CN101287911A - 包括密封系统的离心压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种离心压缩机(20)，它包括涡轮(85)，该涡轮确定有外径(190)并可以关于轴线转动，以提供经压缩的流体流，该经压缩的流体流的一部分流过该外径周围以形成泄露流。伸长部(200)，该伸长部由该涡轮延伸并包括第一密封部分(215)，该第一密封部分具有平均直径(230)，该平均直径大于或等于该外径的大约50％。静止密封环(270)，该静止密封环包括具有多个齿(320)的第二密封部分(275)。该第二密封部分邻近该第一密封部分(215)设置，以形成禁止该泄露流通过的密封。

Description

包括密封系统的离心压缩机

相关申请

本申请要求按照美国第35U.S.C.sec.119在2005年9月19日提交的临时专利申请No.60/718440的优先权，在这里将该申请结合进来作为参考。

技术领域

本发明涉及一种用于离心压缩机的涡轮(impeller)。更具体地说，本发明涉及一种用于离心压缩机的涡轮，它包括在背部的一个密封表面。

背景技术

在离心压缩机，也被称为动力学压缩机，中气体的压缩是基于能量由一组旋转的涡轮叶片转移到气体。传统的离心气体压缩机包括一个静止不动的壳体和在该壳体内的一个涡轮，该涡轮可关于一个轴线旋转。在大致轴向的方向上将气体比如空气引向涡轮叶片的前边缘，并且气体在叶片的后边缘以大致径向的方向出去，典型地进入一个扩压器(diffuser)随后进入一个涡壳(volute)。旋转的叶片通过改变动量或速度提供能量，并且提高气体的压力。随后由于在静止的扩压器和下游的收集系统(例如涡壳)中通过将气体速度降低，与动能相关的气体动量被转变成压力能。与在叶片的前边缘的气体相比，在叶片的后边缘的气体的压力增加了。因为离心压缩机既包括静止不动的部件也包括运动的部件，所以需要密封装置以容纳由涡轮排出的经压缩的气体。

由于涡轮的刚硬度不对称，因旋转造成的与质量有关的主体作用力(mass-related body forces)(例如离心作用力)施加到涡轮上，因而产生方向朝向涡轮的叶片侧的特征位移。

可以通过具有负荷承载能力的一个推力轴承(或止推轴承)吸收作用在包括一个或多个涡轮的轴上的净轴向推力，该轴承的负荷承载能力一般取决于轴承类型，设计，性能和成本。在涡轮运行期间，可能发展出不同的空气动力学诱导的状态，使得净推力的方向可以逆转，因此需要另外的推力轴承以针对压缩机的周围的静止不动的结构将转子组件保持在适当的轴向位置。

发明内容

在一个实施例中，本发明提供一种离心压缩机，它包括一涡轮，所述涡轮确定有一外径并可以关于一轴线转动，以提供一经压缩的流体流，所述经压缩的流体流的一部分流过所述外径周围以形成一泄露流。一伸长部，所述伸长部由所述涡轮延伸并包括第一密封部分，所述第一密封部分具有平均直径，所述平均直径大于或等于所述外径的大约50％。一静止密封环，所述静止密封环包括具有多个齿的第二密封部分。所述第二密封部分邻近所述第一密封部分设置，以形成禁止所述泄露流通过的密封。

在另一实施例中，本发明提供一种离心压缩机，它包括一涡轮，所述涡轮确定有一外径并可以关于一轴线转动，以提供一经压缩的流体流，所述经压缩的流体流的一部分流过所述外径周围以形成一泄露流。一伸长部，所述伸长部由所述涡轮延伸并包括第一密封部分，所述第一密封部分沿泄露流方向具有多个阶梯。所述多个阶梯中的第一阶梯具有第一直径，每个接续的阶梯的直径小于相邻的上游阶梯的直径。一静止密封环，所述静止密封环包括具有多个齿的第二密封部分，每个齿邻近所述多个阶梯中的其中一个阶梯设置，以形成多个禁止所述泄露流通过的密封点。

