CN211422997U - 一种减少离心风机进口集流器间隙泄漏的密封结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种减少离心风机进口集流器间隙泄漏的密封结构，属于密封技术领域，包括叶轮和集流器，且集流器的出气端伸入叶轮的轮盖内，集流器的出气端与叶轮的轮盖间设有间隙，间隙处设置有迷宫式密封结构；迷宫式密封结构的进口朝向集流器外侧，其出口设置于集流器的内部并朝向叶轮的一侧，迷宫式密封结构的出口与集流器的轴线方向成夹角θ设置，迷宫式密封结构包括多段相互连通的第一通道以及第二通道，每段第一通道与第二通道的连接处形成弯角。本实用新型能有效提高集流器与叶轮配合处间隙的密封性能，改善间隙出口处气流的稳定性，提高离心风机的效率、降低噪音。

Description

一种减少离心风机进口集流器间隙泄漏的密封结构

技术领域

本实用新型涉及密封技术领域，更具体的，涉及一种减少离心风机进口集流器间隙泄漏的密封结构。

背景技术

离心通风机主要由集流器、叶轮、蜗壳和扩散器等结构组成。气体经集流器导向叶轮，在叶轮的旋转作用下，给气体做功，压力升高。从叶轮出来的气体，由蜗壳收集并引导至蜗壳出口，而后经扩散器再次扩压后，输送到管道或排入大气中。作为离心通风机的进气装置，集流器的作用是将气体平滑地导向叶轮，保证叶轮入口气流均匀，达到提高叶轮效率的目的。离心风机进口集流器与叶轮之间存在间隙，间隙两端存在较大的压力梯度，由于间隙通道较短，沿程阻力损失和局部阻力损失都较小，较大的压力梯度转换成较大的速度，加之间隙出口的速度方向不能与主流区域流动相配合，因此产生较大的扰动，破坏叶轮入口的流动状态，进而对整个流道的流动状态产生影响，导致通风机效率降低、噪声升高。实用新型一种叶轮入气端带迷宫密封结构的离心通风机(CN204610381U， 2015.09.02)虽然公开了一种带迷宫式密封结构的离心通风机，在一定程度上改善了叶轮入口处气流的稳定性，降低了缝隙泄流对集流器气流的影响。但是结构较为简单，而且缝隙出口处的气流对叶轮入口处气流的扰动较大，对风机效率提升效果较小，因此仍可进一步对密封结构进行优化。

实用新型内容

本实用新型的目是提供一种减少离心风机进口集流器间隙泄漏的密封结构，能有效提高集流器与叶轮配合处间隙的密封性能，改善间隙出口处气流的稳定性，提高离心风机的效率、降低噪音。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种减少离心风机进口集流器间隙泄漏的密封结构，包括叶轮和集流器，所述集流器呈筒状，且所述集流器的出气端伸入所述叶轮的轮盖内，所述集流器的出气端与所述叶轮的轮盖间设有间隙，所述间隙处设置有迷宫式密封结构；

所述迷宫式密封结构的进口朝向所述集流器外侧，其出口设置于所述集流器的内部并朝向所述叶轮的一侧，所述迷宫式密封结构的出口与所述集流器的轴线方向成夹角θ设置，所述迷宫式密封结构包括多段相互连通的第一通道以及第二通道，所述第一通道沿所述集流器的轴向设置，所述第二通道沿所述集流器的径向设置；多段所述第一通道的圆心均落在所述集流器的中轴线上，且每段所述第一通道的直径由所述集流器内侧向所述集流器外侧逐步增大；每段所述第一通道与所述第二通道的连接处形成弯角。

