本实用新型涉及压缩机技术领域，尤其涉及一种蒸汽压缩机用气封装置。
背景技术：
蒸汽压缩机的密封性能是其运行可靠性的重要指标之一。在蒸汽压缩机中，由于蜗壳的内外压力差会导致蒸汽的泄漏或者空气的窜入。若蜗壳内压力过高，气封中泄漏出的蒸汽会对其他设备产生污染；若蜗壳内压力过低，则外部的空气会通过轴端被吸入蜗壳，造成蜗壳内蒸汽中含有不冷凝气体，从而导致换热效率降低，影响系统的稳定性。
迷宫密封是现有蒸汽压缩机密封中常见的一种的密封方式，这种密封结构简单，加工及维修成本较低，被广泛地应用于蒸汽压缩机中的气封结构，但其缺点是泄漏量高。中国专利(CN 203641080U)公开了一种改进的气封结构，包括齿轮箱、轴承、油封、气封、轴；轴承固定在齿轮箱上，轴承支撑轴；轴的一端与叶轮连接；叶轮与轴承之间设有气封；油封位于气封和轴承之间；气封与轴之间形成两个迷宫式通道。气封为迷宫式结构，气封上带有若干个密封齿。油封也为迷宫式结构。齿轮箱上设有一个通气口，通气口与气封之间设有一空腔，空腔形成流道。此专利大大扩大通气口与气封之间的流道面积，从而引导泄漏自气封的气体直接进入大气；提高了润滑油的使用寿命；降低了气体泄漏的危害。此专利在一定压力范围内适用，当蒸汽压力高于大气压力较多时，无法保证蒸汽都会经排气孔排入大气，同时此结构不能适用于大气压力高于蒸汽压力的工况。
此外，在中国申请专利(105570184A)公开了一种气封结构及其蒸汽压缩机，本实用新型公开了一种气封结构及其蒸汽压缩机，该气封结构包括：齿轮箱、转轴、叶轮、以及蜗壳；其中，所述转轴与所述蜗壳之间由气封连接，并且，所述转轴于靠近所述齿轮箱的位置套装油封；所述气封包含环状的气封壳体，并且，所述气封壳体的内腔可拆卸设置有若干片环状密封齿；所述气封壳体包含两个关于所述转轴对称设置的半圆形密封座，并且，两个所述半圆形密封座分别与所述蜗壳由螺纹紧固件可拆卸连接。因此，当气封中的环状密封齿损坏后，只需拧下螺纹紧固件，利用新的环状密封更换损坏的环状密封齿即可。此专利在一定压力范围内适用，无法自动调节蒸汽压力，当蒸汽压力高于大气压力较多时，无法保证蒸汽都会经排气孔排入大气，不能控制蒸汽的流向，同时此结构不能适用于蒸汽压力低于大气压的工况。
技术实现要素：
为克服现有技术中存在的蒸汽泄漏和流向的问题，本实用新型提供了一种适用于各种工况下的蒸汽压缩机用气封装置。
具体技术方案如下：
一种蒸汽压缩机用气封装置，该气封装置包括主轴、气封和蜗壳，其中所述的气封装置还包括充气自动控制系统和排气自动控制系统；主轴与蜗壳之间由气封连接；气封包含气封本体和气封挡板；蜗壳带有充气孔和排气孔，充气孔连通气封本体和充气自动控制系统，排气孔连通气封本体和排气自动控制系统。气封为采用迷宫式密封，气封本体与充气孔、排气孔连接处和在靠近大气处的端面均设有环形槽。
进一步地，本实用新型提供的气封装置，还可以具有这样的特征：气封本体分别与充气孔、排气孔的连接处设有环形槽Ⅰ、环形槽Ⅱ，在靠近大气处的端面设有环形槽Ⅲ，并且，在环形槽Ⅰ、环形槽Ⅱ和环形槽Ⅲ处沿圆周均布4～30个小孔，小孔的直径为1～30mm。
进一步地，本实用新型提供的气封装置，还可以具有这样的特征：所述在靠近大气处端面设有的环形槽Ⅲ，其截面为两边平行于气封本体端面的四边形，并且，另两边与端面之间的夹角为45～90°。
