分瓣浮环、转轴密封装置、压缩机及空调器的制作方法

本实用新型涉及空调领域，具体是涉及一种分瓣浮环、转轴密封装置、压缩机及空调器。

背景技术：

浮环密封是防止旋转式流体机械轴端泄漏的主要手段，随着石油石化、核能发电、航空航天等行业操作工况的不断扩展，要求浮环密封具有更高的稳定性、可靠性以及更长的使用寿命，并且严格控制流体的泄漏量。传统浮环密封以其具有动态性能稳定，非接触，磨损低，可靠性高，适应于高速和各种压力等级，工况范围广等优点，已被广泛应用于离心压缩机和泵类转轴的轴端密封装置中，尤其应用于危险性工艺气体的离心压缩机密封。但是，传统浮环密封在减少配合端面接触磨损的同时，仍需维持较大的润滑间隙，这增加了流体泄漏，使得密封性能有限。

在传统浮环密封的基础上出现了分瓣浮环，分瓣浮环包括至少两个环瓣，各环瓣首尾串联形成环体，相邻的两环瓣可活动地连接，各环瓣在预紧力的作用下，分瓣式浮环密封以其独特的浮动环瓣结构的径向补偿作用，允许表面发生轻微接触磨损并保持较小间隙运转，减少流体泄漏，但是浮动环瓣动压开启缓慢，环瓣与转轴长时间摩擦，极易使转轴及分瓣浮环的表面划伤，引起密封失效。

此外，在浮环动压开启后，如果将浮环与转轴的间隙过大，则容易造成密封效果减弱，如果将浮环与转轴的间隙设置过小，则容易导致环瓣与转轴之间摩擦，导致环瓣磨损，引起密封失效。

技术实现要素：

本实用新型的目的之一是提供一种有利于减少磨损和提升密封性能的分瓣浮环。

为了实现上述目的，本实用新型提供的分瓣浮环包括至少两个环瓣，各环瓣首尾串连形成环体，相邻的两环瓣可活动地连接，环瓣的内侧壁上设有第一环向坝、第二环向坝和环向槽，环向槽的底壁上设有凹区，沿环体的轴向，环向槽形成于第一环向坝与第二环向坝之间；各第一环向坝围成第一环形坝，各第二环向坝围成第二环形坝，各环向槽围成环形槽。

由上可见，本实用新型通过对分瓣浮环的结构设计，在分瓣浮环使用时套于转轴上，转轴开启时，转轴与第一环形坝和第二环形坝摩擦，使各环瓣与转轴在径向上出现间隙，分瓣浮环两侧的流体进入到环形槽中，气流在经过凹区时产生动压效应，促使各环瓣与转轴快速分离，实现分瓣浮环的快速开启，有利于减少分瓣浮环与转轴的摩擦，减少分瓣浮环的磨损，减少转轴的磨损；并且，凹区对流体的流动产生阻尼，使得流体通过环形槽的阻力增大，有利于提升分瓣浮环的密封性能，降低流体的泄漏；此外，在分瓣浮环开启后，由于环形槽及其底壁上凹区的密封作用，使得在要求同等密封性能的情况下，本技术方案中第一环形坝与转轴之间的间距能够设置为大于现有技术中浮环内壁与转轴之间的间距，有利于减少分瓣浮环在运行状态下的磨损，减少转轴的磨损。

一个优选的方案是，环体上沿周向套有弹性拉环，各环瓣挤压于弹性拉环内侧。

由上可见，分瓣浮环在使用时需要预紧力将各环瓣向转轴挤压，产生预紧力的方式可以通过设置压簧抵接至各环瓣的外周壁上，采用压簧将各环瓣向转轴挤压；也可以在各相邻环瓣之间分别设置弹性拉条，采用相邻环瓣之间的弹性拉条将相邻的两拉环紧密靠拢，进而使各环瓣向转轴靠拢；相较于以上两种方式而言，采用弹性拉环的结构简单，安装方便，在分瓣浮环套于静止的转轴上时，各环瓣在弹性拉簧的作用下抱紧在转轴上，在转轴转动且分瓣浮环开启时，转轴与分瓣浮环之间的作用力同弹性拉簧的挤压拉力达到平衡状态。

