一种用于泵送气体的非润滑系统和一种自支撑密封元件技术方案

本公开涉及一种用于泵送气体的非润滑系统(100；200；300)，所述非润滑系统包括具有壳体(120；220；320)的固定的定子，所述壳体包括转子空腔(210；310)和结合在所述转子空腔内的至少一个可旋转的转子元件(101,102)，其中所述定子还包括至少一个自支撑密封元件，所述自支撑密封元件在所述转子元件中的至少一个的端面与所述壳体的内壁之间结合在所述转子空腔内，以沿着相应的端面形成密封。至少一个自支撑密封元件在面向转子的至少一侧上设置有可磨耗涂层。本公开还涉及一种自支撑密封元件。通过本实用新型专利技术，一个或多个转子元件的端面相对于壳体的密封可以以更省时和/或更节省成本的方式获得。

【技术实现步骤摘要】
一种用于泵送气体的非润滑系统和一种自支撑密封元件
本技术涉及一种用于泵送气体的非润滑系统，包括固定的定子和结合在由定子界定的转子空腔内的至少一个可旋转的转子元件。特别地，在非润滑的实施例中，本技术涉及一种压缩机、真空泵或膨胀机。
技术介绍
现有的压缩机包括壳体，该壳体容纳具有压缩轮廓的两个转子，例如爪形轮廓或螺杆轮廓。转子元件的旋转压缩这些转子元件之间的气体。对于非润滑压缩机，没有液体润滑剂或密封剂被引入以一方面在转子之间并且另一方面在转子和壳体之间形成密封。为了实现这个目标，在现有技术中，在转子表面和/或壳体的内壁上施加可磨耗涂层，该涂层在压缩机的磨合期间部分地磨耗以产生尽可能紧密的密封。然而，这种可磨耗涂层的施加花费相对长的时间，导致可磨耗涂层的使用相对昂贵。US5,695,327描述了一种非润滑的螺杆式压缩机，其中在转子元件的端面处使用由烧结PTFE-云母混合物制成的密封盘。在运行期间，这些密封盘被转子元件磨耗到这样的程度，使得转子元件的端面沿着密封盘无接触地运行。DE3609996C2的特征在于一种螺杆式压缩机，其具有由塑性可变形材料制成的盘，该盘设置在转子元件的端面处。实际测试已经表明，US5,695,327和DE3609996C2的盘不太适于在转子元件的端面和壳体之间获得足够的密封。
技术实现思路
本技术的目的之一是提供一种用于泵送气体的非润滑系统，其中一个或多个转子元件的端面相对于壳体的密封可以以更省时和/或更节省成本的方式获得。本技术的另一个目的是提供一种改进的自支撑密封元件，用于相对于非润滑系统的壳体的内壁密封转子元件的端面。所述改进可以是改进的性能(例如在较高温度环境中)、改进的耐腐蚀性和/或改进的密封性能的形式。本技术的另一个目的是提供一种用于泵送气体的非润滑系统的更节省时间和/或更节省成本的组装方法。本技术的第一方面涉及提供一种用于泵送气体的非润滑系统，例如压缩机、膨胀机或真空泵，所述非润滑系统包括具有壳体的固定的定子，该壳体包括转子空腔，至少一个可旋转的转子元件结合在转子空腔中，其中定子还包括至少一个自支撑密封元件，所述至少一个自支撑密封元件在至少一个转子元件的端面与壳体的内壁之间结合在转子空腔内，以沿着端面形成密封。所述至少一个自支撑密封元件在面向相关的转子元件的至少一侧上涂覆有可磨耗层。所述至少一个自支撑密封元件可以由例如可磨耗层的材料或在外侧上具有至少一个可磨耗层的层状结构构成，所述可磨耗层旨在指向一个或多个转子元件的端面。如本文所用，“自支撑”意味着密封元件自身足够坚固以在非润滑系统的组装期间被处理。因此，密封元件可以单独制造，然后插入壳体的转子空腔中，并且例如通过螺纹连接、附接、夹紧、锁定或以其它方式紧固。如本文所用，“可磨耗”是指以粉末形式磨耗的涂层或材料，即其中微粒通过与非润滑系统的旋转转子元件的相关的端面接触而磨耗。理想地，这些磨耗微粒具有小于1μm的数均粒径。考虑到在磨合期间产生的热，可磨耗涂层允许在系统磨合期间的受控的磨耗，其中微粒如上定义地磨耗。因此，从可磨耗涂层上去除一定量的可磨耗材料，例如50μm厚的可磨耗材料层，直到已经去除足够的可磨耗材料以允许转子元件的适当旋转，并且可磨耗涂层中的剩余可磨耗材料提供良好的密封，即，剩余间隙例如小于10μm。在一个或多个自支撑密封元件上设置可磨耗涂层或将可磨耗涂层设置为一个或多个自支撑密封元件，而不是将可磨耗涂层施加到壳体的内壁，可以简化壳体的生产和/或组装，节省时间和金钱，和/或在非润滑系统中提供改进的密封。