CN111365275A - 间隙自适应的离心压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种间隙自适应的离心压缩机，其包括：转动件；与所述转动件形成间隙配合的固定件；以及第一涂层，填充于所述转动件与所述固定件之间的间隙配合处，所述第一涂层能够在所述转动件转动时，被磨损掉，以使所述转动件与所述固定件之间自动形成配合间隙。本发明通过在转动件与固定件之间的间隙配合处设置易磨损的第一涂层；在转动件的转动过程中，将第一涂层磨损掉，以使转动件与固定件之间自动形成配合间隙，工艺简单，成本低，既能保证机器运转时需要的间隙，又能防止因间隙过大导致的泄露，有利于离心压缩机能效的提升；也能够有效降低零部件再加工过程和装配过程的精度，提高装配效率。

Description

间隙自适应的离心压缩机

技术领域

本发明涉及压缩机领域，尤其涉及一种间隙自适应的离心压缩机。

背景技术

目前，离心压缩机等叶轮机械内部密封，一般采用梳齿密封形式，即：一个固定的梳齿密封零件与转子间隙配合。气流从间隙通过时，流经梳齿产生回旋，相当于节流的作用。经过多个梳齿相当于经历多次节流，压力逐渐下降而趋于背压。所以，梳齿密封结构可以避免压缩机内部由于压力差引起的泄漏。一般来说，梳齿越多，密封效果越好。但是，由于结构所限，梳齿个数就有限。

由于梳齿密封效果是靠间隙保证的，所以制造、装配时，需要同时考虑轴向和径向间隙，导致工艺复杂，且成本较高。

发明内容

本发明的其中一个目的是提出一种间隙自适应的离心压缩机，用于解决其内部密封工艺复杂，成本高的问题。

本发明的一些实施例提供了一种离心压缩机，其包括：转动件；与所述转动件形成间隙配合的固定件；以及第一涂层，填充于所述转动件与所述固定件之间的间隙配合处，所述第一涂层能够在所述转动件转动时，被磨损掉，以使所述转动件与所述固定件之间自动形成配合间隙。

可选地，所述第一涂层设于所述固定件。

可选地，所述第一涂层设于所述固定件与所述转动件形成间隙配合的部位。

可选地，所述第一涂层的厚度为1mm～2mm。

可选地，所述第一涂层包括硅铝聚苯脂涂层、硅铝石墨涂层、镍铜硅石墨涂层、滑石粉涂层、氧化锆涂层或镍硅藻土涂层。

可选地，所述离心压缩机包括：第二涂层，设于所述转动件。

可选地，所述第二涂层设于所述转动件与所述固定件形成间隙配合的部位。

可选地，所述第二涂层包括钴包碳化钨涂层、聚四氟乙烯涂层、碳化铬镍铬涂层或陶瓷涂层。

可选地，所述第二涂层的耐磨度大于所述第一涂层的耐磨度。

可选地，所述转动件至少包括叶轮和转轴的其中之一。

可选地，所述固定件至少包括蜗壳、扩压器和箱体的其中之一。

可选地，所述转动件包括叶轮，所述叶轮与所述固定件之间的间隙配合部位至少包括所述叶轮与所述蜗壳之间的间隙配合部位、所述叶轮与所述箱体之间的间隙配合部位、所述叶轮与所述扩压器之间的间隙配合部位中的其中一个。

可选地，所述离心压缩机包括单级离心压缩机或双级离心压缩机。

基于上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：

在一些实施例中，通过在转动件与固定件之间的间隙配合处设置易磨损的第一涂层；在转动件的转动过程中，将第一涂层磨损掉，以使转动件与固定件之间自动形成配合间隙，工艺简单，成本低，既能保证机器运转时需要的间隙，又能防止因间隙过大导致的泄露，有利于离心压缩机能效的提升；也能够有效降低零部件再加工过程和装配过程的精度，提高装配效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一些实施例提供的单级压缩机的局部示意图；

