本實(shí)用新型涉及離心壓縮機(jī)密封領(lǐng)域，特別涉及一種干氣密封裝置。

背景技術(shù)：

隨著國際先進(jìn)技術(shù)—離心機(jī)葉輪蝸殼等軟件設(shè)計(jì)制造與磁懸浮軸承和超高速電動(dòng)機(jī)技術(shù)等應(yīng)用于離心式壓縮機(jī)的開發(fā)，離心式壓縮機(jī)的核心技術(shù)共享了航空發(fā)動(dòng)制造領(lǐng)域的頂尖技術(shù)。通過Ansys、DyRoBeS等分析軟件對葉輪、蝸殼、主軸及機(jī)組振動(dòng)、臨界轉(zhuǎn)速等的設(shè)計(jì)校核與驗(yàn)證。使得開發(fā)一種速度達(dá)10000～50000rpm的新型離心壓縮機(jī)系列產(chǎn)品成為可能。

新型離心壓縮機(jī)因其節(jié)能、效率高；排氣量大；結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小，它比相同排氣量的活塞式或螺桿式壓縮機(jī)小得多；不污染壓縮氣體；轉(zhuǎn)速高，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長，能節(jié)省大量維護(hù)費(fèi)用和減少操作人員等優(yōu)點(diǎn)。新型離心壓縮機(jī)廣泛運(yùn)用于制冷與制熱工程、化工及石油化工領(lǐng)域、動(dòng)力工程領(lǐng)域，如膨脹機(jī)：離心壓縮機(jī)出口變壓縮氣體進(jìn)口驅(qū)動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，將壓縮氣體的動(dòng)能與勢能變?yōu)殡娔?、氣體輸送和氣體分離領(lǐng)域等。

上述領(lǐng)域的工作介質(zhì)有的是屬于易燃易爆介質(zhì)、有的為具有毒性的介質(zhì)、或者同時(shí)具備毒性和易燃易爆的介質(zhì)特性等，生產(chǎn)中當(dāng)離心壓縮機(jī)的壓縮氣體泄漏量超過其規(guī)定值時(shí)就會(huì)發(fā)生爆炸或者使毒性介質(zhì)與人體接觸導(dǎo)致發(fā)生中毒事故或慢性中毒等職業(yè)病危害。因此高轉(zhuǎn)速新型離心機(jī)對壓縮機(jī)的軸端密封提出了更高的要求，常見的單一迷宮式軸封、機(jī)械接觸式密封、浮環(huán)密封等在高轉(zhuǎn)速場合下已經(jīng)無法滿足工藝介質(zhì)對很少氣體泄漏量與工藝介質(zhì)不允許被潤滑油污染的工藝要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是：提供一種能有效防止有毒或易燃易爆介質(zhì)泄露至大氣或軸承箱的干氣密封裝置。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：提供一種干氣密封裝置，包括第一迷宮、一級干氣密封模塊、第二迷宮、二級干氣密封模塊、壓縮氣體泄漏通道、密封干氣(經(jīng)處理的壓縮氣體，壓力高于泄漏的壓縮氣體)、泄漏的壓縮氣體、隔離密封氣體(隔離密封氣體特性：1不污染大氣環(huán)境；2與壓縮氣體相兼容)；

所述內(nèi)部迷宮連接第一干氣密封模塊，所述第一干氣密封模塊連接第二迷宮，所述第二迷宮連接二級干氣密封模塊，所述壓縮氣體泄漏通道貫穿干氣密封裝置，所述壓縮氣體在壓縮氣體泄漏通道中流動(dòng)；

所述第一迷宮、第二迷宮的結(jié)構(gòu)為節(jié)流間隙與膨脹腔組成的通道；

所述第一干氣密封模塊包括一級密封干氣入口，一級密封干氣出口、第一靜環(huán)、第一動(dòng)環(huán)、第一間隙調(diào)節(jié)彈簧、第一靜環(huán)支座，第一動(dòng)環(huán)支座；所述第一動(dòng)環(huán)支座上設(shè)置第一動(dòng)環(huán)，所述第一動(dòng)環(huán)形狀為圓柱形，所述第一動(dòng)環(huán)的外側(cè)設(shè)置螺旋槽，所述螺旋槽內(nèi)側(cè)設(shè)置反向螺旋槽，所述第一動(dòng)環(huán)的中軸鉸接在第一動(dòng)環(huán)支座上，所述第一靜環(huán)支座上設(shè)置第一間隙調(diào)節(jié)彈簧，所述第一間隙調(diào)節(jié)彈簧連接第一靜環(huán)；所述第一靜環(huán)與第一動(dòng)環(huán)相接；所述一級密封干氣入口與壓縮氣體泄漏通道相連，所述壓縮氣體泄漏通道與第一動(dòng)環(huán)和第一靜環(huán)的相接處相連；所述密封干氣在氣源壓力下由一級密封干氣入口流入，用于封堵從第一迷宮中外泄的壓縮氣體，小部分則由一級密封干氣出口流出；

