CN113107896A - 一种离心鼓风机或离心压缩机无损高效密封装置及方法 - Google Patents

一种离心鼓风机或离心压缩机无损高效密封装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种离心鼓风机或离心压缩机无损高效密封装置及方法，属于离心鼓风机、离心压缩机技术领域。技术方案是：密封轴套（4）的外表面上沿圆周方向设置密封槽（6），密封槽（6）的槽口（7）宽度小于槽底（8）的宽度，密封环（3）安装于密封槽（6）内，密封环（3）的外表面与密封套（2）的内表面相接触，在定子与转子主轴之间形成密封结构。本发明实现了离心鼓风机或离心压缩机输送高温、高压、含尘、有毒有害、易燃易爆介质的可靠密封，对于转子与定子机壳之间的同轴度要求低，转子动平衡发生变化导致振动超差时，不会造成密封磨损失效，属于完全无磨损密封，提高了离心鼓风机、离心压缩机密封的可靠性，属于免维护密封结构。

Description

一种离心鼓风机或离心压缩机无损高效密封装置及方法
技术领域
本发明涉及一种离心鼓风机或离心压缩机无损高效密封装置及方法，属于离心鼓风机、离心压缩机技术领域。
背景技术
离心鼓风机、离心压缩机的转子在离心鼓风机或离心压缩机的定子内高速旋转对输送介质进行压缩，被压缩后的介质由出气机壳上的出气管道排出，为了防止被输送的介质在定子与转子结合部位产生泄漏，在离心鼓风机、离心压缩机轴与定子结合部位通常设有多种密封结构。背景技术存在的问题是：1.现有离心鼓风机或离心压缩机的碳环密封结构零部件加工要求高，零件类别多，使得产品制作成本高，碳环密封一至两年要更换一次，增加使用维护成本，不适合高温介质、含尘介质的密封；2.普通的迷宫梳齿密封（直通型、阶梯式、错列式、径向迷宫、复合直通型、斜齿阶梯型、蜂窝迷宫以及承磨密封）具有间隙大泄漏量大，间隙小容易发生磨损的缺点；3.填料密封具有磨损大、不易压紧、易泄漏、更换不便、使用寿命短等缺点；4.机械密封需要冷却、润滑、易磨损，运行维护成本高。
发明专利内容
本发明目的是提供一种离心鼓风机或离心压缩机无损高效密封装置及方法，实现了离心鼓风机或离心压缩机输送高温、高压、含尘、有毒有害、易燃易爆介质的可靠密封，对于转子与定子机壳之间的同轴度要求低，转子动平衡发生变化导致振动超差时，不会造成密封磨损失效，属于完全无磨损密封，结合加注氮气等惰性平衡气体可以输送有毒有害、易燃易爆、腐蚀性介质，并保证零泄漏，提高了离心鼓风机、离心压缩机密封的可靠性，属于免维护密封结构，解决背景技术存在的上述问题。
本发明专利的技术方案是：
一种离心鼓风机或离心压缩机无损高效密封装置，包含定子、密封套、密封环、密封轴套和转子，密封套安装于定子上，密封轴套安装于转子主轴的密封位置，定子与转子装配后，密封套的内表面与密封轴套的外表面匹配密封；所述密封轴套的外表面上沿圆周方向设置密封槽，密封槽的槽口宽度小于槽底的宽度，密封环安装于密封槽内，密封环的外表面与密封套的内表面相接触，在定子与转子主轴之间形成密封结构；所述密封环为带有开口的金属环，密封环内径大于等于密封轴套外径，密封环宽度小于等于密封槽的槽口宽度，开口的密封环实际圆周长度等于密封套的内圆周长。
所述密封槽为方形槽，顶部槽口的宽度小于方形槽底部槽底的宽度，密封环通过槽口嵌入密封槽内，密封环依靠开口金属环的弹性，使密封环外表面与密封套内表面保持紧密接触。
