專利名稱：密封組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及密封組件，特別是根據(jù)權(quán)利要求1前序部分所述的渦輪機(jī)械的轉(zhuǎn)子和 定子之間的密封組件，其具有在所述轉(zhuǎn)子和定子之間的緊密間隙。
背景技術(shù)：
通常應(yīng)用于渦輪機(jī)械的一種緊密間隙是迷宮式密封。迷宮式密封在渦輪機(jī)械轉(zhuǎn)子 上產(chǎn)生大數(shù)量級(jí)的失穩(wěn)力，特別是在高密度流體中操作時(shí)。這些年來，已經(jīng)研發(fā)出多種替代 性迷宮式構(gòu)造來試圖降低失穩(wěn)力作用并同時(shí)增加阻尼特性。蜂窩式密封是此背景環(huán)境下的 一個(gè)示例。這些密封已在高壓離心壓縮機(jī)中特別是在氣體回注應(yīng)用中獲得了很大成功。但 是，蜂窩式迷宮具有非常高的直接剛度并且對(duì)于實(shí)際轉(zhuǎn)子位置和運(yùn)行間隙幾何結(jié)構(gòu)是敏感 的。這已經(jīng)導(dǎo)致工業(yè)中的多起事故，其中需要補(bǔ)救措施來使裝置符合技術(shù)要求。迷宮內(nèi)部的高密度氣體的旋轉(zhuǎn)是迷宮式密封內(nèi)部大數(shù)量級(jí)失穩(wěn)力的根本原因。這 些力對(duì)高密度渦輪機(jī)械的設(shè)計(jì)具有顯著的影響這些力限制了可能的最大運(yùn)行速度、轉(zhuǎn)子 處的最大葉輪數(shù)量、最大過程壓力、轉(zhuǎn)子軸的最小直徑、以及效率、或者這些因素的組合。除了迷宮式密封之外，失穩(wěn)力可能出現(xiàn)在流體填充定子部分和轉(zhuǎn)子部分之間的空 隙的情況下的任何緊密間隙中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是降低作用在旋轉(zhuǎn)渦輪機(jī)械轉(zhuǎn)子上的失穩(wěn)力。從根據(jù)權(quán)利要求1前序部分所述的密封組件開始，通過權(quán)利要求1特征部分中的 特征來實(shí)現(xiàn)所述目的。在從屬權(quán)利要求中描述了本發(fā)明的有利實(shí)施例。通過本發(fā)明，在定子和轉(zhuǎn)子之間形成具有朝向流體側(cè)的多個(gè)開口的一個(gè)或多個(gè)環(huán) 形腔室。腔室通過開口與緊密間隙(即，流體側(cè))接觸。具有這些開口的腔室具有以下特性 所述腔室最小化流體的周向渦流，從而最小化失穩(wěn)力。這通過在腔室內(nèi)部角方向 上的壓力平衡來實(shí)現(xiàn)。通過所述開口，流體空隙內(nèi)部的壓力也將被通過所述開口的流動(dòng)泄 漏所平衡。 所述腔室通過開口和壓力平衡腔室的特定組合而用作動(dòng)態(tài)壓力波動(dòng)的動(dòng)態(tài)阻尼 器。該阻尼效果可通過在壓力平衡腔室中安裝特定阻尼材料來進(jìn)一步增強(qiáng)。本發(fā)明背后的基本物理學(xué)還包括-在低振動(dòng)頻率時(shí)由通過環(huán)形腔室的二次流動(dòng)實(shí)現(xiàn)的周向方向上的徑向壓力平 衡效果。-在高振動(dòng)頻率時(shí)腔室(彈簧)和孔(質(zhì)量、阻尼器)的組合用作穩(wěn)定裝置(阻 尼器密封功能)。為此，腔室的大小可通過將它們互連而改變。本發(fā)明的密封組件因此能夠降低緊密間隙內(nèi)部的流動(dòng)誘導(dǎo)激振力。


下面參考附圖通過示例來描述本發(fā)明，在附圖中圖1是具有緊密間隙的密封組件的縱剖面；圖2是沿圖1的線II-II截取的局部剖視圖；和圖3是穿過迷宮式密封的縱剖面。
具體實(shí)施例方式轉(zhuǎn)子1在定子2中樞轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子1和定子2屬于旋轉(zhuǎn)渦輪機(jī)械，例如壓縮機(jī)、蒸汽輪 機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、膨脹器、電動(dòng)馬達(dá)、或者泵。為了密封，在轉(zhuǎn)子1的轉(zhuǎn)子表面和定子2的定子 表面4之間存在緊密間隙3。圍繞間隙3的表面基本上可具有在單一直徑、交錯(cuò)式、錐形等 范圍內(nèi)的任何幾何形狀。轉(zhuǎn)子表面或定子表面4或者這兩個(gè)表面設(shè)有開口 5，所述開口 5通向布置在開口 5 背離間隙3的那一側(cè)的至少一個(gè)腔室6。如在圖1和圖2中更清楚示出的，具有開口 5的穿 孔板7被緊固到定子2。在穿孔板7的背面，即背離間隙3的一側(cè)，沿周向方向設(shè)置腹板8 或肋。腹板8圍繞環(huán)形腔室6，環(huán)形腔室6的內(nèi)部寬度大于開口 5的內(nèi)部寬度，并且一系列 開口 5通向所述環(huán)形腔室6。