一种适用于高压气体密封的自适应零泄漏密封结构的制作方法

本发明涉及磁悬浮空压机，尤其涉及一种适用于高压气体密封的自适应零泄漏密封结构。

背景技术：

1、磁悬浮空压机是一种高压离心式压缩机，采用磁悬浮电机为驱动，以空气为压缩介质。随着磁悬浮电机技术的提升，磁悬浮空压机可以实现更高的压比，具有优异的节能效果。离心式压缩机内部转子与静子之间需要设置气封来减少气体的泄漏。在压力低的时候，通常采用非接触式气封结构。

2、但空压机气体压力高，导致气封前后压差增大，传统的迷宫式非接触密封以及碳环密封等结构均无法满足磁悬浮空压机在高压力下对密封的要求。迷宫式密封会导致高温空气从压缩机叶轮后背泄漏至电机内部，影响电机的工作效率，同时泄漏的高压空气导致能量损失，不利于节能；碳环密封存在安装空间大、泄漏量随使用时间增长而逐渐增加等问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种适用于高压气体密封的自适应零泄漏密封结构，以解决上述问题。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

3、一种适用于高压气体密封的自适应零泄漏密封结构，包括第一密封结构、第二密封结构以及辅助气封结构；

4、主轴外壁上沿其轴向方向并由低压侧至设有叶轮的高压侧方向设有外径逐渐减小的第一阶梯面；所述辅助气封结构、第一密封结构以及第二密封结构均设置于主轴设有第一阶梯面的一侧并依次沿所述高压侧至所述低压侧方向设置；

5、所述第一密封结构包括第一密封圈安装座和套设于第一密封圈安装座上的第一密封圈，第一密封圈安装座外圈上沿高压侧至低压侧方向设有外径逐渐增大的第二阶梯面，且第二阶梯面与第一阶梯面以及辅助气封结构之间能够形成用于安装第一密封圈的第一安装槽；

6、所述第二密封结构包括第二密封圈安装座和套设于第二密封圈安装座上的第二密封圈，第二密封圈安装座外圈上沿高压侧至低压侧方向设有外径逐渐增大的第三阶梯面，且第三阶梯面与第一阶梯面以及第一密封圈安装座之间能够形成用于安装第二密封圈的第二安装槽；

7、所述辅助气封结构外圈朝向电机主轴外壁的一侧上设有用于将高压侧气流从径向方向进行密封的气封齿；

8、所述第一密封圈和所述第二密封圈能够将气流从径向方向和轴向方向密封。

9、进一步地，所述第二阶梯面包括由高压侧向低压侧方向依次设置的第一l型定位面、第一密封圈径向安装面、第一止档以及第一延伸面；第一l型定位面用于对辅助气封结构定位；

10、所述第一止档与第一密封圈径向安装面之间设有第一排屑槽，第一止档、第一排屑槽以及第一密封圈径向安装面形成第一l型面；

11、所述辅助气封结构上靠近第一密封结构的一侧依次由高压侧向低压侧延伸设有辅助气封结构定位台和第一密封圈左侧轴向止档，第一密封圈左侧轴向止档与第一止档相对设置，且第一密封圈左侧轴向止档与第一l型定位面上的一个壁面相对设置，辅助气封结构定位台与第一l型定位面上的另一个壁面抵接；

12、所述主轴的第一阶梯面包括由高压侧向低压侧依次设置的第一密封圈安装面、第一密封圈切屑密封面以及第二l型面；第一密封圈安装面与所述第一密封圈径向安装面相对设置，第二l型面与第一延伸面相对设置并设有间隙；

13、所述第一密封圈设于第一l型面与第一密封圈左侧轴向止档、第一密封圈安装面以及第一密封圈切屑密封面形成的所述第一安装槽内，第一密封圈用于阻挡气流进入第二l型面与第一延伸面之间的间隙内，第一密封圈内圈与第一密封圈径向安装面抵接，所述第一密封圈右侧端面始终与第一密封圈切屑密封面抵接，当主轴运转一段时间后，在气流以及与主轴的摩擦作用下，第一密封圈右侧端面靠近第一密封圈径向安装面的一侧能够运动至与第一止档抵接，第一排屑槽用于收集第一密封圈与第一密封圈切屑密封面磨削产生的切削屑。

