[發明專利]用于無油旋轉式壓縮機的軸密封裝置

無效

• 申請號: 200810092082.1
• 申請日: 2008-03-31
• 公開（公告）號: CN101275675A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發明（設計）人: 木村英幸;佐藤繁實;竹本淳一
• 申請（專利權）人: 阿耐思特巖田株式會社
• 主分類號: F16J15/54
• 分類號: F16J15/54;F04C27/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 曲瑩

技術領域

本發明涉及一種軸密封裝置，用于防止無油旋轉式壓縮機的轉了室和軸承側隙之間發生氣體泄漏。

背景技術

碳密封是一種公知的軸密封。例如，日本公開專利申請11-294599(專利文獻1)就披露了一種旋轉軸的密封結構，其中，如其圖5所示，固定在殼體01上的托架04上的環形碳密封05的端面和夾持在殼體01上以支承轉軸03的滾柱軸承02的內環06的端面07相接觸。在所述滑動面07處進行密封。

在日本公開專利申請2005-54614(專利文獻2)中披露了一種螺旋壓縮機，其中采用一種非接觸碳密封來限制壓縮機的壓縮氣體排出側的壓縮氣體泄漏。如圖6所示，凸形轉子010和凹形轉子011收納在轉子殼體012中。所述每個轉子的轉子軸在壓縮機的排出側由軸承013支承，在壓縮機的吸氣側由軸承014支承。油密封016和碳密封017位于壓縮室015和排出側軸承013之間。從壓縮室015到軸承013的壓縮氣體泄漏被所述碳密封所限制。

非接觸式碳密封的碳密封件的剛度不足，需要在碳密封件上設置夾持件如里襯金屬或者外環。在壓縮機工作期間，轉子軸和碳密封的溫度升高，兩者不同的熱膨脹導致碳密封件的內周和轉軸外周之間的徑向空隙發生改變。所以，必須合適地選擇制造轉軸和外環的材料，必須合適地設計外環的尺寸和形狀，這樣才能使所述徑向間隙不受運行期間溫度升高的影響而一直保持為幾乎是常量。

發明內容

本發明基于前面所述的背景而作出，其目的是提供一種軸密封裝置，在旋轉式壓縮機的工作期間當所述軸密封裝置周圍的零件的溫度發生改變時，其能使碳環的內周面和轉子軸套的外周面之間的徑向間隙保持為最佳，穿過所述徑向間隙的氣體泄漏能被降到最低而不受到壓縮機運行狀態的影響，并能防止潤滑油進入轉子室，這樣無油旋轉式壓縮機排放的壓縮氣體就不是被潤滑油污染過的而是清潔的。

為實現該目的，本發明提出將一種用于無油旋轉式壓縮機的軸密封裝置放置在轉子室和轉子軸軸承之間，保持軸密封裝置的內表面和轉子軸或者固定在轉子軸上的轉子軸套的外表面之間的徑向間隙非常小，以限制轉子室和軸承側隙之間的氣體泄漏，其中軸密封裝置由外環和以過盈方式裝入外環中的碳環組成，兩環之間的過盈即使在壓縮機運行期間被加熱到最高溫度時也不會減少到零，制造外環的材料的熱膨脹系數與制造轉子軸或轉子軸套的材料等同。

碳環的熱膨脹系數大約是7.0×10^-6/℃，小于金屬材料的熱膨脹系數。所以，在壓縮機運行期間溫度升高時，會擔心由于轉子軸和轉子軸套的熱膨脹大于軸密封裝置的熱膨脹使得軸密封裝置內表面和轉子軸或固定在轉子軸上的轉子軸套的外表面之間的徑向間隙縮小，從而會導致碳環發生破裂。所以，需要調整軸密封裝置使得所述徑向間隙不受到壓縮機運行溫度的影響而保持恒定或者近似恒定。

在本發明中，通過以過盈方式將碳環裝入外環以及采用制造轉子軸套的材料來制造外環，使得碳環和轉子軸套之間的徑向間隙在壓縮機工作期間的任何溫度下都能維持近似恒定，所述過盈即使在碳環和外環都被加熱到250℃的溫度時，該溫度被認為是壓縮機運行期間的最高溫度，也不會減小到零。

但是，當制造外環的材料的熱膨脹系數大于制造轉子軸和轉子軸套的材料的熱膨脹系數時，由于外環的熱膨脹大于轉子軸或轉子軸套的熱膨脹導致所述徑向間隙增大，對穿過該微小徑向間隙的氣體泄漏的限制作用就會降低。

根據本發明，由于制造外環的材料的熱膨脹系數等同于制造轉子軸或轉子軸套的材料的熱膨脹系數，所以碳環和轉子軸或轉子軸套之間的徑向間隙無論在冷熱狀態下都保持近似恒定。所以，不用擔心碳環會發生破裂，以及徑向間隙增大所導致的轉子室和軸承側隙之間的氣體泄漏增加。所以，提供一種無油旋轉式壓縮機，其中無論壓縮機運行時的溫度如何變化，碳環和轉子軸或轉子軸套之間的徑向間隙都能保持為最佳，穿過該徑向間隙的氣體泄漏被限制到最小。

優選將軸密封裝置安裝在油潤滑轉子軸軸承和壓縮機轉子室之間的轉子軸密封零件上靠近轉子室的位置，遠離轉子軸密封零件上用于密封潤滑軸承的潤滑油的油密封。

根據上述結構，油密封鄰近軸承，由碳環和外環組成的軸密封裝置鄰近轉子室，鄰近軸承的油密封能防止潤滑油進入轉子室，軸密封裝置能防止轉子室和軸承側隙之間的氣體泄漏，排出清潔的未受潤滑油污染的壓縮氣體。