[發明專利]一種防氣體回流的結構及包含該防氣體回流的結構的磁懸浮式壓縮機及透平電機系統

在審

• 申請號: 202011532461.5
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112648226A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 尹成科;尤志強;吳文志
• 申請（專利權）人: 蘇州蘇磁智能科技有限公司
• 主分類號: F04D29/08
• 分類號: F04D29/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種防氣體回流的結構及包含該防氣體回流的結構的磁懸浮式壓縮機及透平電機系統。所述結構包含：葉輪(1)，蝸殼(2)，轉軸(3)以及隔板(4)。所述葉輪(1)安裝于所述轉軸(3)上。所述隔板(4)與葉輪(1)背部相對的一面設置有漩渦狀凸起(50)。本發明的透平電機系統，磁懸浮壓縮機及其中的防氣體回流的結構可有效防止電機中高溫高壓氣體回流，避免了高溫高壓氣體回流導致的電機內部過熱問題，在提供密封性的同時降低了氣體動能損耗，提高設備的工作效率。

技術領域

本發明的實施例涉及透平電機系統領域，特別涉及一種防氣體回流的結構及包含該防氣體回流的結構的磁懸浮式壓縮機及透平電機系統。

背景技術

徑流式葉輪在透平電機系統領域應用廣泛，透平電機系統包括壓縮機、膨脹機、輸送流體的泵等。特別在磁懸浮式壓縮機領域，采用徑流式葉輪的壓縮機相比軸流式壓縮機，具有軸向長度小，穩定工作范圍大且構造簡單，制造方便等優勢。磁懸浮式壓縮機工作時，轉軸帶動葉輪進行高速旋轉，氣體從葉輪中心處吸入,流向葉輪外緣。葉輪對氣體作功，流通到葉輪外緣的是高溫高壓氣體。通常，高溫高壓氣體將沿葉輪外緣進入所述蝸殼進行降速擴壓。由于葉輪與電機隔板存在間隙，且高速旋轉的葉輪中心氣壓很低，高溫高壓氣體會從葉輪外緣處通過間隙流向機體內部。高溫高壓氣體進入電機內部將導致機體內部溫度過高，造成電機故障。

上述可得，高溫高壓氣體回流進入電機內部的問題降低了磁懸浮式壓縮機工作效率的同時破壞了磁懸浮式壓縮機的可靠性。

為解決上述高溫高壓氣體回流問題，現有技術廣泛采用迷宮密封（指轉動零件和固定零件之間有許多曲折的小室使泄漏減小的密封）與干氣密封（主要通過在機械密封動環上增開了動壓槽以及隨之相應設置了輔助系統而實現密封端面的非接觸運行）兩種方法。

迷宮密封由于直通效應的存在，無法做到完全密封。不適用于葉輪長時間高速旋轉下工作的磁懸浮式壓縮機。進一步地，迷宮密封的泄漏量與節流齒隙的大小成正相關。節流齒隙越小，密封性越好，氣體動能損耗越高；節流齒隙越大，密封性越差，氣體動能損耗越低。因此若為了提高密封性，需縮小節流齒隙。這會增加氣體動能損失，降低磁懸浮式壓縮機工作效率。且節流齒隙設計的過小，在臨界轉速下轉軸可能會與迷宮密封的梳齒摩擦，導致節流梳齒被折斷，失去密封性，這增加了磁懸浮式壓縮機的故障率。如果擴大節流間隙，那么將無法阻止高溫高壓氣體的回流。

干氣密封比迷宮密封泄漏量低，但干氣密封必須存在密封運轉氣體。干氣密封的密封端面打開后，間隙通常只有3μm左右，若密封氣體帶有顆粒，會在端面上造成劃痕，導致泄漏量增大甚至失去密封性這就需要相對昂貴的密封輔助系統,因此，整體制造成本高。

發明內容

本發明的實施例針對現有技術的不足，提供了一種防氣體回流的結構和包含該結構的磁懸浮式壓縮機及透平電機系統，該結構可以防止高溫高壓氣體回流進電機或透平電機系統內部，造成對電機和透平電機系統的損壞。本發明的防氣體回流的結構和透平電機系統在防止氣體回流的同時，對設備的工作效率影響較小甚至可以做到沒有影響的優點。并且防氣體回流的結構和系統制造和維護成本低，結構安全可靠。

根據本公開的至少一個實施例，提供一種防氣體回流的結構， 包含：葉輪，蝸殼，轉軸，以及隔板，其中，所述隔板與葉輪(1)的背部相對的一面設置有漩渦狀凸起。

例如，所述隔板中心處設置有圓孔，所述轉軸從所述圓孔穿過所述隔板。

例如，所述漩渦狀凸起以所述圓孔的圓心為中心，設置在所述圓孔的外圓圓周與凹槽的內壁之間。

例如，所述漩渦狀凸起沿所述圓孔的圓周分布。

例如，所述漩渦狀凸起包括多條凸起條。

例如，所述漩渦狀凸起條紋的圓弧的圓心角度數在0°~90°之間。

例如，所述漩渦狀凸起與所述葉輪背部的距離為葉輪半徑的0.1%-3%。