CN109715995A - 气体密封件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种气体密封件，尤其干式气体密封件，所述气体密封件沿环周方向(CDR)沿轴线(X)延伸，所述气体密封件包括旋转滑环(RSR)和静止滑环(SSR)，其中固定滑环(SSR)可轴向运动，其中气体密封件(GDS)包括滑套(SLV)，其中滑套(SLV)借助于第一滑动面(SSF1)将静止滑环(SSR)在第二滑动面(SSF2)上沿着轴向运动方向引导，其特征在于，滑套(SLV)固定在气体密封件(GDS)的定子(STS)上，其中滑套(SLV)具有沿环周方向(CDR)延伸的第一凹部(RZ1)，并且定子(STS)具有沿环周方向(CDR)延伸的在固定的区域中与第一凹部(RZ1)相对置的第二凹部(RZ2)，使得第一凹部(RZ1)和第二凹部(RZ2)限定共同地沿环周方向(CDR)延伸的空腔(CAV)，其中在空腔(CAV)中设置有长形的固定元件(FXE)，所述固定元件将第一凹部(RZ1)和第二凹部(RZ2)至少部分地填充，使得仅在固定元件(FXE)径向变形时能实现不受限的轴向相对运动。

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，所述气体密封件沿着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引导。
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组件。陶瓷组件通常是固定滑环和/或旋转滑环和可能邻接的元件。专利文献中的其他实例通过DE 39 25 403 C2得出。
从EP 0 177 161 A1中已经已知开始限定类型的气体密封件。EP 0 315 941 A2示出螺旋弹簧用于由不同材料构成的两个组件的同心连接的应用。
所述陶瓷材料的热膨胀大致为3.5×10-6m/mk。钢、即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。从热膨胀系数的该差值得出的、在陶瓷部件和钢部件之间的相对应变必须相应地补偿，使得不能够考虑将陶瓷的轴密封组件简单地固定在钢组件上。
发明内容
本发明的目的是，提供开始限定的气体密封件的用于将陶瓷部件固定在钢部件上的高效的且简单的技术解决方案。
为了解决所述目的，提出具有权利要求1特征部分的附加特征的开始限定类型的气体密封件。分别回引的从属权利要求包含本发明的有利的改进方案。
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，以便将旋转的轴或转子和壳体之间的间隙密封。已经证实的是，气体密封件的滑套在气体密封件的定子或其他壳体组件上的固定在现有技术中绝大部分非常复杂和占用大量空间地、尤其沿径向方向占用大量空间地构成。
优选地，轴密封件或根据本发明的气体密封件构成为可独立运输的插件，通常也称作为模块(Cartridge)，使得这种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能的是，定子是机器壳体的直接的、可能一件式的组成部分，在所述机器中装入气体密封件，所述机器例如是径流式涡轮压缩机。
本发明的一个有利的改进方案提出，引导套筒由陶瓷构成，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。
为了固定元件可有利地简单地安装，所述固定元件根据一个有利的改进方案弹性地构成，从而得出横向于固定元件的纵向方向的可弯曲变形性。以所述方式，固定元件在相应弯折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，为了该目的，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，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成形的钢型材构成，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，使得滑套可靠地固定在定子上。在固定元件的弹性变形下，得出气体密封件的尤其沿轴向方向的弹性的附加优点。虽然存在轴向的柔性，滑套的根据本发明的固定足以建立尤其抵抗振动的、所需要的稳定性。因为例如在涡轮机中转子也轴向地振动，所以在固定用于密封件的滑套时附加的轴向的柔性是尤其有利的。
附图说明
下面，本发明根据实施例参考附图详细阐述。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，其中至少一个或两个凸肩SH1、SH2以未详细示出的方式可拆卸地固定在轴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仅在径向变形下能够实现旋转滑环RSR离开理论位置的轴向运动。旋转滑环RSR借助第二旋转的静态密封件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沿轴向压到旋转滑环RSR上。