进一步的方案是，环体的外周壁上设有绕环体一周的安装槽，弹性拉环套于安装槽中。

由上可见，安装槽的设置有利于弹性拉环安装稳定。

另一个优选的方案是，沿环体的径向，环形槽的底壁与第一环形坝的环内壁之间的距离为0.1至1毫米，和/或，环形槽的底壁与第二环形坝的环内壁之间的距离为0.1至1毫米。

再一个优选的方案是，沿环体的周向，环瓣的一端设有插接头，环瓣的另一端设有插接槽；相邻的两个环瓣中，一个环瓣的插接头插于另一个环瓣的插接槽中，且该插接头与该插接槽的槽壁在环体的径向上间隙配合。

由上可见，这样一方面有利于各环瓣之间连接良好，另一方面又使得各环瓣能够在周向上相对错动，以满足各环瓣沿径向靠近和远离转轴的移动，实现分瓣浮环径向尺寸的变化。

进一步的方案是，沿环体的径向，插接槽的内侧具有内侧接头，插接槽的外侧具有外侧接头，内侧接头上设有贯通至环体内侧壁的缺口，插接头具有朝内侧凸出的凸起；相邻的两个环瓣中，一个环瓣的凸起插于另一个环瓣内侧接头上的缺口中，沿环体的轴向，该凸起覆盖两个环瓣在内侧接头处的周向间隙。

由上可见，由于各环瓣沿周向能够相对错动，因此相邻环瓣在周向上具有间隙，分瓣浮环上远离转轴部分的间隙可以通过外界实体进行封堵，而靠近转轴部分的间隙不能通过外界实体进行封堵，因而可能导致分瓣浮环的密封性能下降，因此，设置在内侧接头上设置缺口，在插接头上设置凸起，凸起覆盖相邻环瓣在内侧接头处的周向间隙，这样分瓣浮环的靠近转轴的间隙得到封堵，有利于提升分瓣浮环的密封性能。

又一个优选的方案是，环瓣的数量为3至5个。

又一个优选的方案是，凹区占环形槽的底壁总面积的0.05至0.5。

又一个优选的方案是，凹区的深度为0.1至1毫米。

又一个优选的方案是，凹区为条形槽，条形槽的长度方向为绕环体螺旋的方向。

由上可见，条形槽的侧壁对流体的流向具有引导作用，在转轴转动时，流体从分瓣浮环与转轴之间的间隙泄漏，且泄漏方向为沿环体轴向从高压侧向低压侧，设置长度方向为绕环体螺旋的条形槽，条形槽可以将环形槽中的流体向高压侧引导，进一步增加流体经过环形槽的难度，提升分瓣浮环的密封性能。

又一个优选的方案是，凹区为盲孔，盲孔设有多排，各排盲孔的间隔方向沿环体的轴向，同排的各盲孔沿环体的周向分布。

由上可见，这样凹区在环形槽的底壁上分布均匀，有利于各环瓣与转轴之间均匀受力。

进一步的方案是，盲孔为椭圆形孔，椭圆形孔的长轴方向为绕环体螺旋的方向。

由上可见，与条形槽类似，椭圆形孔的侧壁能够将气流沿长轴方向向高压侧引导，提升流体经过环形槽的难度，提升分瓣浮环的密封性能。

进一步的方案是，盲孔为圆形孔，圆形孔的深度与圆形孔的孔径比值为0.1至5。

还一个优选的方案是，凹区为沿环体周向延伸的环形节流槽，各环形节流槽沿环体的轴向分布。

本实用新型的目的之二是提供一种有利于减少分瓣浮环磨损和提升密封性能的转轴密封装置。

为了实现上述目的，本实用新型提供的转轴密封装置包括转轴和前述的分瓣浮环，分瓣浮环套于转轴上。

由上可见，由于采用前述的分瓣浮环，一方面，在转轴开启后，能够实现分瓣浮环的快速开启，有利于减少分瓣浮环与转轴的摩擦，减少分瓣浮环的磨损；另一方面，凹区对流体的流动产生阻尼，使得流体通过环形槽的阻力增大，有利于提升分瓣浮环的密封性能，降低流体的泄漏。

