CN218543184U - 梳齿密封结构及压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种梳齿密封结构及压缩机。梳齿密封结构应用于可相对转动的第一预设结构和第二预设结构上，所述梳齿密封结构包括设置于所述第一预设结构上的多个配合槽和设置于所述第二预设结构上的多个配合结构。本实用新型提供的梳齿密封结构及压缩机，利用凸起和配合槽将直线流动路径调节为折线形，改变气体流动方向而造成一定的流动损失，同时在气体流入空腔后相当于进行了一次节流膨胀从而消耗气体的部分能量，大部分气体在惯性的作用下，沿空腔内壁继续流动，并且在内壁的弧形结构的引导下会进行逆压力梯度的运动，消耗动能。

Description

梳齿密封结构及压缩机

技术领域

本实用新型涉及密封结构技术领域，特别是一种梳齿密封结构及压缩机。

背景技术

离心压缩机的能效是衡量一台压缩机好坏的重要指标，为达到更高的能效，就要减小压缩机内部的泄漏损失，离心压缩机是一种速度型的压缩机，在旋转件与固定件之间会设置梳齿，流体经过许多节流间隙与膨胀空腔组成的通道，经过多次节流产生很大的能量损耗，使流体压头大为下降，使流体难于泄漏，以达到密封的目的，所以梳齿密封可以有效地减小泄漏损失。

但是现有的梳齿密封结构仅在单一结构上开设凹槽实现对气流产生流动阻力，在梳齿密封结构的高压侧和低压侧之间存在气流直线流动的路径，使得梳齿密封结构仍然存在部分泄漏，造成密封效果差的问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中梳齿密封结构的密封效果差的技术问题，而提供一种设置凸起和空腔与配合槽以增加密封效果的梳齿密封结构及压缩机。

一种梳齿密封结构，应用于可相对转动的第一预设结构和第二预设结构上，所述梳齿密封结构包括设置于所述第一预设结构上的多个配合槽和设置于所述第二预设结构上的多个配合结构，所述配合结构包括凸起和空腔，所述凸起位于所述配合槽内，且所述凸起与所述配合槽之间形成配合间隙，所述空腔设置于所述凸起一侧，所述配合间隙内的气流能够进入所述空腔，且进入所述空腔的气流方向与由所述空腔流出的气流方向具有夹角。

由所述空腔流出的气流方向朝向所述凸起和/或所述配合槽。

所述空腔具有朝向所述第一预设结构的开口，所述开口包括靠近所述凸起的第一部分和远离所述凸起的第二部分，所述配合间隙内的气流沿所述第一部分进入所述空腔，且沿所述第二部分流出所述空腔。

所述空腔的型线包括直线段和曲线段，所述直线段的第一端与所述曲线段的第一端相连，所述直线段的第二端构成所述开口的一端，所述曲线段的第二端构成所述开口的另一端，所述配合间隙内的气流沿所述直线段流动至所述曲线段。

所述曲线段为圆弧段，所述圆弧段的圆心位于所述空腔的内部，所述直线段与所述曲线段的第一端相切。

所述圆弧段的圆心角的角度范围为180°至270°。

所述凸起的高度H与所述圆弧段的半径R的比值范围为1:1.5至 1:2.5。

所述配合间隙包括出流通道，所述出流通道的气流方向与所述直线段相平行。

所述凸起具有第一侧面，所述配合槽具有第一侧壁，所述第一侧面和所述第一侧壁之间形成所述出流通道，且所述第一侧面的型线与所述直线段共线。

所述配合间隙还包括用于气体流入所述配合槽的入流通道，所述凸起具有第二侧面，所述配合槽具有第二侧壁，所述第二侧面和所述第二侧壁之间形成所述入流通道，所述第二侧面与所述第一侧面的夹角范围为30°至60°。

所述凸起的截面为三角形，所述三角形的顶角指向所述配合槽内，所述三角形的顶角β的角度范围为30°至60°。

所述配合间距的宽度B与所述凸起的高度H的比值范围为1:10至 1:15。

一种压缩机，包括上述的梳齿密封结构。

所述压缩机包括叶轮和叶轮轮盖，所述叶轮上设置有多个所述配合槽，所述叶轮轮盖上设置有多个所述配合结构，且在同一所述配合结构中，所述空腔位于所述凸起靠近所述叶轮轴线的一侧。

