CN209942885U - 一种螺杆膨胀机轴端密封结构及螺杆膨胀机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种螺杆膨胀机轴端密封结构及螺杆膨胀机，属于余热回收设备技术领域，用于对转子的端部和壳体之间进行密封，包括：汽封体，套设于转子的端部，汽封体与壳体之间形成第一腔室和第二腔室，第二腔室位于转子的高低齿和第一腔室之间，汽封体与转子之间形成第三腔室和第四腔室，第四腔室位于第三腔室和高低齿之间，第三腔室连通于第一腔室，第四腔室连通于第二腔室；抽气装置，连通于第一腔室，被配置为使第一腔室和第三腔室内的压力小于大气压力；输汽装置，连通于第二腔室，被配置为使第二腔室和第四腔室内的压力大于螺杆膨胀机汽缸内的蒸汽压力。同时避免汽缸内的蒸汽泄漏至外界及外界空气进入汽缸内，保证螺杆膨胀机正常工作。

Description

一种螺杆膨胀机轴端密封结构及螺杆膨胀机

技术领域

本实用新型涉及余热回收设备技术领域，尤其涉及一种螺杆膨胀机轴端密封结构及螺杆膨胀机。

背景技术

随着工业快速发展，节能问题越来越受到人们的关注。利用螺杆膨胀机回收化工、冶金、建材和电力行业工艺工程中产生的余热，在保证安全正常生产的情况下，提高了能源利用率，减少了对环境的污染。

螺杆膨胀机是依靠流体体积膨胀，驱动螺杆转子旋转，将热能转换为机械能的一种热机，其主要有一对螺杆转子、壳体、轴承、同步齿轮及轴端密封结构等结构构成，壳体内的汽缸呈两圆相交的“∞”字形，两根按照一定的传动比反向旋转相互啮合的螺旋形阴、阳转子平行地置于汽缸中。

上述轴端密封结构的主要作用是防止汽缸内的蒸汽从转子的端部与壳体之间的缝隙泄露或者外部空气通过转子的端部与壳体之间的缝隙进入到汽缸内。目前，轴端密封结构大多使用的是机械密封，在实际使用中，由于转子的震动，与机械密封产生摩擦，螺杆膨胀机在运行一定时间后就会出现蒸汽泄露或者外界空气进入到汽缸内的情况，影响螺杆膨胀机正常工作。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种螺杆膨胀机轴端密封结构，以解决现有技术中存在的汽缸内的蒸汽容易泄露以及外界空气容易进入到汽缸内的问题。

本实用新型的另一个目的在于提供一种螺杆膨胀机，以解决现有技术中存在的汽缸内的蒸汽容易泄露以及外界空气容易进入到汽缸内的问题。

如上构思，本实用新型所采用的技术方案是：

一种螺杆膨胀机轴端密封结构，用于对转子的端部和壳体之间进行密封，包括：

汽封体，套设于所述转子的端部，所述汽封体与所述壳体之间具有第一腔室和第二腔室，所述第二腔室位于所述转子的高低齿和所述第一腔室之间，所述汽封体与所述转子之间具有第三腔室和第四腔室，所述第四腔室位于所述第三腔室和所述转子的高低齿之间，所述第三腔室连通于所述第一腔室，所述第四腔室连通于所述第二腔室；

抽气装置，被配置为使所述第一腔室和所述第三腔室内的压力小于大气压力；

输汽装置，被配置为使所述第二腔室和所述第四腔室内的压力大于螺杆膨胀机的汽缸内的蒸汽压力。

进一步地，所述壳体上设置有分别连通所述第一腔室和第二腔室的抽气通道和输汽通道，所述抽气通道连接于所述抽气装置，所述输汽通道连接于所述输汽装置。

进一步地，所述汽封体外周沿其周向外凸设有至少三个环形凸块，相邻的两个环形凸块之间形成环形凹槽，所述环形凹槽和所述壳体之间形成所述第一腔室或所述第二腔室。

进一步地，三个所述环形凸块中位于中间的所述环形凸块向外凸设有插接块，所述壳体上开设有能够与所述插接块相插接的插接槽。

进一步地，所述螺杆膨胀机轴端密封结构还包括第一密封件，所述第一密封件设置于所述汽封体和所述壳体之间。

进一步地，所述第一密封件包括外密封环和第一弹性件，所述汽封体上开设有第一安装槽，所述外密封环一端位于所述第一安装槽内，另一端抵接于所述壳体，所述第一弹性件位于所述外密封环和所述第一安装槽底部之间。

