CN108730222A - 用于离心压缩机的密封组件及具有其的离心压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于离心压缩机的密封组件及具有其的离心压缩机。其中，所述离心压缩机包括叶轮以及壳体，其中，所述叶轮包括设置在其背面上的、具有内径和外径的平衡环；且用于离心压缩机的密封组件包括：密封区段，所述密封区段包括：形成在所述叶轮上的密封齿，以及设置在所述壳体上的密封环；其中，所述密封环在与所述密封齿的接触面上设置弹性件。根据本发明的密封组件，通过多组密封区段及其间的弹性件设置，有效地减小了密封环在与密封齿之间的密封间隙。

Description

用于离心压缩机的密封组件及具有其的离心压缩机
技术领域
本发明涉及压缩机领域，更具体而言，其涉及一种用于离心压缩机的密封组件。
背景技术
目前，为保证离心压缩机中各部件之间的密封性能，通常会在部件之间设置密封组件，从而在两者之间形成一段密封面。例如，作为一类示例，在一种设计方案中，选择在离心机叶轮的平衡环一侧来设置密封组件。此时，可在平衡环端面上设置密封环，并在密封环与平衡环的接触面上设置密封齿，由此，密封齿与平衡环之间形成密封面。
此种密封面，受限于其密封区域的大小及密封齿与平衡环之间的密封间隙的大小，仅能带来可靠性一般的密封效果。而如若发生密封故障，则叶轮出口处的高压制冷剂将会通过密封间隙泄漏至相对低压的叶轮背侧，这将导致离心压缩机的效率降低，甚至存在安全隐患。
根据密封的设计原理可知，增加密封区域或减小密封间隙都能改善密封性能。但事实上，很难基于前述原理来进一步改善当前结构的密封性能。一方面，受限于组装空间，难以通过增加平衡环沿轴向的长度来增加平衡环与密封环之间的密封面；另一方面，由于密封齿与平衡环具有接近的材料硬度，若两者完全接触或过于接近，将会导致严重的磨损或引发安全问题。因此，出于安全考虑，密封环上的密封齿与平衡环之间的静态间隙也无法再减小。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有更小密封间隙的用于离心压缩机的密封组件。
本发明的另一目的在于提供一种具有改善的密封性能的离心压缩机。
为实现本发明的目的，根据本发明的一个方面，提供一种用于离心压缩机的密封组件，所述离心压缩机包括叶轮以及壳体，其中，所述叶轮包括设置在其背面上的、具有内径和外径的平衡环，其特征在于，所述密封组件包括：密封区段，所述密封区段包括：形成在所述叶轮上的密封齿，以及设置在所述壳体上的密封环；其中，所述密封环在与所述密封齿的接触面上设置弹性件。
为实现本发明的另一目的，根据本发明的另一方面，还提供一种离心压缩机，其包括如前所述的用于离心压缩机的密封组件。
附图说明
图1是本发明的叶轮与所述壳体之间的密封的一个实施例的示意图。
图2是本发明的叶轮与所述壳体之间的密封的另一个实施例的示意图。
图3是本发明的叶轮与所述壳体之间的密封的另一个实施例的示意图。
图4是本发明的叶轮与所述壳体之间的密封的另一个实施例的示意图。
图5是本发明的叶轮与所述壳体之间的密封的另一个实施例的示意图。
图6是本发明的叶轮与所述壳体之间的密封的另一个实施例的示意图。
图7是本发明的叶轮与所述壳体之间的密封的另一个实施例的示意图。
图8是本发明的叶轮与所述壳体之间的密封的另一个实施例的示意图。
图9是本发明的叶轮与所述壳体之间的密封的另一个实施例的示意图。
图10是本发明的叶轮与所述壳体之间的密封的另一个实施例的示意图。
图11是本发明的叶轮与所述壳体之间的密封的另一个实施例的示意图。
图12是本发明的离心压缩机的一个实施例的局部示意图。
具体实施方式
参见图1至图12，其示出了本发明的用于离心压缩机100的密封组件的若干实施例。其中，应用此密封组件的离心压缩机100包括叶轮110以及壳体120。具体而言，叶轮110包括设置在其背面110a上的平衡环111，且壳体120靠近叶轮110的背面110a布置。
本实施例中的密封组件包括：多组密封区段200，其用于提供叶轮110与壳体120之间的密封；密封区段200包括：一体形成在叶轮110上的密封齿210a、210b、210c、210d，以及设置在壳体120上的密封环220；其中，密封环220在与密封齿210a、210b、210c、210d的接触面上设置弹性垫230。在此种布置下，由于设计了多组密封区段200，进而有效地增加了叶轮110与壳体120之间的密封面积，因此提高了其密封性能。另外，密封齿210a、210b、210c、210d可与密封环220上的弹性垫230保持极其微小的间距或甚至直接接触，这将大大减小密封间隙，甚至于使静态密封间隙（static sealing clearance）达到0，这同样有效地增强其密封性能。
具体而言，关于具体如何布置多组密封区段，在此提供如下构想。
