由多種接觸密封構(gòu)成的倒立式氣波制冷的制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種由多種接觸密封構(gòu)成的倒立式氣波制冷機(jī)，屬于壓力氣體膨脹制冷【技術(shù)領(lǐng)域】。該機(jī)將密封性能較好的機(jī)械密封運(yùn)用于制冷機(jī)械，在位于上機(jī)體的進(jìn)氣管與主機(jī)體上的排氣管之間采用內(nèi)流式平衡型雙端面機(jī)械密封，在上部過(guò)渡箱座中內(nèi)嵌式上軸承箱的下面設(shè)置窄長(zhǎng)式單端面機(jī)械密封，而在主機(jī)體中間內(nèi)嵌式下軸承箱的上方則采用薄梯式單端面機(jī)械密封，冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)均采用組合式結(jié)構(gòu)，減少了重復(fù)設(shè)置造成的復(fù)雜、麻煩和浪費(fèi)，保證了軸承和密封裝置的可靠工作。機(jī)械密封具有密封性能好，泄漏量小，耐振性強(qiáng)和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，有效克服了壓力氣體的內(nèi)漏和嚴(yán)重影響制冷機(jī)絕熱效率的弊病，可提高制冷效率10%以上。倒置型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度同時(shí)還可減少重大隱患。
【專(zhuān)利說(shuō)明】由多種接觸密封構(gòu)成的倒立式氣波制冷機(jī)
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本實(shí)用新型涉及一種由多種接觸密封構(gòu)成的倒立式氣波制冷機(jī)，屬于壓力氣體膨脹制冷【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0003]氣波制冷機(jī)(89213744.4)、多級(jí)氣波制冷機(jī)(96115022.X)、阻尼對(duì)沖氣波制冷機(jī)(ZL200810011255.2)、外循環(huán)耗散氣波制冷機(jī)(ZL200810011257.1)、單管式氣體波制冷器(ZL200620089437.8)、共容腔散熱式氣波制冷機(jī)(201010107516.8)和軸流式自增壓氣波制冷裝置(ZL2013201009090.9)等中國(guó)專(zhuān)利，制冷過(guò)程均屬于一次或多次不定常膨脹制冷，而它們所具有的共同之處就是:都是依靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)或利用氣體的壓力差帶動(dòng)氣體分配器自旋，以一定的旋轉(zhuǎn)速度將壓力氣體依次對(duì)各根末端封閉的振蕩管內(nèi)的潴留氣做不定常膨脹功。即帶有壓力的進(jìn)口來(lái)料氣體通過(guò)噴嘴膨脹加速，由噴嘴出口高速?lài)姵觯来伍g歇地射入前方輻射排布的多根末端封閉的振蕩接受管中，在周期性激振作用下管內(nèi)氣體接受射入氣體的壓力能，并通過(guò)波系一一激波、壓縮波和膨脹波的相互作用完成不定常膨脹做功和能量轉(zhuǎn)換，將壓力能轉(zhuǎn)化為熱能后再通過(guò)管壁散出，入射氣體因膨脹做功消耗自身能量，并消除反射激波的不利影響使溫度降低而實(shí)現(xiàn)氣體制冷。
[0004]利用壓力氣體進(jìn)行膨脹制冷，可以獲得比用工質(zhì)循環(huán)制冷更低的低溫。上述各種氣波制冷機(jī)均能夠在比較低的轉(zhuǎn)速下較高效地工作。差異除了各自結(jié)構(gòu)上有所不同外，所反映的機(jī)理也各有其某些創(chuàng)新之處。
[0005]氣波制冷技術(shù)在以氣體為介質(zhì)的制冷場(chǎng)合已廣泛應(yīng)用，尤其在石油天然氣開(kāi)發(fā)處理領(lǐng)域中極具實(shí)用價(jià)值。目前已廣泛應(yīng)用于石油氣中輕烴回收、天然氣脫水和液化、混合氣體的液化分離、低溫冷 氣流源以及為國(guó)防軍工科研提供低溫冷氣源等領(lǐng)域。該類(lèi)制冷機(jī)械一般都具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造及運(yùn)行成本低、節(jié)省能源、操作維護(hù)簡(jiǎn)便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。前述的各種氣波制冷機(jī)的制冷效率雖均較高，但可以說(shuō)遠(yuǎn)未達(dá)到能夠達(dá)到的程度，即仍有非常大的效率提升空間。