14、进一步地，所述第三阶梯面包括由高压侧向低压侧方向依次设置的第二l型定位面、第二密封圈径向安装面、第二止档以及第二延伸面；

15、第二密封圈径向安装面与第二止档之间设有第二排屑槽；第二止档、第二排屑槽和第二密封圈径向安装面形成第三l型面；

16、所述主轴的第一阶梯面还包括由第二l型面远离高压侧的一端向低压侧方向依次延伸设置的第二密封圈安装面、第二密封圈切屑密封面以及主轴外周面，第二密封圈安装面与第二密封圈径向安装面相对设置，主轴外周面与第二延伸面相对并间隔设置；

17、所述第一密封圈安装座上靠近低压侧一侧还设有与第一延伸面相对设置的第一密封圈安装座定位台，第一延伸面与第一密封圈安装座定位台之间设有第二止档，第二止档与第二密封圈切屑密封面相对设置；

18、第一密封圈安装座定位台和第二l型定位面上的一个壁面抵接，第二止档与第二l型定位面上的另一个壁面相对设置；

19、所述第二密封圈设于第三l型面与第二止档、第二密封圈安装面以及第二密封圈切屑密封面形成的所述第二密封圈槽内，第二密封圈用于阻挡气流进入主轴外周面与第二延伸面的间隙内，第二密封圈内圈与第二密封圈径向安装面抵接，所述第二密封圈右侧端面始终与第二密封圈切屑密封面抵接，当主轴运转一段时间，且第一密封圈右侧端面运动至与第一止档抵接后，在气流以及与主轴的摩擦作用下，第二密封圈右侧与第二密封圈切屑密封面产生磨损，第二密封圈右侧靠近第二密封圈安装面的一侧能够运动至与第二止档抵接，第二排屑槽用于收集第二密封圈与第二密封圈切屑密封面磨削产生的切削屑。

20、进一步地，所述第一密封圈左侧端面至第一密封圈左侧轴向止档的轴向间隙距离为a，a的数值范围为0.2～0.3mm；

21、第一止档与第一密封圈切屑密封面的轴向间隙距离为b，b的数值范围为0.2～0.3mm；

22、所述第二密封圈左侧端面至第二止档的轴向间隙距离为c，c的数值范围为0.2～0.3mm；

23、第二止档与第二密封圈切屑密封面的轴向间隙距离为d，d的数值范围为0.2～0.3mm；

24、所述主轴的轴向窜动量为k，k的取值范围为0.15～0.2mm，a、b、c、d的数值均大于k的数值。进一步地，所述第一密封圈的厚度为h1，所述第一止档的长度为h2，20％h1≤h2≤h1；

25、所述第二密封圈的厚度为h1’，所述第二止档的长度为h2’，20％h1’≤h2’≤h1’。

26、进一步地，所述第一排屑槽包括第一直边部和第一弧形部，所述第一直边部为由第一密封圈径向安装面右侧端面向低压侧方向逐渐径向向内设置的直壁结构，所述第一直边部高压侧与第一密封圈径向安装面连接，第一直边部低压侧与第一弧形部连接，所述第一弧形部远离第一直边部的一侧与第一止档连接；

27、所述第一直边部与第一密封圈径向安装面延长面的夹角为θ，θ＝20°；

28、所述第一直边部与所述第一弧形部的轴向宽度之和为g，g＝0.8mm。

29、进一步地，所述第二排屑槽包括第二直边部和第二弧形部，所述第二直边部为由第二密封圈径向安装面右侧端面向低压侧方向逐渐径向向内设置的直壁结构，所述第二直边部高压侧与第二密封圈径向安装面连接，第二直边部低压侧与第二弧形部连接，所述第二弧形部远离第二直边部的一侧与第二止档连接；

30、所述第二直边部与第二密封圈径向安装面延长面的夹角为θ’，θ’＝20°；

31、所述第二直边部与所述第二弧形部的轴向宽度之和为g’，g’＝0.8mm。

32、进一步地，第一密封圈安装座上设有连接通孔；

33、所述辅助气封结构上设有固定孔；

34、所述第二密封圈安装座上设有安装孔；固定件依次穿过固定孔和连接通孔并伸入至安装孔内，将辅助气封结构、第一密封圈安装座以及第二密封圈安装座连接。

35、本发明的有益效果是：

36、本发明公开的一种适用于高压气体密封的自适应零泄漏密封结构，通过设置的第一密封结构和第二密封结构形成的双级密封能够在主轴转动过程中，气流由高压侧经辅助气封结构向低压侧泄露依次进入第一安装槽和第二安装槽后，将气流从径向方向和轴向方向密封，避免高温空气从压缩机叶轮后背泄漏至电机内部，实现高压气体的零泄漏密封，提高电机的工作效率，避免由于空气泄露造成的能量损失，经济节能。