所述密封槽和密封环的数量为多个，每个密封槽内镶嵌一个密封环，在密封套的内表面与密封轴套的外表面之间形成多道密封结构。
所述定子内表面上设有环状的固定槽，密封套的外表面设有与固定槽匹配的环状凸台，将密封套定位在定子内表面上。
一种离心鼓风机或离心压缩机无损高效密封方法，包含如下步骤：
①加工密封环：根据输送介质选用与之相匹配的金属材料制作密封环，密封环先加工为内径大于等于密封轴套外径、断面宽度符合密封要求的圆形金属环，然后按照密封套的内圆周长在金属环上去掉一部分扇形段，形成带有开口的金属环，带有开口的金属环实际圆周长度等于密封套的内圆周长；
②在密封轴套上加工密封槽：在密封轴套的外表面上沿圆周方向加工出密封槽，密封槽为方形槽，顶部槽口的宽度小于方形槽底部槽底的宽度，槽口的宽度大于等于密封环的断面宽度；
③将密封环通过槽口嵌入密封槽内；
④将密封套安装在定子内，将密封轴套安装在转子主轴的密封位置，密封套与密封轴套的位置相匹配；
⑤将转子安装定子内，密封套的内表面与密封轴套的外表面匹配安装，密封环依靠开口金属环的弹性与密封套内表面保持紧密接触；密封环可在密封套内表面轴向滑动，调整密封环与密封轴套之间的轴向间隙，防止密封环与密封轴套之间产生摩擦，构成定子与转子主轴之间的密封结构，完成离心鼓风机或离心压缩机组装；在转子转动的过程中，密封轴套随转子主轴转动，定子和密封套保持不动；由于弹性作用，密封环顶在密封套的内表面上，不随密封轴套一起转动，但是密封环始终位于密封轴套的密封槽内，实现密封轴套与密封套之间的密封。
所述密封槽和密封环的数量为多个，每个密封槽内镶嵌一个密封环，在密封套的内表面与密封轴套的外表面之间形成多道密封结构。
本发明可以用于输送普通介质，也可以用于输送危险性介质。根据输送介质不同，选用与之相匹配的金属材料制作密封环，例如：高温介质，密封环选用0Cr25Ni20耐热钢，腐蚀性介质选用304或者316不锈钢，普通介质选用65Mn弹簧钢或者QT500球墨铸铁。本发明的密封方式为轴向侧隙密封，单侧密封间隙0.1-0.15mm,并且为完全非接触密封，每道密封环有两道轴向小间隙端面梳齿密封，每道密封环的气流通道有四个90°的折角，密封槽外窄内宽，起到降低泄漏气体流速、降低密封槽内气体压力，极大的增加了介质泄漏的阻力，更好的提高了密封效果，并可根据工况压力增减密封环的数量达到最佳密封效果。
如果输送危险性介质，在定子和密封套上设置与轴向垂直贯通的惰性气体充入通道，在密封轴套的外表面设置环形的惰性气体密封凹槽，惰性气体充入通道与惰性气体密封凹槽连通，在密封套的内表面与密封轴套的外表面之间形成惰性气体保护环。
密封轴套外表面上的多个密封槽布置在惰性气体密封凹槽的两侧。
本发明可以在多种离心鼓风机或离心压缩机中应用，改变了传统离心鼓风机或离心压缩机碳环密封和普通迷宫梳齿密封、机械密封、填料密封的结构方式，实现了离心鼓风机或离心压缩机输送高温、高压、含尘、有毒有害、易燃易爆介质的可靠密封，对于转子与定子机壳之间的同轴度要求低，转子动平衡发生变化导致振动超差时，不会造成密封磨损失效，属于完全无磨损密封，结合加注氮气等惰性平衡气体可以输送有毒有害、易燃易爆、腐蚀性介质，并保证零泄漏，提高了离心鼓风机、离心压缩机密封的可靠性，属于免维护密封结构。