[0006]目前氣波制冷機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中雖具有在低轉(zhuǎn)速下高效率的特點(diǎn)，但在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)使用過(guò)程中普遍存在的問(wèn)題有:(1)轉(zhuǎn)速雖然較低，但機(jī)器效率隨轉(zhuǎn)速和密封性能的影響均較大，其上下波動(dòng)的范圍都在10%~30%左右；(2)高壓工況下常出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象，同時(shí)噪音也較嚴(yán)重，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使振蕩接受管斷裂；(3)由于機(jī)器內(nèi)部有許多轉(zhuǎn)動(dòng)件和密封件，故結(jié)構(gòu)一般較為復(fù)雜且拆裝不太方便。為了解決上述幾方面的問(wèn)題，我們做了深入的研究工作。
[0007]大量研究結(jié)果表明:影響氣波制冷機(jī)等熵效率的因素很多，包括有:機(jī)器轉(zhuǎn)速、壓力、壓差、進(jìn)口溫度、膨脹比、管長(zhǎng)、管徑、處理量和介質(zhì)的泄漏量、噴嘴口徑形狀與尺寸、密封結(jié)構(gòu)形式與尺寸、帶液運(yùn)行性能、制冷機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等等。其中密封的選取是最為關(guān)鍵和至關(guān)重要的，它既決定了介質(zhì)的泄漏量的多少，更決定著機(jī)器制冷效率的高低。故一臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)式制冷機(jī)械的性能優(yōu)劣很重要的一項(xiàng)就取決于選擇了何種密封。前面提及的各種氣波制冷機(jī)所采用的主要密封比較一致，基本上都是使用非接觸式密封，具體說(shuō)即是各種軸向或者徑向的迷宮密封。之所以使用迷宮密封皆是由于氣波制冷機(jī)的基本結(jié)構(gòu)一定包括有靜止的機(jī)體和轉(zhuǎn)動(dòng)的軸及其軸上同步運(yùn)轉(zhuǎn)的部件，這其中必然包括旋轉(zhuǎn)分配器一射流噴嘴等。最理想的結(jié)果是通過(guò)密封技術(shù)的正確使用使新進(jìn)入機(jī)器但未經(jīng)制冷的氣體與制冷以后的氣體徹底隔絕，完全不混合。但要實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)可以說(shuō)是非常難做到的。因?yàn)檫@只有使動(dòng)靜件產(chǎn)生接觸才行，即是使軸與殼體觸碰上，而實(shí)際這樣一來(lái)，軸就無(wú)法正常轉(zhuǎn)動(dòng)工作了。
[0008]一般情況下密封的形式和種類(lèi)都很多，工程中常用的氣體軸密封有迷宮密封、浮環(huán)密封和機(jī)械密封。其中迷宮密封泄漏量大，浮環(huán)密封較難控制壽命短且容易造成軸承和密封失效，機(jī)械密封屬于接觸式密封，雖具有密封性能好，泄漏量極小，耐振性強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)，不需經(jīng)常調(diào)整，摩擦功耗小等優(yōu)點(diǎn)，但配套設(shè)施結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工裝配困難較多，并且造價(jià)相對(duì)較高，實(shí)施難度確實(shí)很大。
[0009]前述的各種氣波制冷機(jī)械內(nèi)部的動(dòng)密封幾乎無(wú)一例外地一概采用的是迷宮密封，這主要是由于迷宮密封屬于非接觸式密封，使用中無(wú)摩擦和障礙，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)。其實(shí)迷宮密封用于氣波制冷機(jī)不僅泄漏量大，而且由于氣流不斷通過(guò)密封齒間隙，節(jié)流和膨脹不斷交替地在進(jìn)行，氣滯阻力所產(chǎn)生的這種流動(dòng)就會(huì)造成很大的振動(dòng)以及噪聲，進(jìn)而達(dá)到振蕩接受管的斷裂。而從未使用機(jī)械密封的原因則是因?yàn)闄C(jī)械密封使用時(shí)要求的適用條件和所受限制很多，會(huì)造成結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，不容易實(shí)現(xiàn)。