在本实用新型较佳地技术方案中，所述迷宫式密封结构由所述集流器的出气端与所述叶轮的轮盖间的间隙形成。

在本实用新型较佳地技术方案中，所述迷宫式密封结构为阶梯式迷宫或S形迷宫。

在本实用新型较佳地技术方案中，阶梯式的所述迷宫式密封结构中，所述第一通道的直径沿气流的前进方向逐步增大。

在本实用新型较佳地技术方案中，所述第一通道和所述第二通道的宽度均为0.5mm-6mm。

在本实用新型较佳地技术方案中，所述集流器的出气端直径与所述叶轮轮盖的直径之比为0.8～1.2。

在本实用新型较佳地技术方案中，所述弯角为直角或圆角，所述弯角处开有凹槽。

在本实用新型较佳地技术方案中，所述夹角θ为15°-75°。

在本实用新型较佳地技术方案中，所述凹槽的横截面的底部为”凵”形、圆弧或“V”形。

在本实用新型较佳地技术方案中，所述集流器入气端端面与所述叶轮轮盖间的最大距离为L，每层所述迷宫式密封结构沿所述集流器轴线方向的长度为l， l<L。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的一种减少离心风机进口集流器间隙泄漏的密封结构，该密封结构设计独特，能有效增大叶轮与集流器间间隙流动的沿程阻力损失和局部阻力损失，降低间隙出口位置处的速度，提高集流器与叶轮配合处间隙的密封性；通过改变间隙出口位置的形式，做到配合主流区域的流动状态，从而减小间隙泄漏对叶轮入口主流区域流动的影响，以提高风机效率、降低噪音。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1是本实用新型提供的一种减少离心风机进口集流器间隙泄漏的密封结构的立体图；

图2是本实用新型提供的一种减少离心风机进口集流器间隙泄漏的密封结构的剖视图；

图3是图2中A部分的局部放大图；

图4是本实用新型提供的S形迷宫的结构示意图。

附图标记：

1、集流器；2、叶轮；3、迷宫式密封结构；31、弯角；32、凹槽；33、第一通道；34、第二通道。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

如图1-图4所示，一种减少离心风机进口集流器间隙泄漏的密封结构，包括叶轮2和集流器1，所述集流器1呈筒状，且所述集流器1的出气端伸入所述叶轮2的轮盖内，进一步地，所述集流器1的出气端直径与所述叶轮2轮盖直径之比为0.8～1.2。更具体地，此设计为了避免所述叶轮2在工作过程中对所述集流器 1产生影响。所述集流器1的出气端与所述叶轮2的轮盖间设有间隙，所述集流器1的出气端与所述叶轮2的轮盖间的间隙处设置有迷宫式密封结构3；进一步地，所述迷宫式密封结构3由所述集流器1的出气端与所述叶轮2的轮盖间的间隙形成。采用当前工艺加工，将所述集流器1的出气端与所述叶轮2的轮盖加工成相互配合的所述迷宫式结构3，安装后两者相互配合，形成所述迷宫式密封结构3。

所述迷宫式密封结构3的进口朝向所述集流器1外侧，其出口设置于所述集流器的内部并朝向所述叶轮2的一侧，所述迷宫式密封结构3的出口与所述集流器1的轴线方向成夹角θ设置，所述迷宫式密封结构3包括多段相互连通的第一通道33以及第二通道34，所述第一通道33沿所述集流器1的轴向设置，所述第二通道34沿所述集流器1的径向设置；更具体地，所述迷宫式密封通道由所述集流器1和所述叶轮2的轮盖处形状相互配合形成，能对通过其中的气流起较好的扰动节流作用；多段所述第一通道33的圆心均落在所述集流器1的中轴线上，且每段所述第一通道33的直径由所述集流器1内侧向所述集流器1外侧逐步增大；更进一步地，所述第一通道33的数量为2-8；从所述叶轮2外侧回流进入所述迷宫式密封结构3气体，经过的密封通道越多，被消耗的能量就越多，速度下降的就越快，对主流其区域的影响就越小。结合当前制作生产工艺，将所述第一通道33的设置为2-8，即迷宫层数为2-8层。进一步地，所述迷宫式密封结构3 为阶梯式迷宫或S形迷宫，更具体地，在实际生产过程中，可通过注塑方法来制造集流器1与叶轮2的轮盖，通过注塑一体成型制造的集流器1和轮盖，相互配合处形成的迷宫式密封结构3配合更精确，对从叶轮2出口处回流的气体密封性更好，更进一步地，所述叶轮2和所述集流器1由塑料、金属或塑料与金属的组合制成；根据实际生产需求，所述叶轮2和所述集流器1可由塑料、金属或塑料与金属的组合制成。每段所述第一通道33与所述第二通道34的连接处形成弯角 31。更具体地，所述凹槽32可通过车床加工而成，所述凹槽32对通过迷宫式密封结构3的气流起扰动作用，降低通过所述迷宫式密封结构3的气流速度，降低气流对所述叶轮2进口处气体的影响。

