CN109715994B - 气体密封件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种气体密封件(DGS)，尤其干式气体密封件，所述气体密封件沿关于轴线(X)的环周方向(CDR)延伸，所述气体密封件包括旋转滑环(RSR)和静止滑环(SSR)，其中静止滑环(SSR)可轴向运动，其中气体密封件(DSG)包括滑套(SLV)，其中气体密封件(DGS)包括压力元件(PSE)，所述压力元件在静止滑环(SSR)处借助于第二贴靠面(CSF2)贴靠在第一贴靠面(CSF1)处，其中压力元件(PSE)可轴向运动，其中弹性元件(EEL)借助于压力元件(PSE)将静止滑环(SSR)借助其密封面(SFC)轴向压靠旋转滑环(RSR)，其中滑套(SLV)借助于第一滑动面(SSF1)将压力元件(PSE)在第三滑动面(SSF3)上沿着轴向运动方向径向地引导，其中压力元件(PSE)包括密封件(SSL)，所述密封件将在压力元件(PSE)和滑套(SLV)之间的沿环周方向延伸的间隙密封，其中压力元件(PSE)具有两个沿环周方向延伸的、可彼此分开的部段(PSE1，PSE2)，即弹性元件(EEL)所贴靠的第一部段(PSE1)和具有第二贴靠面(CSF2)的第二部段(PSE2)，其中密封件(SSL)至少部分地借助固定部段(FXS)设置在两个部段(PSE1，PSE2)之间，其中第二部段(PSE2)包括第三滑动面(SSF3)。对于装置的广泛的使用范围而言适当的是，第一部段(PSE1)基本上由金属构成，其中第二部段(PSE2)基本上由陶瓷构成。

Description

气体密封件
技术领域
本发明涉及一种气体密封件，尤其干式气体密封件，所述气体密封件尤其沿关于轴线的环周方向延伸，所述气体密封件包括旋转滑环和静止滑环，其中静止滑环可轴向运动，其中气体密封件包括滑套，其中气体密封件包括压力元件，所述压力元件在静止滑环处借助于第二贴靠面贴靠在第一贴靠面上，其中弹性元件借助于压力元件将静止滑环借助其密封面轴向地压靠旋转滑环RSR。
背景技术
开始限定类型的气体密封件或干式气体密封件已经从不同的公开文献中已知。对此的实例是WO2014/037150或WO2014/023581。
这种干式气体密封件通常包括由陶瓷构成的、尤其由碳化硅或碳化钨制成的构件。陶瓷构件通常是静止滑环和/或旋转滑环和必要时邻接的元件。专利文献中的另一实例通过DE 39 25 403 C2给出。
从DE 202 17 983 U1、DE 20 2007 012050 U1、DE 10 2011 007071 A1、WO 96/04497 A1中已经已知开始限定的轴密封件的特征。
除了气体密封件、尤其干式气体密封件的主密封之外，需要的是，不仅旋转密封环而且静止密封环相对于转子或定子(壳体和必要时连接的构件)借助于基本上静态密封件密封。因为可能的轴向振动，所述密封件的至少一个必须能轴向运动。这通常至少是静止密封件，因为在所述构件上可容易地实现可运动性。由于运动的高的动力，副密封件是极其承受负荷的。
已经证实的，通常必须确保轴向可运动性的副密封件以常规的构造方式是复杂的、效率低的和易受故障影响的。
发明内容
本发明基于如下目的，改进副密封件，所述副密封件在下文中称作为密封件(表示方式：密封件SSL)。
为了实现根据本发明的目的，提出一种具有权利要求1的特征部分的附加特征的、开始限定类型的气体密封件。分别向回参引的从属权利要求包含本发明的有利的改进方案。
根据本发明的气体密封件构成为轴密封件。
术语，如轴向地、径向地、切向地或环周方向——当没有另作说明时——参考中央轴线，根据本发明的气体密封件沿所述中央轴线的环周方向延伸。所述轴线通常与轴旋转轴线重合，气体密封件相对于所述轴旋转轴线构成轴密封件，以便将在能旋转的轴或转子和壳体之间的间隙密封。
