封齿。旋转密封环6和密封盘8连接在转轴4上，旋转密封环6位于叶轮1与密封盘8之间，固定密封环5和密封套7均通过螺栓固定连接在叶轮背板2上，密封套7位于蒸汽通道9的端部，结合图5、图6所示，固定密封环5和旋转密封环6相对的面上设有相互配合的多头螺纹12，密封盘8和叶轮背板2相对的面上设有相匹配的径向密封齿，结合图9、图10所示，密封盘8与密封套7相对的面上设有相匹配的轴向均布环形密封齿13。密封套7与蒸汽通道9接触的侧边设有环形阶梯10，环形阶梯10相邻的断面上开设有若干端槽气道11。

密封套7与密封盘8之间形成第一轴向密封通道，密封盘8与叶轮1与叶轮背板2之间形成第一径向密封通道，旋转密封环6与固定密封环5之间形成第二轴向密封通道，叶轮1与叶轮背板2之间形成第二径向密封通道。

具体实施过程如下：进气管3引入蒸汽，蒸汽通过蒸汽通道9进入环形阶梯10与叶轮背板2形成的环形槽中，随后通过端槽气道11与叶轮背板2形成的布气道分成两路蒸汽均匀地进入到第一轴向密封通道和第一径向密封通道内。一路流经第一径向密封通道的蒸汽流经第一径向密封通道减压后进入第二轴向密封通道内，进一步减压后进入叶轮1背部，经第二径向密封通道减压后形成的气流比叶轮1产生的压缩气体的压力略高，进入MVR离心式蒸汽压缩机的真空系统，阻隔环境空气通过压缩机的轴密封进入MVR离心式蒸汽压缩机的真空系统。另一路流经第一轴向密封通道的蒸汽经过第一轴向密封通道减压后以略大于环境大气压力的压力泄露到环境中，防止蒸汽进入到齿轮箱中导致齿轮箱中的滑油乳化。

实施例二

本实施例与实施例一相比区别仅在于：结合图2、图11、图12所示，密封盘8与密封套7相对的面上的密封齿为阶梯环形齿14。

实施例三

本实施例与实施例一相比区别仅在于：结合图3、图7、图8所示，固定密封环5和旋转密封环6相对的面上的密封齿为阶梯环形齿14。

实施例四

本实施例与实施例一相比区别仅在于：结合图4、图7、图8、图11、图12所示，密封盘8与密封套7相对的面上的密封齿为阶梯环形齿14；固定密封环5和旋转密封环6相对的面上的密封齿为阶梯环形齿14。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (2)

1.一种MVR离心式蒸汽压缩机组合式密封结构，包括叶轮、叶轮背板、进气管以及穿过叶轮背板并与叶轮固定连接的转轴，所述叶轮背板内设有蒸汽通道，所述进气管与蒸汽通道连通，其特征在于：还包括固定密封环、旋转密封环、密封套和密封盘，所述旋转密封环和密封盘连接在转轴上，所述旋转密封环位于叶轮与密封盘之间，所述固定密封环和密封套均固定连接在叶轮背板上，所述密封套位于蒸汽通道的端部，所述固定密封环和旋转密封环相对的面上设有相匹配的密封齿，所述固定密封环和旋转密封环上的密封齿为相互配合的多头螺纹，所述密封盘和叶轮背板相对的面上设有相匹配的径向密封齿，所述密封盘与密封套相对的面上设有相匹配的轴向密封齿，所述密封套和密封盘上的径向密封齿为阶梯环形齿，所述叶轮和叶轮背板相对的面上设有径向密封齿。

2.根据权利要求1所述的MVR离心式蒸汽压缩机组合式密封结构，其特征在于：所述密封套与蒸汽通道接触的侧边设有环形阶梯，所述环形阶梯相邻的断面上设有若干端槽气道。