[0010]為了防止制冷前后的氣體摻混及外泄，制冷機(jī)內(nèi)多處一般都設(shè)置了各種形式的動(dòng)密封及外密封，這也使得此類(lèi)機(jī)器承載受壓能力有不同程度的降低。機(jī)械密封能夠比較好的適應(yīng)氣波制冷機(jī)的生產(chǎn)工況，可以保證設(shè)備長(zhǎng)壽命且穩(wěn)定安全地運(yùn)轉(zhuǎn)。而隨著天然氣采氣集輸技術(shù)的發(fā)展，天然氣的處理和生產(chǎn)正呈向高壓力發(fā)展的趨勢(shì)，亟需有更加高效可靠的高壓氣體膨脹制冷技術(shù)裝備來(lái)提供支持。為了解決上述這些問(wèn)題，我們實(shí)用新型了由多種接觸密封構(gòu)成的倒立式氣波制冷機(jī)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0011]本實(shí)用新型的目的就是要提供一種接觸式密封倒置型倒立狀氣波制冷機(jī)，在低轉(zhuǎn)速工況下比現(xiàn)有氣波制冷機(jī)具有更穩(wěn)定更高制冷效率的單體不定常膨脹制冷機(jī)械。
[0012]本實(shí)用新型采用的技術(shù)解決方案為:一種由多種接觸密封構(gòu)成的倒立式氣波制冷機(jī)包括機(jī)體殼、主軸機(jī)構(gòu)、主軸支撐裝置、機(jī)械密封裝置、冷卻系統(tǒng)和潤(rùn)滑系統(tǒng)，所述機(jī)體殼從上到下由頂蓋、上部過(guò)渡箱座、上機(jī)體、主機(jī)體和聯(lián)軸器支座依次緊固連接在一起，所述主軸機(jī)構(gòu)是由倒置的電機(jī)經(jīng)磁聯(lián)軸器連接主軸，主軸的下端為連接端，上端為封閉端，上半軸設(shè)有一段空心軸，主軸上設(shè)有支撐旋轉(zhuǎn)噴嘴的凸臺(tái)，旋轉(zhuǎn)噴嘴包括分別套裝在主軸上的噴嘴主體和圓柱形封蓋，并通過(guò)第一圓螺母壓帽壓緊，在主機(jī)體與旋轉(zhuǎn)噴嘴之間鑲裝一厚度范圍為l(T80mm的襯套，襯套圓周上設(shè)有與主機(jī)體周向相同數(shù)量的圓孔；所述主軸支撐裝置采用在主機(jī)體內(nèi)的嵌入式下軸承箱中設(shè)有兩個(gè)第一軸承和在上部過(guò)渡箱座內(nèi)的內(nèi)嵌式上軸承箱中設(shè)有一個(gè)第二軸承；所述機(jī)械密封裝置位于上機(jī)體上的進(jìn)氣管與主機(jī)體上的排氣管之間,采用內(nèi)流式平衡型雙端面機(jī)械密封,位于上部過(guò)渡箱座中的內(nèi)嵌式上軸承箱下方設(shè)有窄長(zhǎng)式端面機(jī)械密封，位于嵌入主機(jī)體內(nèi)的內(nèi)嵌式下軸承箱上方設(shè)有薄梯式式單端面機(jī)械密封；所述冷卻系統(tǒng)在水缸套底座內(nèi)設(shè)有位于機(jī)械密封裝置外圍的水缸套，并在所述機(jī)體殼的相應(yīng)部位設(shè)置水缸套的冷卻水道；所述潤(rùn)滑系統(tǒng)在機(jī)體殼的相應(yīng)部位設(shè)置所述軸承與機(jī)械密封的潤(rùn)滑油道。
[0013]所述機(jī)體殼設(shè)有側(cè)向開(kāi)口，上機(jī)體上的側(cè)向開(kāi)口連接進(jìn)氣管，主機(jī)體上的側(cè)向開(kāi)口連接排氣管，主軸的空心軸上端設(shè)有進(jìn)氣孔，下端設(shè)有與旋轉(zhuǎn)噴嘴相通的氣道，旋轉(zhuǎn)噴嘴的噴口與設(shè)置在襯套和主機(jī)體圓周上10-99個(gè)接受管管孔的位置相對(duì)應(yīng)，主機(jī)體上所有接受管管孔通過(guò)襯套全部由矩形孔過(guò)渡到圓形孔，每個(gè)圓形孔連接4-12m長(zhǎng)的振蕩接受管。
[0014]所述內(nèi)嵌式下軸承箱內(nèi)的第一軸承和薄梯式單端面機(jī)械密封共用同一種潤(rùn)滑冷卻液，采用上進(jìn)下出方式，在內(nèi)嵌式下軸承箱及薄梯式單端面機(jī)械密封上設(shè)置一蓋板，并與內(nèi)嵌式下軸承箱緊固。
[0015]采用上述技術(shù)方案，該氣波制冷機(jī)整體結(jié)構(gòu)為立式，主軸及軸承承受的主要來(lái)自軸向力，側(cè)向進(jìn)氣、側(cè)向排氣，且均可采用單管和多管，側(cè)向進(jìn)、排氣的好處在于更換軸承和更換拆卸內(nèi)件不必動(dòng)用連接管線(xiàn)，可以省去很多拆卸搬抬的麻煩。電機(jī)倒置于機(jī)體下端，能徹底避免電機(jī)軸一旦串位易造成重大事故的隱患；上端無(wú)電機(jī)，拆裝機(jī)器、更換內(nèi)部零件和軸承均經(jīng)過(guò)上面端口進(jìn)行將更加方便，避免了在機(jī)體底部安裝軸承時(shí)仰頭向上敲裝軸承的困難和不便。立式結(jié)構(gòu)具有占地面積小，主軸的受力狀況好等優(yōu)點(diǎn)，從而主軸徑向尺寸較相同生產(chǎn)能力的臥式結(jié)構(gòu)小，進(jìn)而整體結(jié)構(gòu)可以變小，質(zhì)量較輕。本機(jī)整體結(jié)構(gòu)考慮的原則即是在確保實(shí)現(xiàn)原理功能的基礎(chǔ)上，結(jié)構(gòu)合理可行，裝拆方便。
