CN107002696A - 具有密封通道的压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种压缩机，具有壳体和转子，其中，所述转子至少在一侧上具有压缩机轮，在所述压缩机轮和所述壳体之间构成压缩机腔，所述转子绕旋转轴线可旋转地被支承，在所述转子和所述壳体之间构成环状的密封通道，其中，所述密封通道从所述压缩机腔通往具有较低压力的区域，其中，在所述密封通道中设置有节流区段，所述节流区段布置得距离低压区域比距离所述压缩机腔更近。

Description

具有密封通道的压缩机
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的压缩机。
背景技术
在现有技术中，DE 10 2012 012 540 A1公开了一种涡轮压缩机，其包括具有第一压缩机轮的第一压缩机级和具有第二压缩机轮的第二压缩机级。第一和第二压缩机轮布置在共同的轴上，该轴无接触地被支承。在第一和第二压缩机级之间构造密封间隙。为了密封该密封间隙，在壳体中设置有槽。此外，压缩机轮具有法兰，该法兰嵌入到所述槽中。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种压缩机，其具有改进的对密封通道的密封。
本发明的任务通过根据权利要求1所述的压缩机得以解决。在从属权利要求中说明本发明的其它实施方式。
所建议的压缩机具有下述优点：在压缩机腔和具有较低压力的区域之间的密封通道构造被改进。尤其是，作用到转子上的轴向力减小。此外，通过密封通道发生的泄漏减少。另外，转子的旋转阻力相对小。这些优点通过下述方式实现：密封通道具有节流区段，其中，节流区段布置得距离低压区域比距离压缩机腔更近。
在一种实施方式中，所述节流区段邻接密封通道的中心平面布置在所述密封通道的后半部分的前三分之一中。试验显示，所述节流区段相对于所述密封通道的中心平面布置在该区段中提供好的结果。
在另一种实施方式中，例如通过壳体或者转子或者壳体的或转子的密封元件形成的密封棱边参照密封通道的中心平面而言不对称地构造。用这种方式，以简单的手段实现节流区段朝向低压区域方向的构造或者说偏移。
在另一种实施方式中，所述槽参照密封通道的中心平面而言以这样的方式不对称地构造：使得节流区段布置得更靠近低压区域。
在另一种实施方式中，环状槽在旋转轴线的平面中在对置的两侧上被两个凸肩限界。布置在具有较高的压力的一侧上的第一凸肩构造得在垂直于旋转轴线的方向上比第二凸肩高。由此也实现经过密封通道压力降的改进。
附图说明
下面根据附图详细阐释本发明。附图示出：
图1：压缩机的第一实施方式，具有带一个压缩机轮的转子，
图2：压缩机的第二实施方式，具有带两个压缩机轮的转子，
图3：压缩机在旋转轴线的平面内在密封通道的区域中的示意性横截面，
图4：沿着密封通道的横截面面积的示意图，
图5：压缩机的另一种实施方式在密封通道区域中的示意性部分段，
图6：图5所示实施方式的密封通道的横截面的示意图，
图7：压缩机的另一种实施方式的示意图，和
图8：压缩机的另一种实施方式的示意性局部剖面图。
具体实施方式
图1示出了压缩机1的一部分的示意性横截面，该压缩机具有壳体2和转子3。转子3和壳体2相对于旋转轴线4旋转对称地构造。转子3在第一侧上具有带有转子叶片的第一压缩机轮5。在第一压缩机轮5和壳体2之间构造第一压缩机腔6。第一压缩机腔6在所示实施例中具有环状的第一吸入通道7。如果转子3绕旋转轴线4旋转，那么介质经由第一吸入通道7被吸入，被第一压缩机轮5压缩并且经由第一压缩通道8排放。在转子3的径向外侧9和壳体2的对应的内侧10之间构造密封通道11，密封通道11将第一压缩机腔6与具有较低压力的区域12连接。转子3能够通过无接触的轴承可旋转地例如在密封通道11的区域中被支承在壳体2中。此外，根据所选择的实施方式，转子3能够与未示出的轴连接，所述轴布置在旋转轴线4上并且可旋转地被支承在壳体2上。在所示的实施方式中，壳体2具有密封元件17，该密封元件形成壳体2的内侧10的部分区段。密封元件17具有环状的接片24的形式，所述接片嵌入到转子3的环状的槽28中。接片24在侧面由两个环状的凸肩18，19限界。第一凸肩18与低压区域12邻接。第二凸肩19与高压区域6邻接。第一凸肩18与所述旋转轴线的径向的间距比第二凸肩19与所述旋转轴线的径向的间距大。