图2为本发明一些实施例提供的双级压缩机的局部示意图；

图3为本发明一些实施例提供的固定件上设置第一涂层的示意图；

图4为本发明一些实施例提供的叶轮上设置第二涂层的示意图；

图5为本发明一些实施例提供的转轴上设置第二涂层的示意图。

附图中标号：

1-转动件；11-叶轮；111-一级叶轮；112-二级叶轮；113-轮盖；114-轮毂；12-转轴；

2-固定件；21-蜗壳；22-扩压器；23-梳齿密封结构；24-箱体；

3-第一涂层；

4-第二涂层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1所示，一些实施例提供的离心压缩机包括单级离心压缩机。

单级离心压缩机包括蜗壳21、扩压器22、箱体24、叶轮11和转轴12。

蜗壳21设于箱体24的端部。扩压器22和转轴12设于箱体24内。叶轮11设于转轴12，转轴12转动以带动叶轮11转动。

叶轮11的部分部位与蜗壳21和扩压器22之间形成间隙配合。例如：叶轮11的轮盖与蜗壳21之间形成间隙配合，叶轮11的轮毂与扩压器22之间形成间隙配合。

转轴12的部分部位与扩压器22之间形成间隙配合。

如图2所示，一些实施例提供的离心压缩机包括双级离心压缩机。

双级离心压缩机包括蜗壳21、扩压器22、箱体24、叶轮11和转轴12。

蜗壳21设于箱体24的端部，扩压器22和转轴12设于箱体24内。叶轮11包括一级叶轮111和二级叶轮112。一级叶轮111和二级叶轮112均设于转轴12，转轴12转动以带动一级叶轮111和二级叶轮112转动。

一级叶轮11的部分部位与箱体24和扩压器22之间形成间隙配合。例如：一级叶轮11的轮盖与箱体24之间形成间隙配合，一级叶轮11的轮毂与扩压器22之间形成间隙配合。

二级叶轮112的部分部位与箱体24和蜗壳21之间形成间隙配合。例如：二级叶轮112的轮盖与箱体24之间形成间隙配合，二级叶轮112的轮毂与蜗壳21之间形成间隙配合。

转轴12的部分部位与扩压器22和蜗壳21之间形成间隙配合。

进一步地，一级叶轮111与箱体24之间的配合间隙处可以设置梳齿密封结构23。优选地，梳齿密封结构23设于箱体24，使梳齿密封结构23与叶轮11之间形成间隙配合。

同理，一级叶轮11与扩压器22之间的配合间隙处，二级叶轮112与箱体24和蜗壳21之间的配合间隙处，以及转轴12与扩压器22和蜗壳21之间的配合间隙处均可以设置梳齿密封结构23进行密封。优选地，梳齿密封结构23设于固定件2。

进一步地，梳齿密封结构23设于固定件2，梳齿密封结构23也相当于是固定件2。

上述的单级离心压缩机和双级离心压缩机中的叶轮11和转轴12均属于转动件1。蜗壳21、扩压器22、箱体24以及梳齿密封结构23均属于固定件2。

进一步地，扩压器22可以与蜗壳21、回流器加工成一体。

进一步地，梳齿密封结构23可以与蜗壳21、箱体24、扩压器22加工成一体。

为了提高上述转动件1与固定件2之间的间隙配合的密封效果，一些实施例提供的离心压缩机，其包括转动件1、与转动件1形成间隙配合的固定件2，以及第一涂层3。

第一涂层3填充于转动件1与固定件2之间的间隙配合处。在离心压缩机装配过程中，由于第一涂层3的存在，转动件1在与其相配合的固定件2之间形成的间隙配合处与固定件2完全接触，或者有一定的压力。第一涂层3能够在转动件1转动时，被磨损掉，以使转动件1与固定件2之间自动形成配合间隙。相对于现有设置梳齿密封结构的形式，本公开的密封工艺简单，且成本较低。

