一种具有梳齿密封结构叶轮的压缩机的制作方法

本实用新型涉及压缩机领域，尤其涉及一种具有梳齿密封结构叶轮的压缩机。

背景技术：

压缩机在工作过程中，主要通过叶轮对气体做功来增加气体的压力与速度。而气体在升高至较大的速度与压力后，容易沿着所述转子轴向与径向从所述叶轮泄漏，导致压缩机的效率降低。因此，必须通过良好的密封防止高压气体从叶轮流道内向外的泄漏，相关的叶轮常常通过在转子周向设置隔板以对叶轮沿转子的轴向进行密封。具体而言，相关的压缩机常常设置固定的梳齿密封零件与转子进行间隙配合，并借助所述梳齿密封零件上的密封梳齿的节流作用进行间隙配合状态下的密封。

一般而言，随着梳齿数量的增加，所述梳齿密封零件的密封效果更好。但是收到压缩机内结构的限制，相关的压缩机中同于对所述叶轮沿轴向进行密封的梳齿无法做到较大的数量，使得密封效果不够理想。

此外，为防止梳齿密封零件与转子出现干涉、剐蹭等问题，其上的梳齿与转子以间隙配合进行密封。而所述梳齿与所述转子的间隙也会对密封效果产生影响，即为了达到更理想的密封状态，提高压缩机的效率，就需要将所述梳齿与所述转子间的间隙控制的足够小，同时还需要使所述梳齿与所述转子间的间隙能够使两者不出现干涉、剐蹭。相关的压缩机常常无法兼顾两者，为了避免机械故障，选择将所述梳齿与所述转子间的间隙控制地较大，而导致泄漏损失较大。

技术实现要素：

本实用新型的至少一个目的是提出一种压缩机，能够减少叶轮沿压缩机转子轴向的气流泄漏，进而提高压缩机的工作效率。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的压缩机，包括：壳体；转子，可旋转地安装于所述压缩机壳体；叶轮，固定设置于所述转子，能够随着所述转子转动；和隔板，安装于所述壳体，沿所述转子的轴向位于所述叶轮远离来流方向的一侧；其中，所述叶轮进一步包括：梳齿密封结构，用于密封所述叶轮与所述隔板之间的间隙。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述隔板沿所述转子的径向与所述叶轮间隙配合，并形成第一配合间隙，所述梳齿密封结构包括：第一梳齿结构，沿所述转子的径向设置于所述叶轮，与所述隔板间隙配合，并形成第二配合间隙；其中，所述第二配合间隙小于所述第一配合间隙。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述隔板沿所述转子的轴向与所述叶轮间隙配合，并形成第三配合间隙，所述梳齿密封结构包括：第二梳齿结构，沿所述转子的轴向设置于所述叶轮，并与所述隔板间隙配合，并形成第四配合间隙；其中，所述第四配合间隙小于所述第三配合间隙。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述隔板进一步包括：沉槽，沿所述转子的轴向开设于所述隔板靠近于所述叶轮的侧面，用于容纳所述第二梳齿结构，并通过所述沉槽靠近于所述转子的侧面与所述第二梳齿结构形成间隙配合。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，沿所述转子的径向，所述沉槽的宽度大于所述第二梳齿结构的厚度1～2mm，并且在沿所述转子的轴向，所述沉槽的深度大于所述第二梳齿结构的高度1～2mm。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述隔板沿所述转子的轴向与所述叶轮间隙配合，并形成第三配合间隙，所述梳齿密封结构还包括：第二梳齿结构，沿所述转子的轴向设置于所述叶轮，与所述隔板间隙配合，并形成第四配合间隙，所述第四配合间隙小于所述第三配合间隙；其中，所述第二梳齿结构设置于所述第一梳齿结构远离所述转子的一侧。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述第一梳齿结构和/或所述第二梳齿结构包括至少7个梳齿。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述梳齿为斜齿结构，并且每个所述梳齿的齿尖部位相对于同一所述梳齿的齿根部位偏向于所述叶轮与所述隔板之间间隙的高压侧。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述梳齿在垂直于所述转子周向的截面形状为直角梯形，并且每个所述直角梯形垂直于上下底的腰靠近于所述叶轮与所述隔板之间间隙的高压侧。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述隔板沿所述转子的径向与所述转子形成间隙配合；所述隔板包括：隔板梳齿结构，沿所述转子的轴向，设置于所述隔板靠近于所述转子的一侧，用于密封所述隔板与所述主轴之间的间隙。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述隔板梳齿结构包括8～10个梳齿，并且位于所述隔板梳齿结构两端的所述梳齿的齿宽大于等于2mm。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述隔板梳齿结构上与所述转子配合的平面与所述转子的同心度小于等于0.02mm。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述压缩机包括：防咬合件，硬度低于所述隔板以及所述叶轮，并设置于所述隔板与所述叶轮呈间隙配合的区域。