所述压缩机包括叶轮和扩压器，所述叶轮上设置有多个所述配合槽，所述扩压器上设置有多个所述配合结构，且在同一所述配合结构中，所述空腔位于所述凸起远离所述叶轮轴线的一侧。

本实用新型提供的梳齿密封结构及压缩机，利用凸起和配合槽将直线流动路径调节为折线形，改变气体流动方向而造成一定的流动损失，同时在气体流入空腔后相当于进行了一次节流膨胀从而消耗气体的部分能量，大部分气体在惯性的作用下，沿空腔内壁继续流动，并且在内壁的弧形结构的引导下会进行逆压力梯度的运动，消耗动能的同时，还产生流动方向的冲突，从而加剧湍流的程度，进一步消耗流体的能量，从而使流体压头大为下降，经过多级配合结构及配合槽的消耗，最终流体压力接近于低压侧，即流体流动的推动力接近零，流体难以流动，从而达到防止气体泄漏的目的。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的梳齿密封结构的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的梳齿密封结构的另一结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的压缩机的结构示意图；

图4为图3的A处局部示意图；

图5为图3的B处局部示意图；

图中：

1、第一预设结构；2、第二预设结构；3、配合槽；4、凸起；5、空腔；6、配合间隙；51、开口；52、直线段；53、曲线段；31、第一侧壁；41、第一侧面；32、第二侧壁；42、第二侧面；61、出流通道； 62、入流通道；7、叶轮；8、叶轮轮盖；9、扩压器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1至图5所示的梳齿密封结构，应用于可相对转动的第一预设结构1和第二预设结构2上，所述梳齿密封结构包括设置于所述第一预设结构1上的多个配合槽3和设置于所述第二预设结构2上的多个配合结构，所述配合结构包括凸起4和空腔5，所述凸起4位于所述配合槽3 内，且所述凸起4与所述配合槽3之间形成配合间隙6，所述空腔5设置于所述凸起4一侧，所述配合间隙6内的气流能够进入所述空腔5，且进入所述空腔5的气流方向与由所述空腔5流出的气流方向具有夹角。利用凸起4和配合槽3将直线流动路径调节为折线形，改变气体流动方向而造成一定的流动损失，同时在气体流入空腔5后相当于进行了一次节流膨胀从而消耗气体的部分能量，大部分气体在惯性的作用下，沿空腔5内壁继续流动，并且在内壁所形成的夹角的引导下会进行逆压力梯度的运动，消耗动能，同时小部分气体仍然会沿着高压侧向低压侧方向流动，空腔5内流出的气流基本上是由低压侧向高压侧流动的，两者的流动相反，也即产生了流动方向的冲突，从而加剧湍流的程度，进一步消耗流体的能量，从而使流体压头大为下降。经过多级配合结构及配合槽3的消耗，最终流体压力接近于低压侧，即流体流动的推动力接近零，流体难以流动，从而达到防止气体泄漏的目的。

由所述空腔5流出的气流方向朝向所述凸起4和/或所述配合槽3。也即由空腔5流出的气流能够对由配合间隙6流出的气流产生阻碍，从而加剧湍流程度，达到消耗流体能量的目的。

所述空腔5具有朝向所述第一预设结构1的开口51，所述开口51包括靠近所述凸起4的第一部分和远离所述凸起4的第二部分，所述配合间隙6内的气流沿所述第一部分进入所述空腔5，且沿所述第二部分流出所述空腔5。其中开口51开设在第二预设结构2朝向第一预设结构1的表面上，配合间隙6内的流出的气体会贴合在凸起4附近流至开口51并进入空腔5内部，然后在惯性的作用下沿空腔5的内部继续流动，最终由开口51的第二部分流出空腔5。

具体的，所述空腔5的型线包括直线段52和曲线段53，所述直线段 52的第一端与所述曲线段53的第一端相连，所述直线段52的第二端构成所述开口51的一端，所述曲线段53的第二端构成所述开口51的另一端，所述配合间隙6内的气流沿所述直线段52流动至所述曲线段53。气体在流出配合间隙6后会沿直线段52在引到下进入曲线段53，气流更加顺畅的流入曲线段53，并气流的惯性能够使气体由曲线段53的第二端流出，实现气流方向的改变以加剧湍流。