进一步地，所述螺杆膨胀机轴端密封结构还包括第二密封件，所述第二密封件设置于所述汽封体和所述转子之间，所述第二密封件设置有至少三个，相邻的两个所述第二密封件之间形成所述第三腔室或所述第四腔室。

进一步地，所述第二密封件包括内密封环和第二弹性件，所述汽封体上开设有第二安装槽，所述内密封环一端位于所述第二安装槽内，所述第二弹性件位于所述内密封环和所述第二安装槽底部之间。

进一步地，所述汽封体内还设置有连通所述第一腔室和所述第三腔室的第一连通通道和连通所述第二腔室和所述第四腔室的第二连通通道。

为实现上述目的，本实用新型还提供了一种螺杆膨胀机，包括上述所述的螺杆膨胀机轴端密封结构。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提出的螺杆膨胀机轴端密封结构，通过使得第一腔室和第三腔室内的压力小于大气压力，使得第二腔室和第四腔室内的蒸汽压力大于汽缸内的蒸汽压力，外界空气能够进入到第一腔室内和第三腔室内，但是无法进入第二腔室和第四腔室，第二腔室和第四腔室内的蒸汽能够进入到汽缸内，汽缸内的空气无法进入到第二腔室和第三腔室内，因此该螺杆膨胀机轴端密封结构不仅能够避免汽缸内的蒸汽泄漏至外界环境，而且能够避免外界空气进入到汽缸内，保证螺杆膨胀机正常工作。

本实用新型提出的螺杆膨胀机，具有上述螺杆膨胀机轴端密封结构，不仅能够避免汽缸内的蒸汽泄漏至外界环境，而且能够避免外界空气进入到汽缸内，保证螺杆膨胀机正常工作。

附图说明

图1是本实用新型提供的螺杆膨胀机轴端密封结构的结构示意图。

图中：

1、壳体；12、抽气通道；13、输汽通道；14、插接槽；

2、转子；

3、汽封体；301、第一腔室；302、第二腔室；303、第三腔室；304、第四腔室；305、第一连通通道；306、第二连通通道；31、第一环形凸块；32、第二环形凸块；321、插接块；

4、第一密封件；41、外密封环；42、第一弹性件；

5、第二密封件；51、内密封环；52、第二弹性件。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实施例提供了一种螺杆膨胀机，螺杆膨胀机包括壳体1、阴转子、阳转子、轴承、同步齿轮、密封组件、联轴节及螺杆膨胀机轴端密封结构等结构组成，壳体1内的汽缸呈两圆相交的“∞”字形，阴转子和阳转子按一定传动比反向旋转相互啮合，且平行地置于汽缸中。螺杆膨胀机能够依靠流体体积膨胀，驱动阳转子和阴转子旋转，将热能转换为机械能，上述流体可以为蒸汽、烟气等，本实施例以蒸汽为例进行说明。上述壳体1、阴转子、阳转子、轴承、同步齿轮、及联轴节等结构均为现有技术中常见的结构，在此不做赘述。

实施例一

如图1所示，本实施例提供了一种螺杆膨胀机轴端密封结构，主要用于对两个转子2(阳转子和阴转子)的端部和壳体1之间进行密封，避免螺杆膨胀机膨胀的汽缸内的蒸汽泄漏至外界环境以及外界环境中的空气进入到螺杆膨胀机内。

本实施例提供的螺杆膨胀机轴端密封结构包括汽封体3、抽气装置(图中未示出)和输汽装置(图中未示出)。其中，汽封体3套设于转子2的端子上，但是汽封体3不随转子2转动。汽封体3与壳体1之间具有间隔设置的第一腔室301和第二腔室302，第二腔室302位于转子2的高低齿和第一腔室301之间。汽封体3和转子2之间具有第三腔室303和第四腔室304，第四腔室304位于第三腔室303和转子2的高低齿之间，第三腔室303连通于第一腔室301，第四腔室304连通于第二腔室302，也就是说，在转子2的轴线方向上，第二腔室302和第四腔室304位于汽封体3靠近转子2上的高低齿的一侧，第一腔室301和第三腔室303位于汽封体3远离转子2上的高低齿的一侧。

