一种密封结构、蒸汽压缩机和热回收系统的制作方法

1.本发明涉及热回收系统技术领域，尤其涉及一种密封结构、蒸汽压缩机和热回收系统。


背景技术：

2.现代化工、食品、酿酒等行业中，常采用蒸汽压缩机将低压(或低温)的蒸汽进行扩压升温，以达到工艺或者工程所需的温度和压力要求，用来对物体进行蒸发、结晶、干燥等。蒸汽压缩机是热回收系统的关键设备，通过蒸汽压缩机的压缩作用，可将产生的蒸汽温度和压力提高。蒸汽压缩机内部包括叶轮、叶轮轴和扩压器等，其中，叶轮套在叶轮轴上，扩压器内孔穿过叶轮轴，蒸汽压缩机通过启动叶轮轴使叶轮旋转，在叶轮做功的作用下，配合扩压器上的流道提高转速转而提高介质的压力，将扩压器两侧分为叶轮所在的扩压侧和没有叶轮的常压侧，实现在扩压器扩压侧的低压(或低温)蒸汽的扩压升温。
3.压缩机的密封性是压缩机性能参数的重要指标。压缩机的密封性不足，在对易爆或有毒气体进行蒸汽压缩时，时常导致位于扩压器扩压侧的气体在压力的作用下通过叶轮与扩压器间的间隙泄漏至位于扩压器另一侧的常压侧，导致危险气体外泄，存在安全隐患；另外，蒸汽压缩机水蒸气外泄至齿轮箱体内，将导致润滑油乳化，影响压缩机使用效率。
4.现有技术中蒸汽压缩机的密封结构常用的是碳环密封装置。碳环密封装置基本为等直径碳环密封结构，区别多是碳环数量的差别，但受蒸汽压缩机结构长度的限制，碳环数量又不可能太多。现有技术中碳环密封装置的内壁为光滑结构，碳环密封装置与安装轴之间具有间隙，气流在该间隙中的压力较大，导致位于扩压器扩压侧的气体可在压力的作用下通过叶轮与扩压器间的间隙泄漏至位于扩压器常压侧，密封效果不佳。当该碳环密封结构用于蒸汽压缩机时，位于扩压器扩压侧的水蒸气可在压力的作用下通过叶轮与扩压器间的间隙泄漏至位于扩压器常压侧的压缩机齿轮箱体内，导致润滑油乳化，影响压缩机使用效率。因此，急需对现有技术中的密封结构进行改进。