[0016]為了便于裝拆處于中間位置的機(jī)械密封、主軸和噴嘴，殼體分為兩部分，主機(jī)體和上機(jī)體，主機(jī)體在下部。出于加工便利的考慮，主軸也由兩段組成:一段為部分空心軸和部分實(shí)心軸；另一段為實(shí)心軸。兩段軸通過(guò)剛性連接。常溫氣體通過(guò)氣體緩沖腔進(jìn)入空心軸，然后通過(guò)裝在空心軸上另一端的旋轉(zhuǎn)射流噴嘴(氣體分配器)，射入振蕩接受管，完成氣體制冷的全過(guò)程?？招妮S設(shè)置在機(jī)體中段，靠近機(jī)體兩端的為實(shí)心軸。為方便更換本機(jī)器唯一的易損件軸承，主軸的兩端各設(shè)置有一個(gè)內(nèi)置嵌入式的軸承座。
[0017]由于氣波制冷機(jī)的噴嘴處于機(jī)器的中間位置比較遠(yuǎn)離機(jī)體的敞口端以及噴嘴直徑尺寸較小，致使在機(jī)體上通過(guò)手工方式加工與噴嘴口相配合的方形流道口過(guò)渡困難，因此本機(jī)在機(jī)體與噴嘴之間設(shè)置鑲裝一環(huán)形襯套，以實(shí)現(xiàn)方圓孔之間的過(guò)渡。因氣體分配器-噴嘴口徑一般為矩形或方形，而接受管管徑以及相連主機(jī)體上的孔則都是圓形的，氣體從矩形或方形的孔中射出，要進(jìn)入圓形的管中，必然會(huì)遇到死區(qū)固壁，造成未制冷的常溫氣體與從管中返回的經(jīng)膨脹制冷后的氣體摻混，以至于制冷效率降低。這樣通過(guò)加裝一個(gè)襯套以逐漸過(guò)渡，襯套的兩邊，里面為方形，外面為圓形，這樣可確保射氣充分不受阻。
[0018]通過(guò)對(duì)氣波制冷機(jī)的研究可知:進(jìn)口常溫氣體與出口制冷后氣體的摻混能大幅降低氣波制冷機(jī)的制冷效率。所以進(jìn)口管和出口管之間軸段的密封優(yōu)劣對(duì)氣波制冷機(jī)的制冷效率影響極大。因而此區(qū)域的密封是必不可少的，而密封形式的選取至關(guān)重要，若想最大程度的提高機(jī)器的制冷效率，其中最為有效的方法之一即是選擇一種有效可靠的密封形式。為了保證氣波機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，減少振動(dòng)，選擇機(jī)械密封作為其主密封。機(jī)械密封屬于接觸式密封，具有密封性能好，泄漏量極小，使用壽命長(zhǎng)，不需經(jīng)常調(diào)整，摩擦功耗小，適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。
[0019]針對(duì)氣波制冷機(jī)應(yīng)用于生產(chǎn)的使用工況和性能要求，主軸中間軸段的密封采用內(nèi)流式平衡型雙端面機(jī)械密封作為主密封，同時(shí)引入封液對(duì)氣體介質(zhì)進(jìn)行封堵及摩擦副潤(rùn)滑。中間區(qū)域正是進(jìn)口管和出口管之間的軸段，采用雙端面平衡型機(jī)械密封，既可有效調(diào)節(jié)和平衡軸向受力，還能完全阻止常溫氣與制冷氣的混合，顯著提高制冷效率。主軸兩端的支撐分別設(shè)置有軸承并各自設(shè)有軸承箱座，還在其內(nèi)軸承旁分別設(shè)置單端面機(jī)械密封，所起的作用在于將氣相介質(zhì)與潤(rùn)滑冷卻液隔絕，并且密封與軸承共用同一油路，省去了各自分別設(shè)立潤(rùn)滑通道的麻煩，簡(jiǎn)化了制冷機(jī)潤(rùn)滑和冷卻系統(tǒng)。兩端軸承箱座以及中間的機(jī)械密封與水缸套座均采用內(nèi)置鑲嵌結(jié)構(gòu)，減少了與機(jī)體各處的配合，提高了設(shè)備制造精度。
[0020]機(jī)械密封中密封面的摩擦和密封環(huán)的攪拌會(huì)不斷地產(chǎn)生熱量,致使密封裝置的溫度不斷提高，從能量平衡觀(guān)點(diǎn)，機(jī)械密封的摩擦熱在數(shù)值上是等于密封副的摩擦功耗的。而密封副只有限制在一定溫度范圍內(nèi)才能正常工作，所以為了改善機(jī)械密封工作的溫度環(huán)境，必須不斷把機(jī)械密封摩擦副產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)移走。所以本機(jī)在中間機(jī)械密封腔外設(shè)有水缸套以對(duì)其進(jìn)行降溫冷卻，確保機(jī)械密封的密封效果和壽命。