各個(gè)環(huán)形腔室6可通過穿孔板7的腹板8中的孔9被軸向互 連，從而形成一個(gè)大的環(huán)形腔室。緊密間隙3填充有流體，其使得旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子表面和固定的定子表面4彼此緊鄰。環(huán) 形腔室6通過開口 5與緊密間隙3及該緊密間隙中的流體接觸。因?yàn)橥ㄟ^開口 5的流體泄 漏，因此存在環(huán)空壓力平衡。圖3中所示的迷宮式密封由具有多個(gè)迷宮齒11的迷宮保持器10構(gòu)成。迷宮保持 器10布置在定子2中。迷宮齒11面向限定小間隙3的轉(zhuǎn)子1的表面。轉(zhuǎn)子表面基本上可 具有在單一直徑、交錯(cuò)式、錐形等范圍內(nèi)的任何幾何形狀。在各個(gè)迷宮齒11之間存在具有穿孔或開口 5的穿孔部段12，在該穿孔部段12的 背面形成壓力平衡腔室6。開口 5通常差不多垂直于密封表面布置并且可具有優(yōu)化迷宮的 動(dòng)力學(xué)行為的特定幾何形狀。腔室6可填充有阻尼材料。
權(quán)利要求
一種密封組件，特別是渦輪機(jī)械的轉(zhuǎn)子(1)和定子(2)之間的密封組件，在所述轉(zhuǎn)子和定子之間具有緊密間隙(3)，所述間隙(3)由轉(zhuǎn)子(1)側(cè)的轉(zhuǎn)子表面和定子(2)側(cè)的定子表面(4)界定，其特征在于，轉(zhuǎn)子表面或定子表面(4)或者二者設(shè)有開口(5)，所述開口通向布置在開口(5)背離間隙(3)的那一側(cè)的至少一個(gè)腔室(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封組件，其特征在于，腔室(6)的內(nèi)部寬度大于開口(5)的 內(nèi)部寬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的密封組件，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)環(huán)形腔室(6)沿周向 方向延伸，多個(gè)開口(5)通向所述一個(gè)或多個(gè)環(huán)形腔室或通向所述環(huán)形腔室中的每一個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的密封組件，其特征在于，環(huán)形腔室(6)被孔(9)軸向互連。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的密封組件，其特征在于，開口(5)是緊固于定子表面(4)的穿 孔板(7)的穿孔，腔室(6)布置在穿孔板(7)的背面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封組件，其特征在于，開口(5)的軸線基本上垂直于待密封 的轉(zhuǎn)子(1)的軸線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封組件，其特征在于，腔室(6)填充有阻尼材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包括迷宮齒(11)的密封組件，所述密封組件在所述迷宮齒 之間具有腔室(6)，其特征在于，具有開口(5)的穿孔部段(12)安裝在迷宮齒(11)和腔室 (6)之間。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的密封組件，其中開口(5)是孔，并且多于一個(gè) 的孔被布置在軸向平面中，其中軸向方向參考轉(zhuǎn)子(1)的旋轉(zhuǎn)軸線來定義。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的密封組件，其中多個(gè)孔被布置在一個(gè)軸向平 面中。
全文摘要
一種密封組件，特別是渦輪機(jī)械的轉(zhuǎn)子(1)和定子(2)之間的密封組件，在所述轉(zhuǎn)子和定子之間設(shè)有緊密間隙(3)。間隙(3)由轉(zhuǎn)子(1)側(cè)的轉(zhuǎn)子表面和定子(2)側(cè)的定子表面(4)界定。轉(zhuǎn)子表面或定子表面(4)或者二者設(shè)有開口(5)，所述開口通向布置在開口(5)背離間隙(3)的那一側(cè)的至少一個(gè)腔室(6)。
文檔編號(hào)F01D11/04GK101925766SQ200980102971
公開日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2009年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月24日
發(fā)明者R·伊爾曼 申請(qǐng)人:西門子公司