抽气装置连通于第一腔室301，用于使第一腔室301和第三腔室303内的压力小于大气压。在本实施例中，抽气装置包括抽气管和风机，抽气管一端连通于第一腔室301，另一端连接于风机，当然在其他实施例中，抽气装置还可以为其他能够实现抽气的结构。输汽装置连通于第二腔室302，用于使第二腔室302和第四腔室304内的压力大于汽缸内的蒸汽压力，且蒸汽压力大于大气压力。在本实施例中，输汽装置包括汽源、输汽管和输汽泵，输汽管连接于汽源和第二腔室302，输汽泵设置于输汽管上，汽源用于提供蒸汽，且汽源提供的蒸汽的压力高于汽缸内的蒸汽的压力，保证第二腔室302和第四腔室304内的压力大于汽缸内的压力。当然在其他实施例中，输汽装置还可以为其他能够实现向第二腔室302内输送蒸汽，以使第二腔室302内的压力大于汽缸内的蒸汽压力的结构。

上述结构使得外界空气能够进入到第一腔室301和第三腔室303内，但无法进入到第二腔室302和第四腔室304内，同样，汽缸内的蒸汽无法进入到第二腔室302和第四腔室304内，能够避免蒸汽泄漏至外界环境或者外界环境中的空气进入到汽缸内，保证螺杆膨胀机正常工作。

上述汽封体3为环形结构，在本实施例中，汽封体3外周沿其周向向外凸设有三个环形凸块，相邻的两个环形凸块之间形成环形凹槽，两个环形凹槽分别与壳体1之间形成第一腔室301和第二腔室302。当然在其他实施例中，环形凸块的数量可根据实际需要设置为三个以上，比如设置有四个，则四个环形凸块之间形成三个环形凹槽，至少一个环形凹槽与壳体1之间形成第二腔室302。

为了便于描述，将三个环形凸块分别命名为第一环形凸块31和第二环形凸块，第一环形凸块31具有两个，第二环形凸块32具有一个，第二环形凸块32位于两个第一环形凸块31之间，第二环形凸块32向外凸设有插接块321，壳体1上开设有能够与插接块321插接的插接槽14，优选地，在本实施例中，上述插接块321为环形插接块，相应地，插接槽14为环形插接槽，插接块321和插接槽14实现了对汽封体3的固定，使得壳体1和汽封体3相对位置能够保持稳定，同时避免汽封体3随转子2转动。当然在其他实施例中，上述插接块321还可以包括多个弧形插接块，相应地，插接槽14包括多个弧形插接槽，弧形插接槽和弧形插接块一一对应。此外，由于插接块321插接与插接槽14内，插接块321和插接槽14的内壁可能存在间隙，因此存在第一腔室301和第二腔室302相连通的可能性，但是由于第二腔室302内的压力大于第一腔室301内的压力，并且通入到第二腔室302内的蒸汽的压力大于汽缸内的蒸汽的压力，所以，第二腔室302内的蒸汽会进入到第一腔室301和汽缸内，但是第一腔室301内的空气不会进入到第二腔室302内。

本实施例提供的螺杆膨胀机轴端密封结构还包括第一密封件4，第一密封件4设置于汽封体3和壳体1之间。具体而言，第一密封件4设置于第一环形凸起31和壳体1之间，也就是说其中一个环形凹槽、插接块321、壳体1和其中一个第一密封件4之间形成第一腔室301，另一个环形凹槽、插接块321、壳体1和另一个第一密封件4之间形成第二腔室302。在本实施例中，第一密封件4包括外密封环41和第一弹性件42，汽封体3上开设有第一安装槽，外密封环41一端位于第一安装槽内，另一端抵接于壳体1，第一弹性件42位于外密封环41和第一安装槽底部之间。优选地，外密封环41为“L”形密封环，相应的第一安装槽为“L”型槽，第一弹性件42为弹簧。

