一种超导旋转机械的低温氦气传输密封结构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109340379A(43)申请公布日2019.02.15(21)申请号201811150721.5(22)申请日2018.09.29(71)申请人同济大学地址200092上海市杨浦区四平路1239号(72)发明人付小莉任智博李锦(74)专利代理机构上海科盛知识产权代理有限公司31225代理人杨元焱(51)Int.Cl.F16J15/43(2006.01)F16J15/3284(2016.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种超导旋转机械的低温氦气传输密封结构(57)摘要本发明涉及一种超导旋转机械的低温氦气传输密封结构，包括静止进气管、旋转进气管和回气管，所述静止进气管插入旋转进气管内并间隔设置，沿低温氦气进气方向，所述静止进气管的出口端为直径逐渐缩小的锥形，所述静止进气管与旋转进气管之间设置用于阻止低温氦气泄漏的蜂窝密封结构。这种密封结构首先采用了第一级密封-后台阶结构后大大降低了通向泄漏间隙低温氦气的压力，然后通过第二级蜂窝密封结构实现了泄露间隙处的低漏率，两级密封结构均易于加工制造，从而有效加快了超导旋转机械工程化的进程。CN109340379ACN109340379A权利要求书1/1页1.一种超导旋转机械的低温氦气传输密封结构，包括静止进气管、旋转进气管和回气管，所述静止进气管插入旋转进气管内并间隔设置，其特征在于，沿低温氦气进气方向，所述静止进气管的出口端为直径逐渐缩小的锥形，所述静止进气管与旋转进气管之间设置用于阻止低温氦气泄漏的蜂窝密封结构。2.根据权利要求1所述的低温氦气传输密封结构，其特征在于，所述蜂窝密封结构固定设在静止进气管的外壁，由多个蜂窝孔形状的中空六棱柱组成，呈阵列布满静止进气管的圆周外壁。3.根据权利要求2所述的低温氦气传输密封结构，其特征在于，所述中空六棱柱沿静止进气管的外壁周向等间距布置，并组成圆环状。4.根据权利要求2所述的低温氦气传输密封结构，其特征在于，所述蜂窝密封结构采用耐低温不锈钢带材，钎焊在静止进气管外壁。5.根据权利要求2所述的低温氦气传输密封结构，其特征在于，所述蜂窝密封结构与旋转进气管内壁之间的间隙为0.5-1mm，蜂窝孔宽度为1.6-3.2mm，深度为0.8-1.6mm。6.根据权利要求1所述的低温氦气传输密封结构，其特征在于，所述静止进气管出口端锥形的倾斜角度为30-35°。7.根据权利要求1所述的低温氦气传输密封结构，其特征在于，所述旋转进气管的入口段与所述静止进气管的出口段均由直径依次缩小的多个台阶管段组成，所述静止进气管末端出口位置位于旋转进气管最细台阶管段的入口处。8.根据权利要求1所述的低温氦气传输密封结构，其特征在于，该低温氦气传输密封结构还包括磁流体密封装置，所述磁流体密封装置包括设于静止进气管外壁的静止部分和设于旋转进气管上的旋转部分，旋转部分和静止部分之间通过轴承定位，并用磁性液体充满旋转部件和静止部件的间隙。9.根据权利要求1所述的低温氦气传输密封结构，其特征在于，所述回气管连接在旋转进气管外部，所述静止进气管外壁设有与所述回气管相通的管路。10.根据权利要求9所述的低温氦气传输密封结构，其特征在于，所述管路内壁设有真空夹层管。2CN109340379A说明书1/3页一种超导旋转机械的低温氦气传输密封结构技术领域[0001]本发明涉及超导旋转机械领域，具体为一种超导旋转机械的低温氦气传输密封结构。背景技术[0002]在超导旋转机械中，低温氦气传输装置是静止的制冷机与转子之间的过渡装置，用于将冷氦气从静止的制冷机集成装置传输至旋转的转子，同时将吸热后的冷氦气由转子传输至制冷机集成装置内再冷却，冷氦气在封闭管路内循环。[0003]整个低温系统由外置静止的制冷机集成装置、低温氦气传输装置、转子真空内管路及氦气储存装置组成。根据超导旋转机械的工作需要，低温氦气传输装置须密封性好、传输效率高、耐压高而漏热小，该装置性能的优劣直接影响到超导旋转机械的总体性能，是超导旋转机械的一个关键设备。[0004]现有的低温氦气传输装置采用的结构为非接触式机械密封结构，低温氦气从低温制冷机通过进气管进入转子端轴，由于回气温度高于进气温度，为避免能量损失，进气管与回气管之间通过真空夹层隔热，并且在静止与旋转连接处通过非接触式密封对进气和回气进行隔离，防止进气“短路”到回气管路。回气管静止段与环境温度之间通过真空夹层隔热，进口段要伸进一段长度以减少传导漏热。静止与旋转部分存在转动间隙，间隙内充满氦气，为尽量减少对流导热的热量损失，间隙应尽可能小，内部泄漏的气体最后经过一段管道间隙的冷却通过磁流体密封设备完全密封保证无外漏。[0005]现有的低温氦气传输结构有较大的缺陷，为了保证满足系统