[发明专利]一种大功率涡旋压缩机用具有自压紧特性的轴向密封条

说明书

本发明公开了一种大功率涡旋压缩机用具有自压紧特性的轴向密封条，属于涡旋压缩机的密封技术领域。密封条本体为螺旋状结构，密封条本体截面为梯形，涡旋盘上开有与密封条本体截面形状一致的沟槽，所述梯形与所述沟槽配合密封。本发明的有益效果是：充分利用该侧向力，将其转化为密封条的径向压力，将密封条紧紧的压合在定涡旋盘的端板上，有效降低当前动涡旋盘和定涡旋盘的轴向及径向泄露量，提高涡旋压缩机的功率，增大其容积效率。

技术领域

本发明涉及一种大功率涡旋压缩机用具有自压紧特性的轴向密封条，属于涡旋压缩机的密封技术领域。

背景技术

涡旋压缩机具有结构简单、效率高以及运行平稳、振动小等优点，因此其应用范围从最初的空调、冷冻以及冷藏行业逐渐扩张至发动机增压设备以及新能源汽车领域。但当前涡旋压缩机的工作压力普遍较小，通常小于0.7MPa，在一定程度上其进一步的大范围应用受到限制，因此涡旋压缩机正逐渐向大功率方向发展。

大功率涡旋压缩机是指6匹或6匹以上的涡旋压缩机，其功率较大通常在4KW以上。大功率涡旋压缩机是由壳体、定涡旋盘、动涡旋盘、主支撑和主轴等部分组成的，如图1所示。动、定涡旋盘是压缩机的核心零部件，其两部分的涡旋型线参数一致，相位差保持180°对插在一起安装。在涡旋压缩机工作过程中，其动涡旋盘在防自传机构的约束下相对定涡旋盘做公转平动，由此在动、定涡旋盘之间形成了多个封闭工作区域。随着动涡旋盘的转动，工作区间逐渐减小，从而压缩工作腔内的气体。随着气体逐渐被压缩，工作腔的压力会发生周期性改变，在即将排气区域的压力最大。

动、定涡旋盘两者之间依靠转动压缩气体，因此涡旋压缩机在动、定涡旋盘之间势必存在轴向(一个涡旋盘齿顶与另一个涡旋盘端板之间形成的间隙)及径向啮合间隙(两个涡旋盘啮合处侧壁之间形成的间隙)。因此压缩气体容易通过上述两处间隙造成泄漏损失，效率下降，影响压缩机的工作性能参数。尤其是在大功率涡旋压缩机中，其气体的压缩比提高，高压区的压力会显著提升，更容易导致高压区气体的泄漏，因此设计可靠的密封装置对大功率涡旋压缩机尤为重要。

针对进一步减小涡旋压缩机的轴向及径向泄漏，各国研究者开展了大量的研究，提出了多种优化方式。最主要有以下三种，分别是：1)提高动、定涡旋盘的加工精度和装配精度，降低动、定涡旋盘之间轴向及径向间隙。但该方法加工成本会大幅度增长，且由误差导致的间隙无论如何均难以完全避免。2)在动涡旋盘的端板背面施加压力迫使动、定涡旋体紧密结合。但该方法额外增加了涡旋压缩机组件，使整体结构变得复杂。3)设置轴向密封装置，在动涡旋盘的齿顶开设沟槽并安装轴向浮动密封条，降低动涡旋盘与定涡旋盘端板之间的轴向间隙。然后在定涡旋盘齿顶开设沟槽并安装轴向浮动密封条，降低定涡旋盘与动涡旋盘端板之间的轴向间隙。由于密封条多采用橡胶或塑料等材料，拥有较好的弹性及塑性，因此涡旋压缩机在工作过程中，浮动密封条受挤压其侧面能够与沟槽的侧壁紧密贴合，大幅度降低了径向间隙及径向泄漏量。该方法具有较好的适用性，且密封条价格较便宜，制备工艺简单，因此得到了广泛的应用。

但密封条在使用过程中，由于动、定涡旋盘高速运转压缩气体容易产生侧向力挤压密封条。同时，密封条上、下表同时流经气体，上表面距离较长，会产生纵向浮力使密封条上浮，从而在密封条底部与端板之间形成了轴向间隙(Δ₁及Δ₂)，如图2所示。

定涡旋盘和动涡旋盘密封条的受力图分别如图3和4所示，由于密封条采用具有高润滑性能的材料所以密封条与动、定涡旋盘的摩擦力均忽略不计。可以看出，定涡旋盘的密封条直接与腔内高压气体接触，受浮力较大，因此产生较大的轴向间隙Δ₁。动涡旋盘密封条为第二次密封，由一次密封条阻挡后，第二次密封条受气体冲击效果明显减弱，因此动涡旋盘密封条受浮力明显降低产生的轴向间隙Δ₂明显减弱。大功率涡旋压缩机在工作过程中，高压区域气体的压缩比极大，动、定涡旋盘密封条受气体冲击力会显著上升，动、定涡旋盘密封条受浮力极大，容易导致轴向间隙激增，高压区域压缩气体会通过此间隙向低压区泄露，影响压缩机的容积效率。

发明内容