[發明專利]迷宮式密封裝置和用于制造迷宮式密封裝置的方法

有效

• 申請號: 201080052636.0
• 申請日: 2010-11-18
• 公開（公告）號: CN102667269A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 拉爾夫·博德
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: F16J15/44
• 分類號: F16J15/44;F16J15/453
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張春水;田軍鋒

技術領域

本發明涉及一種用于密封位于旋轉機械的轉子和定子之間的密封區域的迷宮式密封裝置，所述迷宮式密封裝置具有底座和形成在底座上的并且伸入到密封區域中的密封環，這些密封環在它們之間形成迷宮式凹部，所述迷宮式凹部在側向由密封環限定并且在凹部底部中由底座限定。此外，本發明涉及一種用于制造用于密封位于旋轉機械的轉子和定子之間的密封區域的迷宮式密封裝置的方法。

背景技術

如流體機械或者葉輪機械的旋轉機械必須在不同壓力的位置上密封，以便將導致效率損失的泄露保持為盡可能地小。在例如軸的旋轉部件和例如殼體部件的定子部件之間的密封通常構成為無接觸的迷宮式密封裝置。在此，應考慮到在徑向軸承中的轉子的熱膨脹、離心式膨脹和徑向振蕩，并且在以臨界轉速運行時使得徑向密封間隙不會過小。選擇為過小的密封間隙會導致摩擦并且因此導致迷宮式尖部的損壞，并且在最差的情況下導致轉子的彎曲。

從現有技術中已知迷宮式密封裝置的有彈性的密封段，所述有彈性的密封段在摩擦時偏移，并且因此避免了更大的損壞。

發明內容

本發明的目的是，提供一種迷宮式密封裝置和一種用于制造迷宮式密封裝置的方法，借助所述方法能夠抵抗在轉子上的摩擦損壞。

針對迷宮式密封裝置的目的通過開始所述類型的迷宮式密封裝置得以實現，其中，根據本發明，密封環至少在至少一個區域中由不同于底座的，特別是不同于在凹部底部的區域中的底座的至少另一材料制成。更有利的是，另一材料與在迷宮式密封裝置的區域中的轉子材料相比更軟。

本發明基于下述思想：尤其在使用平滑間隙迷宮式密封裝置時，其中，迷宮式尖部放置在定子中，有意義的是，可能摩擦的尖部由比轉子材料更軟的材料制成。在不期望的摩擦時，導致密封尖部損壞，與轉子的相對置的組件相比，所述密封尖部通常能夠更加容易修復或者更換。相對于鋼制的轉子部件，特別適宜的是具有有利的摩擦特性的鋁合金。

然而，在大多數軟材料中，尤其是大多數鋁合金中，不利的是，其熱膨脹系數約為鋼的兩倍。此外，剛性相對低，以至于應使用更加硬的底座或者密封插入件。在這種情況下，由于不同的膨脹系數很難能夠建立在前部的、形成尖部的并且軟的區域與底座之間的持久的連接。

通過本發明，僅密封環并且特別是僅每個密封環的一個區域由另一材料制成。因此，在能夠用作為密封支架或者密封插入件的底座的材料和另一材料之間的連接面能夠保持為極其狹窄，以至于不同的膨脹系數僅導致在不同的材料之間的小的應力。

旋轉機械能夠是流體機械，如渦輪機或壓縮機；或者其他葉輪機械，如發生器。底座能夠是密封支架或者在密封支架上的密封插入件或者包括兩個元件。密封環有利地設置在定子上并且朝向轉子。所述密封環伸入密封區域中，所述密封區域在迷宮式密封裝置的區域中位于定子和轉子之間。

迷宮式密封裝置能夠構成為具有交替地設置在轉子和定子上的密封環的不平坦的迷宮式密封裝置，或者構成為具有僅在轉子或定子上的環的平滑間隙迷宮式密封裝置。密封環能夠是一體的或者多件式的，并且形成指向密封區域的迷宮式尖部，其中，迷宮式尖部不必支承點狀尖部，而是能夠具有線形的、特別是圓形的尖部區域。術語“迷宮式尖部”能夠用作對密封環的同義詞，并且不僅代表尖部區域，而是還代表例如環形的并且指向密封區域的整個元件。

密封環或者迷宮式尖部在它們之間形成迷宮式腔室或者迷宮式凹部，在所述迷宮式腔室或者迷宮式凹部中，穿流過迷宮式密封裝置的氣體引起漩渦，并且因此穿過迷宮式密封裝置的氣體路徑是長的。迷宮式凹部的凹部底部由底座形成，并且因此由底座材料制成。因此，迷宮式密封裝置能夠構成為，使得在密封環之間的另一材料總是由底座材料中斷，以至于在底座材料和另一材料之間的連接面總是小的或者狹窄的。

適宜的是，密封環由另一材料制成的區域是密封環的指向密封區域、意即直接鄰接所述密封區域的區域。所述區域能夠構成為一個或者多個層，其中適宜的是，所述層是密封環的最前部的材料層。因此，另一材料能夠單層地或者多層地構成，其中，在多個層中，每個層由一種材料制成并且所述材料彼此不同。

適宜的是，另一材料比在迷宮式密封裝置的區域中的轉子的材料更軟。尤其適合的是金屬合金或者聚合物材料。在本發明的一個有利的實施形式中，密封環由鋁或者鋁合金制成。借助所述材料能夠將摩擦損壞保持較小。底座適宜由鋼制成，以便確保高的剛性。在使用聚合物材料時，聚醚醚酮（PEEK）或者聚酰亞胺（PI）是特別有利的。