CN112392760A - 压缩机的流道密封结构及制冷设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种压缩机的流道密封结构及制冷设备，其中流道密封结构包括叶轮组件、蜗壳，叶轮和蜗壳之间相对运动的表面之间设有密封结构，密封结构包括径向密封结构和轴向密封结构。本发明提出的流道密封结构及制冷设备，在压缩机的气动流道、叶轮和蜗壳之间相对运动的表面之间不断增加径向梳齿密封结构和轴向密封结构，以达到密封的目的，经过整个气动流道的梳齿不断密封，可以有效地减小泄漏提高压缩机的能效。

Description

压缩机的流道密封结构及制冷设备

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，更具体地说，是涉及一种压缩机的流道密封结构及制冷设备。

背景技术

随着科学技术的不断发展，离心压缩机也不断进行创新。离心压缩机作为一种速度型的压缩机，是通过对内部不断压缩来提高压力，其运行速度越高，则达到的压力越高。

离心压缩机的能效是衡量一台压缩机好坏的重要指标，为达到更高的能效，需要减小压缩机内部的泄漏损失。由于离心压缩机是一种速度型的压缩机，在其旋转件与固定件之间会设置梳齿，流体经过许多节流间隙与膨胀空腔组成的通道，经过多次节流后将产生很大的能量损耗，导致流体压力大为下降，使流体难于泄漏，以达到密封的目的，因此梳齿可以有效地减小泄漏损失。

但是梳齿作为静止件与旋转件之间是有间隙的，所以梳齿部分还是存在部分泄漏，为达到更高的能效，就需要优化内部的整体梳齿结构。

因此，现有离心压缩机的梳齿部分仍存在一定泄漏导致能效无法进一步提高是本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明为了解决现有离心压缩机的梳齿部分仍存在一定泄漏导致能效无法进一步提高的技术问题，提出一种压缩机的流道密封结构、压缩机及制冷设备。

为解决以上问题，本发明采用的技术方案是：提供一种压缩机的流道密封结构，包括叶轮组件、蜗壳，叶轮和蜗壳之间相对运动的表面之间设有密封结构，密封结构包括径向密封结构和轴向密封结构。

进一步地，压缩机为离心压缩机，叶轮组件包括两级叶轮，蜗壳外侧沿流道的进气口至出气口依次设有第一密封件、第一扩压器、第一回流器、第二密封件、第二回流器、蜗壳出气口、第三扩压器和阻油密封件，蜗壳内侧设有第二扩压器。

进一步地，叶轮组件的一级叶轮包括：与第一密封件和第一扩压器通过第一密封结构相配合的一级轮盖，与第二扩压器通过第二密封结构相配合并与一级轮盖以多个叶片相连接的一级轮毂。

进一步地，叶轮组件的二级叶轮包括：与第二密封件和第二回流器通过第三密封结构相配合的二级轮盖，与第三扩压器和阻油密封件通过第四密封结构相配合并与二级轮盖以多个叶片相连接的二级轮毂。

进一步地，叶轮组件还包括与二级轮毂相接且通过第五密封结构与阻油密封件相配合的阻油套。

进一步地，叶轮组件还包括与一级轮毂和二级轮毂对应相接且通过第六密封结构与第二扩压器相配合的支撑套。

优选地，密封结构为梳齿密封结构。

优选地，第一密封结构包括间隔设于一级轮盖上的凸起结构，和与该凸起结构交错对应的设于第一密封件上的梳齿结构，凸起结构的外径小于梳齿结构的内径。

优选地，凸起结构和梳齿结构的间隙为0.15-0.30mm。

优选地，还包括设于梳齿结构的突出部之间的、与凸起结构的突出部的间隔对应的柔性填充条，梳齿结构的突出部的间隔小于柔性填充条的宽度。

优选地，柔性填充条的内径小于梳齿结构的内径，且大于凸起结构的内径，同时柔性填充条的内径小于凸起结构的外径。

优选地，凸起结构包括呈阶梯状分布的第一凸起结构和第二凸起结构，第二凸起结构的内径和外径对应大于第一凸起结构的内径和外径，梳齿结构对应凸起结构包括第一梳齿结构和第二梳齿结构。