[0021]冷卻潤(rùn)滑油對(duì)機(jī)械密封起著潤(rùn)滑、冷卻和封堵介質(zhì)的作用，而對(duì)軸承則起著潤(rùn)滑和冷卻作用，所以必須對(duì)油路系統(tǒng)配套冷卻系統(tǒng)，降低潤(rùn)滑油的溫度。而在主軸的下部支撐裝置處因靠近機(jī)器的低溫出口循環(huán)油的熱溫正好可確保軸承不受?chē)娮斐隹诘蜏氐挠绊憽?br>
[0022]同時(shí)為了保證實(shí)際生產(chǎn)中，維修周期的一致性，對(duì)主軸兩端進(jìn)出氣口與軸承之間的密封也采用機(jī)械密封。軸兩端這兩處機(jī)械密封與相近軸承分別共用潤(rùn)滑油路系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)。大大降低了供油系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的復(fù)雜性，降低了生產(chǎn)成本。
[0023]靠近機(jī)器兩端的軸承箱座以及中間的水缸套底座均采用內(nèi)置鑲嵌結(jié)構(gòu)形式與機(jī)體配合，這減小了機(jī)體的分段配合多造成的累計(jì)偏差，拆裝更換軸承方便，而且機(jī)件安裝拆卸均可自上而下完成，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。內(nèi)鑲座均采用內(nèi)六角螺栓緊固，節(jié)省空間；并設(shè)頂絲孔，便于拆卸。
[0024]由于生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)有易燃易爆的情況出現(xiàn)，氣體的泄漏常常容易造成事故。所以在氣波制冷機(jī)軸與電機(jī)的聯(lián)接處，采用磁性聯(lián)軸器進(jìn)行聯(lián)接。磁性聯(lián)軸器利用磁場(chǎng)的作用，不通過(guò)接觸，透過(guò)磁路工作間隙和隔離套的薄壁傳遞力和扭矩，從而取消了傳統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)上的密封裝置，變動(dòng)密封為靜密封，較好的解決了電機(jī)與軸聯(lián)接處的介質(zhì)泄漏問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了高壓場(chǎng)合電機(jī)驅(qū)動(dòng)的完全密封。為了避免制冷機(jī)軸竄動(dòng)，引起磁性聯(lián)軸器內(nèi)外磁轉(zhuǎn)子碰撞、摩擦，造成事故，電機(jī)安裝在制冷機(jī)下端。
[0025]本實(shí)用新型所能達(dá)到的有益效果是:
[0026]1、通過(guò)機(jī)械密封這種接觸式密封結(jié)構(gòu)的實(shí)施，有效克服了壓力氣體的內(nèi)漏和嚴(yán)重影響制冷機(jī)絕熱等熵效率的弊病，可提高制冷效率至少10%以上。
[0027]2、能一定程度調(diào)節(jié)高氣壓下軸向力大出現(xiàn)的接觸式密封的使用問(wèn)題和平衡問(wèn)題，可顯著提高軸承以及機(jī)器的使用壽命。
[0028]3、通過(guò)用機(jī)械密封這種接觸式密封取代屬于非接觸式密封的迷宮密封，節(jié)省了機(jī)器內(nèi)部徑向與軸向的尺寸空間，減少了多處的配合及加工環(huán)節(jié)，制造精度提高。
[0029]4、電機(jī)倒置于機(jī)器下端，可避免出現(xiàn)一旦電機(jī)軸串位而造成重大事故；即轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)外磁缸與靜止中間隔套之間直接接觸摩擦起火。
[0030]5、安裝、拆卸均由原來(lái)的由兩邊向里進(jìn)行改為全部從頂部向下完成，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)及安裝，可大大減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和工作量。
[0031]6、上下兩端支撐軸承箱座內(nèi)的軸承和單端面機(jī)械密封由于位置關(guān)系很近，可以分別共用一套潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)，省卻了復(fù)雜重復(fù)的油路水路。同時(shí)解決了運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)震動(dòng)劇烈和噪音大的難題，有效避免和很好解決了接受管斷裂的大問(wèn)題。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1是由多種接觸密封構(gòu)成的倒立式氣波制冷機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。