根据所选择的实施，转子3在其外侧9上也能够具有环状的接片，所述接片嵌入到壳体2的环状槽中。此外，所述接片也能够由壳体2的或者转子3的材料形成，并且尤其能够与壳体2或者转子3一体地构造。
图2示出了压缩机1的一种实施方式，该压缩机根据图1所示的压缩机被构建，但是其中，转子3在第二侧上具有带有第二转子叶片的第二压缩机轮13。此外，在第二压缩机轮13和壳体2之间构造第二压缩机腔14。第二压缩机腔14还具有环状的第二吸入通道15。此外，第二压缩通道16设置在壳体2中。第二压缩机轮13相对于旋转轴线4旋转对称地构造。第二压缩机腔14经由密封通道11与第一压缩机腔6连接。此外，第二吸入通道15能够与第一压缩通道8经由管路处于连接中，所述管路用箭头示意性地表示。以这种方式，能够借助于转子3在压缩机1中实现两个压缩机级。通过第一压缩机轮5实现介质的预压缩，其中，通过第二压缩机轮13实现预压缩后的介质的更高的第二级压缩，介质随后经由第二压缩通道16排出。在所示的实施方式中，壳体2具有密封元件17，该密封元件形成壳体2的内侧10的部分区段。密封元件17具有环状接片24的形式，所述接片嵌入到转子3的环状槽28中。根据所选择的实施，转子3在其外侧9上也能够具有环状的接片，所述接片嵌入到壳体2的环状槽中。此外，接片也能够由壳体2的或者转子3的材料形成，并且尤其能够与壳体2或者转子3一体地构造。
图3以放大的部分横截面示意图示出了压缩机1的密封通道11，该压缩机能够根据图1和图2所示的实施方式构造。在图3中，为槽28的中心标记中心平面100。所述中心平面表示密封通道11的中心。此外，以虚线标记狭窄部位101。狭窄部位101表示在从具有较高压力的一侧102到具有较低压力的一侧104的流动方向23上的该区域：在所述区域中，密封通道11的横截面面积为最小横截面。狭窄部位101相对于中心平面100朝向具有较低压力的一侧104偏移。
图4以示意图示出了密封通道11的横截面面积103的大小沿流动方向23的变化。所述横截面面积的大小通过密封通道11的二维宽度示出。从高压侧102出发，密封通道11的横截面面积103在流动方向23上朝向狭窄部位101方向连续减小。在狭窄部位101之后，密封通道11的横截面面积103朝向低压侧103方向连续增大。高压侧102相应于密封通道11上的入口，低压侧103相应于密封通道11上的出口。通过狭窄部位101朝向低压侧103方向偏移，在压力较小并且转子的旋转阻力较小的同时实现更好的密封。狭窄部位101的最佳位置与密封通道11的大小、密封通道11的长度和高压侧102与低压侧103之间的压力差相关。因此能够根据经验针对每种类型的压缩机求得狭窄部位101的最佳位置。
图5以放大的示意性的部分横截面图示出了具有密封通道11的压缩机1的另一种实施方式，该压缩机能够根据图1和图2所示的实施方式构造。在这种实施方式中，密封通道11以这样的方式构造：使得狭窄部位101布置在密封通道的处于低压侧104的端部上。
图6示出了图5所示的密封通道11的横截面面积103的二维图。在此能够看出，横截面面积103从高压侧102朝向低压侧104方向连续地减小。在这种实施方式中，在泄漏或者作用到转子上的力减小的同时实现压力降的改进。
在图3至6中示意性地示出的狭窄部位101从中心平面100，128朝向低压侧104偏移能够借助于不同的实施方式实现。
图7示出了压缩机1的第一实施方式，该压缩机基本上根据图2构造。但是不同于图2，壳体2的内侧10在相对于旋转轴线4的横截面中参照槽28的中心平面100而言具有不对称的形状。接片24能够由壳体2至少部分地通过密封元件17实现。在所示实施方式中，接片24通过密封元件17实现。通过接片24的不对称构造，实现根据图3所示的狭窄部位101偏移。根据所选择的接片24的轮廓，狭窄部位能够朝向低压侧104移动到期望的位置上。
图8示出了压缩机1的另一种实施方式，该压缩机基本上根据图2构造。但是不同于图2，狭窄部位同样根据图3偏移。在这种实施方式中，接片24在通过旋转轴线4的平面的横截面中参照中心平面100而言在内侧10上具有镜像对称的轮廓。在这种实施方式中，转子3的外侧9参照中心平面100而言不对称地构造。在从中心平面100朝向低压区域104布置的密封通道11的区段上，槽28的外侧9相对于旋转轴线4的径向间距比槽28的镜像对称侧的大。槽28的镜像对称实施方式以虚线形式示出。由此也能够通过转子3的外侧9上的轮廓的形状，即通过相应构造槽28，使狭窄部位101从中心平面100朝向低压侧104方向偏移。
