【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于动密封装置结构，涉及一种负压水蒸气的相变动密封结构及负压水蒸气离心式压缩机。
技术介绍
1、随着近些年制冷空调和低温行业的迅速发展，全世界每年对制冷剂的需求高达百万吨，氟氯烃类等人工合成制冷剂因为对臭氧层的破坏以及对温室效应的促进作用，将逐渐退出历史舞台。因此，寻找新型、高效、绿色、环保并且易得的制冷剂已经成为了整个制冷领域的共识。水作为自然界当中最容易获得的工质之一，其绿色、环保、低廉、稳定、无温室效应、对臭氧层无破坏、汽化潜热大，可以说是最理想的制冷工质。水及水蒸气作为制冷剂最有前景的应用便是空调系统，水制冷剂在空调系统中可采用压缩蒸气制冷循环，充分发挥其汽化潜热大的优势，在典型的夏季家用空调工况下，水蒸气制冷剂的性能系数可以达到4以上，接近甚至超过r22、r410a等目前常用的空调制冷剂。
2、在典型的夏季空调工况下，水蒸气制冷剂的蒸发压力在1-2kpa，冷凝压力在10-15kpa，相较于其他应用于空调系统的制冷剂，水蒸气的工作压力偏小，且整个工作过程处于真空度较高的负压状态下。对于负压系统来说，由于系统内工质的绝对压力和密度均较低，少量外界气体泄漏进系统即会造成系统压力较大程度的提升，故做好水蒸气系统的密封是极为重要的工作内容。
3、现有的负压制冷系统，尤其是负压水蒸气制冷系统大多采用完整的闭式循环，主机、冷凝器、节流装置和蒸发器四者依次连接并采用符合国家标准的真空连接件。但对于负压水蒸气离心式压缩机，需要解决高转速下转子系统的润滑和支撑问题。采用工质润滑的气浮轴承由于水蒸气制冷剂在
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供一种负压水蒸气的相变动密封结构，适用于水蒸气离心式压缩机等高速旋转机械，解决了水蒸气主机内部负压侧与常压侧的密封问题，以及由于负压水蒸气密度较低导致的转子发热量无法及时排出、气浮轴承对转子的承载力不够等问题。
2、为了解决上述问题，本专利技术的实施例提供了一种负压水蒸气的相变动密封结构，其特殊之处在于：
3、包括通水盖板、相变迷宫密封件、加热板、测温元件和控制单元；
4、所述通水盖板、相变迷宫密封件在轴向依次安装，通水盖板靠近常压空气侧，相变迷宫密封件靠近负压水蒸气侧，加热板布置于相变迷宫密封件外侧并与相变迷宫密封件接触；
5、所述通水盖板在径向开有通水小孔；所述通水小孔从通水盖板的径向最外侧开到径向最内侧，在工作时将水蒸气系统中的液态水沿通水小孔外侧注入，液态水沿通水小孔流入，经过单向阀进入通水盖板与主轴的间隙；
6、所述加热板内部有加热元器件，加热板内部的加热元器件发热并使相变迷宫密封件的温度升高，所述测温元件测量相变迷宫密封件的温度，控制单元根据测温元件反馈的温度控制加热元器件的加热温度；
7、所述加热板将相变迷宫密封件的温度加热到高于负压水蒸气侧的饱和温度之上，流经迷宫密封区的液态水得以迅速蒸发，且加热板对相变迷宫密封件的加热温度可调，从而保证密封效果。
8、在一些实施例中，所述相变迷宫密封件，在其内表面设置有迷宫密封结构；所述迷宫密封结构可以设置在相变迷宫密封件上也可以设置在主轴上。
9、在一些实施例中，所述相变迷宫密封件最上侧设置有储水槽，通水小孔中流入的液态水，在常压空气侧和负压水蒸气侧的压差导致的抽吸作用以及重力作用下，沿密封结构与主轴的间隙向下流动，当液态水流至相变迷宫密封件时，储水槽提供储水能力，与反流的水蒸气共同作用，保证负压空气不进入迷宫密封区。
10、在一些实施例中，所述相变迷宫密封件内开孔，测温元件设置在孔内。
11、在一些实施例中，在相变迷宫密封件和通水盖板的接触面上设置o型圈，避免在相变迷宫密封件和通水盖板的接触面上发生泄漏。
12、在一些实施例中，所述在通水盖板上通水小孔出口的位置开设一圈均压槽，液态水沿通水小孔流入时，均压槽将液态水均匀分布于通水盖板与主轴的间隙，使得液态水充满于间隙中。
13、在一些实施例中，所述在通水盖板和相变迷宫密封件的接触面向外引线，测温元件通过引线与控制单元连接。
14、另外，本专利技术还提出一种负压水蒸气离心式压缩机，其特殊之处在于：包括上述的负压水蒸气的相变动密封结构。
15、与现有技术相比，本专利技术的负压水蒸气的相变动密封结构至少具有下列有益效果：