本实用新型的目的之三是提供一种有利于减少分瓣浮环磨损和提升密封性能的压缩机。

为了实现上述目的，本实用新型提供的压缩机包括前述的转轴密封装置。

由上可见，由于采用前述的转轴密封装置，分瓣浮环能够快速开启，有利于减少分瓣浮环与转轴之间的磨损，有利于提升分瓣浮环的密封性能。

本实用新型的目的之四是提供一种有利于减少分瓣浮环磨损和提升密封性能的空调器。

为了实现上述目的，本实用新型提供的空调器包括前述的压缩机。

由上可见，由于采用前述的压缩机，分瓣浮环能够快速开启，有利于减少分瓣浮环与转轴之间的磨损，有利于提升分瓣浮环的密封性能。

附图说明

图1是本实用新型分瓣浮环实施例一套于转轴上的结构图；

图2是图1中a处的局部放大图；

图3是本实用新型分瓣浮环实施例一中环瓣的结构图；

图4是本实用新型分瓣浮环实施例一中环瓣内侧壁的局部放大图；

图5是本实用新型分瓣浮环实施例二中环瓣内侧壁的局部放大图；

图6是本实用新型分瓣浮环实施例三中环瓣的结构图；

图7是本实用新型分瓣浮环实施例三中环瓣内侧壁的局部放大图；

图8是本实用新型分瓣浮环实施例四中环瓣的结构图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

分瓣浮环、转轴密封装置、压缩机及空调器实施例一：

本实施例的空调器采用本实施例的压缩机，本实施例的压缩机采用本实施例的转轴密封装置，本实施例的转轴密封装置包括机架、转轴200和本实施例的分瓣浮环100，分瓣浮环100安装在机架上，分瓣浮环100套于转轴200上，机架限制分瓣浮环100沿转轴200的轴向移动，机架限制浮环绕转轴200转动，当然同一转轴200上也可以根据不同密封需求套设不同数量的分瓣浮环100。

请参照图1至图3，本实施例的分瓣浮环100包括一个弹性拉环102和三个等弧度的环瓣101，三个环瓣101分别为第一环瓣101a、第二环瓣101b及第三环瓣101c，三个环瓣101在周向依次首尾串连成环体。

请参照图3，环瓣101沿环体的周向两端分别具有第一周向端面117和第二周向端面118，第一周向端面117上沿环体周向凸出有公插接头114，第二周向端面118上沿环体周向凸出有母插接头115，母插接头115包括沿环体径向间隔的内侧接头1151和外侧接头1152，内侧接头1151与外侧接头1152之间形成插接槽1153；沿环体轴向，内侧接头1151位于第二周向端面118上的一端，第二周向端面118的另一端为缺口1154，公插接头114向环内侧凸出有凸起1141。

请参照图1及图2，第一环瓣101a的公插接头114a与第二环瓣101b的母插接头115b配合连接，第二环瓣101b的公插接头与第三环瓣101c的母插接头配合连接，第三环瓣101c的公插接头与第一环瓣101a的母插接头配合连接，第一环瓣101a、第二环瓣101b及第三环瓣101c互相之间的连接方式相同，下面以第一环瓣101a与第二环瓣101b的连接为例描述各环瓣101之间的连接方式，第一环瓣101a的公插接头114a插于第二环瓣101b的插接槽中，第一环瓣101a上的凸起1141a插于第二环瓣101b上的缺口中；沿环体的轴向，第一环瓣101a的凸起1141a与第二环瓣101b的内侧接头1151b接触；沿环体的径向，第一环瓣101a的公插接头114a与第二环瓣101b的内侧接头1151b间隙配合，第一环瓣101a的公插接头114a与第二环瓣101b的外侧接头1152b间隙配合。公插接头114与母插接头115的间隙配合方式，使得各环瓣101之间能够沿周向相互错动，以满足分瓣浮环100与转轴200在径向上间距可变化的要求。

