密封件及壓縮機及空調器的制作方法

本發明涉及密封技術領域，具體而言，涉及一種密封件及壓縮機及空調器。

背景技術：

在壓縮機中，密封件是將低壓氣體提升為高壓氣體的一種從動的流體機械，是制冷系統的心臟。它從吸氣管吸入低溫低壓的制冷劑氣體，通過電機運轉帶動壓縮部件對其進行壓縮后向排氣管排出高溫高壓的制冷劑氣體，為制冷循環提供動力，從而實現壓縮→冷凝→膨脹→蒸發的制冷循環。

密封件的密封性能的好壞直接關乎到密封件的壓縮性能。如圖1至圖3所示，現有技術中的密封件10’均采用的是梳齒密封結構11’。

該結構的密封件在壓縮機高轉速和小密封間隙情況下，由于氣流進入密封腔時不僅以很大的軸向速度通過各腔，而且還具有較大的周向分速度，氣流在各腔中形成螺旋形的流動方式。另外，由于轉子偏心，造成轉子在工作時與密封腔體整段圓周上的間隙分布不均勻，轉子在進動中這種間隙又是隨時間變化的。因此在轉子的周圍圓周方向形成了不均勻的壓力分布，分布壓力的合力將對轉子形成一個與位移相垂直的切向分量，當切向激勵力達到或超過一定值時，就會使轉子產生強烈的振動，進而使得密封件出現半速渦動甚至渦動失穩故障。而適當增大密封間隙，可以一定程度避免半速渦動故障，但是會造成密封泄漏量增大，造成機組性能下降和運營成本上升的問題。

技術實現要素：

本發明的主要目的在于提供一種密封件及壓縮機及空調器，以解決現有技術中壓縮機的密封件在壓縮機高轉速和小密封間隙情況下導致的轉子產生強烈的振動的問題。

為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種密封件，包括密封體，密封體上形成有密封面，密封面上設置有蜂窩狀密封結構，蜂窩狀密封結構包括多個相鄰設置的蜂窩格，多個蜂窩格中的部分蜂窩格之間通過氣道連通。

進一步地，密封體為環形體，蜂窩狀密封結構形成于環形體的環形曲面上。

進一步地，多個蜂窩格中的沿環形曲面的圓周方向上的相鄰蜂窩格通過氣道連通。

進一步地，多個蜂窩格中的沿密封面的密封方向的相鄰蜂窩格通過氣道連通。

為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種壓縮機，包括密封件，密封件為上述的密封件。

進一步地，壓縮機包括主軸和安裝在主軸上的一級葉輪，密封體為環形體，環形體包括套設在一級葉輪外側的第一環形體，蜂窩狀密封結構形成于第一環形體的與一級葉輪相鄰的內環面上。

進一步地，壓縮機包括安裝在主軸上的一級擴壓器，環形體還包括安裝在一級擴壓器和主軸之間的第二環形體，蜂窩狀密封結構形成于第二環形體的與一級擴壓器相鄰的外環面上。

進一步地，壓縮機包括安裝在主軸上的二級葉輪，環形體還包括套設在二級葉輪外側的第三環形體，蜂窩狀密封結構形成于第三環形體的與二級葉輪相鄰的內環面上。

進一步地，壓縮機包括安裝在主軸上的阻油套，環形體還包括套設在阻油套外側的第四環形體，蜂窩狀密封結構形成于第四環形體的與阻油套相鄰的內環面上。

進一步地，蜂窩狀密封結構包括多個相鄰設置的蜂窩格，多個蜂窩格中的沿圓周方向上的相鄰蜂窩格通過氣道連通。

進一步地，壓縮機為磁懸浮壓縮機。

根據本發明的另一方面，提供了一種空調器，包括壓縮機，壓縮機為上述的壓縮機。

應用本發明的技術方案，采用蜂窩格和氣道的組合結構可以將近似于梳齒密封件形式和蜂窩密封件形式的優點綜合。使得密封件在應用于高轉速和小密封間隙情況下，讓蜂窩狀密封結構盡可能的減小密封間隙而避免半速渦動和渦動失穩故障，減小或避免轉子的振動問題，提高壓縮機能效。

除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本發明還有其它的目的、特征和優點。下面將參照圖，對本發明作進一步詳細的說明。

附圖說明

構成本發明的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1示出了現有技術中的密封件的主視示意圖；

圖2示出了圖1中的密封件的側剖示意圖；

圖3示出了圖2中的A處放大示意圖；

圖4示出了根據本發明的密封件的實施例的主視示意圖；

圖5示出了圖4中的密封件的側剖示意圖；

圖6示出了圖5中的B處的放大示意圖；

圖7示出了圖6中的P方向上的結構示意圖；

圖8示出了根據本發明的壓縮機的實施例的剖視示意圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標記：

100、密封體；110、蜂窩狀密封結構；111、蜂窩格；112、氣道；1、前螺母；2、一級葉輪；3、一級葉輪密封件；4、一級擴壓器；5、回流器；6、二級擴壓器；7、二級葉輪密封件；8、阻油密封件；9、阻油套；10、主軸；11、二級葉輪；12、級間密封環；13、支撐環。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。

