[发明专利]涡旋压缩机的切向密封结构

说明书

技术领域

本发明涉及涡旋压缩机动静涡旋齿的密封。

背景技术

目前，用以实现涡旋压缩机动静涡旋齿的切向密封的机构主要有三种：

(1)不带调节机构的动静涡旋盘啮合机构；

(2)带偏心滑块或偏心衬套的动静涡旋盘啮合机构；

(3)带弹性调节的动静涡旋盘啮合机构。

这三种机构的共同特点是：

(1)动静涡旋齿的内外表面上都是不带任何密封元件的光滑表面，即使在最理想的啮合状态下，即动静涡旋齿在涡旋型线的几条母线上啮合时，将任意两相邻压缩腔隔开的密封面只是一条很窄的直线，密封效果不好。

(2)受曲轴偏心距误差、动涡盘轴承间隙、涡旋齿加工精度及涡旋齿由于受力、热的作用而产生变形的影响，同一曲轴转角下应同时啮合的几条啮合线实际上只在个别啮合线处是接触密封，其余啮合线处都是有间隙的，切向泄漏较大。

(3)转速较低时，动涡盘及动涡盘轴承产生的离心惯性力减小，导致由该离心惯性力和径向气体力共同形成的切向密封力减小，甚至小于零，从而造成更大的切向泄漏。

发明内容

本发明的目的是减少涡旋压缩机的切向泄漏，提高涡旋压缩机多变效率。

涡旋压缩机的切向密封结构，其特征在于在动涡旋齿和静涡旋齿的内外表面上开设有刃形齿，在动涡旋齿上靠近动涡旋齿的齿顶和齿根部位高度为h的表面上不加工刃形齿，仍然保持光滑壁面，在静涡旋齿上靠近静涡旋齿的齿顶和齿根部位高度为h的表面上不加工刃形齿，仍然保持光滑壁面，且刃形齿顶高度e低于光滑壁面表面高度t。

本发明属于一种切向密封结构，即使当靠近涡旋齿的顶部和根部的光滑壁面接触时，动静涡旋齿的刃形齿顶部间仍有一定的间隙存在，动静涡旋齿的刃形齿顶部不会相互刮擦，而刃形齿间的空腔形成迷宫式密封，可增强动静涡旋齿的切向密封效果，降低了曲柄销、动静涡旋齿的加工精度及动涡盘轴承的装配精度，在较低的转速下，仍具有较可靠的密封性能，更适用于变频涡旋压缩机。

附图说明

图1为本发明的动静涡旋齿啮合主视图，图2是图1中A向视图，图3是图2中I部位的局部放大图，图4是图3中A-A向剖视图。

具体实施方式

图1所示为本发明的动静涡旋齿啮合主视图，图2是图1中A向视图，图3是图2中I部位的局部放大图，图3所示为涡旋压缩机的切向密封结构，在动涡旋齿和静涡旋齿的内外表面上开设有刃形齿，如图4所示，在动涡旋齿上靠近动涡旋齿的齿顶和齿根部位高度为h的表面上不加工刃形齿，仍然保持光滑壁面，在静涡旋齿上靠近静涡旋齿的齿顶和齿根部位高度为h的表面上不加工刃形齿，仍然保持光滑壁面，且刃形齿顶高度e低于光滑壁面表面高度t。如图3所示，刃形齿的垂直侧朝向泄漏气体的来流方向；刃形齿的高度C和刃形齿的间距S之比的取值范围为：0.4≤C/S≤0.5。

如图2所示，在工作时曲轴带动动涡盘绕静涡盘中心O₁做回转平动，动静涡旋齿间形成了数对空腔，对气体进行压缩。如图4所示，在动静涡旋齿上靠近齿顶和齿根部位高度为h的表面上不加工刃齿，仍然保持光滑壁面，且刃形齿顶高度e低于光滑壁面表面高度t。这种结构可有效地防止动静涡旋齿上的刃齿在啮合过程中受力、热变性后相互刮擦造成磨损增大，甚至造成刃齿的损坏。即使当靠近涡旋齿的顶部和根部的光滑壁面接触时，即δ＝0时，动静涡旋齿的刃形齿顶部间仍有一定的间隙存在，动静涡旋齿的刃形齿顶部不会相互刮擦。而刃形齿间的空腔形成迷宫式密封。

如图3所示，在压差推动下，气流由压缩机的高压压缩腔侧向低压压缩腔侧流动，当气体经过缝口时由于流道变窄，速度增大，压力降低，即压力能转变为速度能，同时温度下降。当气流进入缝口之后的腔室时，体积突然膨胀产生剧烈旋涡，涡流摩擦的结果使气流的绝大部分动能转化为热能，被腔室中的气流所吸收，气流的温度有所升高，只有一小部分气体仍以余速进入下一个缝口，如此重复上述过程，腔室中的压力逐渐减小，意味着流体泄漏的推动力逐渐降低，这样逐级降压，就达到了阻漏的目的。

理论计算表明，在这种密封机理下的切向泄漏量与动静涡旋齿的最小啮合间隙成正比关系，而没有带刃齿的光滑表面涡旋齿间的切向泄漏量与动静涡旋齿的最小啮合间隙的平方成正比关系。即带刃齿的动静涡旋齿的最小啮合间隙对泄漏量的影响比光滑表面涡旋齿间的最小啮合间隙对泄漏量的影响小。可见，对带刃齿的动静涡旋齿的最小啮合间隙的要求可适当放松，从而在一定程度上降低了压缩机曲柄销、动静涡旋齿型线的加工精度及动涡盘轴承的装配精度。