CN111094815A - 密封环 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于密封在轴和围绕所述轴的轴承体之间的环形间隙的密封环(1)，其包括两个环区段形的密封环半部(2、3)和多个密封尖端(5)，所述密封尖端轴向相邻地设置在内环周面上、径向向内突出并且环绕地构成，其特征在于，所述密封尖端(5)与所述密封环半部(2，3)一体地构成。本发明还涉及一种用于制造这种密封环(1)的方法。

Description

密封环
技术领域
本发明涉及一种用于密封在轴和围绕轴的轴承部件之间的环形间隙的密封环，该密封环包括两个可松开地能彼此紧固的环区段形的密封环半部和多个密封尖端，所述密封尖端轴向相邻地在内环周面上设置、径向向内突出并且环绕地构成。
背景技术
开头提到的类型的密封环在现有技术中是已知的。它们特别用于密封在轴和围绕该轴的轴承体之间的环形间隙，以防止蒸汽能进入油室或油能进入蒸汽室，该轴承体特别设置或形成在壳体壁上，该壳体壁将蒸汽轮机的蒸汽室和油室彼此分隔开。密封环半部通常是由钢制成的锻造毛坯，其已部分地进行了机械加工。密封尖端设置为单独的构件，其通常由铝制成并且插入并填塞到在密封环的内环周面上形成的环形槽中。为了使用密封空气，在至少一个密封环半部中通过钻削引入密封空气通道，该密封空气通道具有从外侧可进入的、用于连接密封空气装置的密封空气入口和在密封尖端区域中通到内环周面中的密封空气出口。另一个通过钻削产生的从内环周面通向密封环半部的侧面的通道形成压力测量通道，可以将压力测量装置连接到该压力测量通道上，以检测密封空气的当前压力并确保最佳压力调节。为了排出积聚在密封尖端之间的油，密封环还设有回油通道，该回油通道从内环周面朝相应的密封环半部的侧面方向延伸，并且同样已使用钻孔方法引入。
上述已知的密封环的缺点在于，其具有复杂且生产密集的构造连同许多零件和高自重。另外，期望进一步改善已知密封环的功能设计。
发明内容
在这种背景下，本发明的目的是提供一种开头提到的类型的密封环，其具有替代的构造，该密封环至少部分地克服了上述缺点。
为了实现该目的，本发明提供了一种开头提到的类型的密封环，其特征在于，密封尖端与密封环半部一体地构造。由于这种一体的构造，根据本发明的密封环具有少量的零件。相应地可以以简单的方式制造和安装根据本发明的密封环，这带来低成本。因此，本发明涉及一种用于密封在轴和围绕该轴的轴承体之间的环形间隙的密封环，该密封环包括两个环区段形的密封环半部和多个轴向相邻地设置在内环周面上的、径向向内突出并且环绕地构成的密封尖端，其中密封尖端与密封环半部一体地构造。
优选地，密封环半部设有密封空气通道系统，该密封空气通道系统在增材制造过程中制造并且具有密封空气进入通道、至少一个与密封空气进入通道连接的密封空气分配通道以及多个与密封空气分配通道连接的、在密封尖端的区域中通到内环周面中的密封空气排出通道。这种密封空气通道系统的主要优点在于，可以通过密封空气分配通道将密封空气在最不同的环周位置处在密封尖端的区域中引入密封环的内环周面中，该密封空气分配通道由于增材制造而可以自由地设计，而没有附加的制造耗费，由此可以由于优化的密封空气供应而优化伴随着密封环的密封作用。
根据本发明的一个设计方案，密封环半部和相应地密封尖端由铝制成，这首先带来良好的密封作用和非常低的自重。此外，铝足够软，可以防止在与轴接触时发生摩擦损坏。
有利地，密封环半部的侧面设置有加强肋，这实现密封环半部的相对薄壁的构造，并且因此进一步减小了自重和材料成本。加强肋可以特别地在径向方向上延伸。然而，有利地，还设置沿环周方向延伸的加强肋。