进一步地，第一涂层3为易磨损涂层。

在一些实施例中，通过在转动件1与固定件2之间的间隙配合处设置易磨损的第一涂层3。在转动件1的转动过程中，将第一涂层3磨损掉，以使转动件1与固定件2之间自动形成配合间隙，工艺简单，成本低，既能保证机器运转时需要的间隙，又能防止因间隙过大导致的泄露问题，有利于提升离心压缩机的能效；且能够有效降低零部件再加工过程和装配过程的精度，提高装配效率。

在一些实施例中，如图3所示，第一涂层3设于固定件2。第一涂层3为易磨损涂层，将易磨损涂层设于固定件2，而非设于转动件1，是由于：如果将易磨损涂层设于转动件1，转动件1在旋转过程中，会将其表面的易磨损涂层磨损掉，而易磨损涂层的磨损量和磨损位置不确定，会直接影响转动件1的整体动平衡，因此，第一涂层3作为易磨损涂层设于固定件2。

在一些实施例中，第一涂层3设于固定件2与转动件1形成间隙配合的部位，并非固定件2的所有部位均设有第一涂层3。

在一些实施例中，第一涂层3在被磨损前的厚度为1mm～2mm。第一涂层3的厚度太薄，会因为转动时剪切力作用刮掉，第一涂层3的厚度太厚，存在涂层浪费增加成本的问题。

进一步地，第一涂层3通过涂层技术或者镀层技术设置。

可选地，第一涂层3使用的可磨损涂层材料包括由金属或耐热合金包覆芯核的复合材料。

例如：使用镍包石墨材料形成第一涂层3。

第一涂层3在金属本体上添加非金属材料，减弱金属整体性，增强可磨损性能。

在一些实施例中，第一涂层3包括硅铝聚苯脂涂层、硅铝石墨涂层、镍铜硅石墨涂层、滑石粉涂层、氧化锆涂层或镍硅藻土涂层等。

第一涂层3在摩擦后会形成光滑表面，不会对气流产生负面影响，同时第一涂层3采用的易磨损材料也不会转移到转动件1，不会影响转动件1的整体动平衡。

在一些实施例中，如图4、图5所示，离心压缩机包括第二涂层4，第二涂层4设于转动件1。第二涂层4为耐磨涂层。在叶轮11、转轴12等转动件1的表面喷涂硬质耐磨材料形成耐磨涂层，提高了转动件1的耐磨程度。

进一步地，第二涂层4的耐磨度大于第一涂层3的耐磨度。

在一些实施例中，第二涂层4设于转动件1与固定件2形成间隙配合的部位。第二涂层4在转动件1的喷涂位置优选是与第一涂层3的接触部位。

由于第二涂层4在转动件1转动的过程中不容易被磨掉，因此，如果将第二涂层4设置于整个转动件1的表面，则转动件1进行动平衡将很困难，因此，优选将第二涂层4设于转动件1的与固定件2形成间隙配合的部位。

第二涂层4仅设于转动件1上与第一涂层3接触的部位，能够有效避免对转动件1动平衡的影响。

由于第一涂层3和第二涂层4采用的两种材质的耐磨性不同，当离心压缩机运转时，会磨掉耐磨性低的材料，即第一涂层3，从而达到自适应间隙，有效避免因为预留间隙量过大导致的泄漏问题，从而提高离心压缩机的能效。

在一些实施例中，第二涂层4包括钴包碳化钨涂层、聚四氟乙烯涂层、碳化铬镍铬涂层或陶瓷涂层。

在一些实施例中，第二涂层4的厚度范围为1mm～2mm。

在一些实施例中，转动件1至少包括叶轮11和转轴12的其中之一。

在一些实施例中，固定件2至少包括蜗壳21、扩压器22、箱体24以及梳齿密封结构23的其中之一。

在一些实施例中，转动件1包括叶轮11，叶轮11与固定件2之间的间隙配合部位至少包括叶轮11的轮盖113与蜗壳21之间的间隙配合部位、叶轮11的轮盖113与箱体24之间的间隙配合部位、叶轮11的轮毂114与扩压器22之间的间隙配合部位，以及叶轮11的径向出口处与蜗壳21之间的间隙配合部位中的其中一个。