在又一实施例中，本发明提供一种离心压缩机，它包括一涡轮，所述涡轮确定有一外径并可以关于一轴线转动，以提供一经压缩的流体流，所述经压缩的流体流的一部分流过所述外径周围以形成一泄露流。一伸长部，所述伸长部由所述涡轮延伸并包括第一密封部分。一壳体，所述壳体联接于所述涡轮以至少部分地支持所述涡轮用以转动。所述壳体包括第一表面和孔。一静止密封环，所述静止密封环包括第二密封部分，联接所述第一表面的第二表面，和与所述孔的接合的对准表面，所述对准表面包括挤压件，所述挤压件响应于与所述孔的接合永久地变形。所述第一表面、所述第二表面、所述孔和所述对准表面协同工作，以将所述第二密封部分邻近所述第一密封部分定位用来形成密封。

对于本领域技术人员而言，通过阅读下面的详细描述，权利要求书和附图将会清楚本发明的其它特点和优点。

附图说明

图1是实施本发明的流体压缩系统的穿过转动轴线取的剖视图；

图2是图1的流体压缩系统的涡轮的放大剖视图；

图3是图2所示涡轮的一部分的剖视图；

图4是图2所示涡轮的一部分的另一剖视图；

图5是图1所示静止密封环穿过转动轴线取的剖视图；

图6是图5所示静止密封环的两个齿的剖视图；

图7是实现本发明的另一种静止密封环的剖视图，该密封环包括从中穿过的流动路径；

图8是图2的离心压缩机的一部分的剖视图；

图9是图2的离心压缩机的另一部分的剖视图；

图10是先有技术涡轮的压力分布的示意图；以及

图11是图2所示涡轮的压力分布的示意图。

具体实施方式

在详细地解释本发明的任何实施例之前，应当理解，本发明的应用不限于在下面的描述中叙述的或者在下面的附图所图示出的结构和部件的配置的细节。本发明可以有其它的实施例，并且可以以多种方式实现本发明。同样，应当理解，在这里采用的说法和术语是为了描述的目的，不应该被视为限制。使用“包含”，“包括”或“具有”以及它们的类似词义意味着包括列在后面的那些物品和它们的等价物，以及附加的物品。在任何方法权利要求中具体说明的限制次序并不意味着在那里叙述的步骤或动作必须按那个次序进行，除非在说明中明确地叙述了次序。

图1图示出一种流体压缩系统10，它包括一个原动机(或主驱动机)，比如联接到压缩机20上的马达15，且可操作该原动机以产生压缩的流体。在图示出的结构中，采用电动机15作为原动机。然而，其它结构可以采用其它的原动机，比如但不限于，内燃机引擎，柴油引擎，燃气涡轮机等等。

电动机15包括一个转子25和一个定子30，定子形成一个定子孔35。转子25支承成在轴40上旋转，并且基本上被定位在定子孔35中。图示出的转子25包含永久磁体45，它与定子30所产生的磁场相互作用，以产生转子25和轴40的转动。可以改变定子30的磁场，从而改变轴40的旋转速度。当然，如果愿意，其它结构可以采用其它类型的电动机(例如，同步电动机，感应电动机，带电刷的直流电动机等等)。

将马达15定位在壳体50内，该壳体对于马达15既提供支承，又提供保护。在壳体50的两端设置有轴承55，且通过壳体50直接或者间接地支承轴承。轴承55进而支承着轴40，用以实现转动。在图示出的结构中，采用了磁性轴承55，其它轴承(例如滚柱轴承，滚珠轴承，针式轴承等)也适于使用。在图1所示的结构中，采用了第二轴承60，在磁性轴承55中的一个或两个失效的情况下提供对轴的支承。

在某些结构中，一个外套筒65围绕着壳体50的一部分，并且在它们之间形成冷却通路70。一种液体冷却剂(例如乙二醇，制冷剂等)或气体冷却剂(例如空气，二氧化碳等)流过冷却通路70，以在工作过程中冷却马达50。

