專利名稱：用于密封第一構(gòu)件與第二構(gòu)件之間的間隙的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于密封第一構(gòu)件與第二構(gòu)件之間的間隙的裝置，其中在第一構(gòu)件的密封面與第二構(gòu)件的密封面之間設(shè)有密封件。另外，本發(fā)明還涉及所述裝置在渦輪機(jī)中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
已知的軸密封例如是迷宮式密封。其中，泄漏流通過(guò)所謂的密封唇阻截。這類密封應(yīng)用在各種不同的渦輪機(jī)中。
可以將水輪機(jī)、蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、風(fēng)車輪、離心泵以及離心式壓縮機(jī)和螺旋槳總稱為“渦輪機(jī)”。所有這些機(jī)械的共同點(diǎn)是用于從流體中獲取能量，以由此來(lái)驅(qū)動(dòng)其他機(jī)械或反之向流體中輸入能量，以便升高其壓力。所述流體可以理解為能夠?qū)崿F(xiàn)流動(dòng)運(yùn)動(dòng)的液體和氣體。
例如在其它發(fā)熱的渦輪機(jī)中軸密封是利用機(jī)械的外殼及內(nèi)部的密封位置通常借助于迷宮式密封來(lái)實(shí)現(xiàn)的。但是在可燃燒的、有毒的或昂貴的氣體情況下要求相對(duì)于周圍環(huán)境完全氣密的封閉，這種封閉利用迷宮式密封是不可能達(dá)到的。
在此輔助措施可以采用滑環(huán)密封或具有阻截液體性能的密封。在這樣的裝置中通過(guò)在軸與密封環(huán)的孔之間的液膜實(shí)現(xiàn)密封，這些密封環(huán)是防轉(zhuǎn)動(dòng)的，但是能夠沿徑向運(yùn)動(dòng)，所以能夠使軸相對(duì)于外殼移動(dòng)。作為阻截液首先考慮油和水。在選擇時(shí)要考慮，液體通過(guò)釋放的氣體可能會(huì)有哪些變化，例如發(fā)泡、黏度變化或化學(xué)反應(yīng)。
當(dāng)然轉(zhuǎn)子與定子之間的間隙越小，密封效果就越好。期望將這樣的密封裝置設(shè)計(jì)成，能夠?qū)崿F(xiàn)整臺(tái)渦輪機(jī)的簡(jiǎn)單可裝配性。另外，要保證，在各種運(yùn)行條件下轉(zhuǎn)子都能在定子中轉(zhuǎn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)子與定子之間形成不希望的間隙是受離心力和基于高的溫度變化引起的轉(zhuǎn)子與定子之間的壓差及不同膨脹率的影響。
已知一些借助于阻截氣體達(dá)到密封效果的密封。有時(shí)為了達(dá)到高的密封效果，而以消耗大量的阻截氣體為代價(jià)。此外，已知一些在轉(zhuǎn)子與定子之間實(shí)施接觸的密封。其中已知一些所謂的毛刷密封裝置，在間隙變化時(shí)其也起密封作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種用于密封第一構(gòu)件與第二構(gòu)件之間的間隙的裝置，其中所述間隙在所有運(yùn)行條件下都保持盡可能地小。
上述技術(shù)問(wèn)題通過(guò)一種用于密封第一構(gòu)件與第二構(gòu)件之間的間隙的裝置得以解決，其中，在第一構(gòu)件的密封面與第二構(gòu)件的密封面之間設(shè)有密封件；在此設(shè)有用于將所述密封件向第一構(gòu)件方向移動(dòng)的器件；其中，所述第二構(gòu)件的密封面設(shè)置成在將所述密封件向第一構(gòu)件方向移動(dòng)時(shí)對(duì)該密封件的導(dǎo)引面；所述器件包括可運(yùn)動(dòng)的夾緊件，將該夾緊件設(shè)計(jì)成，它的移動(dòng)導(dǎo)致密封件的移動(dòng)；所述夾緊件具有相對(duì)于所述密封件的運(yùn)動(dòng)方向傾斜的第一斜面，該斜面貼靠在該密封件的第二斜面上；所述夾緊件借助于帶有彈簧的、用于彈性地支撐該夾緊件的螺栓安置在所述第二構(gòu)件上。
另外，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，第一構(gòu)件與第二構(gòu)件之間的間隙在一個(gè)大的溫度范圍內(nèi)可以保持恒定。在溫度變高時(shí)通常第一構(gòu)件和第二構(gòu)件不同程度地膨脹。其結(jié)果是間隙變大。本發(fā)明采用了密封件，由此通過(guò)密封件的移動(dòng)再度減小了間隙。
