CN110553039A - 一种螺杆膨胀机密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热动力机械技术领域，具体涉及一种螺杆膨胀机密封结构，所述密封结构设置在螺杆转轴两端的台阶与壳体内壁组成的空间内，其特征在于，包括机械密封部分和非接触式密封部分；本发明提供的螺杆膨胀机密封结构，采用非接触式密封和机械密封两种形式组成的集装式密封形式，在保证密封性的同时，与现有轴封形式相比较，结构更加简单，且设置有能够充注阻塞液的充注孔和判断内部零件损坏的引流孔，使螺杆膨胀机在高转速工况下平稳运行，减少了油、水、气泄露的风险，延长了轴封使用寿命，降低螺杆膨胀机使用成本。

Description

一种螺杆膨胀机密封结构

技术领域

本发明涉及一种热动力机械技术领域，具体涉及一种螺杆膨胀机密封结构。

背景技术

螺杆膨胀机是依靠气体体积膨胀，驱动螺杆转子旋转，将热能转换为机械能的一种热机。是21世纪获得长足发展的一种新兴动力机械，可广泛应用于工业余热回收、地热发电、生物质发电等领域，可直接驱动发电机，也可直接拖动泵、风机等机械设备。

螺杆膨胀机主要由一对互相啮合的螺杆转子和机壳组成，转子与转子、转子与机壳之间以间隙密封，形成容积可持续变化的工作腔，利用蒸汽、热水或者汽液两相流等热源，形成具有一定压力温度的气体，具有一定压力温度的气体体积膨胀，驱动螺杆转子旋转，将热能转换为机械能的一种装置。特别是对于高速旋转的螺杆膨胀机，对密封结构具有较高要求，且由于螺杆膨胀机的降温、润滑要求和对工作介质较高的密封要求，需要严格的将油、水、气隔离开。

如公开号为CN103867232B的发明专利公开了一种密封性好的螺杆膨胀机，在螺杆膨胀机设有由螺旋密封、机械密封、迷宫密封和离心密封四种密封形式组成的四重密封，从而使得的本发明的密封性能好，可以很好的把水和油隔离开，使水不能进入油的系统，保证螺杆膨胀机正常运行。该发明采用多种密封方式进行螺杆膨胀机的密封，虽然提高了密封性，但是同时存在结构复杂、无法及时检测故障位置的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种结构简单、密封性能好的螺杆膨胀机密封结构。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种螺杆膨胀机密封结构，所述密封结构设置在螺杆转轴两端的台阶与壳体内壁组成的空间内，包括机械密封部分和非接触式密封部分；

所述机械密封部分包括动环座、动环、第一静环座、第一静环、第二静环座及第二静环；

所述动环座套设固定于螺杆转轴的台阶处，所述动环套设固定于动环座的一端；

所述第一静环座和第二静环座分别设置于壳体与螺杆转轴形成的轴封腔的两端，所述第一静环通过第一弹性件与第一静环座固定连接，所述第二静环通过第二弹性件于第二静环座固定连接，所述第一静环、第二静环分别接触动环的两侧并形成机械密封；

所述非接触式密封部分包括动密封件和静密封件，所述动密封件套设固定于动环座远离动环的一端，所述静密封件与动密封件相对并设置于第一静环座远离第一静环的一端，所述静密封件与动密封件之间形成密封通道，所述密封通道内设有非接触密封圈，所述静密封件上设置有两道泄压槽。

其中，所述第一弹性件包括第一弹簧和第一垫圈，所述第一弹簧的一端连接第一静环座，另一端连接第一垫圈，所述第一垫圈远离第一弹簧的一侧与第一静环连接。

其中，所述第二弹性件包括第二弹簧和第二垫圈，所述第二弹簧的一端连接第二静环座，另一端连接第二垫圈，所述第二垫圈远离第二人弹簧的一侧与第二静环连接。

其中，所述第一静环、第二静环与动环接触的部分均设置有窄端面结构。

其中，所述第一静环座壳体内壁之间、第一静环座与静密封件之间、第一静环座与第一静环之间、第二静环座与壳体内壁之间、第二静环座与第一静环座之间、第二静环座与第二静环之间、动环座与螺杆转轴之间、动环座与动密封件之间、动环座与动环之间均设置有密封圈。

其中，所述动环座与螺杆转轴之间、第二静环座与壳体内壁之间、动环座与动环之间均设置有防转销钉。

其中，所述动环的一侧与动环座抵接，另一侧设有挡圈，所述挡圈通过紧钉螺钉锁紧于动环座上。

其中，所述第二静环座的底面、第一静环和第二静环的侧面以及动环的顶面共同形成密封腔，所述第二静环座上设有充注孔，所述充注孔一端穿过壳体与外部环境连通，另一端与密封腔连通。