优选地，柔性填充条为聚四氟乙烯材料制成。

本发明还提供一种制冷设备，包括压缩机，压缩机包括上述的流道密封结构。

与现有技术相比，本发明提供的主控板盒结构及冰箱具有以下有益效果：

本发明提出一种流道密封结构，在压缩机的气动流道中不断增加梳齿，以达到密封的目的；在叶轮前叶轮进气口设置梳齿密封的，梳齿密封结构调整为台阶式，形成二级密封；在扩压器上增加梳齿，叶轮扩压器与叶轮之间的部分属于高压部分，增加梳齿后，利用叶轮的高速旋转，会在内部形成压降，当流体泄漏至下一级叶轮梳齿处，压力已经很小，再经过梳齿的二级密封可以有效的达到密封的目的；在支撑套处设置梳齿，达到密封的目的；当气体到达二级叶轮处，密封件与回流器处增加梳齿，利用梳齿旋转压降降低压力，再经过二级叶轮的梳齿密封达到密封的效果；在二级叶轮另一侧与阻油密封件处增加梳齿；在阻油密封件与阻油套处增加多处梳齿，减小泄漏，经过整个气动流道的梳齿不断密封，可以有效地减小泄漏提高压缩机的能效。

附图说明

图1为本发明提供的压缩机的流道密封结构的实施例一的剖视图；

图2为本发明提供的压缩机的流道密封结构的实施例一的第一密封件和叶轮的剖视图；

图3为图1中的D-D面的局部放大图；

图4为本发明提供的压缩机的流道密封结构的实施例一的阻油密封件和阻油套的剖视图；

图5为本发明提供的压缩机的流道密封结构的实施例二的剖视图；

图6为本发明提供的压缩机的流道密封结构的实施例二的第一密封件和叶轮的剖视图；

图7为图5中的E-E面的局部放大图；

图8为发明提供的压缩机的流道密封结构的实施例二的柔性填充条的结构示意图。

其中，图中各附图主要标记：

1-第一密封件；2-第一扩压器；3-第二扩压器；4-第一回流器；5-第二密封件；6-蜗壳出气口；7-第三扩压器；8-阻油密封件；9-阻油套；10-二级轮毂；11-支撑套；12-一级轮毂；13-第二回流器；14-一级轮盖；15-二级轮盖；16-第一密封结构；161-第一凸起结构；162-第一梳齿结构；163-柔性填充条；164-第二凸起结构；165-第二梳齿结构；166-第三凸起结构；17-第二密封结构；18-第三密封结构；19-第四密封结构；20-第五密封结构；21-第六密封结构；22-叶片；23-主轴；24-流道；25-一级叶轮进气口；26-一级叶轮出气口；27-二级叶轮进气口；28-二级叶轮出气口；

其中，其它附图标记：

L1-第一梳齿结构的突出部的间隔；L2-柔性填充条的宽度；D1-第二凸起结构的外径；D2-二级叶轮出气口的外径；D3-第二梳齿结构的内径；D4-第一凸起结构的外径；D5-第一梳齿结构的内径；D6-第一凸起结构的内径；D7-第一梳齿结构的外径；D8-柔性填充条的外径；D9-柔性填充条的内径。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图1-8及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

本发明提供的压缩机的流道密封结构，包括主轴23、作为转子随主轴23转动的叶轮组件、作为定子的蜗壳，压缩机优选为离心压缩机，叶轮组件包括两级叶轮，叶轮和蜗壳之间相对运动的表面之间设有密封结构，密封结构包括径向密封结构和轴向密封结构，优选为梳齿密封结构。

蜗壳和叶轮组件之间形成流道24，蜗壳外侧沿流道24的进气口至出气口依次设有第一密封件1、第一扩压器2、第一回流器4、第二密封件5、第二回流器13、蜗壳出气口6、第三扩压器7和阻油密封件8，蜗壳内侧设有第二扩压器3。

叶轮组件的一级叶轮包括：在流道24的进气口即一级叶轮进气口25外侧与第一密封件1和第一扩压器2通过第一密封结构16相配合的一级轮盖14，在流道24中的一级叶轮出气口26内侧与第二扩压器3通过第二密封结构17相配合并与一级轮盖14以多个叶片22相连接的一级轮毂12。

作为本发明提供的一种实施例一：

第一密封结构16包括间隔设于一级轮盖14上的凸起结构，和与该凸起结构交错对应的设于第一密封件1上的梳齿结构，凸起结构的外径小于梳齿结构的内径，凸起结构和梳齿结构的间隙为0.15-0.30mm。

作为优选的实施方式，凸起结构包括呈阶梯状分布的第一凸起结构161和第二凸起结构164，第二凸起结构164的内径和第二凸起结构164的外径D1对应大于第一凸起结构161的内径D6和第一凸起结构161的外径D4，梳齿结构对应凸起结构包括第一梳齿结构162和第二梳齿结构165。其中：第一凸起结构161的外径D4小于第一梳齿结构162的内径D5；第二凸起结构164的外径D1小于第二梳齿结构165的内径D3；第一凸起结构161和第一梳齿结构162、第二凸起结构164和第二梳齿结构165之间的间隙保持在0.15-0.30mm，即0.15mm≤D3-D1≤0.30mm，0.15mm≤D5-D4≤0.30mm，保证正常装配的同时，减小泄漏，提高密封性能；在叶轮前叶轮进气口设置梳齿密封，梳齿密封结构调整为台阶式，形成二级密封。

