一种双螺杆水蒸气压缩机的制作方法

本技术涉及压缩设备，更确切地说涉及一种双螺杆水蒸气压缩机。

背景技术：

1、目前水蒸汽压缩机组是热回收系统对产生的水蒸汽通过压缩作用而提高水蒸汽温度和压力的关键设备，作用是将低压或低温的水蒸汽加压升温，以达到工艺或者工程所需的温度和压力要求。双螺杆水蒸气压缩机的原理是将低压水蒸气由进气口进入壳体，在相互啮合的螺旋转子转动下将水蒸气压缩并推送，压缩后形成的高压水蒸气再由排气口排出，双螺杆水蒸气压缩机可以实现较高的压比，被认为是最为适宜的水蒸气压缩机形式。目前的双螺杆水蒸气压缩机排端气温较高，排端高温气体与密封系统直接接触，会使密封系统失效，目前密封系统采用机油冷却，降低密封系统与排端高温水蒸气接触面的温度，靠冷却机油对密封系统进行冷却，使用效果不佳，在密封系统失去阻挡作用的情况下，转子腔的部分水蒸气气体会随着间隙进入油冷却腔体，或是逆流现象，导致水蒸气气体和冷却机油受到相互污染，造成生产资源浪费。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的技术问题是，提供一种双螺杆水蒸气压缩机，在机壳上设置与机械密封连通的进水流道和出水流道，冷却水通过进水流道进入机械密封后再通过出水流道排出，通过冷却水对机械密封进行冷却，以提高机械密封的使用寿命，并且压缩机压缩介质为水蒸气，无需担心冷却水泄漏会污染压缩介质，使用更可靠。

2、本实用新型提供一种双螺杆水蒸气压缩机，包括机壳和设置于机壳内的转子腔，所述的转子腔内安装有转子组，所述的转子组两端的轴段上套装有轴承，所述的转子组至少一端的轴段上套装有机械密封，所述的机械密封位于轴承与转子腔之间，所述的机壳上设置有与机械密封适配的进水流道和出水流道，所述的机械密封内部设置有冷却流道，所述的出水流道与进水流道通过冷却流道连通，进水流道输送冷却水至机械密封，冷却水进入冷却流道内以对机械密封冷却，冷却流道内的冷却水通过出水流道排出机壳。

3、本技术方案中，转子组安装于机壳内的转子腔内，通过转子组啮合旋转产生高压高温的水蒸气，高温水蒸气会与机械密封的密封端面接触，通过在机壳上设置与机械密封连通的进水流道，机械密封内设有与进水流道连通的冷却流道，通过进水流道向机械密封输送冷却水，冷却水进入机械密封内以对机械密封进行冷却，降低机械密封与水蒸气接触面的温度，以减少机械密封因受热膨胀带来的机械摩擦，延长机械密封的使用寿命，提高机械密封的密封性能，通过在机壳内设置与机械密封连通的出水流道，该出水流道与冷却流道连通，冷却流道内的冷却水能够通过出水流道排出机壳，保证机器运行时机械密封始终受冷却水冷却，避免机械密封温度升高，使用更为可靠，另一方面，本方案中的冷却介质采用冷却水，压缩机的压缩介质为水蒸气，将机械密封冷却方式改为水冷，取代常规油冷机械密封，保证压缩腔的无油工况，同时，冷却水与水蒸气为同一属性，即使压缩腔与机械密封冷却腔有泄漏，也无需担心水油混合发生乳化，冷却水与水蒸气不会互相污染，运行更可靠，另外，采用水冷的方式，能更好的冷却机械密封，带走其热量，冷却效率更高；本方案中，进水流道和出水流道优选设置于机壳的高压侧，高压侧的水蒸气温度较高，对机械密封的密封要求更高。

4、作为改进，所述的机械密封包括第一机封和第一碳环密封；所述的第一机封和第一碳环密封为一体成型结构。本技术方案中，设置机械密封由第一机封和第一碳环密封构成，以提高机械密封的密封效率，密封更为可靠，本技术中机械密封可以为单独的第一机封或第一机封和第一碳环密封集成式，可选择性较多，且可替换性较高，能够根据实际的生产需求选择，另一方面，本方案中采用第一机封和第一碳环密封集成机械密封，通过水冷的冷却方式，从结构上有截流、冷却、密封等功能，功能更多样，满足更多使用需求，且生产成本较低；设置第一机封和第一碳环密封一体成型为机械密封，使得机械密封安装更为简单高效，并且一体式的第一机封和第一碳环密封密封可靠性更高，成本较低。

