CN214788068U - 一种十千瓦级超临界二氧化碳单级离心压缩机 - Google Patents

Abstract

一种十千瓦级超临界二氧化碳单级离心压缩机，属于超临界二氧化碳循环发电技术领域。本实用新型包括主轴、叶轮、蜗壳、型环和气封体，蜗壳左侧开口处安装有型环，蜗壳右侧开口处安装有气封体，叶轮设置在蜗壳内部，主轴贯穿气封体后与叶轮连接。本实用新型研发目的是为了解决现有离心压缩机轴端泄漏量大导致压缩机效率偏低并且干气密封效果不好的问题，本实用新型由于固定叶轮的螺栓和锁紧螺钉的外轮廓面共同构成了压缩机进口的轮毂流道，最大程度地保留了原始设计，有效地降低了进口的流道损失，叶轮轮背与气封体配合形成的迷宫气封通道不但减小了叶轮的轴端泄露，还有助于叶轮轴向推力的减少，提升了压缩机的效率和可靠性。

Description

一种十千瓦级超临界二氧化碳单级离心压缩机

技术领域

本实用新型涉及一种离心压缩机，属于超临界二氧化碳循环发电技术领域。

背景技术

超临界二氧化碳(SCO2)具有比热容高、等温压缩系数大、粘度小等优越的热力学特性，被认为是新一代电力和能源系统的潜在工质流体。与传统循环相比，以SCO2为工质的发电系统通常具有更高的循环效率、更小的压缩功、更紧凑的布局等优点。离心式压缩机是SCO2布雷顿循环的关键部件之一。当压气机进口流体接近其临界点时，压缩功进一步减小，循环效率进一步提高。现有SCO2离心压缩机的一个设计难点就是轴端泄漏量大导致压缩机效率偏低，通常采用干气密封的方法减小压缩机的轴端泄漏量进而提升效率。但功率等级低的发电系统，压缩机转速往往达到了60000RPM，甚至大于100000RPM，由于转速太高，干气密封已不再适用。

因此，亟需提出一种新型十千瓦级超临界二氧化碳单级离心压缩机，以解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型研发目的是为了解决现有离心压缩机轴端泄漏量大导致压缩机效率偏低并且干气密封效果不好的问题，在下文中给出了关于本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。

本实用新型的技术方案：

一种十千瓦级超临界二氧化碳单级离心压缩机，包括主轴、叶轮、蜗壳、型环和气封体，蜗壳左侧开口处安装有型环，蜗壳右侧开口处安装有气封体，叶轮设置在蜗壳内部，主轴贯穿气封体后与叶轮连接。

优选的：所述叶轮与型环配合形成叶尖间隙，所述型环端部与蜗壳配合形成无叶扩压区；所述叶轮轮背与气封体配合形成迷宫密封通道。

优选的：所述叶轮为半开式叶轮，叶轮的轮盘盘面上交错布置有多个后弯型主流叶片和分流叶片。

优选的：所述叶轮通过螺栓固定于主轴的一端，所述螺栓外轮廓面是压缩机进气轮毂流道的一部分；所述螺栓前侧设有锁紧螺钉，锁紧螺钉的外轮廓面是进气轮毂流道的另一部分。

优选的：所述叶轮轮背与气封体配合形成迷宫气封通道。

优选的：所述迷宫气封通道包括多个设置在叶轮轮背的梯形密封结构和多组设置在气封体左侧面的密封齿，梯形密封结构和密封齿交错布置。

优选的：所述梯形密封结构和密封齿之间的最小轴向距离为0.3～0.5mm。

优选的：所述密封齿包括三个小齿，三个小齿的左端面形成一条与梯形密封结构下端斜面角度平行的直线。

本实用新型具有以下有益效果：

1.本实用新型的一种十千瓦级超临界二氧化碳单级离心压缩机，由于固定叶轮的螺栓和锁紧螺钉的外轮廓面共同构成了压缩机进口的轮毂流道，最大程度地保留了原始设计，有效地降低了进口的流道损失；

2.本实用新型的一种十千瓦级超临界二氧化碳单级离心压缩机，叶轮轮背与气封体配合形成的迷宫气封通道不但减小了叶轮的轴端泄露，还有助于叶轮轴向推力的减少，提升了压缩机的效率和可靠性；

3.本实用新型的一种十千瓦级超临界二氧化碳单级离心压缩机，结构简单、设计巧妙、拆装方便、成本低廉，适于推广使用。

附图说明

图1是一种十千瓦级超临界二氧化碳单级离心压缩机的剖视图；

图2是一种十千瓦级超临界二氧化碳单级离心压缩机的的配合安装图；

图3是本实用新型叶轮的立体图；

图4是本实用新型迷宫气封通道的结构示意图；

图中1-主轴，2-叶轮，3-蜗壳，4-型环，5-气封体，6-螺栓，7-锁紧螺钉，11-叶尖间隙，12-无叶扩压区，13-迷宫密封通道，21-后弯型主流叶片，22-分流叶片，23-梯形密封结构，51-密封齿。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

本实用新型所提到的连接分为固定连接和可拆卸连接，所述固定连接即为不可拆卸连接包括但不限于折边连接、铆钉连接、粘结连接和焊接连接等常规固定连接方式，所述可拆卸连接包括但不限于螺纹连接、卡扣连接、销钉连接和铰链连接等常规拆卸方式，未明确限定具体连接方式时，默认为总能在现有连接方式中找到至少一种连接方式能够实现该功能，本领域技术人员可根据需要自行选择。例如：固定连接选择焊接连接，可拆卸连接选择铰链连接。