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，其中这两个部段借助于弹簧SPR彼此轴向压紧并且轴向地压靠到静止滑环SSR上。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，使得第二部段进而整个压力元件PSE径向地支承并且可轴向移动地引导。在附图中，滑套SLV相对于元件滑环SSR和压力元件PSE的径向间隙的示出不具有代表性，间隙无论如何还能够更小，并且径向间隙的比例也不是代表性描绘的。
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作用为密封件。
在两个部段之间设置有沿环周方向延伸的特氟龙密封件TFL，并且所述特氟龙密封件借助于压力元件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，使得运动自由度局限于轴向运动。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由碳化钨或碳化硅制造。
压力元件PSE的特氟龙密封件TFL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。特氟龙密封件TFL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，在压力下，特氟龙密封件TFL仅轻微地挤入到所述径向间隙中，使得确保密封作用。
固定滑套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的壳体是唯一的组件。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，以维持外压P1和内压P2之间的压差。
替选地，固定元件FXE能够构成为金属线，尤其构成为实心金属线，这表示，在横截面中不具有计划的空腔。作为金属线的构成方案是尤其成本适宜的并且良好地与如下可能性相协调：能够将固定元件FXE通过基本上切向的插入通道ASC切向地引入到空腔CAV中。金属线的可变形性在此通常足以补偿不同的膨胀系数。
为了固定在期望的位置中，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借助在径向内部突出的端部径向压靠到滑套SLV上，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、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 (8)

1.一种气体密封件，
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)，
其中所述固定滑环(SSR)能够轴向运动，
其中所述气体密封件(GDS)包括滑套(SLV)，
其中所述滑套(SLV)借助于第一滑动面(SSF1)将所述静止滑环(SSR)在第二滑动面(SSF2)上沿着轴向运动方向径向地引导，
其特征在于，
所述滑套(SLV)固定在所述气体密封件(GDS)的定子(STS)上，
其中所述滑套(SLV)具有沿环周方向(CDR)延伸的第一凹部(RZ1)，并且所述定子(STS)具有沿环周方向(CDR)延伸的、在固定的区域中与所述第一凹部(RZ1)相对置的第二凹部(RZ2)，
使得所述第一凹部(RZ1)和所述第二凹部(RZ2)限定共同地沿环周方向(CDR)环状延伸的空腔(CAV)，
其中在所述空腔(CAV)中设置有长形的固定元件(FXE)，所述固定元件将所述第一凹部(RZ1)和第二凹部(RZ2)至少部分地填充，使得仅在所述固定元件(FXE)径向变形时能够实现不受限的轴向相对运动。
2.根据权利要求1所述的气体密封件(DGS)，
其中所述滑套(SLV)由陶瓷构成，并且所述定子(STS)由金属构成。
3.根据权利要求1或2所述的气体密封件(DGS)，
其中所述固定元件(FXE)弹性地构成，使得横向于所述固定元件(FXE)的纵向方向得出可弯曲变形性。
4.根据权利要求3所述的气体密封件(DGS)，
其中所述定子(STS)或者所述滑套(SLV)具有通到所述空腔(CRV)中的插入通道(ASC)，使得所述固定元件(FXE)能够通过所述插入通道(ASC)引入到所述空腔(CAV)中。
5.根据权利要求4所述的气体密封件(DGS)，
其中所述插入通道(ASC)至少部段地基本上切向于所述空腔(CRV)伸展。
6.根据权利要求2所述的气体密封件(DGS)，
其中所述滑套(SLV)至少部段地由碳化钨或碳化硅构成。
7.根据权利要求1至6中至少一项所述的气体密封件(DGS)，
其中所述固定元件(FXE)构成为螺旋弹簧，尤其构成为软管弹簧或蜗旋弹簧。
8.根据权利要求1至6中至少一项所述的气体密封件(DGS)，
其中所述固定元件(FXE)构成为金属线，尤其实心金属线。
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