概括而论，可以利用该多组密封区段200来为叶轮110与壳体120之间提供多组轴向密封、多组径向密封或者同时提供至少一组轴向密封及至少一组径向密封。例如，在考虑到布置空间及布置成本的情况下，可以设置2-4个密封区段200，使其提供叶轮110与壳体120之间的2-4次密封。更具体而言，该2-4组密封区段200可用于提供叶轮110与壳体120之间的1-2次轴向密封和/或1-2次径向密封。
具体而言，如图1所示，叶轮110与壳体120之间的轴向密封包括：使平衡环111的外径端面111a上的密封齿210a与壳体120上的密封环220进行密封；或者使平衡环111的内径端面111b上的密封齿210b与壳体120上的密封环220进行密封；或者同时在以上两处进行密封。
此外，如图2所示，叶轮110与壳体120之间的径向密封包括：使平衡环111的轴向端面111c上的密封齿210c与壳体120上的密封环220进行密封；或者使叶轮110的外侧背面110a上的密封齿210d与壳体120上的密封环220进行密封；或者同时在以上两处进行密封。其中，如图2所示，此处所指的叶轮110的外侧背面110a位于平衡环111外侧。
在此还提供若干密封组件内各元件的具体改进及其与离心压缩机的配套元件之间的配合关系。
例如，密封齿210d一体形成在叶轮110的背面110a上；而密封齿210a、210b、210c一体形成在平衡环111上。更具体而言，密封齿210a一体形成在平衡环111的外径端面111a上；密封齿210b一体形成在平衡环111的内径端面111b上；密封齿210c一体形成在平衡环111的轴向端面111c上。
再如，弹性垫230的硬度应低于密封齿210a、210b、210c、210d的硬度，如此一方面保证了密封齿能够与弹性垫接触或维持极小间隙；另一方面也确保其具有较长使用寿命。作为一类具体示例。弹性垫230由软基合金（如巴氏合金）或高分子材料（如聚醚醚酮、聚四氟乙烯）或其他摩擦系数小，抗蠕变性能好，硬度小于叶轮110的材料制成。
又如，出于减少零件数量的考虑，可将密封环220与壳体120一体形成；也可以将弹性垫230与密封环220一体形成。而出于零件加工的便利性考虑，可将弹性垫230制作成单独的零件，并将其连接至密封环220。
作为另一个实施例，参见图12，在此还提供一种离心压缩机100，其包括前任意实施例中描述的密封组件。由图示可知，所述密封组件主要布置在叶轮110的外缘与壳体120之间；或者布置在平衡环111与壳体120之间；或者两者兼顾。
为进一步说明密封区段在压缩机内的布置位置及布置方式，如下将结合附图提供若干实施例来予以说明。
图1至图6示出了具有两组密封区段的实施例。
参见图1，在平衡环111的外径端面111a与内径端面111b上分别设置密封齿210a、210b；且对应的密封环220设置成“凹”字型，以便其能够包围平衡环111的外径端面111a与内径端面111b。在密封环220与两圈密封齿210a、210b的接合面上分别设置两条密封垫230，由此形成两道轴向密封。
参见图2，在平衡环111的轴向端面111c与叶轮110的外侧背面110a上分别设置密封齿210c、210d；且对应的密封环220设置成“L”型，以便其能够包围平衡环111的轴向端面111c与叶轮110的外侧背面110a。在密封环220与两圈密封齿210c、210d的接合面上分别设置两条密封垫230，由此形成两道径向密封。
参见图3，在平衡环111的外径端面111a与叶轮110的外侧背面110a上分别设置密封齿210a、210d；且对应的密封环220设置成“L”型，以便其能够包围平衡环111的外径端面111a与叶轮110的外侧背面110a。在密封环220与两圈密封齿210a、210d的接合面上分别设置两条密封垫230，由此形成一道轴向密封与一道径向密封。
参见图4，在平衡环111的外径端面111a与轴向端面111c上分别设置密封齿210a、210c；且对应的密封环220设置成“L”型，以便其能够包围平衡环111的外径端面111a与轴向端面111c。在密封环220与两圈密封齿210a、210c的接合面上分别设置两条密封垫230，由此形成一道轴向密封与一道径向密封。
参见图5，在平衡环111的内径端面111b与叶轮110的外侧背面110a上分别设置密封齿210b、210d；且对应的密封环220设置成“凹”字型，以便其能够包围平衡环111的内径端面111b叶轮110的外侧背面110a。在密封环220与两圈密封齿210b、210d的接合面上分别设置两条密封垫230，由此形成一道轴向密封与一道径向密封。
参见图6，在平衡环111的内径端面111b与轴向端面111c上分别设置密封齿210b、210c；且对应的密封环220设置成“L”型，以便其能够包围平衡环111的内径端面111b与轴向端面111c。在密封环220与两圈密封齿210b、210c的接合面上分别设置两条密封垫230，由此形成一道轴向密封与一道径向密封。
图7至图10示出了具有三组密封区段的实施例。