可选地，如图3所示，在蜗壳21、梳齿密封结构23和扩压器22等固定件2上，且与转动件1间隙配合的表面均喷涂第一涂层3(一层易磨损材料)，使叶轮11的轮盖113与蜗壳21、叶轮11的轮盖113与梳齿密封结构23、叶轮11的轮毂114与扩压器22以及叶轮11的径向出口处与蜗壳21之间进行接触或者有一定预紧力，当转轴12带动叶轮11旋转时，会将易磨损的第一涂层3磨掉一部分，自动形成需要的间隙，以有效控制叶轮11的轮盖113与蜗壳21、叶轮11的轮毂114与扩压器22等之间的间隙。进而消除了因为预留间隙过大导致的过量泄露的问题，降低小冷量压缩机的能效。

在一些实施例中，上述转动件1与固定件2的间隙配合部位均可以先设置梳齿密封结构23。优选地，梳齿密封结构23设于固定件2。进一步地，在梳齿密封结构23上设置第一涂层3。避免仅通过梳齿密封结构23进行密封时，在制造、装配时，产生的轴向和径向间隙配合精度的问题，简化工艺，降低成本。

在一些实施例中，离心压缩机包括单级离心压缩机和双级离心压缩机。

离心压缩机采用上述实施例提供的涂层结构，能够有效解决压缩机密封问题，使用易磨损的涂层结构可以理想的控制间隙，防止因间隙过大导致的压缩机过量泄露，以及压缩机能效降低的问题。

在本发明的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (13)

1.一种离心压缩机，其特征在于，包括：

转动件(1)；

与所述转动件(1)形成间隙配合的固定件(2)；以及

第一涂层(3)，填充于所述转动件(1)与所述固定件(2)之间的间隙配合处，所述第一涂层(3)能够在所述转动件(1)转动时，被磨损掉，以使所述转动件(1)与所述固定件(2)之间自动形成配合间隙。

2.如权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，所述第一涂层(3)设于所述固定件(2)。

3.如权利要求2所述的离心压缩机，其特征在于，所述第一涂层(3)设于所述固定件(2)与所述转动件(1)形成间隙配合的部位。

4.如权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，所述第一涂层(3)的厚度为1mm～2mm。

5.如权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，所述第一涂层(3)包括硅铝聚苯脂涂层、硅铝石墨涂层、镍铜硅石墨涂层、滑石粉涂层、氧化锆涂层或镍硅藻土涂层。

6.如权利要求1～5任一项所述的离心压缩机，其特征在于，包括：第二涂层(4)，设于所述转动件(1)。

7.如权利要求6所述的离心压缩机，其特征在于，所述第二涂层(4)设于所述转动件(1)与所述固定件(2)形成间隙配合的部位。

8.如权利要求6所述的离心压缩机，其特征在于，所述第二涂层(4)包括钴包碳化钨涂层、聚四氟乙烯涂层、碳化铬镍铬涂层或陶瓷涂层。

9.如权利要求6所述的离心压缩机，其特征在于，所述第二涂层(4)的耐磨度大于所述第一涂层(3)的耐磨度。

10.如权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，所述转动件(1)至少包括叶轮(11)和转轴(12)的其中之一。

11.如权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，所述固定件(2)至少包括蜗壳(21)、扩压器(22)和箱体(24)的其中之一。

12.如权利要求11所述的离心压缩机，其特征在于，所述转动件(1)包括叶轮(11)，所述叶轮(11)与所述固定件(2)之间的间隙配合部位至少包括所述叶轮(11)与所述蜗壳(21)之间的间隙配合部位、所述叶轮(11)与所述箱体(24)之间的间隙配合部位、所述叶轮(11)与所述扩压器(22)之间的间隙配合部位中的其中一个。

13.如权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，所述离心压缩机包括单级离心压缩机或双级离心压缩机。

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