本发明的有益效果是：直接安装在离心鼓风机或离心压缩机定子和转子上，无需传统碳环密封复杂结构，解决了传统的鼓风机的碳环密封结构制作成本高、使用寿命短、维修成本高、不能输送高温、含尘介质的问题；解决了普通迷宫梳齿密封间隙大泄漏量大、间隙小容易发生磨损的问题；解决了机械密封磨损、需要润滑、冷却问题；解决了填料密封磨损大、不易压紧、易泄漏、更换不便等问题。本发明可以应用到输送温度小于450ºC的介质，工作压力小于2MPa的离心鼓风机或离心压缩机的密封部位，根据输送介质选用与之相匹配的金属材料制作的密封环，密封方式为轴向侧隙密封，密封间隙很小并且为完全非接触密封，对于转子与定子机壳之间的同轴度要求低，转子动平衡发生变化导致振动超差时，不会造成密封装置磨损失效，同时因为这种密封装置密封效果好，达到同样的密封效果密封圈的数量少，结构紧凑、简单，密封部位结构尺寸小，加工制造成本低，使用过程中不需要压紧、调整、更换维护，不需要润滑、冷却，为离心鼓风机或离心压缩机提供了一种非常理想、可靠的密封装置，尤其适合高温、高压、含尘、有毒有害、易燃易爆、腐蚀性介质的密封。
附图说明
图1是本发明实施例一结构示意图；
图2是本发明实施例二结构示意图；
图3是本发明实施例一、二的A部放大示意图；
图4是本发明实施例一、二的密封环结构示意图；
图中：定子1、密封套2、密封环3、密封轴套4、转子5、密封槽6、槽口7、槽底8、开口9、固定槽10、惰性气体充入通道11、惰性气体密封凹槽12。
具体实施方式
下面结合附图，通过实例对本发明专利做进一步说明。
实施例一，输送普通介质，参照附图1、3、4。
一种离心鼓风机或离心压缩机无损高效密封装置，包含定子1、密封套2、密封环3、密封轴套4和转子5，密封套2安装于定子1上，密封轴套4安装于转子主轴的密封位置，定子与转子装配后，密封套2的内表面与密封轴套4的外表面匹配密封；所述密封轴套4的外表面上沿圆周方向设置密封槽6，密封槽6的槽口7宽度小于槽底8的宽度，密封环3安装于密封槽6内，密封环3的外表面与密封套2的内表面相接触，在定子与转子主轴之间形成密封结构；所述密封环3为带有开口9的金属环，密封环3内径大于等于密封轴套4外径，密封环3宽度小于等于密封槽6的槽口7宽度，开口的密封环3实际圆周长度等于密封套2的内圆周长。
所述密封槽6为方形槽，顶部槽口7的宽度小于方形槽底部槽底8的宽度，密封环3通过槽口7嵌入密封槽6内，密封环3依靠开口金属环的弹性，使密封环3外表面与密封套2内表面保持紧密接触。
所述密封槽6和密封环3的数量为多个，每个密封槽6内镶嵌一个密封环3，在密封套2的内表面与密封轴套4的外表面之间形成多道密封结构。
所述定子1内表面上设有环状的固定槽10，密封套2的外表面设有与固定槽10匹配的环状凸台，将密封套2定位在定子1内表面上。
一种离心鼓风机或离心压缩机无损高效密封方法，包含如下步骤：
①加工密封环3：根据输送介质选用与之相匹配的金属材料制作密封环3，密封环3先加工为内径大于等于密封轴套4外径、断面宽度符合密封要求的圆形金属环，然后按照密封套2的内圆周长在金属环上去掉一部分扇形段，形成带有开口9的金属环，带有开口9的金属环实际圆周长度等于密封套2的内圆周长；
②在密封轴套4上加工密封槽6：在密封轴套4的外表面上沿圆周方向加工出密封槽6，密封槽6为方形槽，顶部槽口7的宽度小于方形槽底部槽底8的宽度，槽口7的宽度大于等于密封环3的断面宽度；
③将密封环3通过槽口7嵌入密封槽6内；
④将密封套2安装在定子1内，将密封轴套4安装在转子主轴的密封位置，密封套2与密封轴套4的位置相匹配；