5、作为改进，所述的冷却流道设置于第一机封内，所述的冷却流道于第一机封内呈环状，所述的第一机封外壁上设置有进水口和出水口，所述的进水口连通进水流道和冷却流道，所述的出水口连通出水流道和冷却流道。本技术方案中，设置冷却流道位于第一机封内且呈环状，冷却流道通过进水口与进水流道连通、通过出水口与出水流道连通，冷却水经进水流道、进水口进入冷却流道内，经过环状的冷却流道对第一机封进行冷却，散热效率较高，并且冷却流道内的冷却水通过出水口排出至出水流道，提高排水效率；冷却水进入冷却流道内有压力，该压力能够使得泄漏至机械密封内的水蒸气无法继续泄漏，泄漏的水蒸气也能够从出水口排出至出水流道，提高机械密封的密封效率。

6、作为改进，所述的机械密封与轴段之间套装有第一密封圈，所述的机械密封通过第一密封圈与轴段外壁抵接。本技术方案中，机械密封套装在转子组的轴段上，机械密封与转子组的轴段之间有间隙，转子腔内的少量水蒸气会沿着转子组的轴段进入机械密封内，通过在机械密封与轴段之间套装第一密封圈来防止水蒸气泄漏，提高机械密封的密封效率，该第一密封圈具体可选用o型圈，结构简单、安装便捷省力。

7、作为改进，所述的第一机封与机壳内壁之间设置有第二密封圈，出水流道和进水流道的两侧均安装有第二密封圈，所述的第一机封的外壁设置有与第二密封圈适配的安装槽，所述的第二密封圈部分安装于安装槽内。本技术方案中，机械密封安装在转子组的轴段上，机械密封安装后与机壳内壁之间存在装配间隙，考虑到密封性能要求，本方案在第一机封与机壳内壁之间设置第二密封圈，第一机封位于第一碳环密封的外侧，第一机封通过套装第二密封圈使得机械密封与机壳内壁之间的装配间隙被堵塞，能够防止水通过装配间隙流入转子腔内，提高密封性能；另一方面，将第二密封圈安装在出水流道和进水流道的两侧，进水流道的两侧通过安装第二密封圈以形成一个密封空间，能够防止冷却水经过进水流道进入进水口时泄漏至装配间隙内，并且也能够防止装配间隙内的气体泄漏至进水流道内，出水流道的两侧安装第二密封圈以形成一个密封空间，能够防止冷却水经过出水口排出至出水流道时泄漏至装配间隙内，并且也能够防止装配间隙内的气体泄漏至出水流道内，提高装配效率和密封性能；并且本方案在第一机封的外壁设置能够部分容纳第二密封圈的安装槽，第二密封圈安装在安装槽内，安装槽对第二密封圈进行限位，使得机械密封安装时第二密封圈不会移位，提高密封效率。

8、作为改进，所述的出水口为设置于第一机封外壁上的环状凹槽，所述的冷却流道与出水口之间设置有多个斜向流道，所述的冷却流道与出水口通过斜向流道连通，所述的斜向流道与冷却流道靠近转子腔一侧的端部连通。本技术方案中，通过在冷却流道与出水口之间设置斜向流道，冷却流道内的冷却水进入斜向流道内，斜向流道增加了冷却水在第一机封内的流动路径，相比于直向流动的路径更长，对第一机封的冷却效果更好，并且设置多个斜向流道，使得冷却水能够分散进入斜向流道内，冷却更为均匀，出水口为设置于第一机封外壁上的环状凹槽，多个斜向流道的终点于出水口处呈小孔状，冷却水经由斜向流道汇集至出水口，并通过出水口排出至出水流道，提高排水效率；另一方面，设置斜向流道的起点与冷却流道靠近转子腔一侧的端部连通，斜向流道更靠近转子腔一侧，即斜向流道所在侧的压力更大，而进水流道的进水压力也较大，因此冷却水及转子腔泄漏的水蒸气均能够通过斜向流道排出，压力平衡较好、排水效率较高。