优选地，轴密封件或根据本发明的气体密封件构成为自身可运输的插件，通常也称作为模块(Cartridge)，使得所述模块化例如能够实现通过完好的气体密封件来简单地更换有故障的气体密封件。原则上根据本发明也可行的是，定子是机器例如径流式涡轮压缩机的壳体的直接的、必要时一件式的组成部分，在所述机器中装入气体密封件。
本发明的一个有利的改进方案提出，密封件构成为至少部分地由特氟龙构成。
本发明的一个有利的改进方案提出，压力元件具有两个沿环周方向延伸的、可彼此分开的部段，即弹性元件所贴靠的第一部段和具有第二贴靠面的第二部段，其中密封件至少部分地借助固定部段设置在两个部段之间。
本发明的一个有利的改进方案提出，第二部段包括第三滑动面。
本发明的一个有利的改进方案提出，第一部段基本上由金属构成。
本发明的一个有利的改进方案提出，第二部段基本上由陶瓷构成。
本发明的一个有利的改进方案提出，滑套由陶瓷构成，尤其由碳化硅或碳化钨构成。滑环和滑套由于其持久高的尺寸稳定性要求优选由所述陶瓷构成。
本发明的一个有利的改进方案提出，密封件径向向内延伸超出在压力元件的两个部段之间的贴靠面并且在较高压力的轴向侧上也轴向地延伸超出在压力元件和滑套之间的过渡部。
本发明的一个有利的改进方案提出，滑套借助于第一滑动面将静止滑环在第二滑动面上沿着轴向运动方向径向地引导。
本发明的一个有利的改进方案提出，所述第三滑动面与所述第二滑动面相比具有距所述第一滑动面更小的径向间隙。
所述陶瓷材料的热膨胀大致为3.5×10-6m/mk。钢、通常与密封件的所述陶瓷相邻地构建的材料的热膨胀与此相比大致为11×10-6m/mk。从热膨胀系数的所述差值得出的在陶瓷部件和钢部件之间的相对应变必须被相应地补偿，使得不能够考虑将陶瓷的轴密封构件简单地固定在钢构件上。一个有利的改进方案为所述目的提出，滑套固定在气体密封件的定子上，其中滑套具有沿环周方向延伸的第一凹部并且定子具有沿环周方向延伸的、在固定的区域中与第一凹部相对置的第二凹部，使得第一凹部和第二凹部限定共同的沿环周方向环状延伸的空腔，其中在空腔中设置有长形的固定元件，所述固定元件将第一凹部和第二凹部至少部分地填充，使得仅在固定元件径向变形时受限的轴向相对运动是可行的。
为了可简单地安装固定元件，所述固定元件根据一个有利的改进方案弹性地构成，使得实现横向于固定元件的纵向方向的可弯曲变形性。以所述方式，固定元件在相应弯曲的条件下能够优选切向地插入到沿环周方向延伸的弯曲的空腔中。尤其优选地，为了所述目的，定子或滑套本身具有通入空腔中的插入通道，使得固定元件通过插入通道可引入到空腔中。适当地，插入通道相对于沿环周方向延伸的空腔切向地伸展。
另一有利的改进方案提出，滑套由陶瓷构成，并且定子由金属构成。
另一有利的改进方案提出，定子或滑套具有通到空腔中的插入通道，使得固定元件能够通过插入通道引入到空腔中。
另一有利的改进方案提出，插入通道至少部段地相对于空腔基本上切向地伸展。
另一有利的改进方案提出，滑套和/或静止滑环和/或第二部段至少部段地或完全地由碳化钨或碳化硅构成。
另一有利的改进方案提出，固定元件构成为螺旋弹簧，尤其构成为软管弹簧或蜗旋弹簧。
另一有利的改进方案提出，固定元件也沿径向方向可变形地构成。对此，固定元件尤其能够构成为螺旋弹簧，并且尤其优选地构成为软管弹簧或蜗旋弹簧。原则上，固定元件在此能够由弹性材料构成或者例如由螺旋状形成的钢型材构成，所述钢型材尤其优选地具有扁平的轮廓。螺旋弹簧或固定元件能够尽可能无间隙地引入到空腔中或设置在空腔中，使得滑套牢靠地固定在定子上。在固定元件弹性变形的条件下，实现气体密封件的弹性的附加优点，尤其沿轴向方向。虽然存在轴向的柔软性，滑套的根据本发明的固定足以建立尤其抵抗振动的所需的稳定性。因为转子也例如在涡轮机中轴向地振动，所以在固定用于密封件的滑套时附加的轴向的弹性是尤其有利的。