其中，所述第一静环座上设有引流孔，所述引流孔一端穿过壳体与外部环境连通，另一端连通第一静环座与动环座之间的空腔。

本发明的有益效果在于：本发明提供的螺杆膨胀机密封结构，采用非接触式密封和机械密封两种形式组成的集装式密封形式，在保证密封性的同时，与现有轴封形式相比较，结构更加简单且设置有能够充注阻塞液的充注孔和判断内部零件损坏的引流孔，使螺杆膨胀机在高转速工况下平稳运行，减少了油、水、气泄露的风险，延长了轴封使用寿命，降低螺杆膨胀机使用成本。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的螺杆膨胀机密封结构的结构示意图；

标号说明：

1、机械密封部分；11、动环座；12、动环；121、挡圈；13、第一静环座；131、第一弹簧；132、第一垫圈；133、引流孔；14、第一静环；15、第二静环座；151、第二弹簧；152、第二垫圈；153、充注孔；16、第二静环；17、密封圈；18、防转销钉；

2、非接触式密封部分；21、动密封件；22、静密封件；23、密封通道；24、非接触密封圈；

3、壳体；

4、螺杆转轴。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1所示，本发明的一种螺杆膨胀机密封结构，所述密封结构设置在螺杆转轴4两端的台阶与壳体3内壁组成的空间内，包括机械密封部分1和非接触式密封部分2；

所述机械密封部分1包括动环座11、动环12、第一静环座13、第一静环14、第二静环座15及第二静环16；

所述动环座11套设固定于螺杆转轴4的台阶处，所述动环12套设固定于动环座11的一端；

所述第一静环座13和第二静环座15分别设置于壳体3与螺杆转轴4形成的轴封腔的两端，所述第一静环14通过第一弹性件与第一静环座13固定连接，所述第二静环16通过第二弹性件于第二静环座15固定连接，所述第一静环14、第二静环16分别接触动环12的两侧并形成机械密封；

所述非接触式密封部分2包括动密封件21和静密封件22，所述动密封件21套设固定于动环座11远离动环12的一端，所述静密封件22与动密封件21相对并设置于第一静环座13远离第一静环14的一端，所述静密封件22与动密封件21之间形成密封通道23，所述密封通道23内设有非接触密封圈24，所述静密封件22上设置有两道泄压槽。

上述螺杆膨胀机密封结构的工作原理为：工作时，非接触式密封部分2，动密封件21随螺杆转轴4转动，动密封件21与静密封件22相配合但非接触密封(动密封件21与静密封件22之间设置有非接触式密封圈，动密封件21与静密封件22之间的密封通道23形成一层油膜也可以很好地起到密封效果)，避免了螺杆膨胀机在高转速工作状态下动密封件21与静密封件22的磨损且静密封件22上设置有两道泄压槽，泄压槽的存在加强了非接触式密封的密封性；机械密封部分1，动环座11和动环12随螺杆转轴4一起转动，第一静环14与动环12相配合接触密封，第一静环14与第一静环座13之间设置有第一弹性件，当第一静环14与动环12有磨损时，由于第一弹性机构的补偿作用，第一静环14与动环12仍然可以相配合接触密封；第二静环16与动环12相配合接触密封，第二静环16与第二静环座15之间设置有第二弹性件，当第二静环16与动环12有磨损时，由于第二弹性机构的补偿作用，第二静环16与动环12仍然可以相配合接触密封。

由上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明提供的螺杆膨胀机密封结构，采用非接触式密封和机械密封两种形式组成的集装式密封形式，在保证密封性的同时，与现有轴封形式相比较，结构更加简单，且设置有能够充注阻塞液的充注孔和判断内部零件损坏的引流孔，使螺杆膨胀机在高转速工况下平稳运行，减少了油、水、气泄露的风险，延长了轴封使用寿命，降低螺杆膨胀机使用成本。

进一步的，所述第一弹性件包括第一弹簧131和第一垫圈132，所述第一弹簧131的一端连接第一静环座13，另一端连接第一垫圈132，所述第一垫圈132远离第一弹簧131的一侧与第一静环14连接。

进一步的，所述第二弹性件包括第二弹簧151和第二垫圈152，所述第二弹簧151的一端连接第二静环座15，另一端连接第二垫圈152，所述第二垫圈152远离第二人弹簧的一侧与第二静环16连接。

