[發(fā)明專利]一種大功率渦旋壓縮機(jī)用具有自壓緊特性的軸向密封條

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• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113357148A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張文卓;閆偉國;王珍;劉忠賞;王淑芬;王元剛
• 申請（專利權(quán)）人: 大連大學(xué)
• 主分類號: F04C27/00
• 分類號: F04C27/00;F04C18/02
• 代理公司: 大連智高專利事務(wù)所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 畢進(jìn)

本發(fā)明公開了一種大功率渦旋壓縮機(jī)用具有自壓緊特性的軸向密封條，屬于渦旋壓縮機(jī)的密封技術(shù)領(lǐng)域。密封條本體為螺旋狀結(jié)構(gòu)，密封條本體截面為梯形，渦旋盤上開有與密封條本體截面形狀一致的溝槽，所述梯形與所述溝槽配合密封。本發(fā)明的有益效果是：充分利用該側(cè)向力，將其轉(zhuǎn)化為密封條的徑向壓力，將密封條緊緊的壓合在定渦旋盤的端板上，有效降低當(dāng)前動渦旋盤和定渦旋盤的軸向及徑向泄露量，提高渦旋壓縮機(jī)的功率，增大其容積效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種大功率渦旋壓縮機(jī)用具有自壓緊特性的軸向密封條，屬于渦旋壓縮機(jī)的密封技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

渦旋壓縮機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、效率高以及運(yùn)行平穩(wěn)、振動小等優(yōu)點(diǎn)，因此其應(yīng)用范圍從最初的空調(diào)、冷凍以及冷藏行業(yè)逐漸擴(kuò)張至發(fā)動機(jī)增壓設(shè)備以及新能源汽車領(lǐng)域。但當(dāng)前渦旋壓縮機(jī)的工作壓力普遍較小，通常小于0.7MPa，在一定程度上其進(jìn)一步的大范圍應(yīng)用受到限制，因此渦旋壓縮機(jī)正逐漸向大功率方向發(fā)展。

大功率渦旋壓縮機(jī)是指6匹或6匹以上的渦旋壓縮機(jī)，其功率較大通常在4KW以上。大功率渦旋壓縮機(jī)是由殼體、定渦旋盤、動渦旋盤、主支撐和主軸等部分組成的，如圖1所示。動、定渦旋盤是壓縮機(jī)的核心零部件，其兩部分的渦旋型線參數(shù)一致，相位差保持180°對插在一起安裝。在渦旋壓縮機(jī)工作過程中，其動渦旋盤在防自傳機(jī)構(gòu)的約束下相對定渦旋盤做公轉(zhuǎn)平動，由此在動、定渦旋盤之間形成了多個封閉工作區(qū)域。隨著動渦旋盤的轉(zhuǎn)動，工作區(qū)間逐漸減小，從而壓縮工作腔內(nèi)的氣體。隨著氣體逐漸被壓縮，工作腔的壓力會發(fā)生周期性改變，在即將排氣區(qū)域的壓力最大。

動、定渦旋盤兩者之間依靠轉(zhuǎn)動壓縮氣體，因此渦旋壓縮機(jī)在動、定渦旋盤之間勢必存在軸向(一個渦旋盤齒頂與另一個渦旋盤端板之間形成的間隙)及徑向嚙合間隙(兩個渦旋盤嚙合處側(cè)壁之間形成的間隙)。因此壓縮氣體容易通過上述兩處間隙造成泄漏損失，效率下降，影響壓縮機(jī)的工作性能參數(shù)。尤其是在大功率渦旋壓縮機(jī)中，其氣體的壓縮比提高，高壓區(qū)的壓力會顯著提升，更容易導(dǎo)致高壓區(qū)氣體的泄漏，因此設(shè)計(jì)可靠的密封裝置對大功率渦旋壓縮機(jī)尤為重要。

針對進(jìn)一步減小渦旋壓縮機(jī)的軸向及徑向泄漏，各國研究者開展了大量的研究，提出了多種優(yōu)化方式。最主要有以下三種，分別是：1)提高動、定渦旋盤的加工精度和裝配精度，降低動、定渦旋盤之間軸向及徑向間隙。但該方法加工成本會大幅度增長，且由誤差導(dǎo)致的間隙無論如何均難以完全避免。2)在動渦旋盤的端板背面施加壓力迫使動、定渦旋體緊密結(jié)合。但該方法額外增加了渦旋壓縮機(jī)組件，使整體結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。3)設(shè)置軸向密封裝置，在動渦旋盤的齒頂開設(shè)溝槽并安裝軸向浮動密封條，降低動渦旋盤與定渦旋盤端板之間的軸向間隙。然后在定渦旋盤齒頂開設(shè)溝槽并安裝軸向浮動密封條，降低定渦旋盤與動渦旋盤端板之間的軸向間隙。由于密封條多采用橡膠或塑料等材料，擁有較好的彈性及塑性，因此渦旋壓縮機(jī)在工作過程中，浮動密封條受擠壓其側(cè)面能夠與溝槽的側(cè)壁緊密貼合，大幅度降低了徑向間隙及徑向泄漏量。該方法具有較好的適用性，且密封條價格較便宜，制備工藝簡單，因此得到了廣泛的應(yīng)用。

但密封條在使用過程中，由于動、定渦旋盤高速運(yùn)轉(zhuǎn)壓縮氣體容易產(chǎn)生側(cè)向力擠壓密封條。同時，密封條上、下表同時流經(jīng)氣體，上表面距離較長，會產(chǎn)生縱向浮力使密封條上浮，從而在密封條底部與端板之間形成了軸向間隙(Δ₁及Δ₂)，如圖2所示。

定渦旋盤和動渦旋盤密封條的受力圖分別如圖3和4所示，由于密封條采用具有高潤滑性能的材料所以密封條與動、定渦旋盤的摩擦力均忽略不計(jì)。可以看出，定渦旋盤的密封條直接與腔內(nèi)高壓氣體接觸，受浮力較大，因此產(chǎn)生較大的軸向間隙Δ₁。動渦旋盤密封條為第二次密封，由一次密封條阻擋后，第二次密封條受氣體沖擊效果明顯減弱，因此動渦旋盤密封條受浮力明顯降低產(chǎn)生的軸向間隙Δ₂明顯減弱。大功率渦旋壓縮機(jī)在工作過程中，高壓區(qū)域氣體的壓縮比極大，動、定渦旋盤密封條受氣體沖擊力會顯著上升，動、定渦旋盤密封條受浮力極大，容易導(dǎo)致軸向間隙激增，高壓區(qū)域壓縮氣體會通過此間隙向低壓區(qū)泄露，影響壓縮機(jī)的容積效率。

發(fā)明內(nèi)容