所述第二干氣密封模塊包括二級密封干氣入口、二級密封干氣出口、第二靜環(huán)、第二動(dòng)環(huán)、第二間隙調(diào)節(jié)彈簧、第二靜環(huán)支座、第二動(dòng)環(huán)支座；所述第二動(dòng)環(huán)支座上設(shè)置第二動(dòng)環(huán)，所述第二動(dòng)環(huán)形狀為圓柱形，所述第二動(dòng)環(huán)的外側(cè)設(shè)置螺旋槽，所述螺旋槽內(nèi)側(cè)設(shè)置反向螺旋槽，所述第二動(dòng)環(huán)的中軸鉸接在第二動(dòng)環(huán)支座上，所述第二靜環(huán)支座上設(shè)置第二間隙調(diào)節(jié)彈簧，所述第二間隙調(diào)節(jié)彈簧連接第二靜環(huán)；所述第二靜環(huán)與第二動(dòng)環(huán)相接；所述二級密封干氣入口與壓縮氣體泄漏通道相連，所述壓縮氣體泄漏通道與第二動(dòng)環(huán)和第二靜環(huán)的相接處相連；所述密封干氣在氣源壓力下由二級密封干氣入口流入，用于封堵從第二迷宮中外泄的壓縮氣體，小部分則由二級密封干氣出口流出。

本實(shí)用新型的有益效果在于：利用流體動(dòng)力學(xué)原理，通過帶有雙迷宮的串聯(lián)式雙氣體干式氣體密封，實(shí)現(xiàn)密封端面的非接觸運(yùn)行，由于密封非接觸運(yùn)行，不需要任何液體來潤滑和冷卻，能有效防止有毒或易燃易爆的壓縮氣體泄漏至大氣側(cè)或軸承箱側(cè)；且密封磨擦副材料基本不受PV值的限制，適合作為高轉(zhuǎn)速、高壓設(shè)備的軸封，且密封功率消耗僅為接觸式機(jī)械密封的5-10％左右。

附圖說明

圖1為一種干氣密封裝置的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為一種第一動(dòng)環(huán)或第二動(dòng)環(huán)的俯視圖；

標(biāo)號說明：

1、第一靜環(huán)；2、第一動(dòng)環(huán)；3、第二靜環(huán)；4、第二動(dòng)環(huán)；5、第一間隙調(diào)節(jié)彈簧；6、第二間隙調(diào)節(jié)彈簧；7、第一靜環(huán)支座；8、第一動(dòng)環(huán)支座；9、第二靜環(huán)支座；10、第二動(dòng)環(huán)支座；11、第一迷宮；12、第二迷宮；13、螺旋槽；14、反向螺旋槽。

具體實(shí)施方式

為詳細(xì)說明本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖予以說明。

本實(shí)用新型最關(guān)鍵的構(gòu)思在于：通過帶有雙迷宮的串聯(lián)式雙氣體干式氣體密封，實(shí)現(xiàn)密封端面的非接觸運(yùn)行，不需要任何液體來潤滑和冷卻，能有效防止有毒或易燃易爆介質(zhì)泄露至大氣或軸承箱中。

請參照圖1以及圖2，本實(shí)用新型提供一種干氣密封裝置，包括第一迷宮11、一級干氣密封模塊、第二迷宮12、二級干氣密封模塊、壓縮氣體泄漏通道、密封干氣(經(jīng)處理的壓縮氣體，壓力高于泄漏的壓縮氣體)、泄漏的壓縮氣體、隔離密封氣體(隔離密封氣體特性：1不污染大氣環(huán)境；2與壓縮氣體相兼容)。

所述內(nèi)部迷宮連接第一干氣密封模塊，所述第一干氣密封模塊連接第二迷宮，所述第二迷宮連接二級干氣密封模塊，所述壓縮氣體泄漏通道貫穿干氣密封裝置，所述泄漏的壓縮氣體在壓縮氣體泄漏通道中流動(dòng)；