所述曲线段53为圆弧段，所述圆弧段的圆心位于所述空腔5的内部，也即曲线段53为优弧，气流在流经曲线段53时流动方向的改变角度能够超过180°，从而可以产生气流流动方向冲突的效果。

其中，圆弧段的圆心到第二预设结构2的表面的尺寸与圆弧段对应的半径相等。使得第二预设结构2的表面与圆弧段的第二端相切，从而使空腔流出的气流方向与沿着高压侧向低压侧方向相反，从而尽可能的增加对气流的阻碍作用。

进一步的，所述直线段52与所述曲线段53的第一端相切。减小气流在通过直线段52与曲线段53的连接处时可能产生的气流阻碍，保证气流能够由曲线段53的第二端流出。

优选的，所述圆弧段的圆心角的角度范围为180°至270°。

所述凸起4的高度H与所述圆弧段的半径R的比值范围为1:1.5至 1:2.5。其中，凸起4的高度H是指凸起4凸出第二预设结构2表面的最大尺寸，通过限定凸起4的高度和圆弧段的半径尽可能的在减小对第二预设结构2加工的情况下，保证凸起4和空腔5对气流的影响。

所述配合间隙6包括出流通道61，所述出流通道61的气流方向与所述直线段52相平行。也即尽可能的使配合间隙6流出的气流沿与圆弧段的第一端相切的方向流动，增加气体进入圆弧段的惯性，从而增加空腔5流出气体的流量，进一步增加湍流的程度和消耗流体的能量。

可选的，所述凸起4具有第一侧面41，所述配合槽3具有第一侧壁 31，所述第一侧面41和所述第一侧壁31之间形成所述出流通道61，且所述第一侧面41的型线与所述直线段52共线。

所述配合间隙6还包括用于气体流入所述配合槽3的入流通道62，所述凸起4具有第二侧面42，所述配合槽3具有第二侧壁32，所述第二侧面42和所述第二侧壁32之间形成所述入流通道62，所述第二侧面42 与所述第一侧面41的夹角范围为30°至60°。利用锐角形的流路突然改变气体的流动方向，造成一定的流动损失，从而增加对气体流动的阻碍能力。

可选的，所述凸起4的截面为三角形，所述三角形的顶角指向所述配合槽3内，所述三角形的顶角β的角度范围为30°至60°。优选的，圆心角的角度为180°+β。

其中三角形可以为直角三角形，直角三角形的一条直角边与第二预设结构的表面相垂直，则直角三角形的斜边与圆弧段的第一端相切。

所述配合槽3的形状与凸起4的形状相同，从而保证配合间隙的宽度B在任意位置均相同。

所述配合间隙的宽度B与所述凸起4的高度H的比值范围为1:10至 1:15。尽可能的增加凸起4对气流产生的影响，

如图3至图5所示，一种压缩机，包括上述的梳齿密封结构。

在叶轮7工作过程中，气体在叶轮7的驱动下由叶轮7的轴线向叶轮7的边沿方向移动，在叶轮7的边沿处会形成高压侧，而在叶轮7的轴线位置形成低压侧，所述压缩机包括叶轮7和叶轮轮盖8，所述叶轮7上设置有多个所述配合槽3，所述叶轮轮盖8上设置有多个所述配合结构，且在同一所述配合结构中，所述空腔5位于所述凸起4靠近所述叶轮7轴线的一侧。叶轮7边沿处的高压侧气流会由叶轮7与叶轮轮盖8之间的间隙向叶轮7轴线处的低压侧流动，因此，使空腔5处于凸起4靠近叶轮7 轴线的一侧，从而限制叶轮7边沿处的高压气体向叶轮7轴线方向流动的可能。

为了提高压缩比，压缩机会采用双级叶轮7的方式进行驱动气体，也即沿转轴的轴线方向依次设置多级叶轮7及对应的扩压器9，当叶轮7 为压缩机的最后一级时，叶轮7的背面会通过扩压器9和转轴之间的间隙与压缩机的排气口连通，因此，所述叶轮7上设置有多个所述配合槽 3，所述扩压器9上设置有多个所述配合结构，且在同一所述配合结构中，所述空腔5位于所述凸起4远离所述叶轮7轴线的一侧，避免在叶轮 7的背面上气体由高压侧向低压侧流动。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (15)