根据本发明的一个设计方案，所述密封环半部使用增材制造方法来制造，特别是由粉末状的原材料制造。作为增材制造方法，在此例如可以举出选择性激光熔化(SLM)。使用增材制造方法的优点在于，关于密封环的设计只有很少的限制。相应地，根据本发明的密封环的功能性也可以被优化。
特别地，密封空气分配通道环绕地构造，并且密封空气排出通道以基本上均匀地分布在密封环的环周上的方式设置。相应地，在密封尖端和轴之间存在的中间空间特别均匀地加载有密封空气。
优选地，至少一个密封环半部设置有压力测量通道，该压力测量通道在增材制造过程中产生并且连接到密封空气通道系统上，并且设置用于将密封空气系统与压力测量装置连接，其中压力测量通道尤其通到密封空气分配通道中，由此实现了特别简单的构造。使用压力测量装置，可以检查、设定和/或也调节密封空气供应。
根据本发明的一个设计方案，至少一个密封环半部设有在增材制造过程中制造的至少一个回油通道，该回油通道从内环周面朝密封环半部的侧面的方向延伸。经由这样的回油通道，可以排出积聚在密封尖端之间的油。
优选地，设置多个回油通道，其中至少一个回油通道在密封环半部的侧面之前不远处终止。如果需要更大的回油量，则可以选择性地钻出在侧面之前不远处终止的回油通道。以这种方式，根据本发明的密封环可以灵活地匹配回油量的不同要求。特别地，在侧面上设有钻孔配件，该钻孔配件标记用于放置钻孔工具的位置，以便从侧面开始钻出至仍封闭的回油通道的入口。这种钻孔配件简化了孔加工。
此外，为了解决开头提出的目的，本发明提供了一种用于制造根据本发明的密封环的方法，该方法包括以下步骤：使用增材制造方法制造密封环半部，尤其形成密封空气通道系统和/或压力测量通道和/或一个或多个回油通道；铣削密封环半部的接合部；通过夹紧密封环半部来组装密封环；并且尤其使用车削和/或磨削方法对密封环的外环周面和内环周面进行机械加工，以形成密封尖端。
根据本发明的方法的一个设计方案，还钻出至回油通道和/或至压力测量通道的入口，所述回油通道和压力测量通道在增材制造过程中制造。
附图说明
根据以下对根据本发明的装置的实施例的描述和参考附图，本发明的其他特征和优点变得清楚，其中：
图1是根据本发明的实施方式的密封环的立体图；
图2是图1中所示的密封环的剖视图。
图3是沿图2中的线III-III的剖视图。
图4是沿图2中的线IV-IV的剖视图。
图5是沿图2中的线V-V的剖视图。
图6是图1中用标记VI表示的部分的放大图。
图7是沿图2中的线VII-VII的剖视图。和
图8是根据本发明的用于制造图1至图7中所示的密封环的方法的流程图。
具体实施方式
图1至图7示出了根据本发明的实施方式的密封环1的不同视图，该密封环1用于密封在轴和围绕该轴的轴承体之间的环形间隙，该轴承体构造在壳体壁上或与壳体壁一体地形成，所述壳体壁尤其将蒸汽轮机的蒸汽室和油室彼此分开。在这种情况下，轴承体和壳体壁分别有利地划分为上部和下部。
密封环1包括两个环区段形的密封环半部2和3，它们的相互面对的接合部4彼此贴靠地定位，并且在这种状态下可以可松开地放置到彼此上，如图1和2所示。可松开的紧固例如可以在使用在此未详细示出的紧固螺丝的情况下来实现，该紧固螺丝将密封环半部2和3的接合部4彼此夹紧。然而，附加地或替代地，密封环半部2和3也可以通过设置在接合部4的区域中的定心机构相对于彼此定向。通过密封环半部在安装时借助配合而固定在轴承体下部和上部中，密封环半部的定向同样是可行的。在密封环1的内环周面上设有多个沿轴向相邻地设置的、向内突出并且环绕地构成的密封尖端5，所述密封尖端与密封环半部2和3一体地构造。沿着密封环1的外环周面延伸有基本上环绕地构成的、径向向外突出的突出部6，该突出部用于容纳在一个或多个轴承体的相应构造的环绕的槽中。密封环半部2和3的或密封环1的彼此相对的侧面7设置有多个加强肋8和9，其中加强肋8沿径向延伸，并且加强肋沿环周方向延伸。