為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分的實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發明保護的范圍。

需要說明的是，本發明的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語“第一”、“第二”等是用于區別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應該理解這樣使用的術語在適當情況下可以互換，以便這里描述的本發明的實施例。此外，術語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、產品或設備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對于這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。

需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括復數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數字表達式和數值不限制本發明的范圍。同時，應當明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個部分的尺寸并不是按照實際的比例關系繪制的。對于相關領域普通技術人員已知的技術、方法和設備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術、方法和設備應當被視為授權說明書的一部分。在這里示出和討論的所有示例中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它示例可以具有不同的值。應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步討論。

為了便于描述，在這里可以使用空間相對術語，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用來描述如在圖中所示的一個器件或特征與其他器件或特征的空間位置關系。應當理解的是，空間相對術語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為“在其他器件或構造上方”或“在其他器件或構造之上”的器件之后將被定位為“在其他器件或構造下方”或“在其他器件或構造之下”。因而，示例性術語“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位(旋轉90度或處于其他方位)，并且對這里所使用的空間相對描述作出相應解釋。

在本發明的描述中，需要理解的是，方位詞如“前、后、上、下、左、右”、“橫向、豎向、垂直、水平”和“頂、底”等所指示的方位或位置關系通常是基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，在未作相反說明的情況下，這些方位詞并不指示和暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位或者以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明保護范圍的限制；方位詞“內、外”是指相對于各部件本身的輪廓的內外。

對于梳齒密封，其密封流道是由方形截面圓周掃掠而成。而蜂窩密封是由多個六邊形截面沿徑向延伸成密封柵格而形成密封流道。

圖4至圖7示出了本發明的密封件的實施例，該密封件包括密封體100，密封體100上形成有密封面。密封面上設置有蜂窩狀密封結構110，蜂窩狀密封結構110包括多個相鄰設置的蜂窩格111，多個蜂窩格111中的部分蜂窩格111之間通過氣道112連通。

應用本實施例的技術方案，采用蜂窩格111和氣道112的組合結構可以將近似于梳齒密封件形式和蜂窩密封件形式的優點綜合。使得密封件在應用于高轉速和小密封間隙情況下，可以增大改善后的密封件密封流道中流體質點的速度突變率，從而增大流體質點在密封流道中的能量損耗，減小泄露量，提高密封性能。

優選的，將多個蜂窩格111中的沿密封面的密封方向的相鄰蜂窩格111通過氣道112連通。現將兩者結構進行綜合，將每個蜂窩密封柵格切開，使得原本相互獨立的單個蜂窩密封柵格在圓周方向上聯通，具備梳齒密封的密封形式。此時，可以增大改善后的密封件密封流道中流體質點的速度突變率，從而增大流體質點在密封流道中的能量損耗，減小泄露量，提高密封性能。

可選的，如圖5所示，在本實施例中，密封體100為環形體，蜂窩狀密封結構110形成于環形體的環形曲面上。通常情況下，會在環形體的內環形曲面或者外環形曲面上形成蜂窩狀密封結構110。根據不同的使用要求和場景，可以選擇在環形體的內環形曲面形成蜂窩狀密封結構110，或者選擇在環形體的外環形曲面上形成蜂窩狀密封結構110。如圖7所示，在本實施例中，多個蜂窩格111中的沿環形曲面的圓周方向上的相鄰蜂窩格111通過氣道112連通。使得密封體100在沿環形曲面的圓周方向上具有齒密封件形式的優點，而在密封體100的周向方向上具有蜂窩密封件形式的優點。

本實施例的密封件可以利用3D金屬打印技術，可以將無法直接真空釬焊的蜂窩密封件打印加工出來且滿足運行機械強度要求，應用在高速轉子上，增大蜂窩密封的實用性和應用面。

圖8示出了本發明的壓縮機的一種實施例，該壓縮機包括密封件，密封件為上述的密封件。采用上述的密封件，可以利用梳齒密封件形式和蜂窩密封件形式的綜合優點，減小或避免壓縮機的轉子的振動問題。

