CN117588441B - 一种磁悬浮空压机叶轮密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于磁悬浮空压机技术领域，尤其涉及一种磁悬浮空压机叶轮密封结构，包括电机外壳，电机外壳内通过支撑组件转动连接有转子，转子的一端延伸到电机外壳的外部并固接有叶轮，电机外壳靠近叶轮的一端依次固接有密封盘组件、空气流道和扩散器，叶轮和密封盘组件之间设置有第一密封结构，支撑组件内设置有第二密封结构，本发明通过对第一密封结构和第二密封结构的合理化设计，有效阻止了磁悬浮空压机运行过程中会产生高温、高压气体进入电机的内部，电机性能显著提升，磁轴承等稳定性更好；密封盘组件采用分体式结构，方便密封盘上密封齿结构的加工，同时有利于气体从固定块之间的间隙散出，有利于电机散热。

Description

一种磁悬浮空压机叶轮密封结构

技术领域

本发明属于磁悬浮空压机技术领域，尤其涉及一种磁悬浮空压机叶轮密封结构。

背景技术

磁悬浮空压机运行过程中会产生高温、高压气体，这些气体从叶轮泄露进电机内会对电机性能产生较大的影响，高温、高压气体会造成磁悬浮轴承和电机定转子过热从而发生损坏，造成不可挽回的损失，另外，高压气体进入电机内部会对悬浮运转的转子造成激振等不良现象，降低电机稳定性。

尽管对于电机冷却的手段已经得到了广泛的研究，但从根本上减少高温、高压气体进入电机内部，对于电机及磁轴承稳定运行具有更高的可靠性和经济性。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是提供一种结构合理，密封效果好的磁悬浮空压机叶轮密封结构。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种磁悬浮空压机叶轮密封结构，包括电机外壳，电机外壳内通过支撑组件转动连接有转子，转子的一端延伸到电机外壳的外部并固接有叶轮，电机外壳靠近叶轮的一端依次固接有密封盘组件、空气流道和扩散器，叶轮和密封盘组件之间设置有第一密封结构，支撑组件内设置有第二密封结构。

以下是本发明对上述技术方案的进一步优化：

密封盘组件包括间隔一定距离平行布设的连接盘和密封盘，连接盘与电机外壳固定连接，密封盘与空气流道固定连接，连接盘和密封盘之间固接有多个固定块，多个固定块均靠近连接盘的外圆面且呈环状布设。

进一步优化：第一密封结构包括叶轮靠近密封盘一端设置的第一密封面、第二密封面和密封轴，第一密封面和第二密封面间隔一定距离平行布设，第一密封面上设置有多个动密封齿。

进一步优化：密封盘内一体四段式设置有第一阶梯孔、第二阶梯孔、第三阶梯孔和第四阶梯孔。

进一步优化：第一阶梯孔与叶轮之间设置有间隙a，间隙a的数值范围为0.7mm＜a＜1mm。

进一步优化：第一阶梯孔的侧面上设置有多个第二静密封齿，多个第二静密封齿的两侧分别设置有多个第一静密封齿和多个第三静密封齿，多个第一静密封齿与第一密封面形成第一干扰段，多个第二静密封齿与多个动密封齿交错布设，形成截流段，多个第三静密封齿与第一密封面形成第二干扰段。

进一步优化：动密封齿与第二静密封齿之间设置有距离b，距离b的数值范围为0.7mm＜b＜1mm。

进一步优化：第二阶梯孔的侧面上设置有多个第四静密封齿，多个第四静密封齿与第二密封面形成第三干扰段。

进一步优化：第三阶梯孔内设置有多个第五静密封齿，多个第五静密封齿与密封轴的外圆面形成密封段。

进一步优化：支撑组件包括支撑座，支撑座与电机外壳固定连接，转子通过轴承与支撑座转动连接；第二密封结构包括第一轴承盖，第一轴承盖安装在支撑座内，转子上安装有第二轴承盖，第一轴承盖和第二轴承盖均设置在轴承靠近密封盘的一侧，第一轴承盖内设置有多个辅助密封齿。

本发明通过对第一密封结构的第一干扰段、截流段、第二干扰段、第三干扰段和密封段的合理化设计，有效阻止了磁悬浮空压机运行过程中会产生高温、高压气体进入电机的内部，第二密封结构进一步阻断了密封盘背部累积的气体进入电机的内部，与不采用密封结构的同款机型相比，电机性能显著提升，磁轴承等稳定性更好，改结构对空压机研发具有推动性作用；密封盘组件采用分体式结构，方便密封盘上密封齿结构的加工，同时有利于气体从固定块之间的间隙散出，有利于电机散热。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构示意图；