另外的優(yōu)點(diǎn)是，將沿徑向的熱膨脹轉(zhuǎn)變?yōu)檠剌S向的運(yùn)動(dòng)。
由溫度膨脹引起的第一構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)在此導(dǎo)致可運(yùn)動(dòng)的夾緊件的運(yùn)動(dòng)。該運(yùn)動(dòng)在此是這樣進(jìn)行的，即，該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致密封件沿間隙方向的運(yùn)動(dòng)或移動(dòng)。
由此可以以一種適當(dāng)?shù)耐瑫r(shí)也是簡(jiǎn)單的措施抵制由溫度引起的運(yùn)動(dòng)。
沿運(yùn)動(dòng)方向引起的夾緊件的移動(dòng)可以說(shuō)通過(guò)共同的斜面轉(zhuǎn)變到另一個(gè)運(yùn)動(dòng)方向上。在此所述斜面必須具有一個(gè)適當(dāng)?shù)慕嵌取?br> 由此提供了一種簡(jiǎn)單的方法，即，通過(guò)適當(dāng)設(shè)計(jì)的表面和一定程度的滑動(dòng)摩擦將一個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變到另一個(gè)方向上。
利用所述裝置可以實(shí)現(xiàn)使夾緊件盡可能卸去外部作用力。由于溫度的變化而使第一與第二構(gòu)件之間的間隙變化。間隙的增大導(dǎo)致基于彈力而使夾緊件運(yùn)動(dòng)。夾緊件的運(yùn)動(dòng)最終導(dǎo)致密封件沿間隙的方向運(yùn)動(dòng)。
利用所述裝置提供了一種通過(guò)簡(jiǎn)單的彈力實(shí)現(xiàn)沿一個(gè)運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)的可能性。
按一項(xiàng)優(yōu)選的擴(kuò)展設(shè)計(jì)，所述夾緊件的運(yùn)動(dòng)方向基本垂直于所述密封件的運(yùn)動(dòng)方向。
在此的優(yōu)點(diǎn)是，通過(guò)運(yùn)動(dòng)方向的幾乎正交的轉(zhuǎn)變達(dá)到節(jié)省結(jié)構(gòu)空間。
按另一項(xiàng)優(yōu)選的擴(kuò)展設(shè)計(jì)，所述第一構(gòu)件設(shè)計(jì)為可圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)地支撐的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的轉(zhuǎn)子，以及所述第二構(gòu)件為圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)對(duì)稱構(gòu)造的定子。
所述用于密封間隙的裝置完全適用于密封轉(zhuǎn)子與定子之間的間隙。
按另一項(xiàng)優(yōu)選的擴(kuò)展設(shè)計(jì)，所述密封件由多個(gè)圍繞所述轉(zhuǎn)子布設(shè)的單個(gè)密封件構(gòu)成。
由此提供了一種沿轉(zhuǎn)子軸線能遮蓋更大間隙寬度的可能性。因?yàn)殚g隙增大導(dǎo)致密封件的周長(zhǎng)增大。間隙減小導(dǎo)致密封件的周長(zhǎng)減小。一個(gè)設(shè)計(jì)為環(huán)形的密封件據(jù)此可能有最小的直徑。通過(guò)將所述密封件分成一些圍繞轉(zhuǎn)子布設(shè)的單個(gè)密封件，可以提供可變化的周長(zhǎng)。
按另一項(xiàng)優(yōu)選的擴(kuò)展設(shè)計(jì)，所述夾緊件設(shè)計(jì)為圍繞轉(zhuǎn)子的環(huán)的形式。
這種結(jié)構(gòu)適合于那些可方便地圍繞著轉(zhuǎn)子安裝一個(gè)環(huán)形件的轉(zhuǎn)子。
按一項(xiàng)擴(kuò)展設(shè)計(jì)，所述夾緊件至少設(shè)計(jì)成兩個(gè)部分環(huán)。
這種結(jié)構(gòu)適合于那些不能順利地圍繞著轉(zhuǎn)子安裝環(huán)形件的渦輪機(jī)。通過(guò)將所述整環(huán)分成至少兩個(gè)部分環(huán)可方便地安裝這些部分環(huán)。
按一項(xiàng)優(yōu)選的擴(kuò)展設(shè)計(jì)，所述夾緊件和密封件分別具有一錐形面，該錐形面設(shè)計(jì)為，使得該夾緊件的移動(dòng)引起密封件的移動(dòng)。