进一步的，所述第一静环14、第二静环16与动环12接触的部分均设置有窄端面结构。

由上述描述可知，通过对第一静环和第二静环进行窄端面设计，减小了第一静环与动环之间、第二静环与动环之间的接触面积，从而减小了发热面积。

进一步的，所述第一静环座13壳体3内壁之间、第一静环座13与静密封件22之间、第一静环座13与第一静环14之间、第二静环座15与壳体3内壁之间、第二静环座15与第一静环座13之间、第二静环座15与第二静环16之间、动环座11与螺杆转轴4之间、动环座11与动密封件21之间、动环座11与动环12之间均设置有密封圈17。

由上述描述可知，通过密封圈的设置，进一步加强了机械密封结构的密封性。

进一步的，所述动环座11与螺杆转轴4之间、第二静环座15与壳体3内壁之间、动环座11与动环12之间均设置有防转销钉18。

由上述描述可知，通过防转销钉的设置，防止了相互固定连接的部件之间由于螺旋装置的运动而发生位移，进一步提高了密封结构的可靠性。

进一步的，所述动环12的一侧与动环座11抵接，另一侧设有挡圈121，所述挡圈121通过紧钉螺钉锁紧于动环座11上。

由上述描述可知，通过挡圈的设置，防止动环于螺旋转轴上进行侧移，增强了密封结构的可靠性。

进一步的，所述第二静环座15的底面、第一静环14和第二静环16的侧面以及动环12的顶面共同形成密封腔，所述第二静环座15上设有充注孔153，所述充注孔153一端穿过壳体3与外部环境连通，另一端与密封腔连通。

由上述描述可知，通过充注孔的设置，可向密封腔内充注阻塞液，密封腔内具有一定压力的阻塞液既有密封的作用，且具有润滑、冷却降温的作用。

进一步的，所述第一静环座13上设有引流孔133，所述引流孔133一端穿过壳体3与外部环境连通，另一端连通第一静环座13与动环座11之间的空腔。

由上述描述可知，通过引流孔的设置，当机械密封部分、非接触式密封部分损坏或者其他密封圈损坏时，可根据引流孔排出的介质(阻塞液、油或者蒸汽)判断哪个部件需要更换。

实施例一：

一种螺杆膨胀机密封结构，所述密封结构设置在螺杆转轴4两端的台阶与壳体3内壁组成的空间内，包括机械密封部分1和非接触式密封部分2；

所述机械密封部分1包括动环座11、动环12、第一静环座13、第一静环14、第二静环座15及第二静环16；

所述动环座11套设固定于螺杆转轴4的台阶处，所述动环12套设固定于动环座11的一端；

所述第一静环座13和第二静环座15分别设置于壳体3与螺杆转轴4形成的轴封腔的两端，所述第一静环14通过第一弹性件与第一静环座13固定连接，所述第二静环16通过第二弹性件于第二静环座15固定连接，所述第一静环14、第二静环16分别接触动环12的两侧并形成机械密封；

所述非接触式密封部分2包括动密封件21和静密封件22，所述动密封件21套设固定于动环座11远离动环12的一端，所述静密封件22与动密封件21相对并设置于第一静环座13远离第一静环14的一端，所述静密封件22与动密封件21之间形成密封通道23，所述密封通道23内设有非接触密封圈24，所述静密封件22上设置有两道泄压槽。

所述第一弹性件包括第一弹簧131和第一垫圈132，所述第一弹簧131的一端连接第一静环座13，另一端连接第一垫圈132，所述第一垫圈132远离第一弹簧131的一侧与第一静环14连接；

所述第二弹性件包括第二弹簧151和第二垫圈152，所述第二弹簧151的一端连接第二静环座15，另一端连接第二垫圈152，所述第二垫圈152远离第二人弹簧的一侧与第二静环16连接；

所述第一静环14、第二静环16与动环12接触的部分均设置有窄端面结构；

所述第一静环座13壳体3内壁之间、第一静环座13与静密封件22之间、第一静环座13与第一静环14之间、第二静环座15与壳体3内壁之间、第二静环座15与第一静环座13之间、第二静环座15与第二静环16之间、动环座11与螺杆转轴4之间、动环座11与动密封件21之间、动环座11与动环12之间均设置有密封圈17；

所述动环座11与螺杆转轴4之间、第二静环座15与壳体3内壁之间、动环座11与动环12之间均设置有防转销钉18；

所述动环12的一侧与动环座11抵接，另一侧设有挡圈121，所述挡圈121通过螺钉锁紧于动环座11上；

所述第二静环座15的底面、第一静环14和第二静环16的侧面以及动环12的顶面共同形成密封腔，所述第二静环座15上设有充注孔153，所述充注孔153一端穿过壳体3与外部环境连通，另一端与密封腔连通；