在壳体50的一端可以设置一个电气箱(或接线盒)75，以装放各种部件比如马达控制器，制动器，开关以及类似物。马达轴40延伸越过壳体50的相反那端，从而以使轴可以连接到压缩机20上。

压缩机20包括一个进口壳体80或进口环，一个涡轮85，一个扩压器90以及一个涡壳95。涡壳95包括第一部分100和第二部分105。第一部分100装接到壳体50上，以把压缩机20的静止部分联接到马达15的静止部分上。将第二部分105装接到第一部分100上，以形成入口通道110和收集通道115。第二部分105也形成一个排放部分120，该排放部分包括一个排放通道125，该排放通道与收集通道115处于流体连通状态，以由压缩机20排放出经压缩的流体。

在图示出的结构中，涡壳95的第一部分100包括一个腿130，该腿对于压缩机20和马达15提供支承。在其它结构中，采用其它部件将压缩机20和马达15支承在水平位置。在另外的结构中，采用一个或多个腿或者其它装置将马达15和压缩机20支承在竖直取向或者任何所希望的取向上。

将扩压器90径向上定位于收集通道115的里面，使得由涡轮85流出的流体在进入涡壳95之前必须通过该扩压器90。扩压器90包括空气动力学表面135(例如叶片，导向叶片，翅片等)，在图2中示出，这些表面配置(或布置)成在流体流过扩压器90时降低流速并提高流体的压力。

把涡轮85联接到转子轴40上，使得涡轮85与马达转子25一起转动。在图示出的结构中，将一个杆140通过螺纹与轴40接合，并且使一个螺母145通过螺纹与杆140接合，以把涡轮85固定地装接到轴40上。涡轮85延伸越过支承马达轴40的轴承55，这样，涡轮就以悬臂方式得到支承。其它结构可以采用把涡轮85装接到轴40上的其它安装方案和支承涡轮85的其它支承方案。这样，本发明不应当限于图1中示出的结构。进而，尽管图示出的结构包括直接联接到涡轮85上的马达15，但是，其它结构可以采用速度提高装置，比如一个齿轮箱，以使马达15可以以比涡轮85低的速度运行。

涡轮85包括多个空气动力学表面或叶片150，这些叶片配置成形成一个导入部分155和一个导出部分160。导入部分155定位于涡轮85的第一端，并且可操作该导入部分在基本轴向的方向上将流体抽吸进涡轮85中。叶片150使流体加速，并且使流体的方向朝向位于涡轮85的相反那端附近的导出部分160。在至少部分径向的方向上由导出部分160排出流体，该导出部分围绕着涡轮85伸展360度。

涡轮85与静止的密封环270协同工作，以形成一个密封装置(或密封)。该密封装置设置成降低施加到涡轮85的背面上的轴向作用力，从而减小朝向叶片150的总的轴向推力。将推力减小到容许使用活性磁性推力轴承(an active magnetic thrust bearing)163，而不使用更传统的推力轴承。磁性推力轴承163包括一个推力盘164，与上面没有提到的密封系统可能必须有的直径相比，推力盘164的直径减小。

进口壳体80有时被称为进口环，该进口壳体80连接到涡壳95上，并且进口壳体80包括通到涡轮85上的一个流动通道165。涡轮85把要被压缩的流体沿流动通道165抽吸并抽入涡轮85的导入部分155。流动通道165包括一个涡轮接口部分170，该接口部分的位置靠近涡轮85的叶片150，以减少流体在叶片150的顶部上的泄漏。因此，涡轮85与进口壳体80协同工作，以形成多个基本上封闭的流动通道175。

在图示出的结构中，进口壳体80也包括一个法兰180，它使管道或者其它的流通部件或其它的保持部件的连接(或装接)变得容易。例如，可以将一个过滤器组件连接到法兰180上，且利用该过滤器组件在把要压缩的流体引导到涡轮85之前对流体进行过滤。一个管道可以由该过滤器组件通到法兰180，以将过滤器之后的系统基本上密封起来，并禁止不想要的流体或污染物进入。