上述的一种减少离心风机进口集流器间隙泄漏的密封结构，该密封结构设计独特，能有效增大所述叶轮2与所述集流器1间间隙流动的沿程阻力损失和局部阻力损失，降低间隙出口位置处的速度，提高所述集流器1与所述叶轮2配合处间隙的密封性；通过改变间隙出口位置的形式，做到配合主流区域的流动状态，从而减小间隙泄漏对所述叶轮2入口主流区域流动的影响，以提高风机效率、降低噪音。

更具体地，当前工艺制作为防止叶轮2运转时发生径向跳动，与集流器1产生干涉，往往要求集流器1与轮盖保持一定间隙，因此，离心通风机的泄流损失不可避免。叶轮2工作时，在叶轮2风机的入口处，气流主要沿轴向流动，进入叶轮2后，气流逐渐变为径向流动，且因叶轮2做功因而导致叶轮2出口处的压强升高，因而叶轮2出口处的气体沿叶轮2外侧重新流向叶轮2进口的轮盖处，后沿着叶轮2与集流器1间的间隙重新流经叶轮2，对叶轮2进口处径向流动的气体造成干扰，产生漩涡，破坏整个流道的流动状态。由于当前离心风机进口集流器1和叶轮2间的间隙泄漏损失不可避免，无论是对口形式的影响(轴向间隙) 还是套口形式的影响(径向间隙)，其间隙通道较小，间隙两端的压力梯度较大，间隙流动速度较高，无论是对进口主流区域的影响轴向间隙还是靠近轮盖附近的流动区域的影响径向间隙都较大，破坏了相应位置的流动状态，降低风机效率。本实用新型提供的一种减少离心风机进口集流器间隙泄漏的密封结构，通过增加迷宫层数，加长间隙流动的通流距离，增大沿程阻力损失，同时由于层与层之间的所述弯角31，增大局部阻力损失，当气体经过每一个所述弯角31时，突然膨胀而产生强烈的漩涡，使气流的大部分能量转化为热量而散失掉，只有小部分动能仍以余速进入下一个间隙，逐级重复上述过程，气体流速将会慢慢降低，从而减小空气通过间隙进入所述叶轮2的流速，减小对主流区域的影响，通过数值仿真计算发现可以提高风机效率5％左右。更进一步地，通过改变间隙出口的位置，能做到配合主流区域的流动状态，从而减小间隙泄漏对叶轮2入口主流区域流动的影响，以提高风机效率、降低噪音。

进一步地，所述迷宫式密封结构3为阶梯式迷宫或S形迷宫；更进一步地，阶梯式的所述迷宫式密封结构3中，所述第一通道33的直径沿气流的前进方向逐步增大；既能保证所述迷宫式结构3通道的长度，保证对气流的扰动结果的同时，又降低了加工难度，降低生产成本。

进一步地，所述第一通道33和所述第二通道34的宽度均为0.5mm-6mm；更具体地，所述第一通道33和所述第二通道34的宽度即为迷宫间隙的宽度，而在实际生产过程中迷宫间隙的宽度根据不同叶轮2直径进行设计，既要防止所述叶轮2径向跳动对所述集流器1产生干涉，又要提高所述迷宫式密封结构3的密封性能。

进一步地，所述凹槽32的横截面的底部为”凵”形、圆弧或“V”形；在具体生产过程中，可将所述凹槽32底部设置成”凵”形、圆弧或“V”形，增加迷宫通道对流经通道的气流的扰动作用，使气流的速度下降更明显。