请参照图1及图2，为了保证第一环瓣101a与第二环瓣101b之间能够沿环体周向相互错动，公插接头114a及凸起1141a均与第二环瓣101b的第二周向端面之间在环体周向上具有间隙，内侧接头1151b及外侧接头1152b均与第一环瓣101a的第一周向端面之间在环体周向上具有间隙，并且，沿环体的轴向，凸起1141a覆盖内侧接头1151b与第一环瓣101a的第一周向端面之间的间隙，内侧接头1151b覆盖凸起1141a与第二环瓣101b的第二周向端面之间的间隙，避免流体沿内侧接头1151b与第一环瓣101a的第一周向端面之间的间隙泄漏，避免流体沿凸起1141a与第二环瓣101b的第二周向端面之间的间隙泄漏。优选地，第一环瓣101a与第二环瓣101b在周向上的间隙为0.1至1毫米，也即，公插接头114a与第二环瓣101b的第二周向端面之间的间隙为0.1至1毫米，凸起1141a与第二环瓣101b的第二周向端面之间的间隙为0.1至1毫米，内侧接头1151b与第一环瓣101a的第一周向端面之间的间隙为0.1至1毫米，外侧接头1152b与第一环瓣101a的第一周向端面之间的间隙为0.1至1毫米。

请参照图3，环瓣101的内侧壁上设有第一环向坝111、第二环向坝112和环向槽113，沿环体的轴向，第一环向坝111与第二环向坝112位于环瓣101内侧壁的两端，环向槽113形成于第一环向坝111与第二环向坝112之间，沿环体的径向，第一环向坝111的内侧壁面与环向槽113的底壁之间具有的间距h1＝0.3毫米；环瓣101的外径为100毫米，沿环体的轴向，第一环向坝111的宽度为5毫米，环向槽113的宽度为10毫米，第二环向坝112的宽度为5毫米。

可选择地，第一环向坝111的宽度范围为1至10毫米，第二环向坝112的宽度范围为1至10毫米。

可选择地，间距h1的范围为0.1至1毫米。

关于分瓣浮环100的各尺寸参数，需要根据密封要求具体设定，第一环向坝111、第二环向坝112及环向槽113的宽度越大，分瓣浮环100的密封效果越好。

请参照图1，各第一环向坝111围成第一环形坝，各第二环向坝112围成第二环形坝，各环向槽113围成环形槽。

请参照图3及图4，环向槽113的底壁上设有多个圆形盲孔1131，圆形盲孔1131的深度方向沿环体的径向，圆形盲孔1131的直径为0.8毫米，圆形盲孔1131的深度为0.8毫米，各圆形盲孔1131阵列分布在环向槽113的底壁上，沿环体的轴向，圆形盲孔1131阵列有8排。

请参照图3，环瓣101的外周壁上设有沿环体周向延伸的安装槽116，弹性拉环102套于各环瓣101的安装槽116上，各环瓣101抵紧于弹性拉环102的内侧。

请参照图1及图2，沿环体轴向，分瓣浮环100的一侧为高压侧，分瓣浮环100的另一侧为低压侧；在转轴200静止时，各环瓣101在弹性拉环102的挤压下抱紧在转轴200上，各第一环向坝111与转轴200的周壁密封抵接，各第二环向坝112与转轴200的周壁密封抵接；在转轴200开始转动时，转轴200带动各环向槽113中的流体沿环体周向转动，由于环向槽113的底壁上设有圆形盲孔1131，流体在流经圆形盲孔1131时产生动压效应，动压效应促使分瓣浮环100快速脱离与转轴200的接触，避免分瓣浮环100与转轴200长时间摩擦，减少分瓣浮环100的磨损，减少转轴200的磨损；并且，流体在流经圆形盲孔1131时会在圆形盲孔1131中产生涡流现象，造成流体的动能转化为热能的形式耗散，导致流体流动的阻力增加，产生节流效应，减少流体的泄漏；此外，环向槽133的侧壁具有环向导流作用，环向槽113中的流体在环向槽113的引导和转轴200的带动下发生流向偏转，导致部分流体沿环向槽113的周向流动，进一步增强分瓣浮环100对的阻流效果，提高分瓣浮环100的密封效果，减少流体的泄漏。