基于上述技术方案，本实用新型实施例通过在所述叶轮与所述隔板之间的间隙设置梳齿密封结构，能够减少叶轮沿压缩机转子轴向的气流泄漏，进而提高压缩机的工作效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所提供压缩机的叶轮、转子与隔板部位结构示意图；

附图标记：1、转子，2、叶轮，3、隔板，4、第一梳齿结构，5、第二梳齿结构，6、沉槽，7、隔板梳齿结构。

具体实施方式

下面可以参照附图以及文字内容理解本实用新型的内容以及本实用新型与现有技术之间的区别点。下文通过附图以及列举本实用新型的一些可选实施例的方式，对本实用新型的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。

需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本实用新型的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：可以将本实用新型提供的任一技术手段进行替换或将本实用新型提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到新的技术方案。

本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案以及本领域技术人员将本实用新型提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的新的技术方案。

下面结合附图1对本实用新型提供的技术方案进行更为详细的阐述。

如图1所示，本实用新型提供的压缩机，包括：壳体；转子1，可旋转地安装于所述压缩机壳体；叶轮2，固定设置于所述转子1，能够随着所述转子1转动；和隔板3，安装于所述壳体，沿所述转子1的轴向位于所述叶轮2远离来流方向的一侧；其中，所述叶轮2进一步包括：梳齿密封结构，用于密封所述叶轮2与所述隔板3之间的间隙。

图1中仅示意出叶轮2、转子1与隔板3之间的结构，而对于未明显示出的壳体而言，其处于所述隔板3远离于所述主轴的一侧，是具有容纳空间的箱壳结构。基于此，所述壳体与所述隔板3共同构成了不与所述转子1共同旋转的固定件，而相对的，所述叶轮2与所述转子1则构成了旋转件。因此，所述叶轮2与所述隔板3之间、所述转子1与所述隔板3之间均为旋转件与固定件的配合关系。

对于叶轮2而言，气流在其中受到叶轮2的旋转作用而增加压力，因此在所述叶轮2气流通道中的气流将会远远大于所述叶轮2外部的空气压力，叶轮2气流通道中的气流始终存在着从叶轮2与所述隔板3之间间隙泄漏，再进一步从所述转子1与所述隔板3之间间隙泄漏的趋势，即如图1所示的，沿所述转子1的轴向，从左向右的泄漏趋势。

当然，对于多级叶轮2并排设置的压缩机而言，所述隔板3的另一侧可能是更高级的叶轮2，其中的气流压力将进一步大于低级叶轮2内的气流。此时，气流沿所述转子1轴向的泄漏趋势也同样可能是自右向左的。但是无论对于从左向右还是自右向左的泄漏趋势，气流的泄漏通道均为所述叶轮2与所述隔板3之间、所述转子1与所述隔板3之间的间隙。

针对于上述两处间隙，本实用新型实施例通过设置梳齿密封结构，用于密封所述叶轮2与所述隔板3之间的间隙，进而提高所述叶轮2的密封性能，减少泄漏损失，提高压缩机的整体工作效率。

梳齿密封结构是一种通过多个并排设置的梳齿，并通过所述梳齿齿尖与隔板3的表面形成间隙配合的密封形式。所述梳齿密封的原理在于：

每一个梳齿与隔板3都能形成一个小孔节流结构。通过小孔节流结构所具有的降压节流作用，在配合间隙处并排设置多个梳齿，使得气流从高压侧不断地降压节流，直到低压侧，气流的压力不再高于环境压力，便能在配合间隙处形成良好的密封效果。

所述梳齿密封结构与所述隔板3表面所形成的多个小孔节流结构的小孔为每一个梳齿齿尖与所述隔板3表面之间的空隙。依据小孔节流的远离，随着每一个所述梳齿齿尖与所述隔板3之间空隙的减小，即随着小孔节流的小孔尺寸减小，小孔节流结构将具有更大的降压节流能力。

此外，气流在经过每个梳齿与所述隔板3表面之间的间隙后，都会进入梳齿之间的空间。在进入梳齿之间空间的时候，气流会由于突扩效应而产生较大的压力降，并且产生强烈的回流。气流在所述梳齿之间的空间所产生的回流会进一步减少梳齿与所述隔板3表面之间的可流通面积，进一步强化小孔节流的节流效果。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述隔板3沿所述转子1的径向与所述叶轮2间隙配合，并形成第一配合间隙，所述梳齿密封结构包括：第一梳齿结构4，沿所述转子1的径向设置于所述叶轮2，与所述隔板3间隙配合，并形成第二配合间隙，所述第二配合间隙小于所述第一配合间隙。