[0033]圖中:1、電機(jī),2、外磁缸,3、聯(lián)軸器支座,4、內(nèi)磁缸，5、主軸,5a、凸臺(tái)，5b、空心軸，
6、第一軸承，7、嵌入式下軸承箱，8、旋轉(zhuǎn)噴嘴，9、襯套，10、主機(jī)體，11、水缸套底座，12、內(nèi)流式平衡型雙端面機(jī)械密封，13、內(nèi)六角螺栓，14、水缸套，15、插管，16、活接頭，17、水缸套封蓋，18、0形密封圈，19、上機(jī)體，20、上部過(guò)渡箱座，21、窄長(zhǎng)式單端面機(jī)械密封，22、內(nèi)嵌式上軸承箱，23、內(nèi)六角螺栓，24、第二軸承，25、第二圓螺母壓帽，26、頂蓋，27、0形密封圈，28、活接頭，29、進(jìn)氣管，30,0形密封圈，31、排氣管，32、第一圓螺母壓帽，33、振蕩接受管，34、蓋板，35、薄梯式單端面機(jī)械密封，36、間隔套管，37、壓緊螺母，38、中間隔套。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式做進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0035]圖1示出了由多種接觸密封構(gòu)成的倒立式氣波制冷機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。圖中，由多種接觸密封構(gòu)成的倒立式氣波制冷機(jī)包括由主機(jī)體10、上機(jī)體19、上部過(guò)渡箱座20、頂蓋26以及聯(lián)軸器支座3等構(gòu)成的機(jī)器的殼體，在機(jī)器中設(shè)有帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)噴嘴8轉(zhuǎn)動(dòng)的主軸機(jī)構(gòu)、主軸的支撐裝置、機(jī)械密封裝置和冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)。機(jī)體從上到下由頂蓋26、上部過(guò)渡箱座20、上機(jī)體19、主機(jī)體10、聯(lián)軸器支座3和電機(jī)I依次固定連接在一起，主軸機(jī)構(gòu)是由倒置的電機(jī)I經(jīng)磁聯(lián)軸器連接主軸5，主軸5上依托一凸臺(tái)平面用以固定安裝旋轉(zhuǎn)噴嘴8，由于電機(jī)處于下部，故主軸5的下部為連接端，上端為封閉端，且上半軸設(shè)為空心軸段，因?yàn)檫M(jìn)氣口和射氣排氣口的位置均在這一區(qū)段內(nèi)，在噴嘴位置的外圍設(shè)置一襯套9，即在主機(jī)體10與旋轉(zhuǎn)噴嘴8之間鑲裝一襯套9，其厚度在l(T80mm之間。襯套9圓周上加工有與主機(jī)體10周向同樣數(shù)量的管孔。因氣體分配器噴嘴口徑一般多為矩形或方形，而接受管管徑以及機(jī)體上的孔都是圓形的，氣體從旋轉(zhuǎn)噴嘴8矩形或方形的孔中射出，要進(jìn)入圓形的管中，必然會(huì)遇到死區(qū)固壁，造成未制冷的常溫氣體與從管中返回的經(jīng)膨脹制冷后的氣體摻混，以致使制冷效率降低。此襯套9的內(nèi)圈和外環(huán)兩面孔形是不一樣的，里面為方形，外面為圓形，中間逐漸過(guò)渡。這樣可保射氣充分且不受阻擋。
[0036]主機(jī)體10圓周上所有接受管管孔通過(guò)內(nèi)部加裝的襯套9全部由矩形過(guò)渡到圓形，即呈所謂的“天方地圓”形，并與振蕩接受管33上接頭體相配的接口形式，與可焊接或可拆卸接頭連接；振蕩接受管33的長(zhǎng)度一般在4?12米之間選取，管徑及管長(zhǎng)是根據(jù)處理量的大小以及氣流的速度確定的。
[0037]主軸5的支撐裝置位于嵌入主機(jī)體10內(nèi)的嵌入式下軸承箱7中的第一軸承6和位于上部過(guò)渡箱座20中的內(nèi)嵌式上軸承箱22內(nèi)的第二軸承24，進(jìn)氣和排氣口均采用側(cè)向開(kāi)口，進(jìn)氣管口 29從上機(jī)體19上開(kāi)孔連接，壓力氣體由此進(jìn)口進(jìn)入到中間加工成空心的主軸5內(nèi)，從上向下后，進(jìn)入到安裝在主軸5上的旋轉(zhuǎn)噴嘴8內(nèi)，氣體經(jīng)旋轉(zhuǎn)噴嘴8和襯套9分別射流進(jìn)入到沿主機(jī)體10外圍一周連接有10?99根振蕩接受管33內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)和膨脹功后，經(jīng)設(shè)在主機(jī)體10上的排氣管31外輸。進(jìn)氣管和排氣管均設(shè)為1-4個(gè)，且均為側(cè)向開(kāi)口。
