壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的密封件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子、尤其是用于渦輪壓縮機(jī)、如齒輪傳動(dòng)式壓縮機(jī)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子，其具有小齒輪軸和對(duì)小齒輪軸進(jìn)行密封的多件式的密封件，其中所述小齒輪軸具有多個(gè)在軸向上相繼設(shè)置的、彼此連接的區(qū)段。
【背景技術(shù)】
[0002]壓縮機(jī)或壓縮流體的設(shè)備在不同的工業(yè)領(lǐng)域中用于不同的應(yīng)用，其中涉及流體、尤其是(工藝)氣體的凝聚或壓縮裝置。
[0003]對(duì)此已知的實(shí)例是移動(dòng)工業(yè)應(yīng)用中的渦輪壓縮機(jī)，例如在廢氣渦輪增壓機(jī)或噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中的渦輪壓縮機(jī)，或者還有靜態(tài)工業(yè)應(yīng)用中的渦輪壓縮機(jī)，如用于空氣分解的齒輪傳動(dòng)式壓縮機(jī)或齒輪渦輪壓縮機(jī)。
[0004]在這種(在其工作方式中連續(xù)工作的)渦輪壓縮機(jī)中，通過(guò)如下方式引起流體的壓力提高(壓縮):通過(guò)葉片的旋轉(zhuǎn)、通過(guò)渦輪壓縮機(jī)的具有徑向延伸的葉片的旋轉(zhuǎn)的葉輪提高液體從入口到出口的角動(dòng)量。在此，也就是說(shuō)在這樣的壓縮機(jī)級(jí)中，流體的壓力和溫度提高，而流體在葉輪或渦輪葉輪中的相對(duì)(流動(dòng))速度降低。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)流體的盡可能高的壓力提高或壓縮，能夠?qū)⒍鄠€(gè)這樣的壓縮機(jī)級(jí)依次連接。
[0006]作為渦輪壓縮機(jī)的構(gòu)造形式，在徑流式壓縮機(jī)和軸流式壓縮機(jī)之間進(jìn)行區(qū)分。
[0007]在軸流式壓縮機(jī)中，待壓縮的流體、例如工藝氣體在平行于軸線的方向(軸向方向)上流經(jīng)壓縮機(jī)。在徑流式壓縮機(jī)中，氣體軸向地流到壓縮機(jī)級(jí)的葉輪中并且隨后向外偏轉(zhuǎn)(徑向，徑向方向)。由此，在多級(jí)的徑流式壓縮機(jī)中，在每個(gè)級(jí)后方需要使流動(dòng)轉(zhuǎn)向。
[0008]軸流式壓縮機(jī)和徑流式壓縮機(jī)的組合的結(jié)構(gòu)類(lèi)型通過(guò)其軸向級(jí)抽吸大的體積流，所述體積流在緊接著的徑向級(jí)中被壓縮到高的壓強(qiáng)上。
[0009]當(dāng)通常使用具有承載一個(gè)或多個(gè)葉輪的(小齒輪)軸(作為壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子在下文中也僅簡(jiǎn)稱(chēng)為壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子)的單軸的機(jī)器(單軸渦輪壓縮機(jī))時(shí)，在(多級(jí)的)齒輪傳動(dòng)式渦輪壓縮機(jī)的情況下(在下文中也僅簡(jiǎn)稱(chēng)為“齒輪傳動(dòng)式壓縮機(jī)”)，圍繞大輪的各個(gè)壓縮機(jī)級(jí)被分組，其中多個(gè)平行的(小齒輪)軸由大的、安裝在殼體中的驅(qū)動(dòng)齒輪、即大齒輪驅(qū)動(dòng)，所述軸分別承載一個(gè)或兩個(gè)(容納在實(shí)現(xiàn)為殼體附件的、引起關(guān)于壓縮機(jī)級(jí)的入流或出流的承壓的螺旋殼體中的)葉輪(設(shè)置在小齒輪軸的空閑的軸端部上的渦輪葉輪)(作為壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子在下文中也僅簡(jiǎn)稱(chēng)為壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子)。
[0010]在承壓的螺旋殼體中，即在螺旋殼體中的柱形孔中，(除了由小齒輪軸承載的葉輪或壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子外)使用螺旋插入件，使得在螺旋殼體的柱形孔中在螺旋插入件的軸向端側(cè)保留通過(guò)螺旋殼體和螺旋插入件包圍的空間、即所謂的環(huán)形空間，經(jīng)由所述空間，(來(lái)自葉輪的)流體徑向地經(jīng)由擴(kuò)展的橫截面流出。
[0011]流體隨后經(jīng)由設(shè)備配管、如設(shè)置在螺旋殼體上的或設(shè)置在(殼體)桶上的壓力接套管與設(shè)置在其上的壓力接套法蘭從環(huán)形空間處繼續(xù)從壓縮機(jī)級(jí)中流出。
[0012]流體到螺旋殼體中的入流經(jīng)由構(gòu)成為(軸向端側(cè)的)殼體蓋的螺旋抽吸法蘭進(jìn)行，所述桶形螺旋抽吸法蘭軸向地封閉螺旋殼體。
[0013]這樣的齒輪傳動(dòng)式壓縮機(jī)、西門(mén)子公司的名稱(chēng)為STC-GC的、用于空氣分離的齒輪傳動(dòng)式壓縮機(jī)從 http://www.energy, siemens, com/hq/de/verdichtung-expans1n-ventilat1n/turboverdichter/getriebeturboverdichter/stc-gc.htm 或 http://www.energy, siemens, com/hq/de/verdichtung-expans1n-ventilat1n/turboverdichter/getriebeturboverdichter/stc-gv.htm(于 2012 年 12 月 18 日獲得)中已知。