转到图2，其中更详细地图示出涡轮85。涡轮85包括一个轮毂181或本体，它具有前侧面182和后侧面184，叶片由该前侧面伸展，而后侧面184与前侧面182相对。导入部分155基本上为环形，并沿着进口路径185将流体抽吸到涡轮85中。流体在基本轴向的方向上进入，并且流过在相邻的叶片150之间形成的通道175，到达导出部分160。导出部分160的出口确定涡轮85的外径190。

图3图示出涡轮85的背面184，该背面包括一个平衡环195，一个伸长部200以及一个对准部205。将对准部205的尺寸确定成至少部分地配装在作为轴40的一部分形成的孔210内。这为涡轮85提供支承，以防止在轴40与涡轮85之间出现对不准，这种对不准可能产生不希望出现的震动。在某些结构中，轴孔210和对准部205包括对准结构(或特征)(例如键槽)，这些对准结构帮助实现想要的对准。

平衡环195在涡轮85的背面184上提供附加的材料，为的是在实现平衡过程中使用。可以在选定的径向位置和角度位置由平衡环195上去掉一些材料，如对于特定的应用所要求的那样，以使涡轮85实现静态平衡和动态平衡。当然，其它的结构以不同的方式设置平衡环195，或者完全省掉平衡环195。

伸长部200由背面184在大致轴向的方向上离开叶片150伸展。该伸长部200包括第一密封部分215和一个内表面225，第一密封部分包括多个密封表面220，而内表面在某些结构中可能包括另外的多个密封表面。第一密封部分215确定平均径向直径230，在优选的结构中，该平均径向直径比涡轮85的最外直径190的大约50％大。伸长部200的位置将涡轮85的背面184分成第一环形区域235和第二环形区域240，第一环形区域径向上设于伸长部200的外面，并且伸展到涡轮85的最外直径190，而第二环形区域径向上设于伸长部200的里面，并且径向向内伸展到对准部205。

图4更详细地图示出伸长部200。围绕着悬臂的伸长部200的包络部(或包络线)245在包括轴线的那个剖面中大致为梯形。在三维尺寸中，伸长部200的外包络部包括两个截锥形表面，但是，伸长部200的其它形状也是可能的。多个阶梯250形成第一密封部分215的多个密封表面220。每个阶梯250包括大致轴向延伸的第一部分255和大致径向延伸的第二部分260，第一部分255与第二部分260基本上形成一个直角。如在图4中所示，最靠近背面184的那个轴向延伸的第一表面255具有最大的直径，每个接续的轴向表面255随着它们离开背面184越来越远而直径逐渐减小。换句话说，由最靠近叶片150的那个表面255开始，按照轴向的次序由轴向表面225的相对应的径向尺寸确定的顺序基本上均匀地减小。大致径向的表面260与邻近的轴向表面255相互连接，以形成多个密封表面220。在优选的结构中，轴向表面255在轴向长度上基本上相等，而在任意两个相邻的轴向表面255之间的径向变化近似相等。换句话说，径向表面260的长度都基本上相等。在其它结构中。可以采用其它的阶梯图案。例如，一种结构采用交替的高部和低部。因此，本发明不应当仅限于图示出的密封表面的图案220。

在优选结构中，伸长部200，平衡环195，对准部205以及叶片150由单一的均匀材料件整体地形成。当然，其它的结构可以装接多种部件或者用另外方式形成多种部件。

返回到图2，图示出的结构包括装接到马达壳体50上的一个轴承支承壳体265。该轴承支承壳体265至少部分地支承着轴承55，60，且它也可以支承流体压缩系统10的其它静止不动的部件。装接到该轴承支承壳体265上的静止的密封环270包括第二密封部分275，该第二密封部分的位置邻近形成密封件(或密封)280的第一密封部分215。如关于图11将更详细地讨论的那样，密封件280最好是一个迷宫型的密封件。