所述第一静环座13上设有引流孔133，所述引流孔133一端穿过壳体3与外部环境连通，另一端连通第一静环座13与动环座11之间的空腔。

综上所述，本发明提供的螺杆膨胀机密封结构，采用非接触式密封和机械密封两种形式组成的集装式密封形式，在保证密封性的同时，与现有轴封形式相比较，结构更加简单，且设置有能够充注阻塞液的充注孔和判断内部零件损坏的引流孔，使螺杆膨胀机在高转速工况下平稳运行，减少了油、水、气泄露的风险，延长了轴封使用寿命，降低螺杆膨胀机使用成本；

通过对第一静环和第二静环进行窄端面设计，减小了第一静环与动环之间、第二静环与动环之间的接触面积，从而减小了发热面积；

通过密封圈的设置，进一步加强了机械密封结构的密封性；

通过泄压槽的设置进一步加强了非接触式密封结构的密封性。

通过防转销钉的设置，防止了相互固定连接的部件之间由于螺旋装置的运动而发生位移，进一步提高了密封结构的可靠性；

通过挡圈的设置，防止动环于螺旋转轴上进行侧移，增强了密封结构的可靠性；

通过充注孔的设置，可向密封腔内充注阻塞液，密封腔内具有一定压力的阻塞液既有密封的作用，且具有润滑、冷却降温的作用；

通过引流孔的设置，当机械密封部分、非接触式密封部分损坏或者其他密封圈损坏时，可根据引流孔排出的介质(阻塞液、油或者蒸汽)判断哪个部件需要更换。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种螺杆膨胀机密封结构，所述密封结构设置在螺杆转轴两端的台阶与壳体内壁组成的空间内，其特征在于，包括机械密封部分和非接触式密封部分；

所述机械密封部分包括动环座、动环、第一静环座、第一静环、第二静环座及第二静环；

所述动环座套设固定于螺杆转轴的台阶处，所述动环套设固定于动环座的一端；

所述第一静环座和第二静环座分别设置于壳体与螺杆转轴形成的轴封腔的两端，所述第一静环通过第一弹性件与第一静环座固定连接，所述第二静环通过第二弹性件于第二静环座固定连接，所述第一静环、第二静环分别接触动环的两侧并形成机械密封；

所述非接触式密封部分包括动密封件和静密封件，所述动密封件套设固定于动环座远离动环的一端，所述静密封件与动密封件相对并设置于第一静环座远离第一静环的一端，所述静密封件与动密封件之间形成密封通道，所述密封通道内设有非接触密封圈，所述静密封件上设置有两道泄压槽。

2.根据权利要求1所述螺杆膨胀机密封结构，其特征在于，所述第一弹性件包括第一弹簧和第一垫圈，所述第一弹簧的一端连接第一静环座，另一端连接第一垫圈，所述第一垫圈远离第一弹簧的一侧与第一静环连接。

3.根据权利要求1所述螺杆膨胀机密封结构，其特征在于，所述第二弹性件包括第二弹簧和第二垫圈，所述第二弹簧的一端连接第二静环座，另一端连接第二垫圈，所述第二垫圈远离第二人弹簧的一侧与第二静环连接。

4.根据权利要求1所述螺杆膨胀机密封结构，其特征在于，所述第一静环、第二静环与动环接触的部分均设置有窄端面结构。

5.根据权利要求1所述螺杆膨胀机密封结构，其特征在于，所述第一静环座壳体内壁之间、第一静环座与静密封件之间、第一静环座与第一静环之间、第二静环座与壳体内壁之间、第二静环座与第一静环座之间、第二静环座与第二静环之间、动环座与螺杆转轴之间、动环座与动密封件之间、动环座与动环之间均设置有密封圈。

6.根据权利要求1所述螺杆膨胀机密封结构，其特征在于，所述动环座与螺杆转轴之间、第二静环座与壳体内壁之间、动环座与动环之间均设置有防转销钉。

7.根据权利要求1所述螺杆膨胀机密封结构，其特征在于，所述动环的一侧与动环座抵接，另一侧设有挡圈，所述挡圈通过紧钉螺钉锁紧于动环座上。

8.根据权利要求1所述螺杆膨胀机密封结构，其特征在于，所述第二静环座的底面、第一静环和第二静环的侧面以及动环的顶面共同形成密封腔，所述第二静环座上设有充注孔，所述充注孔一端穿过壳体与外部环境连通，另一端与密封腔连通。

9.根据权利要求1所述螺杆膨胀机密封结构，其特征在于，所述第一静环座上设有引流孔，所述引流孔一端穿过壳体与外部环境连通，另一端连通第一静环座与动环座之间的空腔。