第一密封件1和第一扩压器2连为一体，第一密封结构16还包括：在流道24中的一级叶轮出气口26外侧设于第一扩压器2上的第三梳齿结构（图中未示出）和与该第三梳齿结构交错对应的设于第一密封件1上的第三凸起结构166。第三梳齿结构和第三凸起结构166构成的密封结构与第一凸起结构161、第一梳齿结构162和第二凸起结构164、第二梳齿结构165之间构成的密封结构连为一体，共同构成第一密封结构16，其中包括径向密封结构和轴向密封结构，由于第三梳齿结构和第三凸起结构166位于流道24中一级叶轮出气口26处，此处为流道24中的高压侧，会趋向低压侧泄漏，当一级叶轮出气口26外侧的气体向低压侧泄漏时，经过第三梳齿结构、第三凸起结构166、第一凸起结构161、第一梳齿结构162、第二凸起结构164、第二梳齿结构165的第一密封结构16的凸起和梳齿之间的空隙后，产生回转压降，使压力逐渐降低；经过压降后再经过梳齿密封结构，流体会经过许多轴向或径向交错的节流间隙并在这些间隙之间形成膨胀空腔，当流体经过节流间隙与膨胀空腔组成的通道，从而经过多次节流并产生很大的能量损耗，使得流体压力大为下降从而难以泄漏，最终达到密封的目的。同理，在流道24中的一级叶轮出气口26内侧的一级轮毂12的背部与第二扩压器3之间的第二密封结构17同样从另一个方向实现了将一级叶轮出气口26内侧的气体减少泄漏从而实现密封的效果；在扩压器上增加梳齿，扩压器与叶轮之间的部分属于高压部分，增加梳齿后，利用叶轮的高速旋转，会在内部形成压降，当流体泄漏至下一级梳齿处，压力已经很小，再经过梳齿的二级密封可以有效的达到密封的目的。

叶轮组件的二级叶轮包括：在流道24中的二级叶轮进气口27外侧与第二密封件5和第二回流器13通过第三密封结构18相配合的二级轮盖15，在流道24中的二级叶轮出气口28内侧与第三扩压器7和阻油密封件8通过第四密封结构19相配合并与二级轮盖15以多个叶片22相连接的二级轮毂10。第三扩压器7和阻油密封件8连为一体；第三密封结构18和第四密封结构19的具体结构与第一密封结构16和第二密封结构17对应类同，对应实现了将二级叶轮出气口28外侧和内层的气体减少泄漏从而实现密封的效果。

叶轮组件还包括与二级轮毂10相接且通过第五密封结构20与阻油密封件8相配合的阻油套9。第五密封结构20的具体结构与第一密封结构16类同，实现了将二级叶轮出气口28处通过第四密封结构19、第五密封结构20相连；由于阻油套9与阻油密封件8后是电机箱体，属于低压侧，泄漏方向从二级轮毂10后开始泄漏，在二级叶轮所处的流道24压力要大于一级叶轮所处的流道24、压缩机需要更强密封的情况下，通过二级轮毂10与阻油密封件8之间的第四密封结构19的梳齿结构、阻油套9与阻油密封件8之间的第五密封结构20的梳齿结构的双重密封结构的作用，将二级叶轮出气口28处及阻油密封件8和阻油套9之间的气体减少泄漏从而实现密封的效果。

叶轮组件还包括与一级轮毂12和二级轮毂10对应相接且通过第六密封结构21与第二扩压器3相配合的支撑套11。第六密封结构21优选为轴向密封结构，将相对高压的二级叶轮进气口27处与相对低压的一级叶轮出气口26处通过第二密封结构17、一级轮毂12和第二扩压器3之间的空腔和第六密封结构21相导通，从而减少一级叶轮出气口26处的气体泄漏以实现密封效果。

作为本发明提供的一种优选的实施例二：

第一密封结构16还包括设于梳齿结构的突出部之间的、与凸起结构的突出部的间隔对应的柔性填充条163，该柔性填充条163优选为聚四氟乙烯材料制成；装配时先将柔性填充条163与梳齿结构装配，为保证填充条与梳齿结构紧密配合，梳齿结构的突出部的间隔小于柔性填充条163的宽度L2，柔性填充条163的外径D8等于梳齿结构的外径；再将两者与一级轮盖14装配，由于聚四氟乙烯材料较软，可以使柔性填充条163的内径D9小于梳齿结构的内径，且大于凸起结构的内径，同时柔性填充条163的内径D9小于凸起结构的外径。