技术实现要素：

5.本发明的其中一个目的是提出一种密封结构，解决了现有技术中碳环密封装置的内壁为光滑结构，碳环密封装置与安装轴之间具有间隙，密封效果不佳的技术问题。本发明优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
6.为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
7.本发明的密封结构，包括密封环，所述密封环的密封侧设置有第一凹槽，所述密封环的密封侧与安装轴接触，并且所述第一凹槽与所述安装轴间形成腔体结构。
8.根据一个优选实施方式，所述第一凹槽的数量为多个，并且所述密封环与所述安装轴之间形成梳齿型腔体结构。
9.根据一个优选实施方式，所述密封环与所述安装轴接触侧为阶梯状，并且每级阶梯上均设置有所述第一凹槽。
10.根据一个优选实施方式，所述的密封结构还包括轴套，所述轴套套接于所述安装轴上，所述轴套上设置有第二凹槽，所述第二凹槽的形状与所述密封环的阶梯形状相匹配，所述第二凹槽与所述密封环的阶梯相卡接。
11.根据一个优选实施方式，所述密封环与所述安装轴相接触侧，所述密封环和所述安装轴中至少一者的表面上设置有耐磨涂层。
12.根据一个优选实施方式，所述的密封结构还包括支座，所述支座内设置有多个安装腔，所述密封环安装于所述安装腔内。
13.根据一个优选实施方式，所述支座上还设置有汽封口和气流通路，其中，所述汽封口与设备排气口连通，所述气流通路的一端与所述汽封口连通，所述气流通路的另一端与所述密封环和所述安装轴之间的间隙连通。
14.根据一个优选实施方式，所述支座上还设置有安装孔，所述安装孔均匀分布于所述支座上。
15.本发明提供的密封结构至少具有如下有益技术效果：
16.本发明的密封结构，包括密封环，密封环的密封侧设置有第一凹槽，密封环的密封侧与安装轴接触，并且第一凹槽与安装轴间形成腔体结构，当气流通过密封环的密封侧与安装轴接触形成的间隙时，由于第一凹槽与安装轴之间形成腔体结构，气流经过腔体结构时会进入腔体结构内部并形成漩涡，相比于在密封环和安装轴之间间隙中的压力，气流在腔体结构内的压力减小，从而可降低高压气体向低压侧泄漏的风险，进而可增强密封结构的密封性能。即本发明的密封结构，解决了现有技术中碳环密封装置的内壁为光滑结构，碳环密封装置与安装轴之间具有间隙，密封效果不佳的技术问题。
17.本发明的第二个目的是提出一种蒸汽压缩机。
18.本发明的蒸汽压缩机，包括本发明中任一项技术方案所述的密封结构。
19.本发明提供的蒸汽压缩机至少具有如下有益技术效果：
20.本发明的蒸汽压缩机，包括本发明中任一项技术方案的密封结构，相比于现有技术中的蒸汽压缩机，由于该密封结构可降低高压气体向低压侧泄漏的风险，密封性能增强，从而可降低从扩压器扩压侧泄漏至压缩机齿轮箱体内的水蒸气，降低润滑油的乳化风险，进而可提高蒸汽压缩机的可靠性和使用效率，降低压缩机维修成本。
21.本发明的第三个目的是提出一种热回收系统。
22.本发明的热回收系统，包括本发明中任一项技术方案所述的蒸汽压缩机。
23.本发明提供的热回收系统至少具有如下有益技术效果：
24.本发明的热回收系统，包括本发明中任一项技术方案的蒸汽压缩机，相比于现有技术中的热回收系统，由于该蒸汽压缩机的可靠性和使用效率提高，从而可提高热回收系统的可靠性和使用效率。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1是本发明密封结构优选实施方式的剖视图；
27.图2是图1中a部分的放大图；
28.图3是本发明密封结构优选实施方式的俯视图；
29.图4是本发明轴套优选实施方式的剖视图。
30.图中：1、密封环；101、第一凹槽；2、轴套；201、第二凹槽；3、支座；301、安装腔；302、汽封口；303、气流通路；304、安装孔。
具体实施方式
31.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
32.下面结合说明书附图1～4以及实施例1～3对本发明的密封结构、蒸汽压缩机和热回收系统进行详细说明。
33.实施例1
34.本实施例对本发明的密封结构进行详细说明。
35.本实施例的密封结构，包括密封环1，如图1所示。优选的，密封环1的密封侧设置有第一凹槽101，密封环1的密封侧与安装轴接触，并且第一凹槽101与安装轴间形成腔体结构。密封环1的密封侧是指密封环1与安装轴相接触的一侧。更优选的，密封环1为碳环。安装轴为用于安装密封结构的轴。当本实施例的密封结构用于蒸汽压缩机时，安装轴为叶轮轴。当气流通过密封环1的密封侧与安装轴接触形成的间隙时，由于第一凹槽101与安装轴之间形成腔体结构，气流经过腔体结构时会进入腔体结构内部并形成漩涡，相比于在密封环1和安装轴之间间隙中的压力，气流在腔体结构内的压力减小，从而可降低高压气体向低压侧泄漏的风险，进而可增强密封结构的密封性能。即本发明的密封结构，解决了现有技术中碳环密封装置的内壁为光滑结构，碳环密封装置与安装轴之间具有间隙，密封效果不佳的技术问题。
36.根据一个优选实施方式，第一凹槽101的数量为多个，并使密封环1与安装轴之间形成梳齿型腔体结构，如图1或图2所示。优选的，第一凹槽101的数量为3～8个，多个第一凹槽101依次排列，使得密封环1与安装轴之间形成梳齿型腔体结构，如图1或图2所示。本实施例优选技术方案的密封结构，密封环1与安装轴之间形成梳齿型腔体结构，气流通过梳齿型腔体结构时，气流近似经历理想节流过程，其压力和温度都下降，当气流依次经过多个第一凹槽101形成的腔体结构，通过多个腔体结构的逐级降压作用，可有效降低高压气体向低压侧泄漏的风险，进一步增强密封结构的密封性能；另一方面，由于在先腔体结构的降压作用，使得进入在后腔体结构的分子越来越少，即在后腔体对气流的压降作用越来越大，经过最后一个腔体结构时，气流压力趋于常压，从而可进一步降低高压气体向低压侧泄漏的风险，进而可进一步增强密封结构的密封性能。