9、作为改进，所述的第一机封的端面与机壳的安装台阶之间通过螺栓安装定位。本技术方案中，设置第一机封通过螺栓限位于机壳的安装台阶上，提高了机械密封的安装可靠性，第一机封通过螺栓安装定位，使得第一机封安装到位后，出水流道与冷却流道的出水口对准、进水流道与冷却流道的进水口对准，提高安装和密封的效率。

10、作为改进，所述的转子组的轴段上套装有梳齿密封，所述的梳齿密封位于机械密封与转子腔之间；所述的机壳上设置有与梳齿密封连通的平衡通道，梳齿密封截留的水蒸气通过平衡通道排出机壳以平衡气压。本技术方案中，通过在机械密封与转子腔之间设置梳齿密封，转子组啮合旋转产生的高压高温水蒸气从转子腔进入梳齿密封，梳齿密封的梳齿对高压高温水蒸气起截流作用，从而减少转子腔的水蒸气泄漏，提高整机密封效果；另一方面，通过机壳上设置与梳齿密封连通的平衡通道，被梳齿密封截留的水蒸气及机械密封和梳齿密封之间停留的水蒸气均能够通过平衡通道排出至机壳外，从而降低机壳内部压力，使得机械密封与梳齿密封所受的气体压力减小，减少了机械密封的设计难度，压缩介质为水蒸气，即便被平衡通道排出也不会污染大气，通过设置平衡通道以平衡机械密封和梳齿密封之间的气体压力，通过平衡通道排出使得对机械密封密封面设定的平衡压力可同步降低，从而降低了为设计耐高压机械密封的技术难度，并且延长了机械密封和梳齿密封的使用寿命，降低使用成本，提高使用安全性。

11、作为改进，所述的机壳设置有与转子腔连通的进气口，所述的进气口与平衡通道通过外接管道连接连通，所述的平衡通道排出的水蒸气通过外接管道经进气口进入转子腔内压缩。本技术方案中，机壳设置有与转子腔连通的进气口，待压缩气体通过进气口进入转子腔内通过转子组压缩，设置平衡通道与进气口之间通过外接管道连接连通，使得机械密封与梳齿密封之间的水蒸气经平衡通道排出至外接管道，水蒸气通过外接管道输送至进气口再进入转子腔内压缩，提高压缩效率。

12、作为改进，所述的机械密封、梳齿密封和平衡通道均设置于机壳的高压侧。本技术方案中，机壳的高压侧更容易有高温高压水蒸气从压缩腔泄漏，因此高压侧的密封要求更高，通过将机械密封、梳齿密封和平衡通道均设置于机壳的高压侧，高压侧的平衡通道与梳齿密封连通，即可平衡机壳高压侧的气体压力，平衡气压更为高效，且成本较低。

13、作为改进，所述的转子组两端的轴段上均套装有机械密封和梳齿密封，所述的机壳两侧均设置有一组进水流道和出水流道。本技术方案中，在转子组两端的轴段上均套装有一组机械密封和梳齿密封，从而使得转子腔两端的气体泄漏均能够减少，提高整机的密封效率；通过在机壳两侧均设置有一组进水流道和出水流道，同侧的进水流道和出水流道通过该侧的机械密封连通，使得两侧的机械密封均能够被冷却水冷却散热，以延长零部件使用寿命，提高整机的密封效率。

技术特征：

1.一种双螺杆水蒸气压缩机，包括机壳(1)和设置于机壳(1)内的转子腔(11)，所述的转子腔(11)内安装有转子组(2)，所述的转子组(2)两端的轴段(21)上套装有轴承(3)，其特征在于，所述的转子组(2)至少一端的轴段(21)上套装有机械密封(4)，所述的机械密封(4)位于轴承(3)与转子腔(11)之间，所述的机壳(1)上设置有与机械密封(4)适配的出水流道(12)和进水流道(13)，所述的机械密封(4)内部设置有冷却流道(41)，所述的出水流道(12)与进水流道(13)通过冷却流道(41)连通，出水流道(12)输送冷却水至机械密封(4)，冷却水进入冷却流道(41)内以对机械密封(4)冷却，冷却流道(41)内的冷却水通过进水流道(13)排出机壳(1)。