参见图7，在平衡环111的外径端面111a、内径端面111b及轴向端面111c上分别设置密封齿210a、210b、210c；且对应的密封环220设置成“凹”字型，以便其能够包围平衡环111的外径端面111a、内径端面111b及轴向端面111c。在密封环220与三圈密封齿210a、210b、210c的接合面上分别设置三条密封垫230，由此形成两道轴向密封与一道径向密封。
参见图8，在平衡环111的外径端面111a及轴向端面111c上分别设置密封齿210a、210c，并在叶轮110的外侧背面110a上设置密封齿210d；且对应的密封环220设置成“L”型，以便其能够包围平衡环111的外径端面111a及轴向端面111c与叶轮110的外侧背面110a。在密封环220与三圈密封齿210a、210c、210d的接合面上分别设置三条密封垫230，由此形成一道轴向密封与两道径向密封。
参见图9，在平衡环111的内径端面111b及轴向端面111c上分别设置密封齿210b、210c，并在叶轮110的外侧背面110a上设置密封齿210d；且对应的密封环220设置成“凹”字型，以便其能够包围平衡环111的内径端面111b及轴向端面111c与叶轮110的外侧背面110a。在密封环220与三圈密封齿210b、210c、210d的接合面上分别设置三条密封垫230，由此形成一道轴向密封与两道径向密封。
参见图10，在平衡环111的外径端面111a及内径端面111b上分别设置密封齿210a、210b，并在叶轮110的外侧背面110a上设置密封齿210d；且对应的密封环220设置成“凹”字型，以便其能够包围平衡环111的外径端面111a及内径端面111b与叶轮110的外侧背面110a。在密封环220与三圈密封齿210a、210b、210d的接合面上分别设置三条密封垫230，由此形成两道轴向密封与一道径向密封。
图11示出了具有四组密封区段的实施例。
参见图11，在平衡环111的外径端面111a、内径端面111b及轴向端面111c上分别设置密封齿210a、210b、210c，并在叶轮110的外侧背面110a上设置密封齿210d；且对应的密封环220设置成“凹”字型，以便其能够包围平衡环111的外径端面111a、内径端面111b及轴向端面111c与叶轮110的外侧背面110a。在密封环220与四圈密封齿210a、210b、210c、210d的接合面上分别设置四条密封垫230，由此形成两道轴向密封与两道径向密封。
以上例子主要说明了本发明的用于离心压缩机的密封组件及具有其的离心压缩机***。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (13)

1.一种用于离心压缩机的密封组件，所述离心压缩机包括叶轮以及壳体，其中，所述叶轮包括设置在其背面上的、具有内径和外径的平衡环，其特征在于，所述密封组件包括：
密封区段，所述密封区段包括：形成在所述叶轮上的密封齿，以及设置在所述壳体上的密封环；其中，所述密封环在与所述密封齿的接触面上设置弹性件。
2.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述密封区段提供所述叶轮与所述壳体之间的轴向密封和/或径向密封。
3.根据权利要求2所述的密封组件，其特征在于，所述叶轮与所述壳体之间的轴向密封包括：
所述平衡环的外径端面上的密封齿与所述密封环之间的密封；和/或
所述平衡环的内径端面上的密封齿与所述密封环之间的密封。
4.根据权利要求2所述的密封组件，其特征在于，所述叶轮与所述壳体之间的径向密封包括：
所述平衡环的轴向端面上的密封齿与所述密封环之间的密封；和/或
所述叶轮的外侧背面上的密封齿与所述密封环之间的密封。
5.根据权利要求2所述的密封组件，其特征在于，所述密封区段提供所述叶轮与所述壳体之间的1-2个轴向密封区段和/或1-2个径向密封区段。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的密封组件，其特征在于，所述密封区段包括2-4个密封区段，其用于提供所述叶轮与所述壳体之间的2-4个密封区段。
7.根据权利要求1至5任意一项所述的密封组件，其特征在于，所述密封齿一体形成在所述叶轮的背面和/或所述平衡环上。
8.根据权利要求7所述的密封组件，其特征在于，所述密封齿一体形成在所述平衡环的内径端面和/或外径端面和/或轴向端面上。
9.根据权利要求1至5任意一项所述的密封组件，其特征在于，所述弹性件的硬度低于所述密封齿的硬度。
10.根据权利要求1至5任意一项所述的密封组件，其特征在于，所述弹性件与所述密封环形成为一体；或所述弹性件固定连接至所述密封环。
11.根据权利要求1至5任意一项所述的密封组件，其特征在于，所述弹性件包括软基合金或高分子材料。
12.根据权利要求1至5任意一项所述的密封组件，其特征在于，所述密封环与所述壳体一体形成。
13.一种离心压缩机，其特征在于，包括如权利要求1至12任意一项所述的用于离心压缩机的密封组件。
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