进一步地，本实用新型提供的气封装置，还可以具有这样的特征：气封本体为整体式迷宫密封，迷宫密封的齿高为3～20mm，齿间距为1～7mm，齿尖厚度为0.3～2mm。
进一步地，本实用新型提供的气封装置，还可以具有这样的特征：气封挡板在其外圆尺寸过渡处设有半圆环形槽；在其底部钻有挡板排水孔。
进一步地，本实用新型提供的气封装置，还可以具有这样的特征：充气自动控制系统包含减压阀、自动调节阀和压力变送器Ⅰ；减压阀、自动调节阀和压力变送器依次按照蒸汽的流动方向连接。
进一步地，本实用新型提供的气封装置，还可以具有这样的特征：排气自动控制系统包含压力变送器、气液分离器和抽气泵；压力变送器Ⅱ、气液分离器和抽气泵依次按照蒸汽的流动方向连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型提供的气封结构，针对不同压力的蒸汽，通过充气、排气自动控制系统，以充、抽蒸汽的方式来达到密封效果，避免蒸汽的轴向泄漏或空气的窜入，适用于各种工况下的蒸汽压缩机轴端密封；环形槽可以通过均布小孔将蒸汽充分、均匀地分布在主轴周围，达到较好的充气、抽气效果，可用来控制蒸汽的流向，使溢出的蒸汽远离主轴、沿着气封径向导出；在气封挡板底部钻有挡板排水孔，使空腔中残留的水顺利排出；气封挡板在其外圆尺寸过渡处设有半圆环形槽，使冷凝在气封挡板外圆的液态水沿环形槽落下，以防液态水沿轴向流落到主轴上,并进一步控制蒸汽的流向，避免蒸汽沿轴向泄漏对其他设备产生污染。
附图说明
图1是本实用新型提供的气封结构的剖视图。
附图标记为：主轴1、气封2、气封本体21、环形槽Ⅰ21a、环形槽Ⅱ21b、环形槽Ⅲ21c、气封挡板22、半圆环形槽22a、挡板排水孔22b、蜗壳3、充气孔31、排气孔32、充气自动控制系统4、减压阀41、自动调节阀42、压力变送器Ⅰ43、排气自动控制系统5、压力变送器Ⅱ51、气液分离器52、抽气泵53。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型的第一实施方式披露了一种蒸汽压缩机用气封结构，如图1所示，包括：主轴1、气封2、气封本体21、气封挡板22、蜗壳3、充气孔31、排气孔32；其中，主轴1与蜗壳3之间由气封2连接，并且，蜗壳3和气封2为上下剖分式结构；气封包含气封本体21和气封挡板22；充气孔31位于蜗壳3上半部，将充气自动装置4与气封本体21连通；排气孔32位于蜗壳3底部，将排气自动装置5与气封本体21连通。在本实例中，为了保证此气封结构能适用于不同工况的蒸汽压缩机，作为优选的技术方案，在蜗壳3和气封本体21上设有充气孔和排气孔。当蜗壳内蒸汽压力低于大气压时，通过充气自动控制系统，从蜗壳上半部的充气孔通入压力大于大气压的蒸汽，在主轴和气封本体之间形成密封，以防大气进入蜗壳，此时，若有蒸汽溢出，可通过排气孔导出蒸汽；当蜗壳内压力高于大气压时，充气孔不作用，通过排气自动控制系统，由排气孔导出轴向泄漏出来的蒸汽。此外，排气孔还起到排水作用，当蒸汽压缩机系统关闭时，可由排气孔将冷凝在管路中的水排出。
作为本实施方式的进一步优选，如图1所示：其中气封2为采用迷宫式密封，气封本体21与充气孔31、排气孔32连接处设有环形槽Ⅰ21a、环形槽Ⅱ21b，在靠近大气处的端面设有环形槽Ⅲ21c。本示例中，气封本体21在靠近大气处的端面设有环形槽Ⅲ，可以控制蒸汽的流向，使溢出的蒸汽远离主轴、沿着气封径向导出。