图2为本发明实施例中密封盘组件的结构示意图；

图3为本发明实施例中叶轮的剖切结构示意图；

图4为本发明实施例中密封盘的半剖结构示意图；

图5为图1中A处的局部放大结构示意图；

图6为图1中B处的局部放大结构示意图。

图中：1-电机外壳；2-转子；3-叶轮；301-第一密封面；3011-动密封齿；302-第二密封面；303-密封轴；4-密封盘组件；401-连接盘；402-固定块；403-密封盘；4031-第一阶梯孔；4032-第二阶梯孔；4033-第三阶梯孔；4034-第四阶梯孔；4035-第一静密封齿；4036-第二静密封齿；4037-第三静密封齿；4038-第四静密封齿；4039-第五静密封齿；5-空气流道；6-扩散器；7-支撑座；8-轴承；9-第一轴承盖；901-辅助密封齿；10-第二轴承盖。

具体实施方式

如图1-6所示，一种磁悬浮空压机叶轮密封结构，包括电机外壳1，电机外壳1内通过支撑组件转动连接有转子2，转子2的一端延伸到电机外壳1的外部并固接有叶轮3，电机外壳1靠近叶轮3的一端依次固接有密封盘组件4、空气流道5和扩散器6，叶轮3和密封盘组件4之间设置有第一密封结构，支撑组件内设置有第二密封结构。

如图2所示，密封盘组件4包括间隔一定距离平行布设的连接盘401和密封盘403，连接盘401与电机外壳1固定连接，密封盘403与空气流道5固定连接，连接盘401和密封盘403之间固接有多个固定块402，多个固定块402均靠近连接盘401的外圆面且呈环状布设。

如图3-5所示，第一密封结构包括叶轮3靠近密封盘403一端设置的第一密封面301、第二密封面302和密封轴303，第一密封面301和第二密封面302间隔一定距离平行布设，第一密封面301上设置有多个动密封齿3011。

动密封齿3011为截面呈梯形的圆环状结构。

密封盘403内一体四段式设置有第一阶梯孔4031、第二阶梯孔4032、第三阶梯孔4033和第四阶梯孔4034。

第一阶梯孔4031与叶轮3之间设置有间隙a，间隙a的数值范围为0.7mm＜a＜1mm。

这样设计，充分考虑了叶轮3和密封盘403的配合，既保证了叶轮3能够顺畅运转，又保证了叶轮3转动产生的气流尽可能减少的泄漏到电机内。

第一阶梯孔4031的侧面上设置有多个第二静密封齿4036，多个第二静密封齿4036的两侧分别设置有多个第一静密封齿4035和多个第三静密封齿4037。

第一静密封齿4035、第二静密封齿4036和第三静密封齿4037均为截面呈梯形的圆环状结构。

多个第一静密封齿4035与第一密封面301形成第一干扰段。

这样设计，当气流从间隙a泄露进叶轮轮背后，首先进入第一干扰段，第一干扰段的作用是将能量较大的高温、高压气体打散，高温、高压气体撞击在第一静密封齿4035上，造成能量损失，降低冲击速度，第一静密封齿4035承受第一级气流冲击，有效减缓气流对转动部分的激振，有利于转子2稳定运转。

第一静密封齿4035的数量优先设置为二至四个。

多个第二静密封齿4036与多个动密封齿3011交错布设，形成截流段。

这样设计，能量减弱的气流进入截流段，截流段减少气流进一步泄露，减缓泄露速度，有效降低气流压力。

动密封齿3011与第二静密封齿4036之间设置有距离b，距离b的数值范围为0.7mm＜b＜1mm。

叶轮3转动时，动密封齿3011会向外圈甩动而变形，动静密封齿之间的间距必须大于动密封齿3011的变形量，才能保证在动密封齿3011变形后不摩擦到第二静密封齿4036，在两者不会发生摩擦的前提下尽可能减小两者的间隙，以上距离b的数值范围为反复试验后的优选数值范围。

多个第三静密封齿4037与第一密封面301形成第二干扰段。

这样设计，第二干扰段对能量损失、压力降低的气流进一步阻挡，再次打乱气流方向，使得气流再次发生能量损失。

第三静密封齿4037的数量优先设置为二至三个。

第二阶梯孔4032的侧面上设置有多个第四静密封齿4038，多个第四静密封齿4038与第二密封面302形成第三干扰段。

第四静密封齿4038为截面呈梯形的圆环状结构。

这样设计，第三干扰段采用粗齿结构对密封盘403剩余部分进行密封，由于此段气流的能量和压力都已经显著降低，此处只采用加工简单的粗齿结构对气流追加打击，此结构便于加工生产和安装，也能节省原料，提高成品合格率。