进一步地，所述夹角θ为15°-75°。通过改变间隙出口的位置，使间隙流出的气体配合主流区域的流动状态，从而减小间隙泄漏对所述叶轮2入口主流区域流动的影响，以提高风机效率、降低噪音。

进一步地，所述弯角31为直角或圆角，所述弯角31处开有凹槽32；在实际应用过程中，可将一部分所述弯角31设置成直角，一部分设置成弯角31，使气流流经迷宫密封通道的环形空腔中，流动状态变化更剧烈，更多的能量转化为热量散失掉，因此密封效果更好。

进一步地，所述集流器1入气端端面与所述叶轮2轮盖间的最大距离为L，每层所述迷宫式密封结构3沿所述集流器1轴线方向的长度为l，l<L；通过增加泄漏气体通过间隙流道长度，增大间隙流动的阻力损失，使流体在通过间隙进入所述叶轮2时速度逐渐降低。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种减少离心风机进口集流器间隙泄漏的密封结构，包括叶轮(2)和集流器(1)，所述集流器(1)呈筒状，且所述集流器(1)的出气端伸入所述叶轮(2)的轮盖内，其特征在于：所述集流器(1)的出气端与所述叶轮(2)的轮盖间设有间隙，所述间隙处设置有迷宫式密封结构(3)；

所述迷宫式密封结构(3)的进口朝向所述集流器(1)外侧，其出口设置于所述集流器的内部并朝向所述叶轮(2)的一侧，所述迷宫式密封结构(3)的出口与所述集流器(1)的轴线方向成夹角θ设置，所述迷宫式密封结构(3)包括多段相互连通的第一通道(33)以及第二通道(34)，所述第一通道(33)沿所述集流器(1)的轴向设置，所述第二通道(34)沿所述集流器(1)的径向设置；多段所述第一通道(33)的圆心均落在所述集流器(1)的中轴线上，且每段所述第一通道(33)的直径由所述集流器(1)内侧向所述集流器(1)外侧逐步增大；每段所述第一通道(33)与所述第二通道(34)的连接处形成弯角(31)。

2.根据权利要求1所述的一种减少离心风机进口集流器间隙泄漏的密封结构，其特征在于：

所述迷宫式密封结构(3)由所述集流器(1)的出气端与所述叶轮(2)的轮盖间的间隙形成。

3.根据权利要求1所述的一种减少离心风机进口集流器间隙泄漏的密封结构，其特征在于：

所述迷宫式密封结构(3)为阶梯式迷宫或S形迷宫。

4.根据权利要求3所述的一种减少离心风机进口集流器间隙泄漏的密封结构，其特征在于：

阶梯式的所述迷宫式密封结构(3)中，所述第一通道(33)的直径沿气流的前进方向逐步增大。

5.根据权利要求1所述的一种减少离心风机进口集流器间隙泄漏的密封结构，其特征在于：

所述第一通道(33)和所述第二通道(34)的宽度均为0.5mm-6mm。

6.根据权利要求1所述的一种减少离心风机进口集流器间隙泄漏的密封结构，其特征在于：

所述集流器(1)的出气端直径与所述叶轮(2)轮盖的直径之比为0.8～1.2。

7.根据权利要求1所述的一种减少离心风机进口集流器间隙泄漏的密封结构，其特征在于：

所述弯角(31)为直角或圆角，所述弯角(31)处开有凹槽(32)。

8.根据权利要求1所述的一种减少离心风机进口集流器间隙泄漏的密封结构，其特征在于：

所述夹角θ为15°-75°。

9.根据权利要求7所述的一种减少离心风机进口集流器间隙泄漏的密封结构，其特征在于：

所述凹槽(32)的横截面的底部为”凵”形、圆弧或“V”形。

10.根据权利要求1所述的一种减少离心风机进口集流器间隙泄漏的密封结构，其特征在于：

所述集流器(1)入气端端面与所述叶轮(2)轮盖间的最大距离为L，每层所述迷宫式密封结构(3)沿所述集流器(1)轴线方向的长度为l，l<L。

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