迷宫密封结构和螺杆压缩机

技术领域

本公开涉及一种迷宫密封结构和螺杆压缩机。

背景技术

这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然地构成现有技术。

螺杆压缩机采用油润滑轴承，润滑油进入排气侧轴承腔润滑和冷却轴承后，再回到吸气低压侧，这样使得图1示轴承腔内压力接近低压状态。而螺杆转子在不断啮合时，会持续产生高压气体，由于压差的存在，有少量气体会通过图示间隙配合位置进入排气侧轴承腔，形成泄漏，导致压缩机的制冷能力降低，并做无用功。

行业内通常采取两种处理方式，第一种方式采取间隙配合，通过润滑油在其中形成油膜来形成密封。缺点在于：若间隙过大，仍存在气体泄漏；若间隙过小，则很容易导致转子轴与轴承座孔绞死擦伤。第二种方式采用耐磨材料放大间隙，通过耐磨材料的热膨胀来形成密封。缺点在于：耐磨材料的时效性，一旦失效，则持续泄漏。

对于螺杆压缩机，采用上述间隙密封或材料密封，虽然压缩机可以正常运行，但始终会存在能效和可靠性难题。

发明内容

根据本公开的一些实施例提供的一种迷宫密封结构，包括在螺杆转子轴轴向上间隔布置的多个密封齿，密封齿沿着螺杆转子轴的周向环绕设置，相邻的两个密封齿之间形成有密封槽，密封槽被配置为从螺杆转子轴的高压侧偏向螺杆转子轴的低压侧。

在一些实施例中，密封槽靠近低压侧的第一槽面与密封齿的顶面的夹角α被配置为：α＝70±5°，密封槽靠近高压侧的第二槽面与密封齿的顶面的夹角β被配置为：β＝130±5°。

在一些实施例中，密封齿的顶面与螺杆转子轴的间距L1被配置为：L1＝0.1mm～0.15mm。

在一些实施例中，密封槽的槽底与螺杆转子轴的间距L2被配置为：L2＝2±0.1mm。

在一些实施例中，密封槽包括楔形槽。

在一些实施例中，楔形槽在沿着螺杆转子轴径向向外的方向上呈减缩结构。

在一些实施例中，一个或两个以上密封槽靠近低压侧的第一槽面的顶部形成有挡肩。

在一些实施例中，多个密封齿的高度在沿着螺杆转子轴的高压侧至低压侧的方向上阶梯递增。

在一些实施例中，挡肩相对于螺杆转子轴的径向高度L3被配置为：L3≥0.5mm，挡肩相对于螺杆转子轴的轴向间隙L4被配置为：L1≤L4≤1.5*L1，其中L1为密封槽的底面与螺杆转子轴的间距。

在一些实施例中，多个密封槽包括9个以上密封槽。

根据本公开的一些实施例提供的一种螺杆压缩机，包括螺杆转子轴和前述迷宫密封结构。

在一些实施例中，螺杆转子轴在沿着其高压侧至低压侧的方向上呈阶梯减缩结构。

因此，基于上述技术方案，本公开实施例的迷宫密封结构通过将密封槽配置为从螺杆转子轴的高压侧偏向低压侧的结构，能够有效减少螺杆压缩机高压气体向排气侧轴承腔的泄漏量，又可有效降低螺杆转子轴与轴承座孔发生绞死或擦伤的风险，使得螺杆压缩机的高效可靠运行。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1是根据本公开迷宫密封结构的一些实施例的剖视结构示意图；

图2是根据本公开迷宫密封结构的一些实施例的局部结构示意图；

图3是根据本公开迷宫密封结构的另一些实施例的剖视结构示意图；

图4是根据本公开迷宫密封结构的另一些实施例的局部结构示意图。

附图标记说明

1、密封齿；2、密封槽；3、螺杆转子轴；4、挡肩。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与其它器件直接连接而具有居间器件。