第三阶梯孔4033内设置有多个第五静密封齿4039，多个第五静密封齿4039与密封轴303的外圆面形成密封段。

这样设计，密封段将残存的气体困在叶轮轮背处，减少气体扩散量，为方便安装，同时考虑密封效果，第五静密封齿4039与密封轴303外圆面的间隙数值范围为0.5mm至0.6mm。

如图1和6所示，支撑组件包括支撑座7，支撑座7与电机外壳1固定连接，转子2通过轴承8与支撑座7转动连接。

第二密封结构包括第一轴承盖9，第一轴承盖9安装在支撑座7内，转子2上安装有第二轴承盖10，第一轴承盖9和第二轴承盖10均设置在轴承8靠近密封盘403的一侧，第一轴承盖9内设置有多个辅助密封齿901。

尽管第一密封结构已经显著减少高温、高压气体的泄露，但长时间积累的气体还会存在于密封盘403背部的第四阶梯孔4034内，需要防止这部分气体进入电机内部，第二密封结构对电机二次密封，阻断了这部分高温气体累积后进入电机内部，密封盘403背部积累的气体通过固定块402之间的间隙排除。

由于密封盘组件4采用分体式结构，方便密封盘403上密封齿的加工。

对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种磁悬浮空压机叶轮密封结构，包括电机外壳（1），电机外壳（1）内通过支撑组件转动连接有转子（2），转子（2）的一端延伸到电机外壳（1）的外部并固接有叶轮（3），其特征在于：所述电机外壳（1）靠近叶轮（3）的一端依次固接有密封盘组件（4）、空气流道（5）和扩散器（6），叶轮（3）和密封盘组件（4）之间设置有第一密封结构，支撑组件内设置有第二密封结构；

所述密封盘组件（4）包括间隔一定距离平行布设的连接盘（401）和密封盘（403），连接盘（401）与电机外壳（1）固定连接，密封盘（403）与空气流道（5）固定连接，连接盘（401）和密封盘（403）之间固接有多个固定块（402），多个固定块（402）均靠近连接盘（401）的外圆面且呈环状布设；

所述第一密封结构包括叶轮（3）靠近密封盘（403）一端设置的第一密封面（301）、第二密封面（302）和密封轴（303），第一密封面（301）和第二密封面（302）间隔一定距离平行布设，第一密封面（301）上设置有多个动密封齿（3011）；

所述密封盘（403）内一体四段式设置有第一阶梯孔（4031）、第二阶梯孔（4032）、第三阶梯孔（4033）和第四阶梯孔（4034）；

所述第一阶梯孔（4031）的侧面上设置有多个第二静密封齿（4036），多个第二静密封齿（4036）的两侧分别设置有多个第一静密封齿（4035）和多个第三静密封齿（4037），多个第一静密封齿（4035）与第一密封面（301）形成第一干扰段，多个第二静密封齿（4036）与多个动密封齿（3011）交错布设，形成截流段，多个第三静密封齿（4037）与第一密封面（301）形成第二干扰段。

2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮空压机叶轮密封结构，其特征在于：所述第一阶梯孔（4031）与叶轮（3）之间设置有间隙a，间隙a的数值范围为0.7mm＜a＜1mm。

3.根据权利要求2所述的一种磁悬浮空压机叶轮密封结构，其特征在于：所述动密封齿（3011）与第二静密封齿（4036）之间设置有距离b，距离b的数值范围为0.7mm＜b＜1mm。

4.根据权利要求3所述的一种磁悬浮空压机叶轮密封结构，其特征在于：所述第二阶梯孔（4032）的侧面上设置有多个第四静密封齿（4038），多个第四静密封齿（4038）与第二密封面（302）形成第三干扰段。

5.根据权利要求4所述的一种磁悬浮空压机叶轮密封结构，其特征在于：所述第三阶梯孔（4033）内设置有多个第五静密封齿（4039），多个第五静密封齿（4039）与密封轴（303）的外圆面形成密封段。

6.根据权利要求5所述的一种磁悬浮空压机叶轮密封结构，其特征在于：所述支撑组件包括支撑座（7），支撑座（7）与电机外壳（1）固定连接，转子（2）通过轴承（8）与支撑座（7）转动连接；第二密封结构包括第一轴承盖（9），第一轴承盖（9）安装在支撑座（7）内，转子（2）上安装有第二轴承盖（10），第一轴承盖（9）和第二轴承盖（10）均设置在轴承（8）靠近密封盘（403）的一侧，第一轴承盖（9）内设置有多个辅助密封齿（901）。