由于所述隔板3沿所述转子1的轴向位于所述叶轮2远离来流方向的一侧，即所述隔板3与所述转子1之间具有沿所述转子1轴向的配合关系。为了使所述压缩机整体结构紧凑，尽可能的减少从所述叶轮2与所述隔板3之间间隙所产生的泄漏，并保证作为旋转件的叶轮2与作为固定件的隔板3之间不出现机械干扰，所述隔板3沿所述转子1的径向与所述叶轮2形成间隙配合。

对于该配合间隙，通过设置第一梳齿结构4进行密封。为了保证密封效果，所述第一梳齿结构4与所述隔板3形成小于所述叶轮2与所述隔板3之间径向配合间隙。如图所示，所述第一梳齿结构4设置于所述叶轮2，对于本领域技术人员而言，所述第一梳齿结构4也可以设置在所述隔板3，只需保证所述第一梳齿结构4与所述叶轮2的间隙同样小于所述叶轮2与所述隔板3之间的径向配合间隙即可。

设置于所述叶轮2的第一梳齿结构4更便于加工，并能获得更高的加工精度，有助于精确控制所述第一梳齿结构4与所述隔板3之间的间隙尺寸。相应地，设置于所述隔板3的第一梳齿结构4能够获得更好的稳定性，即避免由于设置于叶轮2而使所述第一梳齿结构4可能随着转子1旋转过程的挠曲或偏心而改变相应的配合间隙。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述隔板3沿所述转子1的轴向与所述叶轮2间隙配合，并形成第三配合间隙，所述梳齿密封结构包括：第二梳齿结构5，沿所述转子1的轴向设置于所述叶轮2，与所述隔板3间隙配合，并形成第四配合间隙，所述第四配合间隙小于所述第三配合间隙。

由于所述叶轮2与所述隔板3沿所述转子1的径向均非平直的结构，使得所述叶轮2与所述隔板3沿所述转子1轴向配合的过程中，同样形成了沿所述转子1的轴向的间隙配合。对于该间隙，可以进一步设置第二梳齿结构5，并使所述第二梳齿结构5与所述隔板3之间的间隙小于所述叶轮2与所述隔板3之间轴向的配合间隙。与所述第一梳齿结构4类似，所述第二梳齿结构5也可以有选择地设置于所述叶轮2或所述隔板3，其相应的技术效果与所述第一梳齿结构4类似，在此不再赘述。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述隔板3进一步包括：沉槽6，沿所述转子1的轴向开设于所述隔板3靠近于所述叶轮2的侧面，用于容纳所述第二梳齿结构5，并通过所述沉槽6靠近于所述转子1的侧面与所述第二梳齿结构5形成间隙配合。

为了配合沿所述转子1轴向设置的所述第二梳齿结构5，所述隔板3可以开始相应的沉槽6，以增大所述叶轮2与所述隔板3沿所述转子1轴向的配合间隙的长度，进而允许设置更多齿数的梳齿密封结构。

当所述第二梳齿结构5设置于所述隔板3时，所述沉槽6可相应地开设于所述叶轮2，这种第二梳齿结构5与沉槽6的设置方式能够进一步减小叶轮2的重量，减少使所述叶轮2旋转所需的驱动力。相应的，将所述第二梳齿结构5与所述沉槽6分别设置于所述叶轮2与所述沉槽6，能够利用隔板3固定件的稳定性，将所述沉槽6的深度尽可能增大，并继续保持足够的机械强度。

为了保证所述第二梳齿结构5能够准确地插装于所述沉槽6，作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，沿所述转子1的径向，所述沉槽6的宽度大于所述第二梳齿结构5的厚度1～2mm，并且在沿所述转子1的轴向，所述沉槽6的深度大于所述第二梳齿结构5的高度1～2mm。

需要说明的是，所述沉槽6的宽度大于所述第二梳齿结构5的厚度1～2mm并不意味着所述第二梳齿结构5与所述隔板3之间的配合间隙为1～2mm。所述第二梳齿结构5与所述隔板3之间的配合间隙还受到所述第二梳齿结构5位于所述沉槽6内的沿所述主轴径向的位置影响，即仅由第二梳齿结构5与所述沉槽6之间的间隙决定。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述隔板3沿所述转子1的轴向与所述叶轮2间隙配合，并形成第三配合间隙，所述梳齿密封结构包括：第二梳齿结构5，沿所述转子1的轴向设置于所述叶轮2，与所述隔板3间隙配合，并形成第四配合间隙，所述第四配合间隙小于所述第三配合间隙；其中，所述第二梳齿结构5设置于所述第一梳齿结构4远离所述转子1的一侧。