并且，在转轴200开始转动时，转轴200与环瓣101之间产生摩擦，在转轴200的摩擦作用下，环瓣101克服弹性拉环102的拉力在环体径向上发生位移波动，分瓣浮环100的部分位置与转轴200不再密封接触，使得分瓣浮环100高压侧的流体进入到环向槽113中，高压流体进入到环向槽113中更有利于产生动压效应，更有利于促使分瓣浮环100与转轴200分离，更有利于减少分瓣浮环100的磨损，减少转轴200的磨损；此外，高压流体在圆形盲孔1131中产生涡流现象，更有利于增加流体流动的阻力，有利于产生节流效应，减少流体的泄漏。

此外，在分瓣浮环100与转轴200分离后，由于环向槽113及其底壁上圆形盲孔1131的密封作用，使得在要求同等密封性能的情况下，本技术方案中第一环形坝与转轴200之间的间距能够设置为大于现有技术中浮环内壁与转轴200之间的间距，有利于减少分瓣浮环100在运行状态下的磨损，减少转轴200的磨损。

可选择地，环瓣101的数量不一定是三个，还可以是两个、四个等。

可选择地，圆形盲孔1131还可以采用三角形孔、菱形孔、正方形孔、矩形孔等替代，同样能实现实用新型目的。

分瓣浮环、转轴密封装置、压缩机及空调器实施例二：

请参照图5，本实施例取消了实施例一中的圆形盲孔1131，并在环向槽113的底壁上设置椭圆形盲孔1132，各椭圆形盲孔1132在环向槽113底壁上的排布方式可以参考实施例一种圆形盲孔1131的排布方式。

请参照图5，转轴200绕方向a旋转，方向b为转轴200的轴向，环瓣101的沿方向b的正向一侧为高压侧，环瓣101的沿方向b的负向一侧为低压侧。

椭圆形盲孔1132的长轴方向为绕环体螺旋的方向，各椭圆形盲孔1132长轴的螺旋方向相同。椭圆形盲孔1132的长轴从低压侧向高压侧螺旋的方向与转轴200的旋转方向a夹锐角。这样，在转轴200旋转时，椭圆形盲孔1132将流体沿长轴方向向高压侧引导(如图5中箭头c1所示)，进一步减少流体的泄漏，提升分瓣浮环100的密封性能。

分瓣浮环、转轴密封装置、压缩机及空调器实施例二的其余部分同分瓣浮环、转轴密封装置、压缩机及空调器实施例一。

分瓣浮环、转轴密封装置、压缩机及空调器实施例三：

请参照图6，本实施例取消实施例一中的圆形盲孔1131，并在环向槽113的底壁上设置条形槽1133，条形槽1133的长度方向为绕环体螺旋的方向，各条形槽1133的螺旋方向相同，各条形槽1133沿环体的周向分布。

请参照图7，转轴200绕方向a旋转，方向b为转轴200的轴向，环瓣101的沿方向b的正向一侧为高压侧，环瓣101的沿方向b的负向一侧为低压侧。

条形槽1133从低压侧向高压侧螺旋的方向与转轴200的旋转方向a夹锐角。这样，在转轴200旋转时，条形槽1133将流体沿长度方向向高压侧引导(如图7中箭头c2所示)，进一步减少流体的泄漏，提升分瓣浮环100的密封性能。

分瓣浮环、转轴密封装置、压缩机及空调器实施例三的其余部分同分瓣浮环、转轴密封装置、压缩机及空调器实施例一。

分瓣浮环、转轴密封装置、压缩机及空调器实施例四：

请按照图8，本实施例取消实施例一中的圆形盲孔1131，并在环向槽113的底壁上设置环形节流槽1134，各环形节流槽1134沿环体轴向分布。环形节流槽1134能够提升分瓣浮环的动压开启性能，并且环形节流槽1134加工方便。

具体地，沿环体轴向，各环形节流槽1134之间的槽壁厚度为0.1至0.7毫米。

分瓣浮环、转轴密封装置、压缩机及空调器实施例四的其余部分同分瓣浮环、转轴密封装置、压缩机及空调器实施例一。

最后需要强调的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种变化和更改，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。