CN209557325U - 一种透平式压缩机上轴向迷宫密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种透平式压缩机上轴向迷宫密封装置，属于密封装置。所述齿轮箱包括：转轴、连接块、压缩机构、压缩机构；其中，转轴与动力机构相连接的；连接块与压缩机外壳相连接；压缩机构包括与所述转轴相连接的叶轮，在叶轮下方、在转轴和连接块之间的加压通道，以及加压通道外的排气口；密封块设置在转轴的外层；其中密封块的最内层为密封环，与转轴并不接触，留有一条很小的间隙；在密封环的表面设置有很多条迷宫槽，形成排列有序的节流间隙和膨胀气腔。本实用新型，通过节流间隙中的节流过程（压力能转化为动能）和密封空腔中的动能耗散过程（动能转化为热能）来实现密封，提高透平式压缩机的密封性。

Description

一种透平式压缩机上轴向迷宫密封装置

技术领域

本实用新型属于密封装置，尤其是一种透平式压缩机上轴向迷宫密封装置。

背景技术

透平压缩机，是指具有高速旋转叶轮的动力式压缩机。它依靠旋转叶轮与气流间的相互作用力来提高气体压力，同时使气流产生加速度而获得动能，然后气流在加压通道中减速，将动能转化为压力能，进一步提高压力。在压缩过程中气体流动是连续的。透平压缩机是在通风机的基础上发展起来的。它广泛用于各种工艺过程中输送空气和各种气体，并提高其压力。

目前，密封装置是透平压缩机中的一个重要部件，其主要作用是减小排气口与转轴之间的间隙，尽量减少气体泄露，降低机组功耗。但在实际运行过程中，受到零部件加工精度及运行时转轴跳动等因素的影响，一般情况下，密封件是无法与连接块、转轴实现完全零接触，因此存在气体泄露现象。气体压力越高，泄露越严重。虽然可以增加密封件的数量减少泄漏量，但是密封件过多会导致连接处的长度过长、质量偏大、机组振动增大等问题。

实用新型内容

实用新型目的：针对现有技术的不足而提供一种透平式压缩机上轴向迷宫密封装置，以提高透平式压缩机的密封性。

技术方案：一种透平式压缩机上轴向迷宫密封装置，包括：

转轴，其一端通过连接杆与动力机构相连接，另一端为斜面为圆弧的圆台；

连接块，与压缩机外壳相连接；

压缩机构，包括由连接块与转轴圆台部形成的加压通道，与所述转轴圆台部相连接的并位于加压通道进气端的叶轮，位于加压通道另一端的排气口；连接块的外周呈正弦状；

密封块，包裹于所述转轴外侧；其最内层设置有密封环，密封环与转轴之间留有预定距离的间隙；在所述密封环的表面设置有若干条迷宫槽，形成排列有序的节流间隙和膨胀气腔。

膨胀气腔在进一步的实施例中，所述转轴上设置有若干第一环形槽、第一凸起、以及位于第一环形槽部之间且宽度大于第一环形槽的第二环形槽；所密封环上固定连接有分别与第一环形槽、第一凸起间隙配合的柔性密封板组件；所述柔性密封板组件包括铜质或铝合金的接触板，分别设置在接触板两边的弹片，以及压紧所述接触板和弹片端部的环形定位槽；所述环形定位槽与转轴固定连接。

在进一步的实施例中，所述密封环的内径大于转轴的外径。

在进一步的实施例中，所述膨胀气腔的形状为矩形。

在进一步的实施例中，所述膨胀气腔的长度为2～15㎜；所述膨胀气腔的宽度为1～8㎜；所述节流间隙宽度为0.2～1㎜。

在进一步的实施例中，所述膨胀气腔内放置多个填料块。

有益效果：本实用新型涉及一种透平式压缩机上轴向迷宫密封装置，与使用传统密封环的密封方式相比具有以下优点。

1、由于密封块与转轴之间无直接接触、摩擦力相对较小，不会产生粉尘、屑末，能延长透平式压缩机的使用寿命。

2、所述密封结构的缸体为无油气缸，较传统密封环为熔点相对较低的非金属材料制成而言，对压缩气体温度无具体要求。

3、所述密封结构设计简单，对密封材料的要求较小，可操作性强，易于维修。

附图说明

图1是本实用新型密封装置的结构示意图。

图2是本实用新型的实施例一密封环的局部放大图。

图3是本实用新型的实施例二密封环的局部放大图。

图4是本实用新型的实施例三密封环的局部放大图。

附图标记为：密封块1、转轴2、进气口3、排气口4、叶轮5、加压通道6、连接块7、迷宫槽101、膨胀气腔102、节流间隙103、填料块104、柔性密封板组件105、第一环形槽201、第一凸起202、第二环形槽203。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

如附图1至图3所示，一种透平式压缩机上轴向迷宫密封装置，包括：转轴2、连接块7、叶轮5、加压通道6、排气口4、密封块1。

其中，转轴2的一端通过连接杆与动力机构相连接，另一端为斜面为圆弧的圆台；连接块7与压缩机外壳相连接，加压通道6设置在所述转轴2和连接块7之间，且其管道截面逐渐减小；叶轮5与所述转轴2圆台部相连接的并位于加压通道6进气端；排气口4设置在所述加压通道6另一端；密封块1包裹于所述转轴2外侧。