图5比在图2中所示的更详细地图示出静止密封环270。静止密封环270包括第二密封部分275，一个法兰285，多个螺栓孔290以及一个对准表面295。法兰285配装成贴靠基本径向的平面表面298上，以把静止密封环270定位在所希望的轴向位置。在优选结构中，使一个垫片300(在图2中示出定位于法兰285与径向的平面表面298之间，该垫片具有可选择的厚度或者可调整的厚度，以设定静止密封环270的轴向位置。螺栓305(在图2中示出)穿过螺栓孔290，且将静止密封环270装接到轴承支承壳体265或者其它的静止部件上。

对准表面295配装在一个孔310中，该孔形成为轴承支承壳体265的一部分，并且将该孔的尺寸确定成容纳对准表面295。在优选结构中，采用轻微的过盈或压配合，以确保静止密封环170的位置与轴承支承壳体265共轴线。为了适应压配合，对准表面195可包括挤压结构(或特征crush features)315，比如隆起，凹槽，或者其它结构，这些结构使得在组装过程中可比较容易地变形。一旦将轴承支承壳体265和静止密封环270彼此联接起来，可能发生的相对运动将非常小。为了拆开该组件可以采用起重螺栓(jack bolts)。在采用起重螺栓的结构中，另外的螺纹孔穿过法兰285，以使得螺栓可以将静止密封环270与轴承支承壳体265分开。在其它结构中，可以将轴承支承壳体265与静止密封环270形成为单一部件，或者如果愿意可以形成为多于两个的部件。

如在图5中所示，第二密封部分275包括多个齿320，这些齿至少部分地在径向上向内延伸。图6更详细地图示出这些齿320中的两个齿和它们之间的内腔323。每个齿320的剖面基本上为梯形，在相邻的齿320之间和在齿320与静止密封环270的其余部分之间有大的倒角半径(fillet radiuses)。因此每个齿320包括上游侧325和下游侧330，这些侧面至少部分地径向向内延伸，并且终止于顶端表面335处。在图示出的结构中，上游侧325和下游侧330不平行。具体地说，每个齿320大致在既有径向分量又有轴向分量的方向上延伸，使得每个齿相对于轴线332形成一个倾斜角331。使每个齿320的下游侧330相对于轴向方向以近似45度的角度取向，且使每个齿320的上游侧325相对于轴向方向以近似30度的角度取向。然而，其它结构可以采用平行的上游侧325和下游侧330，或者采用不是在这里图示出的角度。

顶端表面335基本上在轴向的方向上伸展，并且确定顶端半径340。在图示出的结构中，邻近涡轮85的齿320的顶端半径340为最大，每个相邻的齿320的顶端半径340随着该齿320离开涡轮85越远而逐渐变小，换句话说，由在轴向上最靠近叶片150的齿320开始，按照轴向的次序由顶端表面335的相对应的径向尺寸340确定的顺序在轴向上减小。在优选的结构中，每个顶端表面335的半径340的改变近似等于多个轴向阶梯表面255的半径的改变。在其它结构中，齿320具有尖锐的边缘尖端或者刀刃尖端(或顶端)，而不是在这里图示出的轴向表面335。在另一些结构中，采用倒圆的顶端。

图7图示出静止密封环345的另一种结构，它与图5的静止密封环270类似，但是附加地包括一个流动通道350。流动通道350将静止密封环345分成高压部分355和低压部分360，且该流动通道特别适于在想要隔绝被压缩的流体的应用中使用。可以在流动通道350引入压力比在流动通道350的入口处的预期的压力要高的气体。该高压气体将禁止被压缩的流体流过流动通道350。相反，被引入的气体将流过密封环345的低压部分360。替代地，可以将低压作用在流动通道350上，使得正被压缩的流体流过高压部分355，并且通过低压部分360抽吸入空气。空气和正被压缩的流体在流动通道350中混合，并且由系统10将该混合物抽出。