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种十千瓦级超临界二氧化碳单级离心压缩机，包括主轴1、叶轮2、蜗壳3、型环4和气封体5，蜗壳3左侧开口处安装有型环4，蜗壳3右侧开口处安装有气封体5，叶轮2设置在蜗壳3内部，主轴1贯穿气封体5后与叶轮2连接，气封体5起到了气封的作用，如此设置有助于解决现有技术中压缩机泄漏量较大气动效率低的问题，可靠性高，泄漏量少，气动效率较高；

所述气封体5通过蜗壳3最内缘壳体上固定螺钉固定在蜗壳3上，所述主轴1右侧的驱动端依次设有磁悬浮推力轴承、推力盘和磁悬浮径向支撑轴承。

具体实施方式二：结合图1-图2说明本实施方式，基于具体实施方式一，本实施方式的一种十千瓦级超临界二氧化碳单级离心压缩机，所述叶轮2与型环4配合形成叶尖间隙11，所述型环4端部与蜗壳3配合形成无叶扩压区12；所述叶轮2轮背与气封体5配合形成迷宫密封通道13。

具体实施方式三：结合图1-图3说明本实施方式，基于具体实施方式一，本实施方式的一种十千瓦级超临界二氧化碳单级离心压缩机，所述叶轮2为半开式叶轮，叶轮2的轮盘盘面上交错布置有多个后弯型主流叶片21和分流叶片22，分流叶片22大小小于后弯型主流叶片21。

具体实施方式四：结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式的一种十千瓦级超临界二氧化碳单级离心压缩机，所述叶轮2通过螺栓6固定于主轴1的一端，所述螺栓6外轮廓面是压缩机进气轮毂流道的一部分；所述螺栓6前侧设有锁紧螺钉7，锁紧螺钉7的外轮廓面是进气轮毂流道的另一部分。

具体实施方式五：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式的一种十千瓦级超临界二氧化碳单级离心压缩机，所述叶轮2轮背与气封体5配合形成迷宫气封通道。

具体实施方式六：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式的一种十千瓦级超临界二氧化碳单级离心压缩机，所述迷宫气封通道包括多个设置在叶轮2轮背的梯形密封结构23和多组设置在气封体5左侧面的密封齿51，梯形密封结构23和密封齿51交错布置，气体依次通过交错布置的梯形密封结构23和密封齿51，压力和泄漏量逐渐减弱，实现气封。

具体实施方式七：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式的一种十千瓦级超临界二氧化碳单级离心压缩机，所述梯形密封结构21和密封齿51之间的最小轴向距离为0.3～0.5mm。

具体实施方式八：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式的一种十千瓦级超临界二氧化碳单级离心压缩机，所述密封齿51包括三个小齿，三个小齿的左端面形成一条与梯形密封结构23下端斜面角度平行的直线。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

需要说明的是，在以上实施例中，只要不矛盾的技术方案都能够进行排列组合，本领域技术人员能够根据排列组合的数学知识穷尽所有可能，因此本发明不再对排列组合后的技术方案进行一一说明，但应该理解为排列组合后的技术方案已经被本发明所公开。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种十千瓦级超临界二氧化碳单级离心压缩机，其特征在于：包括主轴(1)、叶轮(2)、蜗壳(3)、型环(4)和气封体(5)，蜗壳(3)左侧开口处安装有型环(4)，蜗壳(3)右侧开口处安装有气封体(5)，叶轮(2)设置在蜗壳(3)内部，主轴(1)贯穿气封体(5)后与叶轮(2)连接。

2.根据权利要求1所述的一种十千瓦级超临界二氧化碳单级离心压缩机，其特征在于：所述叶轮(2)与型环(4)配合形成叶尖间隙(11)，所述型环(4)端部与蜗壳(3)配合形成无叶扩压区(12)；所述叶轮(2)轮背与气封体(5)配合形成迷宫密封通道(13)。

3.根据权利要求1或2所述的一种十千瓦级超临界二氧化碳单级离心压缩机，其特征在于：所述叶轮(2)为半开式叶轮，叶轮(2)的轮盘盘面上交错布置有多个后弯型主流叶片(21)和分流叶片(22)。

4.根据权利要求1所述的一种十千瓦级超临界二氧化碳单级离心压缩机，其特征在于：所述叶轮(2)通过螺栓(6)固定于主轴(1)的一端，所述螺栓(6)外轮廓面是压缩机进气轮毂流道的一部分；所述螺栓(6)前侧设有锁紧螺钉(7)，锁紧螺钉(7)的外轮廓面是进气轮毂流道的另一部分。

5.根据权利要求4所述的一种十千瓦级超临界二氧化碳单级离心压缩机，其特征在于：所述叶轮(2)轮背与气封体(5)配合形成迷宫气封通道。

6.根据权利要求5所述的一种十千瓦级超临界二氧化碳单级离心压缩机，其特征在于：所述迷宫气封通道包括多个设置在叶轮(2)轮背的梯形密封结构(23)和多组设置在气封体(5)左侧面的密封齿(51)，梯形密封结构(23)和密封齿(51)交错布置。

7.根据权利要求6所述的一种十千瓦级超临界二氧化碳单级离心压缩机，其特征在于：所述梯形密封结构(21)和密封齿(51)之间的最小轴向距离为0.3～0.5mm。

8.根据权利要求7所述的一种十千瓦级超临界二氧化碳单级离心压缩机，其特征在于：所述密封齿(51)包括三个小齿，三个小齿的左端面形成一条与梯形密封结构(23)下端斜面角度平行的直线。

Images