由此提供了一種特別簡(jiǎn)單的措施，用以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)方向的變換。在此這種變換通過(guò)需要極小結(jié)構(gòu)空間的純機(jī)械力就可以實(shí)現(xiàn)。
按一項(xiàng)優(yōu)選的擴(kuò)展設(shè)計(jì)，所述定子和密封件具有例如與上面所述的錐形面相對(duì)置的另一錐形面，該錐形面設(shè)計(jì)為，使得密封件的移動(dòng)達(dá)到在定子上的貼靠。
由此達(dá)到的優(yōu)點(diǎn)是，通過(guò)確定地選擇錐形面的角度使密封件對(duì)中。亦即避免密封件發(fā)生可能導(dǎo)致間隙變化的歪斜。
有利地將所述用于密封間隙的裝置應(yīng)用于渦輪機(jī)中。


下面借助于在附圖中簡(jiǎn)略表示的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明予以詳細(xì)闡述。在此對(duì)于相同或功能相同的構(gòu)件采用相同的附圖標(biāo)記。附圖中圖1示出用于密封間隙的裝置的剖視圖；圖2示出所述裝置的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出用于密封間隙2的裝置的剖視圖。在第一構(gòu)件4的密封面3與第二構(gòu)件6的密封面5之間設(shè)有密封件7。
夾緊件8通過(guò)螺栓9和彈簧10彈性地支撐在第二構(gòu)件6上。彈簧10在第一運(yùn)動(dòng)方向11上產(chǎn)生一個(gè)力。夾緊件8的運(yùn)動(dòng)通過(guò)斜面12將另一力施加到密封件7上。夾緊件8的運(yùn)動(dòng)最終導(dǎo)致密封件7沿另一方向13移動(dòng)。
在第二構(gòu)件6與密封件7之間設(shè)另一斜面。通過(guò)選擇所述第一斜面和另一斜面14的適宜角度實(shí)現(xiàn)密封件7沿間隙2的方向不歪斜的運(yùn)動(dòng)。
按熱力學(xué)的平衡將彈簧10的彈力、第一斜面12和另一斜面14選擇為，使得形成盡可能小的間隙。在溫度升高時(shí)第二構(gòu)件6沿膨脹方向15膨脹。在將密封件7固定地安置在第二構(gòu)件6上時(shí)，這導(dǎo)致間隙2的增大。第二構(gòu)件6沿膨脹方向15的運(yùn)動(dòng)基于彈簧10沿第一運(yùn)動(dòng)方向11的彈力導(dǎo)致夾緊件8的運(yùn)動(dòng)。夾緊件8這樣移動(dòng)，即，使得該移動(dòng)導(dǎo)致密封件7沿方向13的移動(dòng)。
在此第一運(yùn)動(dòng)方向12和方向13基本相互垂直。
第一構(gòu)件4可以設(shè)計(jì)為一個(gè)可圍繞旋轉(zhuǎn)軸線16旋轉(zhuǎn)地支撐的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的轉(zhuǎn)子17。第二構(gòu)件6可以是一個(gè)圍繞旋轉(zhuǎn)軸線16旋轉(zhuǎn)對(duì)稱構(gòu)造的定子18。
可以通過(guò)適當(dāng)選擇密封件7、夾緊件8及第二構(gòu)件的材料來(lái)影響間隙2。因此，間隙2的大小取決于占主導(dǎo)的運(yùn)行狀態(tài)。
圖2示出所述用于密封轉(zhuǎn)子與定子之間的間隙的裝置的側(cè)視圖。在圖2所示的實(shí)施方式中，夾緊件設(shè)計(jì)為圍繞轉(zhuǎn)子17的環(huán)的形式。對(duì)于夾緊件8的結(jié)構(gòu)也可以設(shè)想兩個(gè)部分環(huán)的形式。
密封件7在圖2所示的實(shí)施方式中細(xì)分成多個(gè)、總共八個(gè)單個(gè)密封件7。
在這種實(shí)施方式中夾緊件8和密封件7設(shè)計(jì)為，它們分別具有錐形面，其中夾緊件8的移動(dòng)引起密封件7的移動(dòng)。
另外，在該實(shí)施方式中定子18和密封件7具有另一錐形面，該錐形面設(shè)計(jì)為，使得密封件7的移動(dòng)達(dá)到在定子18上的貼靠。
權(quán)利要求