如图1所示：并且在环形槽Ⅰ21a、环形槽Ⅱ21b和环形槽Ⅲ21c处沿圆周均布4～30个小孔，所述小孔的直径为1～30mm。如小孔的数目可以为4，10，16，20，24或30个等；小孔的直径为1～30mm，如1mm，5mm，10mm，15mm，20mm，25mm，30mm等，作为进一步优选的，小孔的直径选择为12mm，小孔的个数选择为18个。上述环形槽可以通过均布小孔将蒸汽充分、均匀地分布在主轴周围，达到较好的充气、抽气效果，可用来控制蒸汽的流向，使溢出的蒸汽远离主轴、沿着气封径向导出。
可选的，如图1所示：所述环形槽Ⅲ21c的截面为两边平行于气封本体21端面的四边形，并且，所述四边形的另两边与端面之间的夹角为45～90°，作为进一步优选的，四边形的另两边与端面之间的最佳夹角角度为65°。
作为本实施方式的进一步优选，如图1所示：气封本体2为整体式迷宫密封，迷宫密封的齿高为5～15mm，齿间距为2～6mm，齿尖厚度为0.5～1.5mm，进一步优选的，迷宫密封的齿高设置为10mm，齿间距为4mm，齿尖厚度为1mm。
此外，气封挡板22在其外圆尺寸过渡处设有半圆环形槽22a；在其底部钻有挡板排水孔22b。
本实施方式中充气自动控制系统4包含减压阀41、自动调节阀42和压力变送器43；减压阀41、自动调节阀42和压力变送器I43依次按照蒸汽的流动方向连接。在本实例中，压力变送器I将信号传至PLC控制柜，控制柜根据压力设定值，自动控制调节阀的开度，从而保证充入的蒸汽压力满足密封要求。
本实施方式中排气自动控制系统5包含压力变送器Ⅱ51、气液分离器52和抽气泵53；压力变送器Ⅱ51、气液分离器52和抽气泵53依次按照蒸汽的流动方向连接。在本实例中，压力变送器Ⅱ将信号传至PLC控制柜，控制柜根据压力设定值，自动控制气泵的抽气量，从而保证排出的蒸汽压力满足密封要求。本实施方式在针对不同压力的蒸汽情况下，通过充气、排气自动控制系统，以充、抽蒸汽的方式来达到密封效果，避免蒸汽的轴向泄漏或空气的窜入，适用于各种工况下的蒸汽压缩机轴端密封。
该蒸汽压缩机用的气封装置工作原理：
在蜗壳和气封本体上设有充气孔和排气孔。当蜗壳内蒸汽压力低于大气压时，压力变送器将信号传至PLC控制柜，控制柜根据压力设定值，自动控制调节阀的开度保证充入的蒸汽压力满足密封要求。通过充气自动控制系统，从蜗壳上半部的充气孔通入压力大于大气压的蒸汽，在主轴和气封本体之间形成密封，以防大气进入蜗壳，此时，若有蒸汽溢出，可通过排气孔导出蒸汽；当蜗壳内压力高于大气压时，充气孔不作用，通过排气自动控制系统，排出系统管路的蒸汽依次通过压力变送器、气液分离器和抽气泵。压力变送器将信号传至PLC控制柜，控制柜根据压力设定值，自动控制气泵的抽气，保证排出的蒸汽压力满足密封要求。当蒸汽压缩机系统关闭时，由排气孔将冷凝在管路中的水排出。少量蒸汽沿气封本体在靠近大气处的端面设有环形槽溢出，溢出的蒸汽沿着气封径向导出，远离主轴。
在气封靠近大气处设有挡板进一步控制蒸汽的流向，从而避免蒸汽沿轴向泄漏对其他设备产生污染。在气封挡板底部钻有挡板排水孔，使空腔中残留的水顺利排出；在其外圆尺寸过渡处设有半圆环形槽，使冷凝在气封挡板外圆的液态水沿环形槽落下，以防液态水沿轴向流落到主轴上。
上述说明示出并描述了本实用新型的优选实施例，如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。