所述第一迷宮11、第二迷宮12的結(jié)構(gòu)為節(jié)流間隙與膨脹腔組成的通道；

所述第一干氣密封模塊包括一級密封干氣入口，一級密封干氣出口、第一靜環(huán)1、第一動(dòng)環(huán)2、第一間隙調(diào)節(jié)彈簧5、第一靜環(huán)支座7，第一動(dòng)環(huán)支座8；所述第一動(dòng)環(huán)支座8上設(shè)置第一動(dòng)環(huán)2，所述第一動(dòng)環(huán)2形狀為圓柱形，所述第一動(dòng)環(huán)2的外側(cè)設(shè)置螺旋槽13，所述螺旋槽內(nèi)側(cè)設(shè)置反向螺旋槽14，所述第一動(dòng)環(huán)2的中軸鉸接在第一動(dòng)環(huán)支座8上，所述第一靜環(huán)支座7上設(shè)置第一間隙調(diào)節(jié)彈簧5，所述第一間隙調(diào)節(jié)彈簧5連接第一靜環(huán)1；所述第一靜環(huán)1與第一動(dòng)環(huán)2相接；所述一級密封干氣入口與壓縮氣體泄漏通道相連，所述壓縮氣體泄漏通道與第一動(dòng)環(huán)2和第一靜環(huán)1的相接處相連；所述密封干氣在氣源壓力下由一級密封干氣入口流入，用于封堵從第一迷宮中外泄的壓縮氣體，小部分則由一級密封干氣出口流出；

所述第二干氣密封模塊包括二級密封干氣入口、二級密封干氣出口、第二靜環(huán)3、第二動(dòng)環(huán)4、第二間隙調(diào)節(jié)彈簧6、第二靜環(huán)支座9、第二動(dòng)環(huán)支座10；所述第二動(dòng)環(huán)支座10上設(shè)置第二動(dòng)環(huán)4，所述第二動(dòng)環(huán)4形狀為圓柱形，所述第二動(dòng)環(huán)4的外側(cè)設(shè)置螺旋槽13，所述螺旋槽內(nèi)側(cè)設(shè)置反向螺旋槽14，所述第二動(dòng)環(huán)4的中軸鉸接在第二動(dòng)環(huán)支座10上，所述第二靜環(huán)支座9上設(shè)置第二間隙調(diào)節(jié)彈簧6，所述第二間隙調(diào)節(jié)彈簧6連接第二靜環(huán)3；所述第二靜環(huán)3與第二動(dòng)環(huán)4相接；所述二級密封干氣入口與壓縮氣體泄漏通道相連，所述壓縮氣體泄漏通道與第二動(dòng)環(huán)4和第二靜環(huán)3的相接處相連；所述密封干氣在氣源壓力下由二級密封干氣入口流入，用于封堵從第二迷宮中外泄的壓縮氣體，小部分則由二級密封干氣出口流出。

一種干氣密封裝置的工作原理：

離心壓縮機(jī)壓縮氣體通過內(nèi)部迷宮密封時(shí)，壓縮氣體經(jīng)過第一迷宮的多個(gè)節(jié)流間隙與膨脹腔組成的通道，經(jīng)過多次節(jié)流而產(chǎn)生能量損耗，氣體壓力大為下降壓，使氣體難于泄漏，達(dá)到初步的密封的目的。為縮短軸向長度尺寸將內(nèi)部迷宮由軸向方向設(shè)計(jì)為直徑方向，膨脹腔體積是不相同的，由內(nèi)至外側(cè)膨脹腔體積逐漸增大；一級密封氣體進(jìn)入一級干氣密封模塊，用于封堵從第一迷宮中外泄的壓縮氣體，小部分則與從內(nèi)部迷宮密封泄漏的壓縮氣體混合進(jìn)入一級干氣密封模塊中的動(dòng)靜環(huán)，由于動(dòng)環(huán)上的螺旋槽的增壓作用將靜環(huán)推開穩(wěn)定的間隙，同時(shí)在第一密封模塊形成穩(wěn)定的、隨著密封進(jìn)氣壓力波動(dòng)的、略高于壓縮氣體的密封壓力，阻止了壓縮氣體向大氣側(cè)或軸承箱側(cè)的泄漏。從一級干氣密封模塊泄漏極少的壓縮氣體一部分經(jīng)一級密封干氣出口排出，另一部分經(jīng)第二迷宮進(jìn)入二級干氣密封模塊，中間迷宮的作用與第一迷宮的作用相同，二級干氣密封模塊的作用和原理與一級干氣密封模塊相同。這樣經(jīng)過第一迷宮與第二迷宮和一級與二級干氣密封模塊泄漏出來的壓縮氣體極少，壓力也很低，這部分氣體與隔離密封模塊進(jìn)入的隔離氣體道經(jīng)二級密封干氣出口排出。