[0014](為了避免/減少壓縮機(jī)級(jí)中的壓力損耗和/或?yàn)榱朔乐?可能有害的)工藝氣體從壓縮機(jī)級(jí)流出(泄漏))，這種渦輪壓縮機(jī)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子或承載葉輪的小齒輪軸在外部環(huán)境和(在壓縮機(jī)級(jí)的內(nèi)部中的)待壓縮的工藝氣體之間需要密封，所述密封根據(jù)工藝氣體和工藝氣體的壓力(密封壓力)的類(lèi)型必須滿(mǎn)足不同的要求。
[0015]已知的是，為了這種密封，使用設(shè)置在小齒輪軸上的(具有與小齒輪軸一起旋轉(zhuǎn)的和/或不旋轉(zhuǎn)的/靜止的密封元件的)密封件、如迷宮密封件或氣體密封件。
[0016]單迷宮密封件或雙迷宮密封件和氣體密封件是充分已知的。
[0017]尤其是在具有懸垂的葉輪塊的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中或在活動(dòng)支承的葉輪中、如尤其是在齒輪傳動(dòng)式壓縮機(jī)中，為了減少因不平衡而引起的負(fù)荷，尤其是在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)數(shù)高時(shí)因不平衡而引起的負(fù)荷和可由此產(chǎn)生的損傷(尤其是在壓縮機(jī)級(jí)高速轉(zhuǎn)動(dòng)情況下)，實(shí)施全部(與壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子)共同旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件的盡可能無(wú)間隙的定心，由此可避免共同旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件的朝向壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的、引起(運(yùn)行)不平衡的的移位或者避免旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的移位。
[0018]這尤其是也適用于共同旋轉(zhuǎn)的密封元件、尤其也適用于氣體密封件的密封元件，所述氣體密封件的(共同旋轉(zhuǎn)的)塊尤其是也能夠采取與葉輪塊相關(guān)的數(shù)量級(jí)。
[0019]但是，尤其是在具有旋轉(zhuǎn)的密封元件的氣體密封件中，僅能夠通過(guò)窄的公差和/或附加的定心元件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的密封元件的定心。在那里通常也不能夠無(wú)間隙地構(gòu)成旋轉(zhuǎn)的密封元件與其承載元件的連接，由此可能引起旋轉(zhuǎn)的密封元件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的移位(運(yùn)行不平衡)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020]本發(fā)明基于如下目的:提出一種壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的密封件，所述密封件確保壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的可靠的密封，在構(gòu)造上可簡(jiǎn)單且成本適宜地實(shí)施并且也可簡(jiǎn)單地安裝。此外，密封件也應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)盡可能沒(méi)有運(yùn)行不平衡的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子、尤其是高速轉(zhuǎn)動(dòng)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子。
[0021]該目的通過(guò)一種具有根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的特征的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子單元來(lái)實(shí)現(xiàn)，下面也僅簡(jiǎn)稱(chēng)為壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子。
[0022]壓縮機(jī)具有小齒輪軸以及對(duì)小齒輪軸進(jìn)行密封的多件式的密封件，尤其是氣體密封件，其中所述小齒輪軸具有多個(gè)在軸向上相繼設(shè)置的、彼此連接的區(qū)段。
[0023]在此，本發(fā)明以“在軸向上相繼地”或以“在軸向上相繼設(shè)置的小齒輪區(qū)段”表示:這些小齒輪軸區(qū)段一一關(guān)于壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的或小齒輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線一一在轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的軸向方向上以一一直接的或也可以是間接的一一軸向順序相互設(shè)置。