16、1.本专利技术提供的负压水蒸气的相变动密封结构，将水蒸气系统内的液态水沿通水盖板的通水小孔引入通水盖板与主轴的间隙中，通水盖板和主轴的间隙被液态水充满，即负压水蒸气侧与常压空气侧的泄漏面被液态水充满，液态水在常压空气侧和负压水蒸气侧的压差及重力作用下，沿间隙向下流动进入储水槽，进而进入相变迷宫密封件与主轴间隙中的迷宫密封区，加热板内部的加热元器件发热并使相变迷宫密封件的温度升高，迷宫密封区的液态水迅速蒸发，体积迅速膨胀，导致在迷宫密封中产生节流效应和滞止效应，蒸发的极少量水蒸气进入负压水蒸气侧，通水小孔中流入的液态水无法进一步进入迷宫密封中，还未流入迷宫密封区的液态水充满于通水盖板与主轴的间隙中，所述通水小孔内流入的液态水在通水盖板与主轴的间隙中充满后，可向常压空气侧流出，并不影响负压水蒸气侧正常工作，常压空气侧的空气无法进入密封侧，形成了由蒸发的水蒸气密封负压水蒸气侧、液态水密封常压空气侧的相变动密封结构，相较采用机械结构密封或者单纯的干气密封效果更好；
17、2.本专利技术提供的负压水蒸气的相变动密封结构，当液态水通入通水盖板和主轴的间隙时，液态水会向负压水蒸气侧流动，由于相变迷宫密封件受到加热板的加热，且在负压条件下水蒸气的饱和温度较低，故液态水在流经相变迷宫密封件时会气化，迷宫密封结构与主轴的间隙很小，气化的水蒸气体积急速膨胀，并在向负压水蒸气侧流动的过程中受到节流效应的作用，水蒸气无法通过迷宫密封的间隙流向负压水蒸气侧，起到负压水蒸气侧与常压空气侧的密封效果；
18、3.本专利技术提供的负压水蒸气的相变动密封结构，可以良好地密封负压水蒸气与常压空气，防止常压空气进入负压系统。负压水蒸气主机在运行时会遇到由于负压水蒸气密度过低导致的电机和滚珠轴承发热量过大、气浮轴承承载力不够等问题，故需要将轴承和电机置于常压空气环境中，本专利技术提供的负压水蒸气的相变动密封结构，提出了一种解决此类工程问题的方法。
19、上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
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1.一种负压水蒸气的相变动密封结构，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种负压水蒸气的相变动密封结构，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种负压水蒸气的相变动密封结构，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的一种负压水蒸气的相变动密封结构，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的一种负压水蒸气的相变动密封结构，其特征在于：
6.根据权利要求1-5任一所述的一种负压水蒸气的相变动密封结构，其特征在于：
7.根据权利要求1-5任一所述的一种负压水蒸气的相变动密封结构，其特征在于：
8.一种负压水蒸气离心式压缩机，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种负压水蒸气的相变动密封结构，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种负压水蒸气的相变动密封结构，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种负压水蒸气的相变动密封结构，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的一种负压水蒸气的相变动密封结构，其特征在于：
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【专利技术属性】
技术研发人员：侯予，杨宇昂，陈双涛，杨潇翎，张蓓乐，陈良，张泽，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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