CN101087969A - 用于密封第一构件与第二构件之间的间隙的装置 - Google Patents

用于密封第一构件与第二构件之间的间隙的装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于密封第一构件(4)与第二构件(6)之间的间隙(2)的装置(1)，其中在第一构件(4)的密封面(3)与第二构件(6)的密封面(5)之间设有密封件(7)，设有用于将所述密封件(7)向第一构件(4)方向移动的器件(8，9，10)，其中，所述第二构件(6)的密封面(5)设置成在将所述密封件(7)向第一构件(4)方向移动时对该密封件(7)的导引面。所述器件(8，9，10)包括可运动的夹紧件(8)，将该夹紧件设计成，它的移动导致密封件(7)的移动。

Description

用于密封第一构件与第二构件之间的间隙的装置
技术领域
本发明涉及一种用于密封第一构件与第二构件之间的间隙的装置，其中在第一构件的密封面与第二构件的密封面之间设有密封件。另外，本发明还涉及所述装置在涡轮机中的应用。
背景技术
已知的轴密封例如是迷宫式密封。其中，泄漏流通过所谓的密封唇阻截。这类密封应用在各种不同的涡轮机中。
可以将水轮机、蒸汽轮机、燃气轮机、风车轮、离心泵以及离心式压缩机和螺旋桨总称为“涡轮机”。所有这些机械的共同点是用于从流体中获取能量，以由此来驱动其他机械或反之向流体中输入能量，以便升高其压力。所述流体可以理解为能够实现流动运动的液体和气体。
例如在其它发热的涡轮机中轴密封是利用机械的外壳及内部的密封位置通常借助于迷宫式密封来实现的。但是在可燃烧的、有毒的或昂贵的气体情况下要求相对于周围环境完全气密的封闭，这种封闭利用迷宫式密封是不可能达到的。
在此辅助措施可以采用滑环密封或具有阻截液体性能的密封。在这样的装置中通过在轴与密封环的孔之间的液膜实现密封，这些密封环是防转动的，但是能够沿径向运动，所以能够使轴相对于外壳移动。作为阻截液首先考虑油和水。在选择时要考虑，液体通过释放的气体可能会有哪些变化，例如发泡、黏度变化或化学反应。
当然转子与定子之间的间隙越小，密封效果就越好。期望将这样的密封装置设计成，能够实现整台涡轮机的简单可装配性。另外，要保证，在各种运行条件下转子都能在定子中转动。在转子与定子之间形成不希望的间隙是受离心力和基于高的温度变化引起的转子与定子之间的压差及不同膨胀率的影响。
已知一些借助于阻截气体达到密封效果的密封。有时为了达到高的密封效果，而以消耗大量的阻截气体为代价。此外，已知一些在转子与定子之间实施接触的密封。其中已知一些所谓的毛刷密封装置，在间隙变化时其也起密封作用。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种用于密封第一构件与第二构件之间的间隙的装置，其中所述间隙在所有运行条件下都保持尽可能地小。
上述技术问题通过一种用于密封第一构件与第二构件之间的间隙的装置得以解决，其中，在第一构件的密封面与第二构件的密封面之间设有密封件；在此设有用于将所述密封件向第一构件方向移动的器件；其中，所述第二构件的密封面设置成在将所述密封件向第一构件方向移动时对该密封件的导引面；所述器件包括可运动的夹紧件，将该夹紧件设计成，它的移动导致密封件的移动；所述夹紧件具有相对于所述密封件的运动方向倾斜的第一斜面，该斜面贴靠在该密封件的第二斜面上；所述夹紧件借助于带有弹簧的、用于弹性地支撑该夹紧件的螺栓安置在所述第二构件上。
另外，本发明的优点在于，第一构件与第二构件之间的间隙在一个大的温度范围内可以保持恒定。在温度变高时通常第一构件和第二构件不同程度地膨胀。其结果是间隙变大。本发明采用了密封件，由此通过密封件的移动再度减小了间隙。
另外的优点是，将沿径向的热膨胀转变为沿轴向的运动。
由温度膨胀引起的第一构件的运动在此导致可运动的夹紧件的运动。该运动在此是这样进行的，即，该运动导致密封件沿间隙方向的运动或移动。
由此可以以一种适当的同时也是简单的措施抵制由温度引起的运动。
沿运动方向引起的夹紧件的移动可以说通过共同的斜面转变到另一个运动方向上。在此所述斜面必须具有一个适当的角度。
由此提供了一种简单的方法，即，通过适当设计的表面和一定程度的滑动摩擦将一个方向上的运动转变到另一个方向上。
利用所述装置可以实现使夹紧件尽可能卸去外部作用力。由于温度的变化而使第一与第二构件之间的间隙变化。间隙的增大导致基于弹力而使夹紧件运动。夹紧件的运动最终导致密封件沿间隙的方向运动。
利用所述装置提供了一种通过简单的弹力实现沿一个运动方向运动的可能性。
按一项优选的扩展设计，所述夹紧件的运动方向基本垂直于所述密封件的运动方向。
在此的优点是，通过运动方向的几乎正交的转变达到节省结构空间。
按另一项优选的扩展设计，所述第一构件设计为可围绕旋转轴线旋转地支撑的旋转对称的转子，以及所述第二构件为围绕所述旋转轴线旋转对称构造的定子。
所述用于密封间隙的装置完全适用于密封转子与定子之间的间隙。
按另一项优选的扩展设计，所述密封件由多个围绕所述转子布设的单个密封件构成。
由此提供了一种沿转子轴线能遮盖更大间隙宽度的可能性。因为间隙增大导致密封件的周长增大。间隙减小导致密封件的周长减小。一个设计为环形的密封件据此可能有最小的直径。通过将所述密封件分成一些围绕转子布设的单个密封件，可以提供可变化的周长。
按另一项优选的扩展设计，所述夹紧件设计为围绕转子的环的形式。
这种结构适合于那些可方便地围绕着转子安装一个环形件的转子。
按一项扩展设计，所述夹紧件至少设计成两个部分环。
这种结构适合于那些不能顺利地围绕着转子安装环形件的涡轮机。通过将所述整环分成至少两个部分环可方便地安装这些部分环。
按一项优选的扩展设计，所述夹紧件和密封件分别具有一锥形面，该锥形面设计为，使得该夹紧件的移动引起密封件的移动。
由此提供了一种特别简单的措施，用以实现运动方向的变换。在此这种变换通过需要极小结构空间的纯机械力就可以实现。
按一项优选的扩展设计，所述定子和密封件具有例如与上面所述的锥形面相对置的另一锥形面，该锥形面设计为，使得密封件的移动达到在定子上的贴靠。
由此达到的优点是，通过确定地选择锥形面的角度使密封件对中。亦即避免密封件发生可能导致间隙变化的歪斜。
有利地将所述用于密封间隙的装置应用于涡轮机中。
附图说明
下面借助于在附图中简略表示的实施例对本发明予以详细阐述。在此对于相同或功能相同的构件采用相同的附图标记。附图中：
图1示出用于密封间隙的装置的剖视图；
图2示出所述装置的侧视图。
具体实施方式
图1示出用于密封间隙2的装置的剖视图。在第一构件4的密封面3与第二构件6的密封面5之间设有密封件7。
夹紧件8通过螺栓9和弹簧10弹性地支撑在第二构件6上。弹簧10在第一运动方向11上产生一个力。夹紧件8的运动通过斜面12将另一力施加到密封件7上。夹紧件8的运动最终导致密封件7沿另一方向13移动。
在第二构件6与密封件7之间设另一斜面。通过选择所述第一斜面和另一斜面14的适宜角度实现密封件7沿间隙2的方向不歪斜的运动。
按热力学的平衡将弹簧10的弹力、第一斜面12和另一斜面14选择为，使得形成尽可能小的间隙。在温度升高时第二构件6沿膨胀方向15膨胀。在将密封件7固定地安置在第二构件6上时，这导致间隙2的增大。第二构件6沿膨胀方向15的运动基于弹簧10沿第一运动方向11的弹力导致夹紧件8的运动。夹紧件8这样移动，即，使得该移动导致密封件7沿方向13的移动。
在此第一运动方向12和方向13基本相互垂直。
第一构件4可以设计为一个可围绕旋转轴线16旋转地支撑的旋转对称的转子17。第二构件6可以是一个围绕旋转轴线16旋转对称构造的定子18。
可以通过适当选择密封件7、夹紧件8及第二构件的材料来影响间隙2。因此，间隙2的大小取决于占主导的运行状态。
图2示出所述用于密封转子与定子之间的间隙的装置的侧视图。在图2所示的实施方式中，夹紧件设计为围绕转子17的环的形式。对于夹紧件8的结构也可以设想两个部分环的形式。
密封件7在图2所示的实施方式中细分成多个、总共八个单个密封件7。
在这种实施方式中夹紧件8和密封件7设计为，它们分别具有锥形面，其中夹紧件8的移动引起密封件7的移动。
另外，在该实施方式中定子18和密封件7具有另一锥形面，该锥形面设计为，使得密封件7的移动达到在定子18上的贴靠。