根据所选择的实施方式，也能够选择图7和图8之间的组合，从而槽28和接片24都不是相对于中心平面100镜像对称构造，以使狭窄部位101从中心平面100朝向低压侧104方向偏移。
对于狭窄部位偏移的有利效果来说非强制性要求的是，通道11的横截面从高压侧出发连续地减小或者从狭窄部位出发朝向低压侧连续地增大。在此重要的仅是，狭窄部位实际上是该横截面的最狭窄部位。
在图7和8所示的实施方式中，壳体2具有密封元件17，该密封元件形成壳体2的内侧10的部分区段。密封元件17具有环状接片24的形式，所述接片嵌入到转子3的环状槽28中。根据所选择的实施方式也可以是，转子3在其外侧9上具有环状接片，该接片嵌入到壳体2的环状槽中。此外，所述接片也能够由壳体2的或者转子3的材料形成，并且尤其能够与壳体2或者转子3一体地构造。此外，可以既在转子3上也在壳体2上设置相应的密封元件，其中，所述密封元件径向地限界密封通道。

Claims (9)

1.压缩机(1)，具有壳体(2)和转子(3)，其中，所述转子(3)至少在一侧上具有压缩机轮(5，13)，其中，在所述压缩机轮(5，13)与所述壳体(2)之间构成压缩机腔(6，14)，其中，所述转子(3)绕旋转轴线(4)可旋转地被支承，其中，在所述转子(3)与所述壳体(2)之间构成环状的密封通道(11)，其中，所述密封通道(11)从所述压缩机腔(6，14)通往具有较低压力的区域(2，104)，其中，在所述密封通道(11)中设置有节流区段(101)，其中，所述节流区段(101)布置得距离所述低压区域(12，104)比距离所述压缩机腔(6，14)更近。
2.根据权利要求1所述的压缩机，其中，所述节流区段(103)靠近所述低压区域(104)地邻接所述密封通道(11)的中心(100)布置在所述密封通道(11)的后半部分的前三分之一中。
3.根据上述权利要求中任一项所述的压缩机，其中，所述转子(3)在所述密封通道(11)中具有环绕的槽(28)，其中，所述壳体(2)具有环绕的接片(24)，其中，所述接片(24)嵌入到环绕的槽(28)中，并且，所述接片(24)和/或所述槽(28)参照所述槽(28)的中心平面(100)以这样的方式不对称构造：使得所述节流区段(101)布置得更靠近所述低压区域(104)。
4.根据权利要求1或2所述的压缩机，其中，所述壳体(2)具有环绕的槽(28)，其中，所述转子(3)具有环绕的接片(24)，其中，所述接片(24)嵌入到环绕的槽(28)中，其中，在所述接片(24)和所述槽(28)之间形成所述密封通道(11)，并且，所述接片(24)和/或所述槽(28)参照所述槽的中心平面以这样的方式不对称构造：使得所述节流区段(101)布置得更靠近所述低压区域(12，104)。
5.根据权利要求3或4所述的压缩机，其中，所述接片(24)在侧面被两个环状的凸肩(18，19)限界，其中，第一凸肩(18)与低压区域(104)邻接，第二凸肩(19)与高压区域(6，102)邻接，其中，所述第一凸肩(18)与所述旋转轴线(4)的径向间距比第二凸肩(19)与所述旋转轴线的径向间距大。
6.根据上述权利要求中任一项所述的压缩机，其中，在所述转子(3)的第一侧上构成第一压缩机轮(5)，在所述转子(3)的第二侧上构成第二压缩机轮(13)，其中，所述第一压缩机轮(5)和第二压缩机轮(13)形成第一压缩机级和第二压缩机级。
7.根据上述权利要求中任一项所述的压缩机，其中，所述转子(3)无接触地可旋转地被支承在轴承上，其中，所述轴承在所述壳体和所述转子之间构造在所述密封通道(11)的区域中。
8.根据上述权利要求中任一项所述的压缩机，其中，所述壳体(2)的和/或所述转子(3)的至少一个部分以密封元件(17)的形式构造，该部分与所述密封通道(11)邻接，其中，所述密封元件(17)由比所述壳体(2)或者所述转子(3)软的材料构成。
9.根据上述权利要求中任一项所述的压缩机，其中，在通过所述旋转轴线(4)的横截面中，所述壳体(2)和/或所述转子(3)在所述密封通道(11)的区域中具有参照所述密封通道(11)的中心平面(101)而言不对称的形状。
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