此外，在侧面7上形成与内环周相邻延伸的轴向起动面。参照图2和图3，在密封环半部2和3内部延伸有密封空气通道系统。该密封空气通道系统包括密封空气进入通道10，密封空气分配通道11和多个密封空气排出通道12。构造用于将密封空气装置连接到其上的密封空气进入通道10从密封环半部2的外环周起径向向内延伸并通到密封空气分配通道11中，当前，该密封空气分配通道被构造成几乎完全环绕地在环周方向上延伸。密封空气排出通道12分别从密封空气分配通道起径向向内延伸，并且在密封尖端5的区域中通到密封环的内环周面中，其中密封空气排出通道当前设置为均匀地分布在密封环1的环周上。此外，设有压力测量通道13，其设计用于将压力测量装置连接到该压力测量通道上。压力测量通道13当前构造在密封环半部2中，并且从外环周面起径向向内延伸直至密封空气分配通道11，参见图7。参考图4和5，下部密封件半部3包括总共三个返回通道14、15和16。回油通道14从密封环半部3的侧面7之一起基本径向向内朝向内环周面的方向延伸，并分成两个子通道17和18，两个子通道以彼此轴向间隔开的方式在密封尖端5的区域中通到密封环1的内环周面中。返回通道15、16也在密封尖端5的区域中通到密封环1的内环周面中，返回通道15、16分别沿环周方向设置成与回油通道14相邻并且当前具有大于该回油通道的直径。返回通道在另一端部处然而在如下侧面7之前不远处终止，回油通道14也通到该侧面中，其中在该侧面7上分别设有一个钻孔配件19，该钻孔配件标出用于放置钻孔工具的位置，以便从侧面7开始可选地钻取至相应返回通道15和/或16的入口。
为了制造密封环1，在根据本发明的实施例的方法中，参考图8，在第一步骤S1中，密封环半部2和3，包括密封空气通道系统、压力测量通道13和回油通道14、15和16在内，通过使用增材制造法逐层地构建，尤其是从粉末状材料开始。例如，选择性激光熔化(SLM)可以用作增材制造法。
在另一步骤S2中，对相应的密封环半部2和3的接合部4进行铣削加工，使得它们可以以平面方式彼此贴靠地设置。
在另一步骤S3中，通过夹紧密封环半部2和3来组装密封环1。为了夹紧，特别是可以使用未详细示出的紧固螺丝，所述紧固螺丝将密封环半部2和3的彼此相对的接合部4彼此相对地压紧。
在随后的步骤S4中，一方面，在车削和/或磨削加工过程中对密封环1的外环周面进行机械加工，以使突出部6具有期望的尺寸。此外，在步骤S4中，特别是利用车削和/或磨削方法对密封环1的内环周面进行机械加工，以形成密封尖端5。
此外，如果需要，可以对密封空气进入通道10和压力测量通道13的起始区域进行机械加工，以便能够恰当地连接密封空气装置或压力测量装置。
在安装密封环之前，为了增加回油量，可以可选地钻出回油通道15、16，其方式在于，将钻头放置在相应的钻孔配件19上并钻出入口。
根据本发明的密封环1的主要优点在于，由于密封空气通道系统、压力测量通道和回油通道已经可以在增材制造密封环半部2和3的过程中制造出来，因此密封环能够以简单、经济和快速的方式生产，其中与孔加工相比，通道的相应设计可以非常自由地选择。后者例如导致密封空气在相应地构造密封空气通道系统时能够以非常均匀地分布在密封环1的内环周面上的方式被供应，这伴随着改进的密封性能。通过在密封环半部2的机械加工过程中构造密封尖端5，省去构件，由此在制造和安装时也节省了成本。另外，由于回油通道14、15和16的构造，回油量是可变的。这尤其重要，当密封环1在某些情况下应借助密封空气发挥其密封作用而在某些情况下应没有密封空气地发挥其密封作用时。
尽管已经通过优选实施例更详细地说明和描述了本发明，但是本发明不限于所公开的示例，并且本领域技术人员可以在不脱离本发明保护范围的情况下从中得出其他变型。

