CN1216804A - 用于离心压缩机平衡活塞的两件式迷宫气封 - Google Patents

用于离心压缩机平衡活塞的两件式迷宫气封 Download PDF

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Abstract

为了在大直径的迷宫气封上用传统的技术形成一通道,将该迷宫气封做成两件式。第一部分是一内环,它的外径很小,从而可用传统的方法在其上形成一通道。第二部分是一外环,它可固定在内环上,从而通过结合延伸径向尺寸,以满足与附近零件密封啮合的需要。外环和内环较佳的是通过静配合互相连接。

Description

用于离心压缩机平衡活塞的两件式迷宫气封
本发明一般涉及离心压缩机，特别涉及在一传动室和在靠近叶轮的一平衡活塞里的一低压区域之间提供一相当大直径的迷宫气封的方法和装置。
为了抵销由离心压缩机的叶轮产生的空气动力推力，人们使用一由叶轮后面的一低压腔构成的平衡活塞。由于存在着润滑油从传动室渗入该低压区域的倾向，一种通常做法是在平衡活塞和传动室之间设置迷宫气封。已经转让给本发明的受让人的美国专利第4,997,340号公布了这样一种迷宫气封和特殊方法，其中，对气封加压，以便以经济实用的方式获得最佳的性能。该专利的全部文件在这里被参考引用。
在美国专利第4,997,340号中的迷宫气封里形成的通道是这样形成的，首先从外表面至迷宫气封的径向内表面钻一条径向延伸的通道，然后从气封的后表面钻另一条通道与径向延伸的通道连通。这种方法被认为适宜于较小的和中等尺寸的迷宫气封。
目前已经提出了在离心压缩机里安装大直径(即11到12英寸范围内的直径)迷宫气封的要求。因此，上述方法已不能使用，因为传统的钻孔技术不能使孔精确地定位，以保证与迷宫齿在所需的位置相交。即是说，因为气封的厚度必须较薄，所以通道的直径必须较小。这样，当使用小直径的钻头时，它将弯曲并游离设定路径，除非将长度限制在非常短的范围内。
因此，本发明的一个目的是提供一种改进的用于离心压缩机的迷宫气封。
按照权利要求书前序部分和特征部分所述特征的方法和装置可实现该目的。
简单地说，按照本发明的一个方面，迷宫气封是由两部分形成的，然后将该两部分组装在一起并安装在离心压缩机里。
首先，一内环形成有一内径和一外径，该内径具有接纳轴的迷宫齿，而该外径足够小，以便可用传统的方法形成一通道。一外环形成有一内径和一径向外部，该内径基本上等于内环的外径，而该径向外部具有包括迷宫齿的凸缘，以便与叶轮后表面的一部分以密封方式啮合。然后将内环和外环组装成完整的迷宫气封并安装在压缩机里。
按照本发明的另一方面，外环和内环是通过静配合互相连接在一起的。它是这样实现的，加热外环，将内环安装在外环里，让外环冷却并与内环冷缩配合。
在下面描述的附图里，介绍了一个较佳实施例；然而，在不脱离本发明的真实精神和范围的情况下还可以有许多其它的改进和替换结构。
图1是一离心压缩机的局部的纵剖视图，其中安装着本发明的迷宫气封；
图2是本发明的迷宫气封的纵剖视图；以及
图3是本发明的迷宫气封的后视图。
现在参看图1，用标号10表示的本发明安装在一离心压缩机系统11里，该压缩机具有用传统方式驱动叶轮13的高速轴12。高速轴12由滑动轴承14和在其左侧的其它滑动轴承(未画出)支承。
为了针对叶轮13产生的空气动力推力提供一个反作用力，通过在叶轮13后面的低压腔16提供一“平衡活塞”。在叶轮13里提供一通道(未画出)，以便使低压腔16里的压力保持在与压缩机吸入压力一样的低压上。由于传动室17里的压力比低压腔16高，特别是在部分负载工作时，因此在轴承14和叶轮13之间提供一迷宫气封18，以便密封该区域，防止油从传动室流入平衡活塞腔16。如同在迷宫气封上施加高压气体从而对其加压的另一概念一样。这种概念也是众所周知的。如美国专利第4,997,340号所述的，迷宫气封18较佳的是在电机箱内压力下被加压，该压力略微高于传动室17里的压力。因此，加压蒸汽通过管道19，通过形成于凸缘件22和滑动轴承14的通道21，最后通过形成于迷宫气封18的通道23。
图2和3详细地显示了迷宫气封18，它包括一内环24和一外环26。这两个环较佳的是用铝材制造，但也可用其它任何适当的材料制造。
内环包括一带有一轴向孔28的环形体27，该轴向孔具有许多形成在其上的迷宫齿29，以便可密封地接纳驱动轴。通道23由径向延伸的通道31和轴向延伸的通道32组成。这些通道是利用传统的方法钻出来的，轴向通道32自后表面33延伸至与径向通道31相交的一点处。径向通道31自外环带34延伸至轴向孔28。
在制造内环时，首先通过传统的钻孔工序或镗孔工序形成轴向孔28。然后通过传统的方法钻出径向通道31和轴向通道32。最后，通过标准的切削加工形成迷宫齿29。
外环26有一个环形内表面36，它具有基本上与内环24的外环带34相同的直径。在外环的径向外侧有一向外突出的轴向延伸凸缘37，它具有在其径向内表面上形成的迷宫齿38，以便与叶轮上的一表面啮合，如图1所示。加工外环时，首先在环形内表面36上加工出适当的直径，然后再加工出迷宫齿。
在形成内环24和外环26后，再将它们组装在一起，首先加热外环26并将内环插入，然后让外环冷却，从而在内环24的外环带34和外环26的环形内表面36之间产生一个静配合。如图2所示，当两个环组装好后，外环可封闭径向通道31的径向外端，由此提供了流体的连续流动，即首先通过轴向通道32，然后径向向内通过径向通道31，最后到达迷宫齿29。

