CN107002499A - 用于在外柱面与内柱面之间的间隙的密封件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在外柱面(3a)与内柱面(2b)之间的间隙(2)的密封件(1)，这些表面共同地与中心轴线(A)同轴并且布置成相互旋转，密封件(1)包括彼此堆叠的多个板元件(7)以在外柱面(2a)与内柱面(2b)之间限定环(11)，其中，每个板具有凹侧(8)和凸侧(9)，每个板元件(7)的凸侧(9)邻近于下一板元件(7)的凹侧(8)。

Description

用于在外柱面与内柱面之间的间隙的密封件

技术领域

本发明涉及一种用于在外柱面与内柱面之间的间隙的密封件。这些表面具有中心轴线、是同轴的并且布置成相互旋转。具体地，本发明涉及一种用于涡轮机的内部密封件，例如在旋转的轴与保持工作流体的外壳之间的密封件。在接下来的公开中，将作为本发明的特殊应用涉及离心泵；然而不意图损失普遍性。

背景技术

在现有技术中，用于上面所提及的间隙的密封件可通过紧密包装多个平板来提供。这些板径向地来布置。换言之，这些板布置成使得它们处于在包含这些表面的中心轴线的平面上。板的长度、厚度和数量被选择成使得在两个相邻的板之间仅存在较小的间隙。这些间隙允许工作流体的少量泄漏。该泄漏被视为是可接受的，因为其有助于相互运动的表面的润滑。

不利地，如果柱面与其相互的距离相比具有较小的半径，在靠近外柱面的板之间可造成相对大的间隙。这些较大的间隙(大约0.1-0.3mm)将趋向于引起流体的过度泄漏。如果被所捕获的固体颗粒污染还可能遭受问题(损失灵活性以及随后的摩擦)。

发明内容

本发明的第一方面因此涉及一种用于在外柱面与内柱面之间的间隙的密封件。这些表面具有中心轴线、是同轴的并且布置成相互旋转。密封件本身包括彼此堆叠的多个板元件以便在外柱面与内柱面之间限定环。每个板具有凹侧和凸侧。凸侧邻近于下一板的凹侧。

有利地，以该方式甚至对于较小的半径和在外与内表面之间的较大的距离极大地减小了在板之间的间隙以及因此流体的泄漏。

本发明的另一方面涉及上述密封件，在其中每个密封件还包括在外部置于由所述多个板元件所限定的所述环上的弹性元件。

有利地，该弹性元件提供了预载荷，其使在起动阶段期间密封元件保持总是与旋转表面相接触并且维持它们彼此堆叠。

本发明的另一方面涉及一种涡轮机，其包括至少一个根据本发明的密封件。

附图说明

另外的细节和具体实施例将涉及附图，其中：

图1示出了根据本发明的一实施例的用于间隙的密封件的正剖视图；并且

图2示出了图1的密封件的细节的侧剖视图；以及

图3示出了图1和2的密封件的细节的正剖视图。

图4示出了包括多个根据本发明的密封件的离心压缩机的视剖视图。

具体实施方式

示例性实施例的接下来的说明涉及附图。在不同附图中的相同的附图标记指定相同的或相似的元件。接下来的详细说明不限制本发明。本发明的范围而是由所附权利要求来限定。

整个说明书中所指的“一个实施例”或“一实施例”意指结合一实施例所说明的具体的特征、结构或特性被包括在所公开的主题的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”在整个说明书的不同位置中出现不一定是指相同的实施例。此外，这些具体的特征、结构或特性可以以任何合适的方式在一个或更多个实施例中相结合。

由此，用于在外柱面与内柱面之间的间隙的密封件将通过参考附图来说明，在其中以数字1来表示。

间隙2本身在外柱面2a与内柱面2b之间被限定。这些表面2a、2b被布置成使得其共同具有中心轴线“A”。换言之，表面2a、2b同轴。表面2a、2b也被布置成使得其围绕中心轴线“A”相对于彼此旋转。特别地，不需要两个表面2a、2b都旋转。实际上，在本发明的应用中，内柱面2b可以是轴5的表面。外柱面2a可以是涡轮机的壳体6的表面。

这些表面被布置成使得密封件1将内部环境3与外部环境4分离。例如，内部环境3可以在密封件1所应用至的涡轮机(未示出)的内部。在内部环境中可存在处于内部压力“P1”的工作流体。外部环境4可以是大气或在涡轮机内的另一环境。在任一情况中，在外部环境4中限定外部压力“P2”。

更具体地，密封件1包括多个板元件7。这些板元件7被堆叠到彼此上，从而在外2a与内柱面2b之间限定环11。

尤其参考图2，密封件1包括密封件支架13，板元件7被插入其中。特别地，密封件支架13具有布置成与外柱面2a相接触的凹部14。凹部14由面向内部环境的内壁14和由面向外部环境的外壁16限界。内壁15和外壁16尤其从外柱面2a向内柱面2b延伸。然而，密封件支架13的壁15、16不接触间隙2的内柱面2b。在正常运行期间，作用于板7上的向心力和压差将板7挤向密封件支架13的内壁16。