上述壓縮機的實施例尤其適用于磁懸浮壓縮機。

一般的，磁懸浮應用產品均為超高速機器。磁懸浮壓縮機一般轉速較高，運行時定轉子間無摩擦，轉子運行回轉精度高，理論上密封間隙可以設計為回轉精度一致，從而極大限度的提高機組能效。利用蜂窩技術將壓縮機內氣動密封件由梳齒密封替換為蜂窩密封，可以盡可能的減小密封間隙而避免半速渦動和渦動失穩故障。利用磁懸浮壓縮機中位移傳感器可以檢測蜂窩密封的幾何中心，從而使得主軸懸浮運行在該中心處，避免因裝配偏心造成的激振力產生，盡量減小密封間隙，提高壓縮機性能。

如圖8所示，本發明的壓縮機的零件包轉子零件和定子零件其中轉子零件包括前螺母1、一級葉輪2、支撐環13、級間密封環12、二級葉輪11、阻油套9、主軸10；定子零件包括一級葉輪密封件3、一級擴壓器4、回流器5、二級擴壓器6、二級葉輪密封件7、阻油密封件8。

其中，一級葉輪2和一級葉輪密封件3構成一級葉輪密封區C；

級間密封環12和一級擴壓器4構成級間密封區D；

二級葉輪11和二級葉輪密封件7構成二級密封區E；

阻油套9和阻油密封件8構成阻油密封區F。

其中，一級葉輪密封件3、級間密封環12、二級葉輪密封件7以及阻油密封件8采用上述的密封件中的一種。

如圖8所示，一級葉輪密封件3由本發明的密封件的第一環形體替代。本發明的壓縮機包括主軸10和安裝在主軸10上的一級葉輪2，密封體100為環形體，環形體包括套設在一級葉輪2外側的第一環形體，蜂窩狀密封結構110形成于第一環形體的與一級葉輪2相鄰的內環面上。優選的，蜂窩狀密封結構110包括多個相鄰設置的蜂窩格111，多個蜂窩格111中的沿圓周方向上的相鄰蜂窩格111通過氣道112連通。以使得一級葉輪密封區C的密封效果兼具梳齒密封件形式和蜂窩密封件形式的綜合優點。

現有的級間密封環12由本發明的密封件的第二環形體替代。具體的，如圖8所示，壓縮機包括安裝在主軸10上的一級擴壓器4，環形體還包括安裝在一級擴壓器4和主軸10之間的第二環形體，蜂窩狀密封結構110形成于第二環形體的與一級擴壓器4相鄰的外環面上。優選的，蜂窩狀密封結構110包括多個相鄰設置的蜂窩格111，多個蜂窩格111中的沿圓周方向上的相鄰蜂窩格111通過氣道112連通。以使得級間密封區D的密封效果兼具梳齒密封件形式和蜂窩密封件形式的綜合優點。

現有的二級葉輪密封件7由本發明的密封件的第三環形體替換，如圖8所示，壓縮機包括安裝在主軸10上的二級葉輪11，環形體還包括套設在二級葉輪11外側的第三環形體，蜂窩狀密封結構110形成于第三環形體的與二級葉輪11相鄰的內環面上。優選的，蜂窩狀密封結構110包括多個相鄰設置的蜂窩格111，多個蜂窩格111中的沿圓周方向上的相鄰蜂窩格111通過氣道112連通。以使得二級密封區E的密封效果兼具梳齒密封件形式和蜂窩密封件形式的綜合優點。

現有的阻油密封件8由本發明的密封件的第四環形體替換，如圖8所示，壓縮機包括安裝在主軸10上的阻油套9，環形體還包括套設在阻油套9外側的第四環形體，蜂窩狀密封結構110形成于第四環形體的與阻油套9相鄰的內環面上。優選的，蜂窩狀密封結構110包括多個相鄰設置的蜂窩格111，多個蜂窩格111中的沿圓周方向上的相鄰蜂窩格111通過氣道112連通。以使得阻油密封區F的密封效果兼具梳齒密封件形式和蜂窩密封件形式的綜合優點。

上述四個密封區的密封件均為梳齒密封件形式和蜂窩密封件形式的綜合的密封件。在結構允許條件下，上述的密封件可以采用真空釬焊加工完成，當結構尺寸無法布置焊接件的蜂窩密封時可以采用3D金屬打印技術打印蜂窩密封件，甚至應用在高速轉子上，也可滿足強度要求。裝配密封件時，利用磁懸浮系統中的傳感器檢測密封件的幾何中心位置，將磁懸浮系統的懸浮中心改為該幾何中心，避免因裝配同軸度不良造成氣動組件在高速運轉時產生旋轉激振力，造成懸浮失穩，引起壓縮機故障。

本發明還提供可一種空調器，該空調器包括上述的壓縮機。采用上述的壓縮機可以利用梳齒密封件形式和蜂窩密封件形式的綜合優點，減小或避免壓縮機的轉子的振動問題，進而提高壓縮機的性能，以提高空調器的使用性能。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。