一个轴封，它包含有一个与转动密封环共轴安装的密封元件，以便在其相对的两表面之间形成主要密封，来基本上防止流体流过主要密封件，从高压径向一侧流向低压径向一侧。偏压装置把此密封元件沿轴向推向转动密封环，此偏压装置作用在与此密封元件相连的推进器轴套和密封外壳之间，在它们之间由位于径向低压侧部槽中的密封元件而形成辅助密封。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及涡轮机中转轴的一种密封装置，具体讲，涉及但不单单涉及一种非接触式的转轴密封装置。这种形式的轴封经常是和抽运气体(氮气，氩气，氢气，天然气，空气等)的机器一起使用的，在这种机器中，必须避免气体沿着轴流出。由于一般使用的机器压力高，速度快，为了降低密封处产生的热以及减少密封件的磨损，轴封可以是非接触型的密封。当轴的转速高于某一最小速度时，非接触式运行会避免这种不希望的面接触，这个最小速度通常称为脱离速度。非接触式轴封相对于密封表面相互接触的密封来说，由于减少了磨损和降低了热的产生，因而提供了一些优点。Gabriel，Ralph P.的题目为“螺旋沟道非接触面密封的基础”一文(Journal of American Societyof Lubrication Engineers Volume 35，7，pages 367-375)，以及Sedy，Joseph的题目为“由提高流体动力学效应而改进了覆膜式(film-riding)气体轴封的性能”一文(Transactions of the American Society ofLubrication Engineers，Volume 23，1 pages 35-44)描述了非接触式的密封技术和设计标准，已被本文结合参照。如使用普通的机械密封一样，非接触表面密封是由两个密封环组成的，每个环都有一个精确加工的密封面。这些密封面成圆锥形与转轴垂直并与之同心。这两个环相互接近，在零压差和零转速时两个密封面相接触。其中一个环通常通过一个轴套而固定在转轴上。另一个则被安装在密封外壳结构中，而且可以允许沿轴向移动。在环和外壳之间安装一密封件，以便能使密封环做轴向运动，同时还防止密封的流体泄露。当受到压力时，这个密封件必须允许某些滑动，因而通常选用一个优质的O-型环来完成这个任务。这个O-型环常被叫做辅助密封件。如上所述，为了实现非接触式密封的运行，两个相接触密封表面中有一个上加工有浅的表面凹陷，它的作用是产生压力场，来迫使两个密封表面分开。当压力场产生的力达到足够以克服推动密封面关闭的力的时候，这两个密封表面将分开而形成一个缝隙，这就产生了非接触运行。如上面参考文章所详细解释的一样，分离力的特征是其大小随着表面分离距离的增加而减少。另一方面，相反的力，也即关闭力取决于密封的压力水平，就此而论(as such)并不取决于表面的分离距离。这种力是由密封的压力和作用在轴向可移动密封环背面的弹力所产生的。由于分离力，也即开启力取决于两密封表面之间的分离距离，所以当密封件运行或施加上足够的压差时，两表面之间的平衡分离就会自动建立。当关闭力和开启力处于平衡而大小相等时，就发生这种情况。平衡分离在一些间隔的范围内会不断地改变。目的是让这个范围的低限高于零。另一个目的是使这个范围尽可能地窄，因为在它的高端上，表面之间的分离将导致密封件泄漏的增加。由于非接触密封按定义是通过密封表面之间的一个缝隙而运行的，所以与几何结构相似的接触密封相比，它们的泄漏将比较多。但是，没有接触意味着在密封表面上的磨损为零，因而意味着在它们之间产生的热量较低。正是这种产生的热量少和没有磨损才能把非接触式密封运用到高速涡轮机上，这其中密封的流体为气体。涡轮压缩机用来压缩该流体，由于气体的质量较小，所以它们通常以非常高的速度运行并有许多连续的压缩阶段。如上面参考文章所解释的，密封效力在很大程度上依靠于所谓的密封平衡直径。这对于接触式密封来说也是正确的。