[发明专利]一种防气体回流的结构及包含该防气体回流的结构的磁悬浮式压缩机及透平电机系统

说明书

一种防气体回流的结构及包含该防气体回流的结构的磁悬浮式压缩机及透平电机系统。所述结构包含：叶轮(1)，蜗壳(2)，转轴(3)以及隔板(4)。所述叶轮(1)安装于所述转轴(3)上。所述隔板(4)与叶轮(1)背部相对的一面设置有漩涡状凸起(50)。本发明的透平电机系统，磁悬浮压缩机及其中的防气体回流的结构可有效防止电机中高温高压气体回流，避免了高温高压气体回流导致的电机内部过热问题，在提供密封性的同时降低了气体动能损耗，提高设备的工作效率。

技术领域

本发明的实施例涉及透平电机系统领域，特别涉及一种防气体回流的结构及包含该防气体回流的结构的磁悬浮式压缩机及透平电机系统。

背景技术

径流式叶轮在透平电机系统领域应用广泛，透平电机系统包括压缩机、膨胀机、输送流体的泵等。特别在磁悬浮式压缩机领域，采用径流式叶轮的压缩机相比轴流式压缩机，具有轴向长度小，稳定工作范围大且构造简单，制造方便等优势。磁悬浮式压缩机工作时，转轴带动叶轮进行高速旋转，气体从叶轮中心处吸入,流向叶轮外缘。叶轮对气体作功，流通到叶轮外缘的是高温高压气体。通常，高温高压气体将沿叶轮外缘进入所述蜗壳进行降速扩压。由于叶轮与电机隔板存在间隙，且高速旋转的叶轮中心气压很低，高温高压气体会从叶轮外缘处通过间隙流向机体内部。高温高压气体进入电机内部将导致机体内部温度过高，造成电机故障。

上述可得，高温高压气体回流进入电机内部的问题降低了磁悬浮式压缩机工作效率的同时破坏了磁悬浮式压缩机的可靠性。

为解决上述高温高压气体回流问题，现有技术广泛采用迷宫密封（指转动零件和固定零件之间有许多曲折的小室使泄漏减小的密封）与干气密封（主要通过在机械密封动环上增开了动压槽以及随之相应设置了辅助系统而实现密封端面的非接触运行）两种方法。

迷宫密封由于直通效应的存在，无法做到完全密封。不适用于叶轮长时间高速旋转下工作的磁悬浮式压缩机。进一步地，迷宫密封的泄漏量与节流齿隙的大小成正相关。节流齿隙越小，密封性越好，气体动能损耗越高；节流齿隙越大，密封性越差，气体动能损耗越低。因此若为了提高密封性，需缩小节流齿隙。这会增加气体动能损失，降低磁悬浮式压缩机工作效率。且节流齿隙设计的过小，在临界转速下转轴可能会与迷宫密封的梳齿摩擦，导致节流梳齿被折断，失去密封性，这增加了磁悬浮式压缩机的故障率。如果扩大节流间隙，那么将无法阻止高温高压气体的回流。

干气密封比迷宫密封泄漏量低，但干气密封必须存在密封运转气体。干气密封的密封端面打开后，间隙通常只有3µm左右，若密封气体带有颗粒，会在端面上造成划痕，导致泄漏量增大甚至失去密封性这就需要相对昂贵的密封辅助系统,因此，整体制造成本高。

发明内容

本发明的实施例针对现有技术的不足，提供了一种防气体回流的结构和包含该结构的磁悬浮式压缩机及透平电机系统，该结构可以防止高温高压气体回流进电机或透平电机系统内部，造成对电机和透平电机系统的损坏。本发明的防气体回流的结构和透平电机系统在防止气体回流的同时，对设备的工作效率影响较小甚至可以做到没有影响的优点。并且防气体回流的结构和系统制造和维护成本低，结构安全可靠。

根据本公开的至少一个实施例，提供一种防气体回流的结构， 包含：叶轮，蜗壳，转轴，以及隔板，其中，所述隔板与叶轮(1)的背部相对的一面设置有漩涡状凸起。

例如，所述隔板中心处设置有圆孔，所述转轴从所述圆孔穿过所述隔板。

例如，所述漩涡状凸起以所述圆孔的圆心为中心，设置在所述圆孔的外圆圆周与凹槽的内壁之间。

例如，所述漩涡状凸起沿所述圆孔的圆周分布。

例如，所述漩涡状凸起包括多条凸起条。

例如，所述漩涡状凸起条纹的圆弧的圆心角度数在0°~90°之间。

例如，所述漩涡状凸起与所述叶轮背部的距离为叶轮半径的0.1%-3%。