本公开使用的所有术语与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

如图1和图3所示，根据本公开的一些实施例提供的一种迷宫密封结构，包括在螺杆转子轴3轴向上间隔布置的多个密封齿1，密封齿1沿着螺杆转子轴3的周向环绕设置，相邻的两个密封齿1之间形成有密封槽2，密封槽2被配置为从螺杆转子轴3的高压侧偏向螺杆转子轴3的低压侧。

在该示意性的实施例中，通过将密封槽2配置为从螺杆转子轴3的高压侧偏向低压侧的结构形式，螺杆压缩机高压气体向排气侧轴承腔的泄漏量相对于其他形状结构(如梯形和三角形)显著降低，有效阻止压缩机排气高压气体向低压轴承腔泄漏，还有效降低了螺杆转子轴3与轴承座孔发生绞死或擦伤的风险，保证螺杆压缩机高效可靠运行。

需要说明的是，图1～图4均是二维图，实际上迷宫密封结构是上图中母线绕螺杆转子轴旋转一周形成的三维立体结构。

根据螺杆压缩机的迷宫密封结构形式，结合图1和图2所示，在一些实施例中，密封槽2包括楔形槽。在一些实施例中，在一些实施例中，楔形槽在沿着螺杆转子轴3径向向外的方向上呈减缩结构，保证防泄漏可靠性。

结合图1和图2所示，在一些实施例中，在一些实施例中，密封槽2靠近低压侧的第一槽面与密封齿1的顶面的夹角α被配置为：α＝70±5°，密封槽2靠近高压侧的第二槽面与密封齿1的顶面的夹角β被配置为：β＝130±5°，从而获得较好的防泄漏效果，具有较高的可实施性。

为保证结构稳定性，如图2所示，密封齿1的顶面与螺杆转子轴3的间距L1被配置为：L1＝0.1mm～0.15mm。在一些实施例中，密封槽2的槽底与螺杆转子轴3的间距L2被配置为：L2＝2±0.1mm。

在一些实施例中，如图1和图3所示，一个或两个以上密封槽2靠近低压侧的第一槽面的顶部形成有挡肩4，设置挡肩目的在于改变气体泄漏的方向，使之产生局部阻力，进一步降低泄漏量。

为保证防泄漏可靠性，在一些实施例中，如图1和图3所示，多个密封齿1的高度在沿着螺杆转子轴3的高压侧至低压侧的方向上阶梯递增。对于挡肩的数量，可以根据压缩机的结构适当增加，一般设置1～2个即可。

为提升防泄漏可靠性，如图4所示，在一些实施例中，挡肩4相对于螺杆转子轴3的径向高度L3被配置为：L3≥0.5mm，挡肩4相对于螺杆转子轴3的轴向间隙L4被配置为：L1≤L4≤1.5*L1，其中L1为密封槽2的底面与螺杆转子轴3的间距。L3的上限值要根据压缩机的实际设计尺寸而定，越大越好。

为获得更好的密封效果，如图1所示，在一些实施例中，多个密封槽2包括9个以上密封槽2。实践证明，密封槽2的数量要大于或等于9个才能实现良好的密封效果。

经过仿真计算，利用本公开实施例的迷宫密封结构，气体泄漏量相对于其他形状结构(如梯形、三角形)降低了30％，有效阻止压缩机排气高压气体向低压轴承腔泄漏，保证压缩机高效、可靠运行。

本公开的一些实施例提供了一种螺杆压缩机，包括螺杆转子轴3和前述迷宫密封结构。螺杆压缩机相应地具有上述有益技术效果。

如图1～图4所示，在一些实施例中，螺杆转子轴3在沿着其高压侧至低压侧的方向上呈阶梯减缩结构。呈阶梯减缩结构的螺杆转子轴3与密封齿1底部的挡肩4安装配合，有效改变气体泄漏的方向，使之产生局部阻力，进一步降低泄漏量。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。