Claims (7)

1．一种用于离心压缩机的迷宫气封，该离心压缩机具有一驱动轴，一叶轮，一轴承，一传动室和一抵销叶轮的推力负载的平衡活塞，一迷宫气封安装在平衡活塞和传动室之间，其特征在于，所述迷宫气封包括一内环和一外环，所述内环包括：
一轴向孔，它带有径向向内延伸的齿，以便密封接纳所述驱动轴；
一后表面，它与安装在其附近的轴承接触；
一形成于所述后表面和所述轴向孔之间的通道，以便为了对迷宫气封加压而在它们之间提供流体连通；以及
一外环带，它位于所述通道的径向向外处；
而所述外环包括：
一轴向孔，它可与所述内环的所述外环带啮合；
一轴向延伸凸缘，它与所述外环的径向外部连成一体；以及
所述凸缘具有径向延伸的齿，可与在所述叶轮后侧的一表面密封啮合。
2．如权利要求1所述的迷宫气封，其特征在于，所述内环和外环通过静配合互相连接。
3．如权利要求1所述的迷宫气封，其特征在于，所述通道包括一径向延伸部分和一轴向延伸部分。
4．如权利要求1所述的迷宫气封，其特征在于，所述径向延伸的、可与叶轮后侧一表面密封啮合的齿是径向向内延伸。
5．一种制造迷宫气封的方法，该迷宫气封环绕着一轴沿轴向安装并安装在离心压缩机的一叶轮后面，其特征在于，该方法包括以下步骤：
形成一内环，它带有一轴向孔，该轴向孔具有径向向内延伸的、以密封接纳可转动轴的齿，所述内环具有一外环带和与置于附近的轴承的一表面接触的后表面；
在所述后表面和所述轴向孔之间形成一通道，所述通道将气流提供给在所述轴向孔里的所述齿；
形成一外环，它带有一接纳所述内环的轴向孔和一径向外部，所述外部带有轴向延伸的凸缘，而所述凸缘带有径向延伸的、可与叶轮后侧上的一表面密封啮合的齿；以及
将所述内环的外环带固定在所述外环的轴向孔里，
6．如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述固定步骤是这样完成的，加热外环，将内环插入外环，让外环冷却，从而在两个环之间产生冷缩配合。
7．如权利要求5所述的方法，其特征在于，形成于所述外环上的所述齿是径向向内形成的。
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