從上述描述可知，本實(shí)用新型的有益效果在于：利用流體動(dòng)力學(xué)原理，通過帶有雙迷宮的串聯(lián)式雙氣體干式氣體密封，實(shí)現(xiàn)密封端面的非接觸運(yùn)行，由于密封非接觸運(yùn)行，不需要任何液體來潤滑和冷卻，能有效防止有毒或易燃易爆的壓縮氣體泄漏至大氣側(cè)或軸承箱側(cè)；且密封磨擦副材料基本不受PV值的限制，適合作為高轉(zhuǎn)速、高壓設(shè)備的軸封，且密封功率消耗僅為接觸式機(jī)械密封的5-10％左右。

進(jìn)一步的，干氣密封裝置還包括隔離密封模塊，所述隔離密封模塊包括三級密封干氣入口、三級密封干氣出口、隔離密封氣體，所述隔離密封模塊連接二級干氣密封模塊；所述三級密封干氣出口與二級密封干氣出口相連；所述隔離密封氣體氣源壓力下由三級密封干氣入口流入，由三級密封干氣出口流出。

由上述描述可知，隔離密封模塊進(jìn)一步保證壓縮氣體完全無泄漏。

進(jìn)一步的，所述密封干氣的氣源壓力較壓縮氣體壓力高出0.2-0.5MPa。

由上述描述可知，密封室形成穩(wěn)定的、隨著密封進(jìn)氣壓力波動(dòng)的、略高于壓縮氣體的密封壓力，阻止了壓縮氣體向大氣側(cè)或軸承箱側(cè)的泄漏。

進(jìn)一步的，所述干氣密封裝置適用于轉(zhuǎn)速10000-50000rpm離心壓縮機(jī)的密封。

由上述描述可知，密封端面的非接觸運(yùn)行可使離心壓縮機(jī)在高轉(zhuǎn)速下平穩(wěn)運(yùn)行。

進(jìn)一步的，所述第一動(dòng)環(huán)與第一動(dòng)環(huán)支座的連接面設(shè)置O形橡膠密封圈，所述第一靜環(huán)與第一靜環(huán)支座的連接面設(shè)置O形橡膠密封圈，所述第二動(dòng)環(huán)與第二動(dòng)環(huán)支座的連接面設(shè)置O形橡膠密封圈，所述第二靜環(huán)與第二靜環(huán)支座的連接面設(shè)置O形橡膠密封圈。

由上述描述可知，O形橡膠密封圈有效阻止了氣體的泄露。

實(shí)施例1

提供一種干氣密封裝置，包括第一迷宮11、一級干氣密封模塊、第二迷宮12、二級干氣密封模塊、壓縮氣體泄漏通道、密封干氣、泄漏的壓縮氣體。

所述內(nèi)部迷宮連接第一干氣密封模塊，所述第一干氣密封模塊連接第二迷宮，所述第二迷宮連接二級干氣密封模塊，所述壓縮氣體泄漏通道貫穿干氣密封裝置，所述泄漏的壓縮氣體在壓縮氣體泄漏通道中流動(dòng)；

所述第一迷宮11、第二迷宮12的結(jié)構(gòu)為節(jié)流間隙與膨脹腔組成的通道；

所述第一干氣密封模塊包括一級密封干氣入口，一級密封干氣出口、第一靜環(huán)1、第一動(dòng)環(huán)2、第一間隙調(diào)節(jié)彈簧5、第一靜環(huán)支座7，第一動(dòng)環(huán)支座8；所述第一動(dòng)環(huán)支座8上設(shè)置第一動(dòng)環(huán)2，所述第一動(dòng)環(huán)2形狀為圓柱形，所述第一動(dòng)環(huán)2的外側(cè)設(shè)置螺旋槽13，所述螺旋槽內(nèi)側(cè)設(shè)置反向螺旋槽14，所述第一動(dòng)環(huán)2的中軸鉸接在第一動(dòng)環(huán)支座8上，所述第一靜環(huán)支座7上設(shè)置第一間隙調(diào)節(jié)彈簧5，所述第一間隙調(diào)節(jié)彈簧5連接第一靜環(huán)1；所述第一靜環(huán)1與第一動(dòng)環(huán)2相接；所述一級密封干氣入口與壓縮氣體泄漏通道相連，所述壓縮氣體泄漏通道與第一動(dòng)環(huán)2和第一靜環(huán)1的相接處相連；所述密封干氣在氣源壓力下由一級密封干氣入口流入，用于封堵從第一迷宮中外泄的壓縮氣體，小部分則由一級密封干氣出口流出；