⑤将转子5安装定子1内，密封套2的内表面与密封轴套4的外表面匹配安装，密封环3依靠开口金属环的弹性与密封套2内表面保持紧密接触；密封环3可在密封套2内表面轴向滑动，调整密封环3与密封轴套4之间的轴向间隙，防止密封环3与密封轴套4之间产生摩擦，构成定子与转子主轴之间的密封结构，完成离心鼓风机或离心压缩机组装。
所述密封槽6和密封环3的数量为多个，每个密封槽6内镶嵌一个密封环3，在密封套2的内表面与密封轴套4的外表面之间形成多道密封结构。
在转子5转动的过程中，密封轴套4随转子主轴转动，定子1和密封套2保持不动；由于弹性作用，密封环3顶在密封套2的内表面上，不随密封轴套4一起转动，但是密封环始终位于密封轴套4的密封槽6内，实现密封轴套4与密封套2之间的密封。
本实施例用于输送普通介质，密封环选用65Mn弹簧钢或者QT500球墨铸铁。本发明的密封方式为轴向侧隙密封，单侧密封间隙0.1-0.15mm,并且为完全非接触密封，每道密封环有两道轴向小间隙端面梳齿密封，每道密封环的气流通道有四个90°的折角，密封槽外窄内宽，起到降低泄漏气体流速、降低密封槽内气体压力，极大的增加了介质泄漏的阻力，更好的提高了密封效果，并可根据工况压力增减密封环的数量达到最佳密封效果。
实施例二，用于输送危险性介质，如果输送介质为高温介质，密封环选用0Cr25Ni20耐热钢；如果输送介质为腐蚀性介质，选用304或者316不锈钢制作密封环3。
参照附图2、3、4。用于输送危险性介质，在定子1和密封套2上设置与轴向垂直贯通的惰性气体充入通道11，在密封轴套4的外表面设置环形的惰性气体密封凹槽12，惰性气体充入通道11与惰性气体密封凹槽12连通，在密封套2的内表面与密封轴套4的外表面之间形成惰性气体保护环。
密封轴套4外表面上的多个密封槽6布置在惰性气体密封凹槽12的两侧。
本发明可以在多种离心鼓风机或离心压缩机中应用，改变了传统离心鼓风机或离心压缩机碳环密封和普通迷宫梳齿密封、机械密封、填料密封的结构方式，实现了离心鼓风机或离心压缩机输送高温、高压、含尘、有毒有害、易燃易爆介质的可靠密封，对于转子与定子机壳之间的同轴度要求低，转子动平衡发生变化导致振动超差时，不会造成密封磨损失效，属于完全无磨损密封，结合加注氮气等惰性平衡气体可以输送有毒有害、易燃易爆、腐蚀性介质，并保证零泄漏，提高了离心鼓风机、离心压缩机密封的可靠性，属于免维护密封结构。

Claims (8)

1.一种离心鼓风机或离心压缩机无损高效密封装置，其特征在于：包含定子（1）、密封套（2）、密封环（3）、密封轴套（4）和转子（5），密封套（2）安装于定子（1）上，密封轴套（4）安装于转子主轴的密封位置，定子与转子装配后，密封套（2）的内表面与密封轴套（4）的外表面匹配密封；所述密封轴套（4）的外表面上沿圆周方向设置密封槽（6），密封槽（6）的槽口（7）宽度小于槽底（8）的宽度，密封环（3）安装于密封槽（6）内，密封环（3）的外表面与密封套（2）的内表面相接触，在定子与转子主轴之间形成密封结构。
2.根据权利要求1所述的一种离心鼓风机或离心压缩机无损高效密封装置，其特征在于：所述密封环（3）为带有开口（9）的金属环，密封环（3）内径大于等于密封轴套（4）外径，密封环（3）宽度小于等于密封槽（6）的槽口（7）宽度，开口的密封环（3）实际圆周长度等于密封套（2）的内圆周长。
