CN112833190B - 一种适用于高密度、高粘度工质的旋转机械密封系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于旋转机械技术领域，具体涉及一种适用于高密度、高粘度工质的旋转机械密封系统，包括转轴，转轴外套设有机壳，机壳内设置有工质侧密封件和密封气侧密封件，工质侧密封件远离密封气侧密封件的一侧为工质腔，工质腔内充有工质气；所述密封气侧密封件远离工质侧密封件的一侧为运行腔，运行腔内安装有运行设备，运行腔内充有密封气，工质侧密封件和密封气侧密封件之间设有漏入混合腔，机壳上设置有抽气口，抽气口与漏入混合腔连通，机壳上还设置有密封气充气口，密封气充气口与运行腔连通。本发明提供了一种可将工质腔和运行腔分隔开且机壳为整体式的适用于高密度、高粘度工质的旋转机械密封结构。

Description

一种适用于高密度、高粘度工质的旋转机械密封系统
技术领域
本发明属于旋转机械技术领域，具体涉及一种适用于高密度、高粘度工质的旋转机械密封系统。
背景技术
对于超临界CO2机组、有机工质透平、制冷剂压缩机、化工压缩机等设备，由于密封要求较高，目前主要采用梳齿密封、碳环密封等，但此类结构无法实现完全密封。对于密封要求特别高的采用干气密封，但该系统成本高、辅助系统庞大。同时，无法确保外部介质不进入电机等设备内部。
为减少泄漏，以及减小设备体积尺寸，可将电机与机组作为一体。此结构由于电机壳体与机组气缸或蜗壳整体进行密封，机组与外部环境无动静密封，可有效确保内部工质不会泄漏至环境，同时可避免外部介质进入设备内部。该结构方式，电机内部充满工质，并通过工质对电机内部进行冷却。若工质处于工作压力下运行，因为两侧压差较小，能减少工质泄漏。
但是由于工质密度高，粘度大，将导致电机等转动部件鼓风损失过大。若电机运行于低压环境将导致漏气量增加，从而影响机组效率。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种可将工质腔和运行腔分隔开且机壳为整体式的适用于高密度、高粘度工质的旋转机械密封结构，避免了机壳为整体式结构时工质进入运行腔而使转动部件鼓风损失过大的问题。
本发明所采用的技术方案为：
一种适用于高密度、高粘度工质的旋转机械密封系统，包括转轴，转轴外套设有机壳，机壳内设置有工质侧密封件和密封气侧密封件，工质侧密封件远离密封气侧密封件的一侧为工质腔，工质腔内充有工质气；所述密封气侧密封件远离工质侧密封件的一侧为运行腔，运行腔内安装有运行设备，运行腔内充有密封气，工质侧密封件和密封气侧密封件之间设有漏入混合腔，机壳上设置有抽气口，抽气口与漏入混合腔连通，机壳上还设置有密封气充气口，密封气充气口与运行腔连通。
机壳为封闭式结构，与工质腔为整体结构或把合结构，以确保工质不会由静子件泄漏，且避免外部介质进入。工质腔由工质侧密封件进行密封，运行腔由密封气侧密封件进行密封，且工质气和密封气泄露到漏入混合腔后由抽气口抽走。工质气不会进入运行腔内，避免了高密度、高粘度的工质气对运行设备造成鼓风损失过大的问题，也避免了电机运行于低压环境时漏气量增加的问题。因此，本发明的机壳为整体式，减少了工质泄露至环境或外部介质进入设备内部，且通过设置工质侧密封件和密封气侧密封件避免工质气进入运行腔，从而保证了机组效率。
作为本发明的优选方案，所述运行设备为电机和轴承的一种或多种，电机和轴承的数量和分布形式不限。由于工质侧密封件和密封气侧密封件的密封作用，使得工质气不会进入电机或轴承，避免鼓风损失过大。
作为本发明的优选方案，所述轴承为磁悬浮轴承、气浮轴承、自润滑轴承、滚动轴承中的一种。
作为本发明的优选方案，所述工质侧密封件为梳齿密封、碳环密封、刷式密封、蜂窝密封中的一种或多种的组合。
作为本发明的优选方案，所述密封气侧密封件为梳齿密封、碳环密封、刷式密封、蜂窝密封中的一种或多种的组合。
作为本发明的优选方案，所述密封气为密度和粘度较小且不与工质气混合的气体。密封气的密度和粘度较小，避免密封气对运行设备造成鼓风损失过大的问题。由于密封气粘度小、密度小，轴承、电机发出的热量以及鼓风所发出的热量可由密封气统一带走，实现运行腔内部零部件的冷却。
作为本发明的优选方案，所述密封气为氦气、氢气、氮气、空气、氧气中的一种。
作为本发明的优选方案，所述运行腔内密封气的压力与工质腔内工质气的压力相当，可略低或略高。对于密封气与工质不发生混合且容易分离的情况，也可使运行腔内部密封气压力略高于工质压力，通过工质侧密封流入工质腔，与工质混合后一起进入循环，并在循环过程中进行分离。
本发明的有益效果为：
1.本发明的工质腔由工质侧密封件进行密封，运行腔由密封气侧密封件进行密封，且工质气和密封气泄露到漏入混合腔后由抽气口抽走。工质气不会进入运行腔内，避免了高密度、高粘度的工质气对运行设备造成鼓风损失过大的问题，也避免了电机运行于低压环境时漏气量增加的问题。
2.本发明的机壳为封闭式结构，与工质腔为整体结构或把合结构，以确保工质不会由静子件泄漏，且避免外部介质进入。
3.由于密封气的密度和粘度较小，避免密封气对运行设备造成鼓风损失过大的问题。由于密封气粘度小、密度小，轴承、电机发出的热量以及鼓风所发出的热量可由密封气统一带走，实现运行腔内部零部件的冷却。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是密封机构位于通流两侧的结构；