作为优选的实施方式，凸起结构包括呈阶梯状分布的第一凸起结构161和第二凸起结构164，梳齿结构对应凸起结构包括第一梳齿结构162和第二梳齿结构165，第一凸起结构161、第二凸起结构164、第一梳齿结构162和第二梳齿结构165的径向尺寸优选为与实施例一中类同；第一梳齿结构162的突出部的间隔L1小于柔性填充条163的宽度L2，柔性填充条163的外径D8等于第一梳齿结构162的外径D7；柔性填充条163的内径D9小于第一梳齿结构162的内径D5，且大于第一凸起结构161的内径D6，同时柔性填充条163的内径D9小于第一凸起结构161的外径D4。第二梳齿结构165、第二凸起结构164与柔性填充条163的径向尺寸关系与第一梳齿结构162、第一凸起结构161与柔性填充条163的径向尺寸关系类同。

作为优选的实施方式，当第二凸起结构164的外径D1、二级叶轮出气口28的外径D2满足：1.1≤D2/D1≤1.6时，密封效果较好。

本发明还提供一种制冷设备，包括压缩机，压缩机包括上述的流道24密封结构。该压缩机优选为离心压缩机。

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 (14)

1.一种压缩机的流道密封结构，包括叶轮组件、蜗壳，其特征在于，所述叶轮和所述蜗壳之间相对运动的表面之间设有密封结构，所述密封结构包括径向密封结构和轴向密封结构。

2.如权利要求1所述的流道密封结构，其特征在于，所述压缩机为离心压缩机，所述叶轮组件包括两级叶轮，所述蜗壳外侧沿流道的进气口至出气口依次设有第一密封件、第一扩压器、第一回流器、第二密封件、第二回流器、出气口、第三扩压器和阻油密封件，所述蜗壳内侧设有第二扩压器。

3.如权利要求2所述的流道密封结构，其特征在于，所述叶轮组件的一级叶轮包括：与所述第一密封件和所述第一扩压器通过第一密封结构相配合的一级轮盖，与所述第二扩压器通过第二密封结构相配合并与所述一级轮盖以多个叶片相连接的一级轮毂。

4.如权利要求3所述的流道密封结构，其特征在于，所述叶轮组件的二级叶轮包括：与所述第二密封件和所述第二回流器通过第三密封结构相配合的二级轮盖，与所述第三扩压器和所述阻油密封件通过第四密封结构相配合并与所述二级轮盖以多个叶片相连接的二级轮毂。

5.如权利要求4所述的流道密封结构，其特征在于，所述叶轮组件还包括与所述二级轮毂相接且通过第五密封结构与所述阻油密封件相配合的阻油套。

6.如权利要求4所述的流道密封结构，其特征在于，所述叶轮组件还包括与所述一级轮毂和所述二级轮毂对应相接且通过第六密封结构与所述第二扩压器相配合的支撑套。

7.如权利要求1-6任一项所述的流道密封结构，其特征在于，所述密封结构为梳齿密封结构。

8.如权利要求7所述的流道密封结构，其特征在于，所述第一密封结构包括间隔设于所述一级轮盖上的凸起结构，和与该凸起结构交错对应的设于所述第一密封件上的梳齿结构，所述凸起结构的外径小于所述梳齿结构的内径。

9.如权利要求8所述的流道密封结构，其特征在于，所述凸起结构和所述梳齿结构的间隙为0.15-0.30mm。

10.如权利要求8所述的流道密封结构，其特征在于，还包括设于所述梳齿结构的突出部之间的、与所述凸起结构的突出部的间隔对应的柔性填充条，所述梳齿结构的突出部的间隔小于所述柔性填充条的宽度。

11.如权利要求10所述的流道密封结构，其特征在于，所述柔性填充条的内径小于所述梳齿结构的内径，且大于所述凸起结构的内径，同时所述柔性填充条的内径小于所述凸起结构的外径。

12.如权利要求10所述的流道密封结构，其特征在于，所述凸起结构包括呈阶梯状分布的第一凸起结构和第二凸起结构，所述第二凸起结构的内径和外径对应大于所述第一凸起结构的内径和外径，所述梳齿结构对应所述凸起结构包括第一梳齿结构和第二梳齿结构。

13.如权利要求10所述的流道密封结构，其特征在于，所述柔性填充条为聚四氟乙烯材料制成。

14.一种制冷设备，包括压缩机，其特征在于，所述压缩机包括如权利要求1-13任一项所述的流道密封结构。

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