通过设置第一密封件4，能够实现对汽封体3和壳体1之间的密封，与上述抽气装置和输汽装置等结构配合，避免蒸汽泄漏至外界环境或外界环境中的空气进入到汽缸内。并且通过设置第一弹性件42，能够在转子2振动或汽封体3受热膨胀而使的外密封环41与壳体1接触时，第一弹性件42会被压缩，从而使得外密封环41向第一安装槽内移动，从而降低外密封环41与壳体1之间的摩擦强度，延长外密封环41的使用寿命，同时保证转子2的转动稳定性。

本实施例提供的螺杆膨胀机轴端密封结构还包括第二密封件5，第二密封件5设置于汽封体3和转子2之间，第二密封件5设置有三个，相邻的第二密封件5之间与汽封体3和转子2共同围设形成第三腔室303或第四腔室304，当然，在其他实施例中，第二密封件5的数量可设置有三个以上，比如四个，此时四个第二密封件5之间形成三个腔室，则至少有一个腔室为第四腔室304。具体而言，第二密封件5包括内密封环51和第二弹性件52，汽封体3上开设有第二安装槽，内密封环51一端位于第二安装槽内，另一端抵接于转子2，第二弹性件52位于内密封环51和第二安装槽底部之间。优选地，内密封环51为梳齿式密封环，第二弹性件52为弹簧片。

通过设置第二密封件5，能够实现对汽封体3和转子2之间的密封，形成上述第三腔室303和第四腔室304，并且与上述抽气装置和输汽装置等结构配合，避免蒸汽泄漏至外界环境或外界环境中的空气进入到汽缸内。通过设置第二弹性件52，能够在转子2振动或汽封体3受热膨胀而使的内密封环51与转子2接触时，第二弹性件52会被压缩，从而使得内密封环51向第二安装槽内移动，从而避免内密封环51与转子2之间产生摩擦，提高内密封环51的使用寿命，同时保证转子2的转动稳定性。

为了实现第一腔室301和第三腔室303的连通以及第二腔室302和第四腔室304的连通，汽封体3内设置有第一连通通道305和第二连通通道306。其中第一连通通道305用于连通第一腔室301和第三腔室303，第二连通通道306用于连通第二腔室302和第四腔室304。此外，壳体1上设置有分别连通第一腔室301和第二腔室302的抽气通道12和输汽通道13，抽气通道12连接于抽气装置，输汽通道13连接于输汽装置。通过抽气通道12和输汽通道13，能够避免抽气装置和输汽装置对汽封体3的移动产生影响。

综上，本实施例提供的螺杆膨胀机轴端密封结构，通过使得第一腔室301和第三腔室303内的压力小于大气压力，使得第二腔室302和第四腔室304内的压力大于汽缸内的蒸汽压力，不仅能够避免汽缸内的蒸汽泄漏至外界环境，而且能够避免外界空气进入到汽缸内，保证螺杆膨胀机正常工作。此外，通过设置第一密封件4，能够对汽封体3和壳体1之间进行密封，通过设置第二密封件5，能够对汽封体3和转子2之间进行密封，进一步地提高该螺杆膨胀机轴端密封结构的密封性能，保证螺杆膨胀机正常工作。

本实施例提供的螺杆膨胀机，具有上述螺杆膨胀机轴端密封结构，不仅能够避免汽缸内的蒸汽泄漏至外界环境，而且能够避免外界空气进入到汽缸内，保证该螺杆膨胀机正常工作。

实施例二

本实施例提供的螺杆膨胀机轴端密封结构与实施例一中的结构基本相同，不同之处仅在于：汽封体的内周沿其周向向外凸设有至少三个环形凸块，以三个为例，三个环形凸块之间形成两个环形凹槽，两个环形凹槽分别与转子之间形成第三腔室和第四腔室，三个环形凸块中位于两侧的两个环形凸块和转子之间均设置有第二密封件，第二密封件与实施例一中的第二密封件的结构相同，在此不再重复赘述。