相对于仅具有第一梳齿结构4或第二梳齿结构5的叶轮2与隔板3而言，本实用新型实施例所提供的压缩机也可以同时具有所述第一梳齿结构4以及所述第二梳齿结构5，以进一步增加所述叶轮2与所述隔板3之间的配合间隙长度，并提高用以密封所述叶轮2与所述隔板3之间间隙的梳齿数量，从而提升沿所述转子1轴向叶轮2的密封效果。

所述第二梳齿结构5可以设置于所述第一梳齿结构4远离所述转子1的一侧，从而先于所述第一梳齿结构4接触叶轮2中的高压空气，利用迷宫密封的原理，通过所述第二梳齿结构5与所述沉槽6所提供的曲折路径对叶轮2中的高压空气形成第一道密封。并且，所述第二梳齿结构5设置在所述叶轮2远离于所述转子1的一侧还有利于对所述第二梳齿结构5以及所述第一梳齿结构4进行机械加工。

为了保证所述梳齿密封结构的密封效果，作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述第一梳齿结构4和/或所述第二梳齿结构5包括至少7个梳齿。

并且为了使每个梳齿所形成的小孔节流结构能够通过气流经过间隙后，能够通过突扩效益，产生更大的压力降，作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述梳齿为斜齿结构，并且每个所述梳齿的齿尖部位相对于同一所述梳齿的齿根部位偏向于所述叶轮2与所述隔板3之间间隙的高压侧。

作为所述第一梳齿结构4和/或所述第二梳齿结构5所具有斜齿结构的一种实施例，作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述梳齿在垂直于所述转子1周向的截面形状为直角梯形，并且每个所述直角梯形垂直于上下底的腰靠近于所述叶轮2与所述隔板3之间间隙的高压侧。

截面形状为直角梯形的梳齿，由于具有一条垂直于底面的腰，将其作为定位齿面，可以更容易进行机械加工，并且保证所述梳齿的加工精度符合要求。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述隔板3沿所述转子1的径向与所述转子1形成间隙配合；所述隔板3包括：隔板梳齿结构7，沿所述转子1的轴向，设置于所述隔板3靠近于所述转子1的一侧，用于密封所述隔板3与所述主轴之间的间隙。

所述隔板3可以进一步从壳体延伸至于所述转子1形成间隙配合，并通过在所述隔板3与所述转子1的配合面上所设置的隔板梳齿结构7，从而在所述第一梳齿结构4与所述第二梳齿结构5所形成的密封基础上进行第三层次的密封。考虑到所述隔板3为固定件，而转子1为旋转件，梳齿密封结构优选为设置于所述隔板3，以防止转子1的挠曲对配合间隙的影响。

为了保证所述隔板梳齿结构7的密封效果，同时考虑到轴向空间的影响，作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述隔板梳齿结构7包括8～10个梳齿，并且位于所述隔板梳齿结构7两端的所述梳齿的齿宽大于等于2mm。并且所述隔板梳齿结构7的两端可以加工为斜角，用以削弱进入所述隔板梳齿结构7的气流强度。

由于所述隔板梳齿结构7采用轴向排列的方式固定在隔板3上，因此与转子1的配合面需要保证水平，作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述隔板梳齿结构7上与所述转子1配合的平面与所述转子1的同心度小于等于0.02mm。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述压缩机包括：防咬合件，硬度低于所述隔板3以及所述叶轮2，并设置于所述隔板3与所述叶轮2呈间隙配合的区域。

所述防咬合件可以嵌于所述隔板3或所述叶轮2上，以防在所述叶轮2旋转做功的过程中，叶轮2与所述隔板3互相咬合而直接对叶轮2和隔板3造成机械损伤。对于以铝制材料加工的所述叶轮2或所述隔板3而言，所述防咬合件则可以采用质地较软的材料嵌装于所述叶轮2和/或所述隔板3上的铝材料基体上，以对所述隔板3与所述叶轮2呈间隙配合的区域进行保护。此外，叶轮2在安装过程中，必须保证叶轮2上的第二梳齿结构5先于主轴进行接触定位，有效防止所述第二梳齿结构5在轴向方向受力。

上述本实用新型所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本实用新型才公开部分数值以举例说明本实用新型的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本实用新型创造保护范围的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

同时，上述本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

在本实用新型的描述中如果使用了术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等，那么上述术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备、机构、部件或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。