附图说明
下面，根据实施例参考附图详细阐述本发明。附图示出：
图1示出贯穿根据本发明的气体密封件的示意纵剖面。
具体实施方式
图1示出贯穿根据本发明的气体密封件的示意纵剖面，所述气体密封件具有邻接的壳体CAS和邻接的轴SH。
根据本发明的气体密封件DGS构成为插件，所述插件本身能够独立于壳体CAS和轴SH地运输。
在轴SH上借助于两个凸肩SH1、SH2径向地和轴向地固定转子环RRG，其中两个凸肩SH1、SH2以未详细示出的方式可松开地固定在轴SH上。转子环RRG相对于轴SH具有旋转的静态密封件RSS。
在附图中，在左侧存在机器内压P2并且在右侧存在低的外压P1。
旋转滑环RSR在转子环RRG上借助于蜗旋弹簧RSE固定，其中蜗旋弹簧RSE仅在径向变形下实现旋转滑环RSR轴向运动离开理论位置。旋转滑环RSR借助第二旋转密封件RS2相对于转子环RRG密封。
与旋转滑环RSR的密封面SFC轴向相对置的是具有相配合的密封面SFC的静止滑环SSR，其中弹簧SPR借助于压力元件PSE将静止滑环SSR借助其密封面SFC轴向压靠旋转滑环RSR。
压力元件PSE轴向地分成沿环周方向延伸的两个部段，即第一部段PSE1和第二部段PSE2，其中两个部段借助于弹簧SPR彼此轴向压紧并且轴向地压靠静止滑环SSR。第一部段PSE1金属地构成，并且第二部段PSE2陶瓷地、优选由与滑套SLV相同的陶瓷构成，所述滑套沿环周方向延伸并且作为引导装置用于压力元件PSE的和静止滑环SSR的轴向运动。在滑套SLV和第二部段PSE2之间的间隙小地构成，使得第二部段从而整个压力元件PSE径向地支承并且可轴向移动地引导。滑套SLV相对于元件滑环SSR和压力元件PSE的径向间隙的视图在附图中不是代表性的，间隙在任何情况下也能够更小并且径向间隙的比例也不是代表性描绘的。
在滑套SLV和第二部段PSE2之间的径向间隙的直径优选小于1mm，使得第二部段从而整个压力元件PSE径向支承并且轴向可移动地引导。
第二部段PSE2借助轴向凸起APR贴靠在静止滑环SSR的第二贴靠面CS2上，所述轴向凸起具有第一轴向贴靠面CS1。两个贴靠面CS1、CS2彼此磨合地构成，使得几乎无间隙的贴靠用作为密封。
在压力元件PSE的两个部段PSE1、PSE2之间设置有沿环周方向延伸的、构成为特氟龙密封件TFL的密封件SSL，并且借助于压力元件PSE1的挤压力保持在静止滑环SSR上，使得两个第一部段PSE1、PSE2彼此密封地贴靠。
静止滑环SSR轴向可移动地在滑套SLV上以少量径向间隙引导，使得可运动性自由度被局限于轴向运动。同样也支承压力元件PSE的第二部段PSE2。不仅静止滑环SSR、而且滑套SLV以及第二部段PSE2由碳化钨或碳化硅制造。
压力元件PSE的密封件SSL径向向内延伸超出在压力元件PSE的两个部段PSE1、PSE2之间的贴靠面。密封件SSL在较高压力的一侧上也轴向地延伸超出在压力元件PSE和滑套SLV之间的过渡部。由于在滑套SLV和压力元件PSE的第二部段PSE2之间的小的径向间隙(所述间隙也小于在静止滑环SSR和滑套SLV之间的间隙)，在压力下，密封件SSL仅轻微地挤入到所述径向间隙中，使得确保密封。
静止滑套SLV借助于固定元件FXE固定在定子STS上，其中定子STS同时是气体密封件DGS的壳体CSC。
空腔CAV通过滑套SLV的沿环周方向CDR延伸的第一凹部RZ1和定子STS的沿环周方向CDR延伸的在固定的区域中相对置的第二凹部RZ2限定。
气体密封件DGS的壳体CSC相对于涡轮机的壳体CAS借助于O形环密封件ORG密封。原则上也能够考虑的是，涡轮机的壳体和气体密封件DGS的壳体CSC是唯一的构件。固定元件FXE能够通过基本上切向的插入通道ASC切向地引入到空腔CAV中。