Claims (9)

1.一种用于密封第一构件(4)与第二构件(6)之间的间隙(2)的装置(1)，其中在第一构件(4)的密封面(3)与第二构件(6)的密封面(5)之间设有密封件(7)，其特征在于，设有用于将所述密封件(7)向第一构件(4)方向移动的器件(8，9，10)，其中，
所述第二构件(6)的密封面(5)设置成在将所述密封件(7)向第一构件(4)方向移动时对该密封件(7)的导引面，
所述器件(8，9，10)包括可运动的夹紧件(8)，将该夹紧件设计成，它的移动导致密封件(7)的移动，
所述夹紧件(8)具有相对于所述密封件(7)的运动方向(11)倾斜的第一斜面(12)，该斜面贴靠在该密封件(7)的第二斜面(19)上，
所述夹紧件(8)借助于带有弹簧(10)的、用于弹性地支撑该夹紧件(8)的螺栓(9)安置在所述第二构件(6)上。
2.如权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述夹紧件(8)的运动方向(11)基本垂直于所述密封件(7)的运动方向(13)。
3.如权利要求1或2所述的装置(1)，其特征在于，所述第一构件(4)设计为可围绕旋转轴线(16)旋转地支撑的旋转对称的转子(17)，以及所述第二构件(6)为围绕所述旋转轴线(16)旋转对称构造的定子(18)。
4.如权利要求3所述的装置(1)，其特征在于，所述密封件(7)由多个围绕所述转子(17)布设的单个密封件(7)构成。
5.如权利要求3所述的装置(1)，其特征在于，所述夹紧件(8)设计为围绕转子(17)的环的形式。
6.如权利要求3所述的装置(1)，其特征在于，所述夹紧件(8)包括至少两个部分环。
7.如权利要求3、4或5所述的装置(1)，其特征在于，所述夹紧件(8)和密封件(7)分别具有一锥形面(12，19)，该锥形面设计为，使得该夹紧件(8)的移动引起密封件(7)的移动。
8.如权利要求3至6中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述定子(18)和密封件(7)具有另一锥形面(14)，该锥形面设计为，使得密封件(7)的移动达到在定子(18)上的贴靠。
9.一种如权利要求1至8中任一项所述的装置(1)在涡轮机中的应用。
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