Claims (11)

1.一种用于密封在轴和围绕所述轴的轴承体之间的环形间隙的密封环(1)，包括两个环区段形的密封环半部(2、3)和多个密封尖端(5)，所述密封尖端轴向相邻地设置在内环周面上、径向向内突出并且环绕地构成，
其特征在于，
所述密封尖端(5)与所述密封环半部(2，3)一体地构成，
其中使用增材制造方法制造所述密封环半部(2、3)，以及
其中所述密封环半部(2、3)设有在增材制造过程中制造的密封空气通道系统，该密封空气通道系统具有密封空气进入通道(10)、至少一个与所述密封空气进入通道连接的密封空气分配通道(11)和多个与所述密封空气分配通道(11)连接的密封空气排出通道(12)，所述密封空气排出通道在所述密封尖端(5)的区域中通到所述内环周面中。
2.根据权利要求1所述的密封环(1)，
其特征在于，
所述密封环半部(2、3)由铝制成。
3.根据前述权利要求中任一项所述的密封环(1)，
其特征在于，
所述密封环半部(2、3)的侧面(7)设置有加强肋(8、9)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的密封环(1)，
其特征在于，
所述密封环半部(2、3)由粉末状原材料使用增材制造方法制造。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的密封环(1)。
其特征在于，
所述密封空气分配通道(11)环绕地或基本上环绕地构成，并且所述密封空气排出通道(12)以基本上均匀地分布在所述密封环(1)的环周上的方式设置。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的密封环(1)，
其特征在于，
至少一个密封环半部(2、3)设有在增材制造过程中制造的压力测量通道(13)，该压力测量通道连接到所述密封空气通道系统上，并设置用于将密封空气系统与压力测量装置连接，
其中所述压力测量通道(13)尤其通到所述密封空气分配通道(11)中。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的密封环(1)。
其特征在于，
至少一个密封环半部(2、3)设有至少一个在增材制造过程中制造的回油通道(14、15、16)，所述回油通道从所述内环周面朝向所述密封环半部(2、3)的侧面方向延伸。
8.根据权利要求7所述的密封环(1)，
其特征在于，
设有多个回油通道(14、15、16)，并且至少一个回油通道(15、16)在所述密封环半部(2、3)的侧面(7)之前不远处终止，其中在所述侧面上尤其设有钻孔配件(19)，该钻孔配件标记了用于放置钻孔工具的位置，以便从侧面(7)开始钻出至所述回油通道(15、16)的入口。
9.一种用于制造根据前述权利要求中任一项所述的密封环(1)的方法，包括以下步骤：
-使用增材制造方法制造密封环半部(2、3)，以形成密封空气通道系统
-铣削所述密封环半部(2、3)的接合部(4)；
-通过夹紧所述密封环半部(2，3)来组装密封环(1)，并且
-尤其使用车削和/或磨削方法对所述密封环(1)的外环周面和内环周面进行机械加工，以形成密封尖端(5)。
10.根据权利要求9所述的方法，
其特征在于，使用增材制造方法制造密封环半部(2、3)包括形成压力测量通道(13)和/或一个或多个回油通道(14、15、16)。
11.根据权利要求9或10所述的方法，
其特征在于，
钻出至回油通道(14、15、16)和/或至压力测量通道(13)的入口，所述回油通道和压力测量通道在增材制造过程中制造。
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