37.根据一个优选实施方式，密封环1与安装轴接触侧为阶梯状，并且每级阶梯上均设置有第一凹槽101，如图1或图2所示。优选的，密封环1与安装轴接触侧为二级阶梯状，如图1或图2所示。本实施例优选技术方案的密封结构，密封环1与安装轴接触侧为阶梯状，并且每
级阶梯上均设置有第一凹槽101，一方面可增加第一凹槽101的数量，从而可进一步增强密封结构的密封性能，另一方面，气流在经过阶梯状结构时，阶梯状结构可对气流产生阻力，从而可进一步降低气流的压力，有效降低高压气体向低压侧泄漏的风险，进一步增强密封结构的密封性能。
38.根据一个优选实施方式，密封结构还包括轴套2，所述轴套2套接于安装轴上，如图1所示。优选的，轴套2上设置有第二凹槽201，并且第二凹槽201的形状与密封环1的阶梯形状相匹配，第二凹槽201与密封环1的阶梯相卡接，如图1、图2和图4所示。具体的，当密封环1为两级阶梯时，密封环1的第一级阶梯与轴套2的表面接触，轴套2上的第二凹槽201用于容纳密封环1第二级阶梯，如图1或图2所示。本实施例优选技术方案的密封结构还包括轴套2，轴套2上设置有第二凹槽201，可便于与密封环1的阶梯相卡接，不仅可增加密封环1上第一凹槽101的数量，从而增强密封结构的密封性能，同时通过密封环1与轴套2的卡接，还可增强密封环1安装的稳固性，避免密封环在气流作用下产生晃动，影响密封结构的密封效果，在轴套2上设置第二凹槽201，还可避免在安装轴上开槽，影响安装轴强度的问题。
39.根据一个优选实施方式，密封环1与安装轴相接触侧，密封环1和安装轴中至少一者的表面上设置有耐磨涂层。优选的，安装轴的表面上设置有耐磨涂层。由于安装轴的表面相较于密封环1的表面更光滑，将耐磨涂层设置于安装轴的表面上，易于加工。优选的，耐磨涂层可采用现有技术中的耐磨材料制成，如，耐磨涂层为kn17高分子陶瓷聚合物涂层、kn7051碳化硅陶瓷涂层、kn99898小颗粒陶瓷涂层、kn99899大颗粒陶瓷涂层等。本实施例优选技术方案的密封结构，在密封环1和安装轴中至少一者的表面上设置耐磨涂层，可降低密封环1与安装轴之间的磨损，避免影响密封结构的密封性能。
40.根据一个优选实施方式，密封结构还包括支座3，如图1所示。优选的，支座3内设置有多个安装腔301，密封环1安装于安装腔301内，如图1所示。本实施例优选技术方案的密封结构还包括支座3，通过在支座3上设置安装腔301，可便于密封环1的安装。进一步的，支座3内设置多个安装腔301，密封环1的数量与安装腔301的数量相匹配，如图1所示。安装腔301的数量为3～6个。优选的，安装腔301的数量为4个，如图1所示。本实施例优选技术方案的密封结构，支座3内设置多个安装腔301，从而可在支座3内安装相应数量的密封环1，通过多个密封环1的逐级节流降压作用，可使通过密封结构的高压气体的压力趋于常压，从而可有效避免高压气体向低压侧泄漏的风险，进而增强密封结构的密封性能。
41.根据一个优选实施方式，支座3上还设置有汽封口302和气流通路303，如图1所示。优选的，汽封口302与设备排气口连通，气流通路303的一端与汽封口302连通，气流通路303的另一端与密封环1和安装轴之间的间隙连通，如图1所示。更优选的，汽封口302是通过设置于支座3外表面的两个环形凸条形成的。当本实施例优选技术方案的密封结构用于蒸汽压缩机时，汽封口302可与蒸汽压缩机的二级排气口连通。本实施例优选技术方案的密封结构，汽封口302与设备排气口连通，气流通路303的一端与汽封口302连通，另一端与密封环1和安装轴之间的间隙连通，可通过汽封口302将设备排出的部分高压气体引入气流通路303内，高压气体经气流通路303到达密封环1和安装轴之间的间隙并在该间隙处形成气膜，达到节流降压的效果，阻止高压气体经该间隙向低压侧泄漏的风险，从而可进一步增强密封结构的密封性能。
42.根据一个优选实施方式，支座3上还设置有安装孔304，安装孔304均匀分布于支座
3上，如图1和图3所示。优选的，安装孔304为沉台孔，沉台孔用于安装沉头螺钉。当本实施例优选技术方案的密封结构用于蒸汽压缩机时，通过沉头螺钉可将支座3与蒸汽压缩机的扩压器固定连接。本实施例优选技术方案的密封结构，在支座3上设置安装孔304，通过安装于安装孔304内的固定件可将密封结构固定于设备上，避免密封结构在气流作用下产生晃动，影响密封结构密封效果的问题。
43.本实施例的密封结构，其结构简单，针对蒸汽压缩机适用性强，易于实现，可有效降低高压蒸汽向低压箱体内泄漏的风险。
44.实施例2
45.本实施例对本发明的蒸汽压缩机进行详细说明。
46.本实施例的蒸汽压缩机，包括实施例1中任一项技术方案的密封结构。优选的，密封结构固定于蒸汽压缩机的扩压器上。除密封结构外，蒸汽压缩机的其余结构可与现有技术相同，在此不再赘述。
47.本实施例的蒸汽压缩机，包括实施例1中任一项技术方案的密封结构，相比于现有技术中的蒸汽压缩机，由于该密封结构可降低高压气体向低压侧泄漏的风险，密封性能增强，从而可降低从扩压器扩压侧泄漏至压缩机齿轮箱体内的水蒸气，降低润滑油的乳化风险，进而可提高蒸汽压缩机的可靠性和使用效率，降低压缩机维修成本。
48.实施例3
49.本实施例对本发明的热回收系统进行详细说明。
50.本实施例的热回收系统，包括实施例2中任一项技术方案的蒸汽压缩机。除蒸汽压缩机外，热回收系统的其余结构可与现有技术相同，在此不再赘述。
51.本实施例的热回收系统，包括实施例2中任一项技术方案的蒸汽压缩机，相比于现有技术中的热回收系统，由于该蒸汽压缩机的可靠性和使用效率提高，从而可提高热回收系统的可靠性和使用效率。
52.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
53.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
54.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。