图8更详细地图示出完成的迷宫式密封件280。在图示出的结构中，每个顶端表面335与轴向表面255之一对准，以形成一个径向密封点365，其在顶端表面335与轴向表面255之间具有一个狭窄的间隙370。此外，某些结构可以使齿320的位置邻近径向延伸的表面260，以形成一个轴向密封点375。在其它结构中，可以采用其它的配置(或布置)。例如，可以将多个齿320定位于共同的轴向表面255上。替代地，可以采用直的齿。

迷宫式密封件280提供了适当的密封，而在转动部件与静止部件之间没有不希望出现的接触。如果在无意中出现了这样的接触，相对较窄的齿320将对于摩擦和加热提供非常小的表面面积。此外，密封表面335，255中的一个表面或两个表面可以由一种弹性材料或者一种可研磨的材料制成，以进一步降低如果出现不希望的接触时损坏涡轮85或静止密封环270的可能性。

在运行中，将电力提供给马达15，以产生轴40和涡轮85的转动。随着涡轮85转动，将要被压缩的流体抽吸到进口壳体80中，并且进入涡轮85的导入部分155中。涡轮85将流体由接近零的速度加速到在导出部分160的高速度。此外，涡轮85在导入部分155与导出部分160之间产生压力的增加。

在流过涡轮85之后，流体进入扩压器90。扩压器90作用在流体上，以使流体的速度降低。这种速度的降低将流体流动的动能转变成位能或者高压。现在的高压流体流出扩压器90，并且通过入口通道110进入涡壳95。随后，高压流体进入收集通道115，该收集通道收集来自围绕入口通道110的任何角度位置的流体。随后，收集通道110引导高压流体通过排放通道125离开涡壳95。一旦由涡壳95排放出来，可以使流体通到几个不同的部件，这包括但不限于干燥系统、中间阶段的(或中级)热交换器，另外的压缩机，储存罐，使用者，空气使用系统等。

参见图9，其中可以看出，在旋转的涡轮85与静止不动的扩压器90之间设有一个空间380。尽管希望使这个空间380变小，但是，某些被压缩的流体围绕涡轮85泄漏、通过这个空间380并到达涡轮的背面184将是不可避免的。这股高压泄漏流385径向向内流动，直到它达到迷宫式密封件280为止。为了通过迷宫式密封件280，泄漏流必须在每个顶端表面335与邻近齿320的径向和轴向表面255，260之间通过。泄露流385首先必须加速，流过在齿320与相应的径向和轴向表面255，260之间形成的狭窄间隙370或开孔。在流过这些狭窄的间隙370之后，泄露流385就暴露给相邻的齿320之间的相对较大的内腔323，并且快速膨胀充填该内腔323。该膨胀过程不是很有效，且将产生一系列蜗旋和涡流，这些涡流将使流体的压力稍微降低。此外，涡轮85的旋转会迫使流体径向向外进入内腔323的底部，并离开下一个密封件开孔370，该密封件开孔在径向上设于前一个密封件开孔370的里面。随着泄露流385流过每个齿320，这个过程继续，直到泄露流385最后以仅稍微比大气压力(或者压缩系统10的环境压力)高一点的压力流出迷宫式密封件280为止。

一股冷却空气流390流过马达15和轴承55，60，并进入涡轮85与轴承支承壳体265之间的空间。冷却空气390的压力也稍稍高于大气压力(或环境压力)，并且其压力最好稍微高于由迷宫式密封件280流出的泄漏流385的压力。两股流385，390相互混合，并且通过在壳体50中形成的口395流出系统。通过把冷却空气390保持在比泄漏流385稍微高一点的压力，系统10禁止热泄漏流385的不希望泄露流进入马达15。此外，把在涡轮85与轴承支承壳体265之间的间隙空间保持为一个小的数值，以进一步禁止热泄漏流385经过进入轴承55，60和马达15。