当从密封件的外径施加压力时，平衡直径的减小会导致一个较大的力把两个密封表面推到一起，因此在两表面之间的间隙就会较小。于是，从该系统的气体泄漏量就很少。在典型的运行期间，涡轮压缩机开始工作，同时动力单元开始使轴转动。在运行中开始的加热阶段，轴的转速可能非常低。典型地是，用油把轴支持在其两个径向轴承和一个止推轴承处。油在油泵中加热，而且也接收压缩机轴承的剪切热。此油连同过程流体的涡流以及压缩过程反过来又使压缩机加热。一但达到满运行速度，压缩机会及时达到某种提高了的平衡温度。在关闭时，轴停止转动，同时压缩机开始冷却。在这种情况下，压缩机的各种元件以不同的速度冷却。重要的是随着温度降低，轴的收缩速度与压缩机机壳不同。这些先前工艺的辅助密封装置可以在如美国专利Nos.4,768,790；5,058,905或5,071,141中找到。对于这种现象，工业上经常使用的名词是“密封面悬挂”。下一次压缩机重新起动，工作流体常常有很高的泄漏，常常是在这种情况下，密封件不可能再重新密封。因而必须把密封件取下来更换，既费事又使生产受损失。US 5,370,403和EP-A-0,519,586描述了通过试图阻止辅助密封件的移动来减少密封表面悬挂的方法。本专利技术试图提供一种轴封，在动态的瞬间密封运行中，以及在加压/退压和停顿状态其间，这种轴封的密封特性改善了。按照本专利技术，提供了一种轴封，它包含有一个共轴安装在转动密封环上的密封元件，以便在其相对的两表面之间形成主要密封，来基本上防止流体流过主要密封件，从高压径向一侧流向低压径向一侧。偏压装置把此密封元件沿轴向推向转动密封环，此偏压装置作用在与此密封件相连的推进器轴套和密封外壳之间，在它们之间由位于径向低压侧部槽中的密封元件而形成辅助轴套。通过在径向上远离高压源部分上提供此辅助密封件，主要密封件很快产生一有效的阻碍。而且，在密封开始时，密封面悬挂问题在很大程度上得以减少甚至消除了。专利技术者认为，在机器开始启动的过程中，也即密封元件与推进器轴套的表面和外壳的表面进行磨擦咬合的过程中，辅助密封元件会沿轴向滑动，这时预期的改进会把轴封的平衡直径改变到磨擦咬合发生的地方。因此，由于密封元件位于低压侧，因而平衡直径朝着增加主要密封中闭合力的方向改变。通常，外壳和推进器轴套之间的磨擦将沿轴封的平衡平衡直径对齐。这个专利技术尤其可以用在非接触式密封上。最好是，推进器轴套是一个与密封元件分开的成L形的部件。弹簧(偏压装置)作用在外壳和L形轴套中平行于密封元件背面的那只脚之间运动。辅助密封在外壳的一个表面和L形轴套的另一条腿之间形成。最好是，此轴套的另一条腿沿径向朝向外壳的里面。有利地是，在推进器轴套和密封元件之间的O-型环可提供进一步的密封。其中，这个进一步密封的O-型环位于半燕尾槽中。通常，此进一步密封的O-型环是位于轴套上设置的方形切口或燕尾形的槽中的推进器轴套和密封元件之间。常常使用燕尾槽，因而O-型环能可靠地安置在密封件内。但是，当密封件停止工作时，由于在燕尾槽中产生的压力，密封件常被吹离该槽，否则就不能通气。优选的半燕尾形使得O-型环能做有限的运动，这种运动允许压力从槽中泄除。由于与拆除密封件相联系的花费高，因而这个结构非常有利。参考附图，现在来介绍本专利技术的优选实施例，附图中有附图说明图1，表示了本专利技术非接触密封件的上半部分横截面的视图。图2，表示了本专利技术中主要密封的示意图，图上给出了压力分布图。图3a，表示了第一种可能的辅助密封装置；图3b，表示了第二种可能的辅助密封装置。本专利技术提供一个围绕轴2的轴封1。通常在压缩机、涡轮机或其他加压机器的轴上沿第二(下游)密封件一前一后地设有两个轴封(未画出)，这里的第二密封形成对第一轴封的备份。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：P·J·奥贝尔，
申请(专利权)人：德雷瑟兰德公司，
类型：发明
国别省市：
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