更具体地，每个板元件7具有恒定的厚度并且沿着平行于中心轴线“A”的方向大致是平的。该厚度优选地包括在密封件1的直径的2%与10%之间。更优选地，该厚度包括在密封件1的直径的2%与5%之间。因此每个板元件沿着横向于中心轴线“A”、尤其与柱面相切的方向弯曲。

具体地，每个板具有凹侧8和凸侧9。每个板7的凸侧9邻近于下一板元件7的凹侧8。每个板元件7的凸侧9和凹侧8互补。术语“互补”被理解成板元件7的每个侧8、9的曲率相同。

换言之，每个板元件7在大致垂直于中心轴线“A”的平面中具有轮廓。该轮廓具有预定的曲率。

在第一实施例中，该轮廓具有曲率使得在凹侧8或凸侧9的两个任意点处(在板元件表面与径向之间)的角度的余弦之间的比等于在与旋转轴线的相应的距离之间的反比。换言之，如在图3中所示，在轮廓的每个点P1、P2处限定了在板元件7的表面与径向之间的角度X1、X2。在每个点P1、P2处还限定了沿着上述径向与中心轴线“A”的距离L1、L2。在第一实施例中，板元件7的曲率如此使得在角度X1，X2的余弦与距离L1、L2之间的乘积的值对于板元件7的轮廓的每个点P1、P2恒定。

在本发明的第二实施例中，该轮廓具有恒定的曲率，该曲率接近在第一实施例中所限定的定律。

更具体地，每个板元件7具有外缘7a、内缘7b以及前缘7c和后缘7d。外缘7a面对外柱面2a。内缘7b面对内柱面2b。前缘7c面对内部环境3。后缘面对外部环境4。

优选地，内缘7b和外缘7a平行。类似地，前缘7c和背缘7d也平行。

密封件1还包括置于外柱面2a与板元件7之间的弹性元件10。弹性元件10大致定位在由所述板元件7所限定的环的外侧上。优选地，弹性元件10置于板元件7的外缘7a与外柱面2b之间。更优选地，弹性元件10是连续的。

如在图2中所示，弹性元件10是弹簧、优选地螺旋弹簧。更具体地，板元件7具有座12以便容纳弹性元件10。具体地，座12被限定在板元件7的外缘7a中。

更具体地，弹性元件10置于所有板元件7的座12中。换言之，单个弹簧接触密封件1的所有板元件7。在备选的实施例中，座12被完全封在板7中。

本发明的另一方面是一种涡轮机，其包括至少一个根据本发明的密封件。

如上所述的密封件可代替普通的迷宫式密封件被安装在离心压缩机100的一个或更多个区域中。

如在图4中所示，密封件可被安装在平衡鼓101上和/或在平衡衬套104上和/或在叶轮102、103上、尤其在叶轮入口103上。该类型的密封件可被安装在涡轮机的定子的或转子的部分两者上。

Claims (12)

1.一种用于在外柱面(2a)与内柱面(2b)之间的间隙(2)的密封件(1)，所述面(2a,2b)具有中心轴线(A)，所述面(2a,2b)同轴并且布置成相互旋转，所述密封件包括彼此堆叠的多个板元件(7)以在所述外柱面(2a)与内柱面(2b)之间限定环(11)，其中，每个板具有凹侧(8)和凸侧(9)，每个板元件(7)的凸侧(9)邻近于下一板元件(7)的凹侧(8)。

2.根据上述权利要求所述的密封件(1)，其中，每个板元件(7)的凸侧(9)和凹侧(8)是互补的。

3.根据权利要求1或2所述的密封件(1)，其中，每个板元件(7)具有恒定的厚度。

4.根据上述权利要求中任一项所述的密封件(1)，其中，每个板元件(7)在大致垂直于所述中心轴线(A)的平面中拥有具有预定的曲率的轮廓。

5.根据上述权利要求中任一项所述的密封件(1)，其中，所述轮廓具有恒定的曲率。

6.根据权利要求4所述的密封件(1)，其中，在所述轮廓的每个点(P1,P2)处限定在所述板元件(7)的表面与径向之间的角度(X1,X2)、沿着所述径向与所述中心轴线(A)的距离(L1,L2)；所述板元件(7)的曲率如此使得在所述角度(X1,X2)的余弦与所述距离(L1,L2)之间的乘积的值对于所述板元件(7)的轮廓的每个点(P1,P2)基本恒定。

7.根据上述权利要求中任一项所述的密封件(1)，其中，所述密封件(1)还包括在外部置于由所述多个板元件(7)所限定的所述环(11)上的弹性元件(10)。

8.根据上述权利要求所述的密封件(1)，其中，所述弹性元件(10)是连续的。

9.根据权利要求7或8所述的密封件(1)，其中，每个板具有在所述外缘(7a)中所限定的座(12)。

10.根据权利要求7到9中任一项所述的密封件(1)，其中，所述弹性元件(10)置于所有板的座中。

11.根据权利要求7到10中任一项所述的密封件(1)，其中，所述弹性元件(10)包括螺旋弹簧。

12.一种涡轮机，其至少包括根据上述权利要求中任一项所述的密封件(1)。