一种高温超导电机的氦传输密封结构.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115733306A(43)申请公布日2023.03.03(21)申请号202211491776.9(22)申请日2022.11.25(71)申请人武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所）地址430064湖北省武汉市洪山区南湖汽校大院(72)发明人董琦代义军周勇郑军李锐(74)专利代理机构武汉凌达知识产权事务所(特殊普通合伙)42221专利代理师刘念涛宋国荣(51)Int.Cl.H02K9/10(2006.01)H02K55/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种高温超导电机的氦传输密封结构(57)摘要本发明公开了一种高温超导电机的氦传输密封结构，包括静止进气管、旋转进气管、回气管、真空夹层管、包括旋转部和静止部分的磁流体密封装置以及包括外环和内环的特斯拉密封结构，本发明在保证不改变现有超导电机氦传输旋转密封拓扑结构的前提下，将射流和特斯拉阀单向流动原理相结合，提出了喷嘴和特斯拉阀结构，喷嘴使得静止进气管喉部流速增大从而动压增大，通往间隙处的静压大大减小，特斯拉阀的单向流通特性对于密度大，粘度低的氦气尤其有效，从而相对于迷宫密封泄漏率进一步降低。CN115733306ACN115733306A权利要求书1/1页1.一种高温超导电机的氦传输密封结构，包括用于连接制冷机的静止进气管（1）、用于为超导电机输送冷媒的旋转进气管（2）和将被加热冷媒送回制冷机的回气管（3），所述的静止进气管（1）和旋转进气管（2）连接并在连接处形成一个缩放喷管流道，所述的静止进气管（1）具有一个渐缩形状并形成小直径的出口喉部，所述的旋转进气管（2）具有一个渐缩渐扩形状的入口部，所述的静止进气管（1）插入所述入口部，静止进气管（1）出口喉部的直径为进旋转进气管（2）的0.5～0.6倍，所述的静止进气管（1）和回气管（3）之间设有隔热用真空夹层管（4），真空夹层管（4）外壁设有由旋转部分（5.1）和静止部分（5.2）组成的磁流体密封装置（5），旋转部分（5.1）与回气管（3）连接，静止部分（5.2）与真空夹层管（4）连接，旋转部分（5.1）和静止部分（5.2）通过轴承定位，其特征在于：所述的缩放喷管流道处设置有对进气和回气进行隔离的特斯拉阀密封结构，所述的特斯拉阀密封结构由外环（6.1）和内环（6.2）组成，采用铝合金或不锈钢材料，所述的内环（6.2）外表面圆周方向上设置有多个圆弧形凹陷，所述的内环（6.2）内表面圆周方向上加工了多个圆弧形凹陷，所述的圆弧形凹陷错开布置。2.根据权利要求1所述的一种高温超导电机的氦传输密封结构，其特征在于，所述的圆弧形凹陷入射角为40～50°，数量4组以上，错开距离为0.2mm，动静间隙小于1mm，回勾角β小于10°。3.根据权利要求1所述的一种高温超导电机的氦传输密封结构，其特征在于，所述的外环（6.1）与不锈钢光管的旋转进气管（2）焊接，内环（6.2）与不锈钢光管的静止进气管（1）焊接。2CN115733306A说明书1/3页一种高温超导电机的氦传输密封结构技术领域[0001]本发明涉及高温超导电机领域，具体为一种基于特斯拉阀结构的氦传输密封结构。背景技术[0002]在高温超导电机中，氦传输装置将氦气从静止的制冷机集成装置传输至旋转的转子，氦气在封闭管路内循环，氦传输装置须密封性好、传输效率高、耐压高而漏热小，是高温超导电机的一个关键设备。[0003]经过多年的发展，现有的氦传输装置在非接触式机械密封结构的基础上进行了改进和发展，开发了基于射流原理的喷嘴与迷宫相结合、基于射流原理的喷嘴与蜂窝相结合的结构，在保证泄漏率的前提下大大降低加工装配难度，加速高温超导电机的工程化进程，如中国公开专利CN109742922A。[0004]此结构使得静止进气管喉部流速增大从而动压增大，改变的压力分布保证绝大部分氦气体直接通入电机内部进行磁体冷却，小部分氦气体通向密封间隙，再通过迷宫密封结构进行二级密封。但是这种组合结构存在缺陷，因为产生射流效果需要较高的速度，气管喉部尺寸是根据额定的流量而设计，所以在氦气体流量发生较大范围变化时，不能保证稳定的密封泄漏率。发明内容[0005]本发明提出了一种高温超导电机的氦传输密封结构，解决现有高温超导电机氦传输密封结构存在的问题。[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高温超导电机的氦传输密封结构，包括用于连接制冷机的静止进气管、用于为超导电机输送冷媒的旋转进气管和将被加热冷媒送回制冷机的回气管，所述的静止进气管和旋转进气管连接并在连接处形成一个缩放喷管流道，所述的静止进气管具有一个渐缩形状并形成小直径的出口喉部，所述的旋转进气管具有一个渐缩渐扩形状的入口部，所