CN110131168A - 一种具有径向间隙密封结构的涡旋压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有径向间隙密封结构的涡旋压缩机，包括壳体，壳体内配设有相互啮合呈涡旋状的动涡盘和静涡盘，静涡盘与壳体固接，动涡盘能够绕着静涡盘的基圆中心进行平动；动涡盘和静涡盘的内侧壁上均开有密封齿。本发明的一种具有径向间隙密封结构的涡旋压缩机，可以降低涡旋压缩机的切向泄漏量，提高涡旋压缩机的运行效率；结构简单，密封效果好，工艺上容易实现，适合工业化批量生产。

Description

一种具有径向间隙密封结构的涡旋压缩机

技术领域

本发明属于压缩机密封机构技术领域，涉及一种具有径向间隙密封结构 的涡旋压缩机。

背景技术

涡旋压缩机是20世纪70年代发展起来的一种新型容积式压缩机。与传 统的往复式压缩机相比，涡旋压缩机的体积更小、重量更轻、效率更高，因 而被广泛用于化工工业和制冷领域。但是，对于涡旋压缩机而言，间隙泄漏 是制约其运行效率的一个主要因素，对间隙进行密封是提高涡旋压缩机压缩 性能的重要途径。涡旋压缩机的间隙泄漏可按部位的不同分为径向泄漏和切 向泄漏，对径向泄漏密封主要是通过轴向的密封的装置实现的，但是，对于 涡旋压缩机的切向泄漏来说，密封主要是借助两个涡旋体的径向啮合来实 现。

在实际压缩机运转中，为保证动静盘侧壁面不发生摩擦，需预留一定的 径向间隙，其值为0.010-0.030mm。径向间隙内存在切向泄漏，会降低压缩 机的容积效率和绝热效率。因此，对涡旋压缩机的径向间隙进行密封具有重 要的意义。

研究发现，通过径向间隙的最大泄漏速度几乎是通过轴向间隙最大泄漏 速度的一倍，而在排气开始渐开线展角前200±20度至后150±30度范围内， 切向泄漏量超过全部切向泄漏量的一半。因此，通过径向间隙的切向泄漏不 可忽略，并且需要对涡旋式压缩机这一角度范围内的泄漏结构进行优化以限 制通过径向间隙的泄漏量。由于涡旋压缩机型线的复杂性和工作过程的特殊 性，在现有的径向间隙密封装置中，存在着结构复杂、加工工艺难，可靠性 差，密封效果差等问题，目前很难实现在涡旋压缩机中的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有径向间隙密封结构的涡旋压缩机，可以降 低涡旋压缩机的切向泄漏量，提高涡旋压缩机的运行效率。

本发明所采用的技术方案是，一种具有径向间隙密封结构的涡旋压缩 机，包括壳体，壳体内配设有相互啮合呈涡旋状的动涡盘和静涡盘，静涡盘 与壳体固接，动涡盘能够绕着静盘基圆圆心进行平动；动涡盘和静涡盘的内 侧壁上均开有密封齿。

本发明的特点还在于：

密封齿呈矩形。

密封齿的齿高与泄漏间隙之比不小于10。

密封齿的齿间距是其齿高的4倍。

以渐开线中心起始位置为0度角，动涡盘和静涡盘的密封齿开在 θ-200°～θ+150°的角度范围处，其中θ为涡旋压缩机排气开始时的涡圈中 心渐开线展角。

以渐开线中心起始位置为0度角，开在动涡盘和静涡盘的θ-200°～θ间 的密封齿为内侧密封齿，内侧密封齿的齿高为动涡盘厚度的1/8～1/10。

以渐开线中心起始位置为0度角，开在动涡盘和静涡盘的θ～θ+150°间 的密封齿为外侧密封齿，外侧密封齿的齿高为动涡盘厚度的1/4～1/5。

本发明的有益效果是：

本发明一种具有径向间隙密封结构的涡旋压缩机，可以降低涡旋压缩机 的切向泄漏量，提高涡旋压缩机的运行效率；结构简单，密封效果好，工艺 上容易实现，适合工业化批量生产。

附图说明

图1是本发明一种具有径向间隙密封结构的涡旋压缩机的剖面图；

图2是本发明一种具有径向间隙密封结构的涡旋压缩机的剖面图Ⅰ部位 局部放大图；

图3是本发明一种具有径向间隙密封结构的涡旋压缩机的剖面图Ⅱ部位 的局部放大图；

图4是本发明一种具有径向间隙密封结构的涡旋压缩机密封齿孔口和容 腔内气体流动模式图；

图5是本发明一种具有径向间隙密封结构的涡旋压缩机的剖面图Ⅲ部位 的局部放大图；

图6是本发明一种具有径向间隙密封结构的涡旋压缩机的剖面图Ⅳ部位 的局部放大图。

图中，1.壳体，2.动涡盘，3.静涡盘，4.密封齿。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

一种具有径向间隙密封结构的涡旋压缩机，如图1所示，包括壳体1， 壳体1内配设有相互啮合呈涡旋状的动涡盘2和静涡盘3，静涡盘3与壳体 1固接，动涡盘2的能够绕着静盘的基圆中心进行平动；以渐开线中心起始 位置为0度角，动涡盘2和静涡盘3的θ-200°～θ+150°的角度范围处的内 壁上均开有密封齿4；其中θ为涡旋压缩机排气开始时的涡圈中心渐开线展 角。其中，密封齿4的齿高与间隙比不小于10，密封齿4的齿间距是其齿高 的4倍。