所述第二干氣密封模塊包括二級密封干氣入口、二級密封干氣出口、第二靜環(huán)3、第二動(dòng)環(huán)4、第二間隙調(diào)節(jié)彈簧6、第二靜環(huán)支座9、第二動(dòng)環(huán)支座10；所述第二動(dòng)環(huán)支座10上設(shè)置第二動(dòng)環(huán)4，所述第二動(dòng)環(huán)4形狀為圓柱形，所述第二動(dòng)環(huán)4的外側(cè)設(shè)置螺旋槽13，所述螺旋槽內(nèi)側(cè)設(shè)置反向螺旋槽14，所述第二動(dòng)環(huán)4的中軸鉸接在第二動(dòng)環(huán)支座10上，所述第二靜環(huán)支座9上設(shè)置第二間隙調(diào)節(jié)彈簧6，所述第二間隙調(diào)節(jié)彈簧6連接第二靜環(huán)3；所述第二靜環(huán)3與第二動(dòng)環(huán)4相接；所述二級密封干氣入口與壓縮氣體泄漏通道相連，所述壓縮氣體泄漏通道與第二動(dòng)環(huán)4和第二靜環(huán)3的相接處相連；所述密封干氣在氣源壓力下由二級密封干氣入口流入，用于封堵從第二迷宮中外泄的壓縮氣體，小部分則由二級密封干氣出口流出。

干氣密封裝置還包括隔離密封模塊，所述隔離密封模塊包括三級密封干氣入口、三級密封干氣出口、隔離密封氣體，所述隔離密封模塊連接二級干氣密封模塊；所述三級密封干氣出口與二級密封干氣出口相連；所述隔離密封氣體氣源壓力下由三級密封干氣入口流入，由三級密封干氣出口流出。

所述密封干氣的氣源壓力較壓縮氣體壓力高出0.2MPa。

所述干氣密封裝置適用于轉(zhuǎn)速10000-50000rpm離心壓縮機(jī)、膨脹機(jī)的密封。

所述第一動(dòng)環(huán)2與第一動(dòng)環(huán)支座8的連接面設(shè)置O形橡膠密封圈，所述第一靜環(huán)1與第一靜環(huán)支座7的連接面設(shè)置O形橡膠密封圈，所述第二動(dòng)環(huán)4與第二動(dòng)環(huán)支座10的連接面設(shè)置O形橡膠密封圈，所述第二靜環(huán)3與第二靜環(huán)支座9的連接面設(shè)置O形橡膠密封圈。

實(shí)施例2

重復(fù)實(shí)施例1，不同的是所述密封干氣的氣源壓力較壓縮氣體壓力高出0.5MPa。

綜上所述，本實(shí)用新型提供的一種干氣密封裝置，利用流體動(dòng)力學(xué)原理，通過帶有雙迷宮的串聯(lián)式雙氣體干式氣體密封，實(shí)現(xiàn)密封端面的非接觸運(yùn)行，由于密封非接觸運(yùn)行，不需要任何液體來潤滑和冷卻，能有效防止有毒或易燃易爆的壓縮氣體泄漏至大氣側(cè)或軸承箱側(cè)；且密封磨擦副材料基本不受PV值的限制，適合作為高轉(zhuǎn)速、高壓設(shè)備的軸封，且密封功率消耗僅為接觸式機(jī)械密封的5-10％左右；隔離密封模塊進(jìn)一步保證壓縮氣體完全無泄漏；密封室形成穩(wěn)定的、隨著密封進(jìn)氣壓力波動(dòng)的、略高于壓縮氣體的密封壓力，阻止了壓縮氣體向大氣側(cè)或軸承箱側(cè)的泄漏；密封端面的非接觸運(yùn)行可使離心壓縮機(jī)在高轉(zhuǎn)速下平穩(wěn)運(yùn)行；O形橡膠密封圈有效阻止了氣體的泄露。

以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等同變換，或直接或間接運(yùn)用在相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。