[发明专利]一种超导电机的冷媒传输密封结构

说明书

本发明公开了一种超导电机的冷媒传输密封结构，包括静止进气管、旋转进气管和回气管，静止进气管和旋转进气管连接并在连接处形成一个缩放喷管流道，静止进气管和回气管之间设有真空夹层管，真空夹层管外壁设有磁流体密封装置，磁流体密封装置内注入磁性液体，所述的静止进气管和旋转进气管的连接处设置有迷宫密封结构，用于对进气和回气进行隔离；本发明结构能保证不改变现有超导电机冷媒传输旋转密封拓扑结构、现有结构内部泄漏率的前提下，实现加工精度不用太高，装配困难变小的目标。

技术领域

本发明涉及超导电机领域，具体为一种超导电机的冷媒传输密封结构。

背景技术

在超导电机中，冷媒传输装置是静止的制冷机与转子之间的过渡装置，用于将冷媒体从静止的制冷机集成装置传输至旋转的转子，同时将吸热后的冷媒体由转子传输至制冷机集成装置内再冷却，冷媒体在封闭管路内循环。整个低温系统由外置静止的制冷机集成装置、冷媒传输装置、转子真空内管路及冷媒储存装置组成。

根据超导电机的工作需要，冷媒传输装置须密封性好、传输效率高、耐压高而漏热小，该装置性能的优劣直接影响到超导电机的总体性能，是高温超导电机的一个关键设备。

考虑低温冷媒的特性和超导电机制冷设备的要求，现有的冷媒传输装置采用的结构大多为非接触式机械密封结构，冷媒气体从低温制冷机通过进气管进入转子端轴，由于回气温度高于进气温度，为避免能量损失，进气管与回气管之间通过真空夹层隔热，并且在静止与旋转连接处通过非接触式密封对进气和回气进行隔离，防止进气 “短路”到回气管路。回气管静止段与环境温度之间通过真空夹层隔热，进口段要伸进一段长度以减少传导漏热。静止与旋转部分存在转动间隙，间隙内充满冷媒气体，为尽量减少对流导热的热量损失，间隙应尽可能小，内部泄漏的气体最后经过一段管道间隙的冷却通过磁流体密封设备完全密封保证无外漏。

现有的冷媒密封结构可以基本满足内部泄漏率的要求，但缺陷在于如果要保证这个内部泄漏率，必须保证非接触式密封间隙尽可能的小，造成了加工精度高，装配困难大的问题，在实施过程中，容易对装置形成损坏，返工率报废率较高；如果加大密封间隙，内部泄漏量会迅速增加，从而大大降低制冷效率。这样对实现超导电机工程化的目标造成了极大的阻碍。

发明内容

本发明提出了一种密封结构，解决现有超导电机冷媒传输密封结构存在的问题。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：一种超导电机的冷媒传输密封结构，包括用于连接制冷机的静止进气管、用于为超导电机输送冷媒的旋转进气管和将被加热冷媒送回制冷机的回气管，所述的静止进气管和旋转进气管连接并在连接处形成一个缩放喷管流道，所述的静止进气管和回气管之间设有隔热用真空夹层管，真空夹层管外壁设有由旋转部分和静止部分组成的磁流体密封装置，旋转部分与旋转的回气管连接，静止部分与静止的真空夹层管连接，所述的磁流体密封装置内注入磁性液体，充满旋转部件和静止部件的间隙，旋转部分和静止部分通过轴承定位，所述的静止进气管和旋转进气管的连接处设置有迷宫密封结构，用于对进气和回气进行隔离。

所述的一种超导电机的冷媒传输密封结构，其静止进气管外壁设置有与所述回气管相同的管路，所述的真空夹层管设于相同的管路之间。

所述的一种超导电机的冷媒传输密封结构，其静止进气管具有一个渐缩形状的小直径出口喉部，所述的旋转进气管具有一个渐缩渐扩形状的入口部，所述的出口喉部插入所述入口部，插接部形成一个由收缩管段和扩张管段组成的流体区域。

进一步，所述的静止进气管出口喉部的直径为旋转进气管直径的0.5～0.6倍。

所述的一种超导电机的冷媒传输密封结构，其迷宫密封结构为耐低温不锈钢材料，与静止进气管外壁热套并焊接，由多个环状凸起规则排列而成。

进一步，所述迷宫密封结构的凸起个数为10～14。

更进一步，所述迷宫密封结构凸起高度和相邻两个凸起之间的间隔比例为1.5～2。