以渐开线中心起始位置为0度角，开在动涡盘2和静涡盘3的θ-200° ～θ间的密封齿4为内侧密封齿，内侧密封齿的齿高为动涡盘2厚度的 1/8～1/10；以渐开线中心起始位置为0度角，开在动涡盘2和静涡盘3的 θ～θ+150°间的密封齿4为外侧密封齿，外侧密封齿的齿高为动涡盘2厚度 的1/4～1/5。

涡旋压缩机在工作时，动涡盘2在主轴的驱动和防自转机构的相位保持 下做平面圆周运动，动涡盘2和静涡盘3间形成若干对月牙形工作腔对气体 进行压缩。如图2和图3所示，密封齿4只在动涡盘2和静涡盘3的内侧布 置，在涡旋体进行啮合时，由于啮合的一侧为光滑壁面，可以保证具有密封 槽4的一侧不会由于接触而产生破坏，增强了密封结构的可靠性；密封齿4 为矩形结构，其与啮合的光滑壁面组成直通型的迷宫结构，能够使得密封槽4的耗散最大，径向间隙的泄漏最小。设计密封齿4的齿高H与泄漏间隙C 之比满足H/C＞10，密封齿4的齿间距D与其齿高H之比满足D/H＝4，该 设计使从孔口中射出的射流动能最大化耗散，降低泄漏的效果最好。

如图4所示，气体在压差的作用下由高压腔向低压腔流动，在经过密封 齿4的齿顶与动涡盘2之间的间隙时，气体受到节流作用流速迅速增大而压 力和温度都降低，通过间隙之后，气体在容腔内体积迅速膨胀，产生了很强 的旋涡。由于空腔容积比间隙容积大很多，所以容腔内气流的速度迅速下降， 在旋涡的作用下，动能转化为气体的内能，温度升高而压力回升很少，这样， 气体每经过一个密封齿4和容腔就会受到一次节流和扩容作用，气流能量逐 渐耗散，压力降低，气体泄漏的推动力逐渐减小，达到密封效果

密封槽4仅在动涡盘2和静涡盘3径向间隙泄漏大的地方开设，既可最 大程度地限制泄漏量又能有效降低加工成本。以渐开线中心起始位置为0度 角，则排气开始时外啮合点渐开线展角为θ度。开设角度为排气开始时涡圈 中心渐开线展角θ后150±30度，以及排气开始时的涡圈中心渐开线展角θ前 200±20度，因为在该角度范围内，径向泄漏最为严重，开设后对降低泄漏 最为有效。同时，径向间隙流道在涡圈外侧长度较长，而在内侧长度较短， 因此密封槽的尺寸在不同的涡线角度下不同。

采用变密封槽间距设计，如图5所示，内侧密封槽小，且密度大，如图 6所示，外侧密封槽大，密度小，以保证在径向啮合间隙±10°范围内至少有 5～6个密封齿。特别是涡圈中心处的径向间隙流道，如果密封槽宽度较大， 反而会增大泄漏。如图4，图5所示，内侧密封槽尺寸明显小于外侧密封槽 的尺寸，其宽度和高度尺寸约为外侧密封槽的1/2，但仍然满足H/C＞10和 D/H＝4的最优结构设计。在能保证密封效果的同时，降低开槽数量，降低了加工成本。

本发明一种具有径向间隙密封结构的涡旋压缩机在使用时，只需要在动 涡盘2和静涡盘3上开上密封齿4后，然后组装在壳体1内即可正常使用。

本发明的一种具有径向间隙密封结构的涡旋压缩机，在动涡盘2和静涡 盘3上开上密封齿4，可以降低涡旋压缩机的切向泄漏量，提高涡旋压缩机 的运行效率；结构简单，密封效果好，工艺上容易实现，适合工业化批量生 产。

Claims (5)

1.一种具有径向间隙密封结构的涡旋压缩机，其特征在于，包括壳体(1)，所述壳体(1)内配设有相互啮合呈涡旋状的动涡盘(2)和静涡盘(3)，所述静涡盘(3)与壳体(1)固接，所述动涡盘(2)能够绕着静涡盘(3)的基圆中心进行平动；所述动涡盘(2)和静涡盘(3)的内侧壁上均开有成矩形的密封齿(4)，所述密封齿(4)的齿间距是其齿高的4倍。

2.根据权利要求1所述的一种具有径向间隙密封结构的涡旋压缩机，其特征在于，所述密封齿(4)的齿高与泄漏间隙之比不小于10。

3.根据权利要求1所述的一种具有径向间隙密封结构的涡旋压缩机，其特征在于，以渐开线中心起始位置为0度角，以排气开始时外啮合点渐开线展角为θ度；所述动涡盘(2)和静涡盘(3)的密封齿(4)开在排气开始时涡圈中心渐开线展角θ后150°±30°与θ前200°±20°之间。

4.根据权利要求3所述的一种具有径向间隙密封结构的涡旋压缩机，其特征在于，以渐开线中心起始位置为0度角，开在动涡盘(2)和静涡盘(3)的θ-200°±20°～θ间的密封齿(4)为内侧密封齿，所述内侧密封齿的齿高为动涡盘(2)厚度的1/8～1/10。

5.根据权利要求3所述的一种具有径向间隙密封结构的涡旋压缩机，其特征在于，以渐开线中心起始位置为0度角，开在动涡盘(2)和静涡盘(3)的θ～θ+150°±30°间的密封齿(4)为外侧密封齿，所述外侧密封齿的齿高为动涡盘(2)厚度的1/4～1/5。