伸长部200的定位也帮助使运行过程中涡轮85所产生的推力负荷达到平衡。图10图示出先有技术涡轮400，它包括在轴上的标准密封件(或密封)配置。因为对于给定的径向间隙在轴处的流动面积比在较大直径处对于相同的径向间隙的流动面积小，所以一般采用轴密封件。在运行过程中，涡轮400的最内前边缘就暴露给稍微比涡轮400的进入压力高一点的压力。当流体流沿着涡轮运动时，压力以基本上线性的方式增加。在涡轮的出口(出口段)压力处于它的最高水平(在通过扩压器和涡壳之前)。因此，涡轮400的前部暴露给一个压力梯度405，该压力梯度随着离开转动轴线的径向距离增加。

流出涡轮400的高压流体的一部分围绕涡轮400的外径流到背部。在先有技术的涡轮400的背部除了轴密封件以外没有任何机构来降低泄漏流的压力。这样，整个背部就暴露给高压流体。因此，背面经受在整个面积上基本均匀的压力梯度410。这产生朝向入口的净推力，如箭头415所表示的那样。

转到图11，为了进行比较图示出本发明的涡轮85。施加在涡轮85的前侧182上的压力和压力梯度420基本上与图10的先有技术涡轮400的相同。然而，伸长部200的设置在背侧184上产生了不同的压力梯度425。如可以看到的那样，高压泄漏流仅施加到在径向上位于伸长部200外面的第一环形部分235上。随着流体流过迷宫式密封件280，压力降低，使得在涡轮85背侧184的其余部分上施加低得多的压力(接近大气压力或环境压力)。尽管净轴向推力，如箭头430所表示的那样，仍然朝向进口段155，但是推力的数值大大减小。推力减小使得可以采用较小的推力轴承，这将消耗较少的动力，并且较少经受过度的加热。

尽管图示出的结构采用伸长部200，该伸长部定位成使净轴向推力的方向保持成如在图10和11中图示出的那样，但是应该很容易清楚，可以改变伸长部200的位置，调节推力负荷的大小，并且如果愿意可以使推力负荷的方向相反。

应当注意，压缩系统10的其它配置可以暴露给不是大气的压力环境，或者在不是大气的压力区域中工作。例如，多级压缩系统可以采用几个阶段，在这样的系统中，迷宫式密封件280的出口所处的压力比大气压力高得多。而且，本发明不应当仅限于在这里描述的压力数值。

因此，本发明其中提供了一种压缩系统10，它包括静止的密封环270，该密封环至少部分地形成一个密封系统，该密封系统配置成能够改进压缩系统10的性能。在下面的权利要求书中叙述了本发明的各种特点和优点。

Claims (22)

1.一种离心压缩机，它包括：

涡轮，所述涡轮确定有外径并可以关于轴线转动，以提供经压缩的流体流，所述经压缩的流体流的一部分流过所述外径周围以形成泄露流；

伸长部，所述伸长部由所述涡轮延伸并包括第一密封部分，所述第一密封部分具有平均直径，所述平均直径大于或等于所述外径的大约50％；以及

静止密封环，所述静止密封环包括具有多个齿的第二密封部分，所述第二密封部分邻近所述第一密封部分设置，以形成禁止所述泄露流通过的密封。

2.按照权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，所述第一密封部分包括多个阶梯。

3.按照权利要求2所述的离心压缩机，其特征在于，所述阶梯的数量与所述齿的数量基本上相等。

4.按照权利要求2所述的离心压缩机，其特征在于，所述多个阶梯中的第一阶梯限定第一阶梯直径，而接续的阶梯中的每一个在泄露流方向上限定的直径小于相邻的上游齿的直径。

5.按照权利要求4所述的离心压缩机，其特征在于，每个齿的顶端限定顶端直径，且其中所述齿的所述顶端直径在所述泄露流方向上被减小，使得每个齿顶端与相邻的阶梯协同工作，以形成基本上均匀的间隙。

6.按照权利要求2所述的离心压缩机，其特征在于，每个阶梯包括大致径向延伸的第一部分和大致轴向延伸的第二部分。

7.按照权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，每个齿在具有轴向分量和径向分量的方向由所述静止密封件延伸。