[0038]主軸5外部中間部位有一平臺(tái)面，是用來(lái)依托定位并固定旋轉(zhuǎn)噴嘴8的。此平臺(tái)的上部即為空心軸段,其下面一直到端部均為實(shí)心。主軸5上設(shè)有通過(guò)鍵連接的內(nèi)磁缸4、第一軸承6、靠第一圓螺母壓帽32緊固的旋轉(zhuǎn)噴嘴8和用第二圓螺母壓帽25緊固的第二軸承24，此外還在主軸5上中下位置處設(shè)有三種不同形式的機(jī)械密封。
[0039]旋轉(zhuǎn)噴嘴8是氣波制冷機(jī)的關(guān)鍵部件之一，本機(jī)的噴嘴由兩部分組成:一部分是加工有內(nèi)部流道的噴嘴主體；另一部分圓柱體形的封蓋，它們是分別套裝在主軸上，通過(guò)圓螺母進(jìn)行壓緊。封蓋和噴嘴、軸之間用O形圈密封，防止漏氣。噴嘴口徑的數(shù)量和尺寸面積與氣體流量有關(guān)，數(shù)量分別為一、二、三、四、六、八只。
[0040]位于上機(jī)體19上的進(jìn)氣管29和主機(jī)體10上的排氣管31之間的主密封采用接觸式密封中的機(jī)械密封，考慮進(jìn)、排氣管之間的壓差較大和所處位置的周?chē)橘|(zhì)環(huán)境則選取內(nèi)流式平衡型雙端面機(jī)械密封12以阻截進(jìn)氣端的高壓氣體泄漏到排氣管處的低壓端。內(nèi)流式平衡型雙端面機(jī)械密封12的使用必須要配套冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)，其上雙端面處?kù)o環(huán)和動(dòng)環(huán)兩對(duì)摩擦副一定要通入冷卻潤(rùn)滑液，為直達(dá)動(dòng)、靜環(huán)摩擦副的位置。在主機(jī)體10和水缸套底座11上對(duì)位開(kāi)孔，再向孔內(nèi)裝配插管15，使冷卻液采用下進(jìn)上出(d-h)方式。上部摩擦副對(duì)應(yīng)的通液孔從上機(jī)體19上鉆孔，采用下進(jìn)上出(g_c)方式，除了直接沖刷冷卻摩擦畐0，將摩擦熱帶走外，還需要在機(jī)械密封的周?chē)⒁粋€(gè)低溫的冷卻環(huán)境，以延長(zhǎng)該密封的使用壽命，這樣通過(guò)減少熱量的傳遞傳導(dǎo)，也可進(jìn)一步提高制冷機(jī)的制冷效率。另外在水缸套14上方設(shè)有水缸套封蓋17，其上安裝O形密封圈18，再由上機(jī)體19將其壓緊。在水缸套底座11和上機(jī)體19的內(nèi)部分別為內(nèi)流式平衡型雙端面機(jī)械密封12兩端的防轉(zhuǎn)銷(xiāo)設(shè)有定位槽，用途為防轉(zhuǎn)和限位。
[0041]在位于主軸5上下兩處支撐裝置即位于上部過(guò)渡箱座20中的內(nèi)嵌式上軸承箱22和嵌入主機(jī)體10內(nèi)的內(nèi)嵌式下軸承箱7的一端分別設(shè)置單端面機(jī)械密封，以隔斷上下兩處支撐裝置處氣相介質(zhì)與軸承所需潤(rùn)滑油之間的混合。
[0042]開(kāi)在上部過(guò)渡箱座20上的b孔和接管為潤(rùn)滑液的進(jìn)口，其正對(duì)單端面機(jī)械密封21的密封摩擦副，不僅起到?jīng)_刷潤(rùn)滑摩擦副鏡面，帶走熱量的作用，進(jìn)入的潤(rùn)滑油同時(shí)也能給第二軸承24潤(rùn)滑，采用下進(jìn)上出(b-a)方式，從頂蓋26上側(cè)向開(kāi)孔接管，使?jié)櫥突氐接拖湟员阊h(huán)使用。
[0043]位于內(nèi)嵌式下軸承箱7內(nèi)的第一軸承6和薄梯式單端面機(jī)械密封35也共用同一種潤(rùn)滑冷卻液，采用上進(jìn)下出(f_e)方式。在內(nèi)嵌式下軸承箱7及薄梯式單端面機(jī)械密封35之上設(shè)置一蓋板34，并與內(nèi)嵌式下軸承箱7緊固，起到限位防轉(zhuǎn)和一定的密封作用。
[0044]氣波制冷機(jī)在整體結(jié)構(gòu)方面在確保能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)功能的基礎(chǔ)上，主要考慮結(jié)構(gòu)合理可行。裝拆都是從上往下進(jìn)行的，避免了在機(jī)體底部安裝軸承時(shí)敲軸承的不便。安裝時(shí)，首先在機(jī)體外將軸與噴嘴裝配在一起，然后，在主機(jī)體上把在噴嘴下面的軸承座、軸承和密封件依次安放并固定好，接著把軸由上往下敲；敲到位后，按順序依次將零部件裝配好，接著安裝上部的密封組件。而拆的順序則與裝的順序相反:將噴嘴上面的零部件拆完后，由下往上敲軸，敲松后，再拆噴嘴下面的零部件。氣波機(jī)裝拆方便，且能保證裝配要求。