1.一种梳齿密封结构，应用于可相对转动的第一预设结构(1)和第二预设结构(2)上，其特征在于：所述梳齿密封结构包括设置于所述第一预设结构(1)上的多个配合槽(3)和设置于所述第二预设结构(2)上的多个配合结构，所述配合结构包括凸起(4)和空腔(5)，所述凸起(4)位于所述配合槽(3)内，且所述凸起(4)与所述配合槽(3)之间形成配合间隙(6)，所述空腔(5)设置于所述凸起(4)的一侧，所述配合间隙(6)内的气流能够进入所述空腔(5)，且进入所述空腔(5)的气流方向与由所述空腔(5)流出的气流方向具有夹角。

2.根据权利要求1所述的梳齿密封结构，其特征在于：由所述空腔(5)流出的气流方向朝向所述凸起(4)和/或所述配合槽(3)。

3.根据权利要求1所述的梳齿密封结构，其特征在于：所述空腔(5)具有朝向所述第一预设结构(1)的开口(51)，所述开口(51)包括靠近所述凸起(4)的第一部分和远离所述凸起(4)的第二部分，所述配合间隙(6)内的气流沿所述第一部分进入所述空腔(5)，且沿所述第二部分流出所述空腔(5)。

4.根据权利要求3所述的梳齿密封结构，其特征在于：所述空腔(5)的型线包括直线段(52)和曲线段(53)，所述直线段(52)的第一端与所述曲线段(53)的第一端相连，所述直线段(52)的第二端构成所述开口(51)的一端，所述曲线段(53)的第二端构成所述开口(51)的另一端，所述配合间隙(6)内的气流沿所述直线段(52)流动至所述曲线段(53)。

5.根据权利要求4所述的梳齿密封结构，其特征在于：所述曲线段(53)为圆弧段，所述圆弧段的圆心位于所述空腔(5)的内部，所述直线段(52)与所述曲线段(53)的第一端相切。

6.根据权利要求5所述的梳齿密封结构，其特征在于：所述圆弧段的圆心角的角度范围为180°至270°。

7.根据权利要求5所述的梳齿密封结构，其特征在于：所述凸起(4)的高度H与所述圆弧段的半径R的比值范围为1:1.5至1:2.5。

8.根据权利要求4所述的梳齿密封结构，其特征在于：所述配合间隙(6)包括出流通道(61)，所述出流通道(61)的气流方向与所述直线段(52)相平行。

9.根据权利要求8所述的梳齿密封结构，其特征在于：所述凸起(4)具有第一侧面(41)，所述配合槽(3)具有第一侧壁(31)，所述第一侧面(41)和所述第一侧壁(31)之间形成所述出流通道(61)，且所述第一侧面(41)的型线与所述直线段(52)共线。

10.根据权利要求9所述的梳齿密封结构，其特征在于：所述配合间隙(6)还包括用于气体流入所述配合槽(3)的入流通道(62)，所述凸起(4)具有第二侧面(42)，所述配合槽(3)具有第二侧壁(32)，所述第二侧面(42)和所述第二侧壁(32)之间形成所述入流通道(62)，所述第二侧面(42)与所述第一侧面(41)的夹角范围为30°至60°。

11.根据权利要求1所述的梳齿密封结构，其特征在于：所述凸起(4)的截面为三角形，所述三角形的顶角指向所述配合槽(3)内，所述三角形的顶角β的角度范围为30°至60°。

12.根据权利要求1所述的梳齿密封结构，其特征在于：所述配合间隙(6)的宽度B与所述凸起(4)的高度H的比值范围为1:10至1:15。

13.一种压缩机，其特征在于：包括权利要求1至12中任一项所述的梳齿密封结构。

14.根据权利要求13所述的压缩机，其特征在于：所述压缩机包括叶轮(7)和叶轮轮盖(8)，所述叶轮(7)上设置有多个所述配合槽(3)，所述叶轮轮盖(8)上设置有多个所述配合结构，且在同一所述配合结构中，所述空腔(5)位于所述凸起(4)靠近所述叶轮(7)轴线的一侧。

15.根据权利要求13所述的压缩机，其特征在于：所述压缩机包括叶轮(7)和扩压器(9)，所述叶轮(7)上设置有多个所述配合槽(3)，所述扩压器(9)上设置有多个所述配合结构，且在同一所述配合结构中，所述空腔(5)位于所述凸起(4)远离所述叶轮(7)轴线的一侧。

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