8.一种离心压缩机，它包括：

涡轮，所述涡轮确定有外径并可以关于轴线转动，以提供经压缩的流体流，所述经压缩的流体流的一部分流过所述外径周围以形成泄露流；

伸长部，所述伸长部由所述涡轮延伸并包括第一密封部分，所述第一密封部分沿泄露流方向具有多个阶梯，所述多个阶梯中的第一阶梯具有第一直径，每个接续的阶梯的直径小于相邻的上游阶梯的直径；以及

静止密封环，所述静止密封环包括具有多个齿的第二密封部分，每个齿邻近所述多个阶梯中的其中一个阶梯设置，以形成多个禁止所述泄露流通过的密封点。

9.按照权利要求8所述的离心压缩机，其特征在于，所述阶梯的数量与所述齿的数量基本上相等。

10.按照权利要求8所述的离心压缩机，其特征在于，每个齿的顶端限定顶端直径，且其中所述齿的所述顶端直径在所述泄露流方向上被减小，使得每个齿顶端与相邻的阶梯协同工作，以形成基本上均匀的间隙。

11.按照权利要求8所述的离心压缩机，其特征在于，每个阶梯包括大致径向延伸的第一部分和大致轴向延伸的第二部分。

12.按照权利要求8所述的离心压缩机，其特征在于，每个齿在具有轴向分量和径向分量的方向由所述静止密封件延伸。

13.按照权利要求8所述的离心压缩机，其特征在于，所述多个阶梯和所述多个齿协同工作，以形成平均密封直径，所述平均密封直径大于或等于所述外径的大约50％。

14.一种离心压缩机，它包括：

涡轮，所述涡轮确定有外径并可以关于轴线转动，以提供经压缩的流体流，所述经压缩的流体流的一部分流过所述外径周围以形成泄露流；

伸长部，所述伸长部由所述涡轮延伸并包括第一密封部分；

壳体，所述壳体联接于所述涡轮以至少部分地支持所述涡轮用以转动，所述壳体包括第一表面和孔；以及

静止密封环，所述静止密封环包括第二密封部分，联接所述第一表面的第二表面，和与所述孔的接合的对准表面，所述对准表面包括挤压件，所述挤压件响应于与所述孔的接合永久地变形，所述第一表面、所述第二表面、所述孔和所述对准表面协同工作，以将所述第二密封部分邻近所述第一密封部分定位用来形成密封。

15.按照权利要求14所述的离心压缩机，其特征在于，所述第一密封部分包括多个阶梯，而所述第二密封部分包括多个齿。

16.按照权利要求15所述的离心压缩机，其特征在于，所述阶梯的数量与所述齿的数量基本上相等。

17.按照权利要求15所述的离心压缩机，其特征在于，所述多个阶梯中的第一阶梯限定第一阶梯直径，而接续的阶梯中的每一个在泄露流方向上限定的直径小于相邻的上游齿的直径。

18.按照权利要求15所述的离心压缩机，其特征在于，每个齿的顶端限定顶端直径，且其中所述齿的所述顶端直径在所述泄露流方向上被减小，使得每个齿顶端与相邻的阶梯协同工作，以形成基本上均匀的间隙。

19.按照权利要求15所述的离心压缩机，其特征在于，每个阶梯包括大致径向延伸的第一部分和大致轴向延伸的第二部分。

20.按照权利要求15所述的离心压缩机，其特征在于，每个齿在具有轴向分量和径向分量的方向由所述静止密封件延伸。

21.按照权利要求14所述的离心压缩机，其特征在于，所述第一密封部分和所述第二密封部分协同工作，以形成平均密封直径，所述平均密封直径大于或等于所述外径的大约50％。

22.按照权利要求14所述的静止密封环，其特征在于，其包括具有可选择的厚度的垫片，所述垫片设置在所述第一表面与所述第二表面之间，将所述垫片的厚度选择成确定所述第二密封部分关于所述第一密封部分的轴向位置。

Images