图3是运行腔有一个轴承和一个电机时本发明的结构示意图；
图4是运行腔有一个轴承时本发明的结构示意图；
图5是运行腔有两个轴承时本发明的结构示意图；
图6是密封气可灌入通流的布置结构时密封系统的结构示意图。
图中，1-转轴；2-机壳；3-工质侧密封件；4-密封气侧密封件；5-工质腔；6-运行腔；7-漏入混合腔；8-电机；9-轴承；21-抽气口；22-密封气充气口。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1～图5所示，本实施例的适用于高密度、高粘度工质的旋转机械密封系统，包括转轴1，转轴1外套设有机壳2，机壳2内设置有工质侧密封件3和密封气侧密封件4，工质侧密封件3远离密封气侧密封件4的一侧为工质腔5，工质腔5内充有工质气；所述密封气侧密封件4远离工质侧密封件3的一侧为运行腔6，运行腔6内安装有运行设备，运行腔6内充有密封气，工质侧密封件3和密封气侧密封件4之间设有漏入混合腔7，机壳2上设置有抽气口21，抽气口21与漏入混合腔7连通，机壳2上还设置有密封气充气口22，密封气充气口22与运行腔6连通。
机壳2为封闭式结构，与工质腔5为整体结构或把合结构，以确保工质不会由静子件泄漏，且避免外部介质进入。工质腔5由工质侧密封件3进行密封，运行腔6由密封气侧密封件4进行密封，且工质气和密封气泄露到漏入混合腔7后由抽气口21抽走。工质气不会进入运行腔6内，避免了高密度、高粘度的工质气对运行设备造成鼓风损失过大的问题，也避免了电机8运行于低压环境时漏气量增加的问题。因此，本发明的机壳2为整体式，减少了工质泄露至环境或外部介质进入设备内部，且通过设置工质侧密封件3和密封气侧密封件4避免工质气进入运行腔6，从而保证了机组效率。
更进一步，所述运行设备为电机8和轴承9的一种或多种，电机8和轴承9的数量和分布形式不限。由于工质侧密封件3和密封气侧密封件4的密封作用，使得工质气不会进入电机8或轴承9，避免鼓风损失过大。
更进一步，所述轴承9为磁悬浮轴承9、气浮轴承9、自润滑轴承9、滚动轴承9中的一种。
更进一步，所述工质侧密封件3为梳齿密封、碳环密封、刷式密封、蜂窝密封中的一种或多种的组合。所述密封气侧密封件4为梳齿密封、碳环密封、刷式密封、蜂窝密封中的一种或多种的组合。
更进一步，所述密封气为密度和粘度较小且不与工质气混合的气体。密封气的密度和粘度较小，避免密封气对运行设备造成鼓风损失过大的问题。由于密封气粘度小、密度小，轴承9、电机8发出的热量以及鼓风所发出的热量可由密封气统一带走，实现运行腔6内部零部件的冷却。所述密封气为氦气、氢气、氮气、空气、氧气中的一种。
更进一步，所述运行腔6内密封气的压力与工质腔5内工质气的压力相当，可略低或略高。对于密封气与工质不发生混合且容易分离的情况，也可使运行腔6内部密封气压力略高于工质压力，通过工质侧密封流入工质腔5，与工质混合后一起进入循环，并在循环过程中进行分离。
本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种适用于高密度、高粘度工质的旋转机械密封系统，其特征在于，包括转轴(1)，转轴(1)外套设有机壳(2)，机壳(2)内设置有工质侧密封件(3)和密封气侧密封件(4)，工质侧密封件(3)远离密封气侧密封件(4)的一侧为工质腔(5)，工质腔(5)内充有工质气；所述密封气侧密封件(4)远离工质侧密封件(3)的一侧为运行腔(6)，运行腔(6)内安装有运行设备，运行腔(6)内充有密封气，工质侧密封件(3)和密封气侧密封件(4)之间设有漏入混合腔(7)，机壳(2)上设置有抽气口(21)，抽气口(21)与漏入混合腔(7)连通，机壳(2)上还设置有密封气充气口(22)，密封气充气口(22)与运行腔(6)连通。
2.根据权利要求1所述的一种适用于高密度、高粘度工质的旋转机械密封系统，其特征在于，所述运行设备为电机(8)和轴承(9)的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的一种适用于高密度、高粘度工质的旋转机械密封系统，其特征在于，所述轴承(9)为磁悬浮轴承(9)、气浮轴承(9)、自润滑轴承(9)、滚动轴承(9)中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种适用于高密度、高粘度工质的旋转机械密封系统，其特征在于，所述工质侧密封件(3)为梳齿密封、碳环密封、刷式密封、蜂窝密封中的一种或多种的组合。
5.根据权利要求1所述的一种适用于高密度、高粘度工质的旋转机械密封系统，其特征在于，所述密封气侧密封件(4)为梳齿密封、碳环密封、刷式密封、蜂窝密封中的一种或多种的组合。
6.根据权利要求1所述的一种适用于高密度、高粘度工质的旋转机械密封系统，其特征在于，所述密封气为密度和粘度较小且不与工质气混合的气体。
7.根据权利要求6所述的一种适用于高密度、高粘度工质的旋转机械密封系统，其特征在于，所述密封气为氦气、氢气、氮气、空气、氧气中的一种。
8.根据权利要求1～7任意一项所述的一种适用于高密度、高粘度工质的旋转机械密封系统，其特征在于，所述运行腔(6)内密封气的压力与工质腔(5)内工质气的压力相当。
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