本实施例提供的螺杆膨胀机轴端密封结构的其余结构均与实施例一中的螺杆膨胀机轴端密封结构相同，在此不再重复赘述。

本实施例还提供了一种螺杆膨胀机，具有上述螺杆膨胀机轴端密封结构，不仅能够避免汽缸内的蒸汽泄露，而且能够避免外界空气进入到汽缸内，保证该螺杆膨胀机正常工作。

以上实施方式只是阐述了本实用新型的基本原理和特性，本实用新型不受上述实施方式限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种螺杆膨胀机轴端密封结构，用于对转子(2)的端部和壳体(1)之间进行密封，其特征在于，包括：

汽封体(3)，套设于所述转子(2)的端部，所述汽封体(3)与所述壳体(1)之间具有第一腔室(301)和第二腔室(302)，所述第二腔室(302)位于所述转子(2)的高低齿和所述第一腔室(301)之间，所述汽封体(3)与所述转子(2)之间具有第三腔室(303)和第四腔室(304)，所述第四腔室(304)位于所述第三腔室(303)和所述转子(2)的高低齿之间，所述第三腔室(303)连通于所述第一腔室(301)，所述第四腔室(304)连通于所述第二腔室(302)；

抽气装置，被配置为使所述第一腔室(301)和所述第三腔室(303)内的压力小于大气压力；

输汽装置，被配置为使所述第二腔室(302)和所述第四腔室(304)内的压力大于螺杆膨胀机的汽缸内的蒸汽压力。

2.根据权利要求1所述的螺杆膨胀机轴端密封结构，其特征在于，所述壳体(1)上设置有分别连通所述第一腔室(301)和第二腔室(302)的抽气通道(12)和输汽通道(13)，所述抽气通道(12)连接于所述抽气装置，所述输汽通道(13)连接于所述输汽装置。

3.根据权利要求1所述的螺杆膨胀机轴端密封结构，其特征在于，所述汽封体(3)外周沿其周向外凸设有至少三个环形凸块，相邻的两个环形凸块之间形成环形凹槽，所述环形凹槽和所述壳体(1)之间形成所述第一腔室(301)或所述第二腔室(302)。

4.根据权利要求3所述的螺杆膨胀机轴端密封结构，其特征在于，三个所述环形凸块中位于中间的所述环形凸块向外凸设有插接块(321)，所述壳体(1)上开设有能够与所述插接块(321)相插接的插接槽(14)。

5.根据权利要求1所述的螺杆膨胀机轴端密封结构，其特征在于，所述螺杆膨胀机轴端密封结构还包括第一密封件(4)，所述第一密封件(4)设置于所述汽封体(3)和所述壳体(1)之间。

6.根据权利要求5所述的螺杆膨胀机轴端密封结构，其特征在于，所述第一密封件(4)包括外密封环(41)和第一弹性件(42)，所述汽封体(3)上开设有第一安装槽，所述外密封环(41)一端位于所述第一安装槽内，另一端抵接于所述壳体(1)，所述第一弹性件(42)位于所述外密封环(41)和所述第一安装槽底部之间。

7.根据权利要求1所述的螺杆膨胀机轴端密封结构，其特征在于，所述螺杆膨胀机轴端密封结构还包括第二密封件(5)，所述第二密封件(5)设置于所述汽封体(3)和所述转子(2)之间，所述第二密封件(5)设置有至少三个，相邻的两个所述第二密封件(5)之间形成所述第三腔室(303)或所述第四腔室(304)。

8.根据权利要求7所述的螺杆膨胀机轴端密封结构，其特征在于，所述第二密封件(5)包括内密封环(51)和第二弹性件(52)，所述汽封体(3)上开设有第二安装槽，所述内密封环(51)一端位于所述第二安装槽内，所述第二弹性件(52)位于所述内密封环(51)和所述第二安装槽底部之间。

9.根据权利要求1所述的螺杆膨胀机轴端密封结构，其特征在于，所述汽封体(3)内还设置有连通所述第一腔室(301)和所述第三腔室(303)的第一连通通道(305)和连通所述第二腔室(302)和所述第四腔室(304)的第二连通通道(306)。

10.一种螺杆膨胀机，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的螺杆膨胀机轴端密封结构。

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