【權(quán)利要求】
1.一種由多種接觸密封構(gòu)成的倒立式氣波制冷機(jī)，包括機(jī)體殼、主軸機(jī)構(gòu)、主軸支撐裝置、機(jī)械密封裝置、冷卻系統(tǒng)和潤(rùn)滑系統(tǒng)，其特征在于:所述機(jī)體殼從上到下由頂蓋(26)、上部過(guò)渡箱座(20)、上機(jī)體(19)、主機(jī)體(10)和聯(lián)軸器支座(3)依次緊固連接在一起，所述主軸機(jī)構(gòu)是由倒置的電機(jī)(I)經(jīng)磁聯(lián)軸器連接主軸(5)，主軸(5)的下端為連接端，上端為封閉端并設(shè)有絞絲吊環(huán)孔，上半軸設(shè)有一段空心軸(5b)，主軸(5)上設(shè)有支撐旋轉(zhuǎn)噴嘴(8)的凸臺(tái)(5a)，旋轉(zhuǎn)噴嘴(8)包括分別套裝在主軸(5)上的噴嘴主體和圓柱形封蓋，并通過(guò)第一圓螺母壓帽(32)壓緊，在主機(jī)體(10)與旋轉(zhuǎn)噴嘴(8)之間鑲裝一厚度廣范圍為l(T80mm的襯套(9)，襯套(9)圓周上設(shè)有與主機(jī)體(10)周向相同數(shù)量且兩件嚴(yán)格對(duì)中尺寸同一的圓孔；所述主軸支撐裝置采用在主機(jī)體(10)內(nèi)的嵌入式下軸承箱(7)中設(shè)有兩個(gè)第一軸承(6)和在上部過(guò)渡箱座(20)內(nèi)的內(nèi)嵌式上軸承箱(22)中設(shè)有一個(gè)第二軸承(24);所述機(jī)械密封裝置位于上機(jī)體(19)上的進(jìn)氣管(29)與主機(jī)體(10)上的排氣管(31)之間，采用內(nèi)流式平衡型雙端面機(jī)械密封(12)，位于上部過(guò)渡箱座(20)中的內(nèi)嵌式上軸承箱(22)下方設(shè)有窄長(zhǎng)式單端面機(jī)械密封(21)，位于嵌入主機(jī)體(10)內(nèi)的內(nèi)嵌式下軸承箱(7)上方設(shè)有薄梯式單端面機(jī)械密封(35);所述冷卻系統(tǒng)在水缸套底座(11)內(nèi)設(shè)有位于機(jī)械密封裝置外圍的水缸套(14)，并在所述機(jī)體殼的相應(yīng)部位設(shè)置水缸套(14)的冷卻水道；所述潤(rùn)滑系統(tǒng)在機(jī)體殼的相應(yīng)部位設(shè)置所述軸承與機(jī)械密封的潤(rùn)滑油道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由多種接觸密封構(gòu)成的倒立式氣波制冷機(jī)，其特征在于:所述機(jī)體殼設(shè)有側(cè)向開(kāi)口，上機(jī)體(19 )上的側(cè)向開(kāi)口連接進(jìn)氣管(29 )，主機(jī)體(10 )上的側(cè)向開(kāi)口連接排氣管(31)，進(jìn)氣管(29)和排氣管(31)的設(shè)置數(shù)量均為廣4個(gè)；主軸(5)的空心軸(5b)上端設(shè)有進(jìn)氣孔(j)，進(jìn)氣孔的數(shù)量為21個(gè)，下端設(shè)有與旋轉(zhuǎn)噴嘴(8)相通的氣道，旋轉(zhuǎn)噴嘴(8)的噴口位置與設(shè)置在襯套(9)和主機(jī)體(10)圓周上10-99個(gè)接受管管孔的位置相對(duì)應(yīng)，主機(jī)體(10)上所有接受管管孔通過(guò)襯套(9)全部由圓形孔過(guò)渡到矩形孔，主機(jī)體(10)外緣上每個(gè)圓形孔連接4-12m長(zhǎng)的振蕩接受管(33)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由多種接觸密封構(gòu)成的倒立式氣波制冷機(jī)，其特征在于:所述內(nèi)嵌式下軸承箱(7)內(nèi)的第一軸承(6)和薄梯式單端面機(jī)械密封(35)共用同一種潤(rùn)滑冷卻液，采用上進(jìn)下出方式，在內(nèi)嵌式下軸承箱(7)及薄梯式單端面機(jī)械密封(35)上設(shè)置一蓋板(34)，并與內(nèi)嵌式下軸承箱(7)緊固。
【文檔編號(hào)】F25B9/06GK203785309SQ201420143821
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】朱徹, 胡大鵬, 代玉強(qiáng), 鄒久朋, 劉培啟, 張禮鳴, 武錦濤, 張大為 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)