[0024]根據(jù)本發(fā)明提出，小齒輪軸具有葉輪區(qū)段、連接區(qū)段和軸向地設(shè)置在葉輪區(qū)段和連接區(qū)段之間的齒區(qū)段，其中所述葉輪區(qū)段可具有或可承載葉輪。
[0025]所述區(qū)段能夠基本上是柱形的和/或一一關(guān)于壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)軸線/小齒輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)軸線一一旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的體。特別地，齒區(qū)段能夠構(gòu)成為基本上柱形的、旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的空心體。
[0026]根據(jù)本發(fā)明，齒區(qū)段在其兩個(gè)(軸向)端部上分別具有齒部，經(jīng)由所述齒部，齒區(qū)段通過(guò)在葉輪區(qū)段的和連接區(qū)段的(軸向)端部上的相應(yīng)的配合齒部軸向地保持在葉輪區(qū)段的和連接區(qū)段之間。
[0027]在此，本發(fā)明以“通過(guò)與齒部相對(duì)應(yīng)的配合齒部保持”表示:(一個(gè)區(qū)段的軸向端部處的)齒部和(另一個(gè)區(qū)段的軸向端部處的)配合齒部彼此接合，由此得到用于在這兩個(gè)區(qū)段之間的力傳遞和運(yùn)動(dòng)傳遞的形狀配合的連接。
[0028]如果齒部和配合齒部例如設(shè)作為鼠牙盤(pán)齒部或鼠牙盤(pán)連接部，那么由此齒區(qū)段能夠軸向地、以無(wú)間隙的方式定心地保持在葉輪區(qū)段的和連接區(qū)段之間。
[0029]此外，根據(jù)本發(fā)明提出:在齒區(qū)段上設(shè)置有多件式的密封件的、例如氣體密封件的與齒區(qū)段至少力配合地連接的密封元件。
[0030]簡(jiǎn)化且直觀地表達(dá):與齒區(qū)段至少力配合地連接的密封元件是密封件的一部分或密封件的(在運(yùn)行狀態(tài)下)與小齒輪軸或與壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子共同旋轉(zhuǎn)的部分。
[0031]簡(jiǎn)化且直觀地表達(dá):根據(jù)本發(fā)明提出:多件式的密封件的所述/ 一個(gè)旋轉(zhuǎn)的部件/元件一一通過(guò)至少力配合的連接一一因此成為小齒輪軸的“組成部分”，由此隨后一一經(jīng)由借助于(兩側(cè)的)齒部保持的、尤其是通過(guò)齒部、特別是通過(guò)鼠牙盤(pán)齒部、可以無(wú)間隙的方式定心地保持的齒區(qū)段一一可以進(jìn)行密封件的旋轉(zhuǎn)的部件/元件的無(wú)間隙的定心。
[0032]如在其它情況下常見(jiàn)的附加的定心元件和/或公差因此能夠通過(guò)本發(fā)明省去或不再需要。(構(gòu)件)成本、重量和/或附加的安裝步驟/加工步驟因此同樣通過(guò)本發(fā)明省去或者不再需要。
[0033]因此，本發(fā)明提供壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的可靠的、構(gòu)造上簡(jiǎn)單的且可成本示意地實(shí)施的以及可簡(jiǎn)單安裝的密封件。
[0034]也能夠通過(guò)一一通過(guò)本發(fā)明而可行的一一(共同)旋轉(zhuǎn)的密封元件的簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)的、無(wú)間隙的定心來(lái)避免運(yùn)行不平衡，轉(zhuǎn)動(dòng)軸線移位不再可行或盡可能不再可行。
[0035]因此，也可通過(guò)本發(fā)明在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子中或在具有這種壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的渦輪壓縮機(jī)中實(shí)現(xiàn)更高的轉(zhuǎn)速。因此，也能夠?qū)崿F(xiàn)性能更強(qiáng)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子。
[0036]也能夠通過(guò)本發(fā)明在(轉(zhuǎn)動(dòng)的)密封元件中(因此也在密封件或其元件整體中)實(shí)現(xiàn)較小的外徑。這引起密封元件處的更小的圓周速度。由此又可在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子中實(shí)現(xiàn)更高的轉(zhuǎn)速。
[0037]本發(fā)明的優(yōu)選的改進(jìn)形式也從從屬權(quán)利要求中得出。
[0038]根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的改進(jìn)形式，齒部和/或配合齒部構(gòu)成為鼠牙盤(pán)齒部或鼠牙盤(pán)連接部。這種鼠牙盤(pán)齒部/連接部可簡(jiǎn)單地生產(chǎn)，小地構(gòu)造并且一一在經(jīng)由其/通過(guò)其連接的兩個(gè)元件可松開(kāi)的情況下一一實(shí)現(xiàn)元件的以無(wú)間隙的方式定心的連接。
[0039]尤其優(yōu)選的是，密封小齒輪