2.根据权利要求1所述的一种双螺杆水蒸气压缩机，其特征在于，所述的机械密封(4)包括第一机封(42)和第一碳环密封(43)；所述的第一机封(42)和第一碳环密封(43)为一体成型结构。

3.根据权利要求2所述的一种双螺杆水蒸气压缩机，其特征在于，所述的冷却流道(41)设置于第一机封(42)内，所述的冷却流道(41)于第一机封(42)内呈环状，所述的第一机封(42)外壁上设置有进水口(421)和出水口(422)，所述的进水口(421)连通进水流道(13)和冷却流道(41)，所述的出水口(422)连通出水流道(12)和冷却流道(41)。

4.根据权利要求1所述的一种双螺杆水蒸气压缩机，其特征在于，所述的机械密封(4)与轴段(21)之间套装有第一密封圈(7)，所述的机械密封(4)通过第一密封圈(7)与轴段(21)外壁抵接。

5.根据权利要求3所述的一种双螺杆水蒸气压缩机，其特征在于，所述的第一机封(42)与机壳(1)内壁之间设置有多个第二密封圈(8)，所述的出水流道(12)和进水流道(13)的两侧均安装有第二密封圈(8)，所述的第一机封(42)的外壁设置有与第二密封圈(8)适配的安装槽，所述的第二密封圈(8)部分安装于安装槽内。

6.根据权利要求5所述的一种双螺杆水蒸气压缩机，其特征在于，所述的出水口(422)为设置于第一机封(42)外壁上的环状凹槽，所述的冷却流道(41)与出水口(422)之间设置有多个斜向流道(423)，所述的冷却流道(41)与出水口(422)通过斜向流道(423)连通，所述的斜向流道(423)与冷却流道(41)靠近转子腔(11)一侧的端部连通。

7.根据权利要求2所述的一种双螺杆水蒸气压缩机，其特征在于，所述的第一机封(42)的端面与机壳(1)的安装台阶之间通过螺栓(9)安装定位。

8.根据权利要求1所述的一种双螺杆水蒸气压缩机，其特征在于，所述的转子组(2)的轴段(21)上套装有梳齿密封(5)，所述的梳齿密封(5)位于机械密封(4)与转子腔(11)之间；所述的机壳(1)上设置有与梳齿密封(5)连通的平衡通道(14)，梳齿密封(5)截留的水蒸气通过平衡通道(14)排出机壳(1)以平衡气压。

9.根据权利要求8所述的一种双螺杆水蒸气压缩机，其特征在于，所述的机壳(1)设置有与转子腔(11)连通的进气口(15)，所述的进气口(15)与平衡通道(14)通过外接管道(6)连接连通，所述的平衡通道(14)排出的水蒸气通过外接管道(6)经进气口(15)进入转子腔(11)内压缩。

10.根据权利要求8所述的一种双螺杆水蒸气压缩机，其特征在于，所述的转子组(2)两端的轴段(21)上均套装有机械密封(4)和梳齿密封(5)，所述的机壳(1)两侧均设置有一组出水流道(12)和进水流道(13)。

技术总结
本技术公开了一种双螺杆水蒸气压缩机，包括机壳和设置于机壳内的转子腔，所述的转子腔内安装有转子组，所述的转子组两端的轴段上套装有轴承，所述的转子组至少一端的轴段上套装有机械密封，所述的机械密封位于轴承与转子腔之间，所述的机壳上设置有与机械密封适配的进水流道和出水流道，所述的机械密封内部设置有冷却流道，所述的出水流道与进水流道通过冷却流道连通，进水流道输送冷却水至机械密封，冷却水进入冷却流道内以对机械密封冷却，冷却流道内的冷却水通过出水流道排出机壳。

技术研发人员：王云标,康翔朝,袁怀历
受保护的技术使用者：宁波鲍斯能源装备股份有限公司
技术研发日：20240312
技术公布日：2024/12/5