3.根据权利要求2所述的一种离心鼓风机或离心压缩机无损高效密封装置，其特征在于：所述密封槽（6）为方形槽，顶部槽口（7）的宽度小于方形槽底部槽底（8）的宽度，密封环（3）通过槽口（7）嵌入密封槽（6）内，密封环（3）依靠开口金属环的弹性，使密封环（3）外表面与密封套（2）内表面保持紧密接触。
4.根据权利要求1或2所述的一种离心鼓风机或离心压缩机无损高效密封装置，其特征在于：所述密封槽（6）和密封环（3）的数量为多个，每个密封槽（6）内镶嵌一个密封环（3），在密封套（2）的内表面与密封轴套（4）的外表面之间形成多道密封结构。
5.根据权利要求1或2所述的一种离心鼓风机或离心压缩机无损高效密封装置，其特征在于：所述定子（1）内表面上设有环状的固定槽（10），密封套（2）的外表面设有与固定槽（10）匹配的环状凸台，将密封套（2）定位在定子（1）内表面上。
6.一种离心鼓风机或离心压缩机无损高效密封方法，采用权利要求1-5任意一项所限定的密封装置，其特征在于包含如下步骤：
①加工密封环（3）：根据输送介质选用与之相匹配的金属材料制作密封环（3），密封环（3）先加工为内径大于等于密封轴套（4）外径、断面宽度符合密封要求的圆形金属环，然后按照密封套（2）的内圆周长在金属环上去掉一部分扇形段，形成带有开口（9）的金属环，带有开口（9）的金属环实际圆周长度等于密封套（2）的内圆周长；
②在密封轴套（4）上加工密封槽（6）：在密封轴套（4）的外表面上沿圆周方向加工出密封槽（6），密封槽（6）为方形槽，顶部槽口（7）的宽度小于方形槽底部槽底（8）的宽度，槽口（7）的宽度大于等于密封环（3）的断面宽度；
③将密封环（3）通过槽口（7）嵌入密封槽（6）内；
④将密封套（2）安装在定子（1）内，将密封轴套（4）安装在转子主轴的密封位置，密封套（2）与密封轴套（4）的位置相匹配；
⑤将转子（5）安装定子（1）内，密封套（2）的内表面与密封轴套（4）的外表面匹配安装，密封环（3）依靠开口金属环的弹性与密封套（2）内表面保持紧密接触；密封环（3）可在密封套（2）内表面轴向滑动，调整密封环（3）与密封轴套（4）之间的轴向间隙，防止密封环（3）与密封轴套（4）之间产生摩擦，构成定子与转子主轴之间的密封结构，完成离心鼓风机或离心压缩机组装；
在转子（5）转动的过程中，密封轴套（4）随转子主轴转动，定子（1）和密封套（2）保持不动；由于弹性作用，密封环（3）顶在密封套（2）的内表面上，不随密封轴套（4）一起转动，但是密封环始终位于密封轴套（4）的密封槽（6）内，实现密封轴套（4）与密封套（2）之间的密封。
7.根据权利要求6所述的一种离心鼓风机或离心压缩机无损高效密封方法，其特征在于：用于输送危险性介质，在定子（1）和密封套（2）上设置与轴向垂直贯通的惰性气体充入通道（11），在密封轴套（4）的外表面设置环形的惰性气体密封凹槽（12），惰性气体充入通道（11）与惰性气体密封凹槽（12）连通，在密封套（2）的内表面与密封轴套（4）的外表面之间形成惰性气体保护环。
8.根据权利要求7所述的一种离心鼓风机或离心压缩机无损高效密封方法，其特征在于：密封轴套（4）外表面上的多个密封槽（6）布置在惰性气体密封凹槽（12）的两侧。
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CN115194949A (zh) * 2022-08-03 2022-10-18 浙江黄岩环日光学有限公司 一种防控镜片抛光机

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