所述密封块1的最内层为密封环，密封环与转轴2之间留有预定距离的间隙；在所述密封环的表面设置有很多条迷宫槽101，形成排列有序的节流间隙103和膨胀气腔102。

在进一步的实施例中，所述转轴2与动力机构连接处设置有导向轴承，且转轴2、连接块7与密封块1的几何中心均在同一轴度。当压缩机在工作时，连接块7、转轴2以及密封块1均在同一轴线上，转轴2旋转的同时，不会左右偏斜、密封块1的情形，保证密封环的正常工作。这也是所述密封装置正常工作的前提。

作为一个优选方案，所述密封环的内径大于转轴2的外径，保证节流间隙103宽度为0.2～1㎜，进一步保证工作过程中转轴2不会与密封块1接触，同时压缩空气会通过节流间隙103进入膨胀气腔102内。

作为一个优选方案，膨胀气腔102的形状可以为半圆形、等腰梯形、三角形以及其他形状，在本设计中优选为矩形，进行设计。通过CFD计算机软件模拟优化、以及实际对比优选出矩形膨胀气腔102的长度为2～15㎜、宽度为1～8㎜。此时，透平式压缩机的气体泄漏率较小。

转到图2，描述实施例1，所述密封结构在实施过程中的工作原理：当压缩机工作时，密封块1两端存在较大压差，由高压一侧的气体以较高速度通过节流间隙103，气体通过节流点（每个迷宫槽101凸起的位置，即每个密封环与转轴2间距最小的地方）进入膨胀气腔102，节流点对气体起到一个喷雾器的作用，气体的压力能转化为动能，压力迅速降低，进入膨胀气腔102后，由于容积突然变大，气体在膨胀气腔102内运动过程中通过产生的旋涡和摩擦等方式，将动能转化为热能，而不恢复为压力能；降低了压力的气体通过下一个节流点进入下一个膨胀气腔102，气体压力就再一次降低。由于迷宫槽101数量较多，通过节流与膨胀过程的多次重复，使高压侧泄漏的气体压力逐步降至低压侧的压力大小，起到密封作用。

转到图3，描述实施例2，在实施例1的基础上，在膨胀气腔102内放置多个填料块104。填料块104的加入，能够加大气体在膨胀气腔102的运动速度和摩擦力，加快气体压力能转化为热能，提高密封效果。

转到图4，描述实施例3，转轴2上设置有若干第一环形槽201、第一凸起202、以及位于第一环形槽201部之间且宽度大于第一环形槽201的第二环形槽203；所密封环上固定连接有分别与第一环形槽201、第一凸起202间隙配合的柔性密封板组件105；柔性密封板组件105包括铜质或铝合金的接触板，分别设置在接触板两边的弹片，以及压紧所述接触板和弹片端部的环形定位槽；所述环形定位槽与转轴2固定连接。

通过弹片的作用，能够避免接触板与转轴2刚性碰撞，保护了转轴2和接触板，提高了零件的使用寿命。通过第二环形槽203和第一环形槽201，气流形成涡流，提高了密封效果。

总的来说，迷宫密封就是依靠节流间隙103中的节流过程（压力能转化为动能）和密封空腔中的动能耗散过程（动能转化为热能）来实现密封。需要说明的是，当所述密封装置的压缩机排气量较小时（在密封块1两侧压差较小时），气体泄露造成的能量损失大于传统密封的压缩机；当压缩机排气量较大时，气体泄露造成的能量损失与传统密封压缩机相当，甚至略小。

另外需要说明的是，上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (7)

1.一种透平式压缩机上轴向迷宫密封装置，其特征在于，包括：

转轴，其一端通过连接杆与动力机构相连接，另一端为斜面为圆弧的圆台；

连接块，与压缩机外壳相连接；

压缩机构，包括由连接块与转轴圆台部形成的加压通道，与所述转轴圆台部相连接的并位于加压通道进气端的叶轮，位于加压通道另一端的排气口；连接块的外周呈正弦状；

密封块，包裹于所述转轴外侧；其最内层设置有密封环，密封环与转轴之间留有预定距离的间隙；在所述密封环的表面设置有若干条迷宫槽，形成排列有序的节流间隙和膨胀气腔。

2.根据权利要求1所述的透平式压缩机上轴向迷宫密封装置，其特征在于，所述转轴上设置有若干第一环形槽、第一凸起、以及位于第一环形槽之间且宽度大于第一环形槽的第二环形槽；所密封环上固定连接有分别与第一环形槽、第一凸起间隙配合的柔性密封板组件；所述柔性密封板组件包括铜质或铝合金的接触板，分别设置在接触板两边的弹片，以及压紧所述接触板和弹片端部的环形定位槽；所述环形定位槽与转轴固定连接。

3.根据权利要求1所述的透平式压缩机上轴向迷宫密封装置，其特征在于，所述转轴与动力机构连接处设置有导向轴承，且转轴、连接块与密封块的几何中心均在同一轴度。

4.根据权利要求1所述的透平式压缩机上轴向迷宫密封装置，其特征在于，所述密封环的内径大于转轴的外径。

5.根据权利要求1所述的透平式压缩机上轴向迷宫密封装置，其特征在于，所述膨胀气腔的形状为矩形。

6.根据权利要求1或4所述的透平式压缩机上轴向迷宫密封装置，其特征在于，所述节流间隙宽度为0.2～1㎜；所述膨胀气腔的长度为2～15㎜；所述膨胀气腔的宽度为1～8㎜。

7.根据权利要求1所述的透平式压缩机上轴向迷宫密封装置，其特征在于，所述膨胀气腔内放置多个填料块。