1.一種用于密封第一構(gòu)件(4)與第二構(gòu)件(6)之間的間隙(2)的裝置(1)，其中在第一構(gòu)件(4)的密封面(3)與第二構(gòu)件(6)的密封面(5)之間設(shè)有密封件(7)，其特征在于，設(shè)有用于將所述密封件(7)向第一構(gòu)件(4)方向移動(dòng)的器件(8，9，10)，其中，所述第二構(gòu)件(6)的密封面(5)設(shè)置成在將所述密封件(7)向第一構(gòu)件(4)方向移動(dòng)時(shí)對(duì)該密封件(7)的導(dǎo)引面，所述器件(8，9，10)包括可運(yùn)動(dòng)的夾緊件(8)，將該夾緊件設(shè)計(jì)成，它的移動(dòng)導(dǎo)致密封件(7)的移動(dòng)，所述夾緊件(8)具有相對(duì)于所述密封件(7)的運(yùn)動(dòng)方向(11)傾斜的第一斜面(12)，該斜面貼靠在該密封件(7)的第二斜面(19)上，所述夾緊件(8)借助于帶有彈簧(10)的、用于彈性地支撐該夾緊件(8)的螺栓(9)安置在所述第二構(gòu)件(6)上。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置(1)，其特征在于，所述夾緊件(8)的運(yùn)動(dòng)方向(11)基本垂直于所述密封件(7)的運(yùn)動(dòng)方向(13)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置(1)，其特征在于，所述第一構(gòu)件(4)設(shè)計(jì)為可圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(16)旋轉(zhuǎn)地支撐的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的轉(zhuǎn)子(17)，以及所述第二構(gòu)件(6)為圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸線(16)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱構(gòu)造的定子(18)。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置(1)，其特征在于，所述密封件(7)由多個(gè)圍繞所述轉(zhuǎn)子(17)布設(shè)的單個(gè)密封件(7)構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求3所述的裝置(1)，其特征在于，所述夾緊件(8)設(shè)計(jì)為圍繞轉(zhuǎn)子(17)的環(huán)的形式。
6.如權(quán)利要求3所述的裝置(1)，其特征在于，所述夾緊件(8)包括至少兩個(gè)部分環(huán)。
7.如權(quán)利要求3、4或5所述的裝置(1)，其特征在于，所述夾緊件(8)和密封件(7)分別具有一錐形面(12，19)，該錐形面設(shè)計(jì)為，使得該夾緊件(8)的移動(dòng)引起密封件(7)的移動(dòng)。
8.如權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)所述的裝置(1)，其特征在于，所述定子(18)和密封件(7)具有另一錐形面(14)，該錐形面設(shè)計(jì)為，使得密封件(7)的移動(dòng)達(dá)到在定子(18)上的貼靠。
9.一種如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的裝置(1)在渦輪機(jī)中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于密封第一構(gòu)件(4)與第二構(gòu)件(6)之間的間隙(2)的裝置(1)，其中在第一構(gòu)件(4)的密封面(3)與第二構(gòu)件(6)的密封面(5)之間設(shè)有密封件(7)，設(shè)有用于將所述密封件(7)向第一構(gòu)件(4)方向移動(dòng)的器件(8，9，10)，其中，所述第二構(gòu)件(6)的密封面(5)設(shè)置成在將所述密封件(7)向第一構(gòu)件(4)方向移動(dòng)時(shí)對(duì)該密封件(7)的導(dǎo)引面。所述器件(8，9，10)包括可運(yùn)動(dòng)的夾緊件(8)，將該夾緊件設(shè)計(jì)成，它的移動(dòng)導(dǎo)致密封件(7)的移動(dòng)。
文檔編號(hào)F16J15/44GK101087969SQ200580044685
公開日2007年12月12日 申請(qǐng)日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月23日
發(fā)明者文科·米庫(kù)萊克 申請(qǐng)人:西門子公司