固定元件FXE构成为蜗旋弹簧并且与此相应地基本上为螺旋弹簧，优选由金属材料构成。为了密封的目的，在滑套SLV和定子STS之间还设有定子密封件SSS，以维持在外压P1和内压P2之间的压差。
为了固定在期望的位置中，密封件SSL或特氟龙密封件TFL借助于螺旋形的、沿环周方向CDR延伸的弹簧元件HSC径向地借助径向内部突出的端部压靠滑套SLV，使得可能的压差由特氟龙密封件TFL、尤其在静态滑环SSR和滑套SLV之间的、在此在压力元件PSE和滑套SLV之间的区域中密封。在此，特氟龙密封件TFL部分地挤入到滑套SLV和压力元件之间的间隙中。螺旋形的弹簧元件HSC将特氟龙密封件TFL仅保持在对此适合的位置中。

Claims (7)

1.一种气体密封件(DGS)，
所述气体密封件沿关于轴线(X)的环周方向(CDR)延伸，
所述气体密封件包括：
旋转滑环(RSR)和静止滑环(SSR)，
其中所述静止滑环(SSR)能轴向运动，
其中所述气体密封件(DGS)包括滑套(SLV)，
其中所述气体密封件(DGS)包括压力元件(PSE)，其中所述压力元件(PSE)具有两个沿环周方向延伸的、能彼此分开的部段(PSE1，PSE2)，即弹性元件(EEL)所贴靠的第一部段(PSE1)和具有第一贴靠面(CS1)的第二部段(PSE2)，并且所述压力元件在所述静止滑环(SSR)处借助于所述第二部段(PSE2)的第一贴靠面(CS1)贴靠在所述静止滑环(SSR)的第二贴靠面(CS2)处，
其中所述压力元件(PSE)能轴向运动，
其中弹性元件(EEL)借助于所述压力元件(PSE)将所述静止滑环(SSR)借助所述静止滑环(SSR)的密封面(SFC)轴向地压靠所述旋转滑环(RSR)，
其中所述滑套(SLV)借助于所述滑套(SLV)的第一滑动面(SSF1)将所述压力元件(PSE)在第三滑动面(SSF3)上沿着轴向运动方向径向地引导，
其中所述压力元件(PSE)包括密封件(SSL)，所述密封件密封在所述压力元件(PSE)和所述滑套(SLV)之间的沿环周方向延伸的间隙，
其中所述密封件(SSL)至少部分地借助固定部段(FXS)设置在两个部段(PSE1，PSE2)之间，
其中所述第二部段(PSE2)包括所述第三滑动面(SSF3)，
其特征在于，
所述第一部段(PSE1)基本上由金属构成，
其中所述第二部段(PSE2)基本上由陶瓷构成，
其中所述滑套(SLV)由陶瓷构成。
2.根据权利要求1所述的气体密封件(DGS)，
其中所述密封件(SSL)构成为至少部分地由特氟龙构成。
3.根据权利要求1或2所述的气体密封件(DGS)，
其中所述密封件(SSL)径向向内延伸超出所述压力元件(PSE)的两个部段(PSE1，PSE2)之间的贴靠面，并且在较高压力的轴向侧上也轴向地延伸超出在所述压力元件(PSE)和所述滑套(SLV)之间的过渡部。
4.根据权利要求1或2所述的气体密封件(DGS)，
其中所述滑套(SLV)借助于所述第一滑动面(SSF1)将所述静止滑环(SSR)在所述静止滑环(SSR)的第二滑动面(SSF2)上沿着轴向运动方向径向地引导。
5.根据权利要求4所述的气体密封件(DGS)，
其中所述第三滑动面(SSF3)与所述第二滑动面(SSF2)相比具有距所述第一滑动面(SSF1)更小的径向间隙。
6.根据权利要求1或2所述的气体密封件(DGS)，
其中密封件(SSL)包括沿环周方向(CDR)延伸的弹簧元件(HSC)，所述弹簧元件径向地预紧并且借助于预紧将所述密封件(SSL)径向地按压到所述滑套(SLV)上。
7.根据权利要求1或2所述的气体密封件(DGS)，
其中所述气体密封件(DGS)是干式气体密封件。
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