此外，由于密封元件的自支撑性质(其不需要将可磨耗涂层直接施加到壳体的相关部分)，具有更高耐热性和/或较好耐腐蚀性的材料可以用于可磨耗涂层，从而获得更耐高工作温度和/或腐蚀的密封，这可以延长非润滑系统的寿命。更具体地，自支撑元件为由其覆盖的壳体的部分提供防腐蚀保护，与现有技术相比，其提供比涂层更好的防腐蚀保护。可以实现的更高的耐热性确保了在更高温度下的适用性。在这种系统中的更高温度主要是更高的入口温度和/或更高压力比的结果。因此，更高的耐热性允许扩展操作范围。然而，在材料的热性能的范围内，机械坚固性仍然决定使用寿命。例如，通过使用如本文所述的碳基材料代替现有技术的有机涂层，可以实现更高的耐热性。根据本技术的实施例，每个或所述自支撑密封元件可以具有优选地至少1.0mm、进一步优选地至少1.5mm，并且进一步优选地至少2.0mm的厚度。根据本技术的实施例，可磨耗涂层可以具有至少100μm，优选地至少200μm，并且进一步优选地至少300μm的厚度。根据本技术的实施例，每个或所述自支撑密封元件可以主要以板的形式成形。根据本技术的实施例，每个或所述自支撑密封元件可以由层状结构构成，例如可磨耗涂层和支撑物或增强物的组合。根据本技术的实施例，至少可磨耗涂层，可能整个自支撑密封元件，可以由可磨耗材料构成。根据优选的实施例，可磨耗材料包括碳基体或由碳基体构成。碳基体至少部分地、优选地主要地为石墨的形式，例如细晶粒石墨。根据实施例，石墨化程度为P1，其定义为相邻六边形碳层具有石墨关系的概率，所述石墨化程度可以大于60％、大于80％或大于95％。X-射线衍射光谱提供了一种确定石墨化程度的合适方法。根据本技术的碳基体形式的可磨耗材料可以通过复合材料的碳化(例如在高温下在存在或不存在氧的情况下)获得，其中复合材料包含聚合物基体和碳(例如碳纤维或碳颗粒形式)。在实施例中，聚合物选自聚酯、乙烯基酯、聚环氧化物、多酚、聚酰亚胺、聚酰胺、聚丙烯和聚醚醚酮，根据进一步优选的实施例，聚合物为聚环氧化物。优选地，通过使如上所述的碳化复合材料也经历单独的石墨形成步骤(其增加石墨化程度，例如高温处理)，可以获得根据本技术的碳基体形式的可磨耗材料。在实施例中，根据本技术的碳基体形式的可磨耗材料通过浸渍碳化的复合材料获得，所述复合材料可选地进行单独的石墨形成步骤。浸渍可以用金属、盐或聚合物进行。在优选的实施例中，可磨耗材料包括按重量计大于80％、90％或95％的碳。可磨耗材料的优选的硬度为HR5/100介于100和120之间。如本文所使用的并且为普通专业人员所知，“HR5/100”是指在球直径为5mm并且总负荷为100千克力(＝980.7N)下测量的洛氏硬度。根据本技术的实施例，至少一个转子元件由不锈钢制成。根据本技术的实施例，转子元件的至少一个端面具有粗糙度Ra>1.0μm，优选地Ra>2.5μm的接触表面。这例如可以通过使用专业人员已知的方式使端面变粗糙来实现。转子元件优选地由硬化不锈钢制成。根据本技术的实施例，每个或所述自支撑密封元件可以具有一个或多个开口，用于将气体供应至转子空腔和/或从转子空腔排出气体。换句话说，这些开口形成了通向/来自壳体的入口端口/出口端口的通道。根据本技术的第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于泵送气体的非润滑系统，所述非润滑系统包括具有壳体(120；220；320)的固定的定子，所述壳体包括转子空腔(210；310)和结合在所述转子空腔内的至少一个可旋转的转子元件(101、102)，其中所述定子还包括至少一个自支撑密封元件，所述自支撑密封元件在所述转子元件中的至少一个转子元件的端面与所述壳体的内壁之间结合在所述转子空腔内，以沿着所述端面形成密封，其特征在于，在所述至少一个自支撑密封元件的面向对应的转子元件的至少一侧上设置有可磨耗涂层。/n

【技术特征摘要】
20190129 BE BE2019/50481.一种用于泵送气体的非润滑系统，所述非润滑系统包括具有壳体(120；220；320)的固定的定子，所述壳体包括转子空腔(210；310)和结合在所述转子空腔内的至少一个可旋转的转子元件(101、102)，其中所述定子还包括至少一个自支撑密封元件，所述自支撑密封元件在所述转子元件中的至少一个转子元件的端面与所述壳体的内壁之间结合在所述转子空腔内，以沿着所述端面形成密封，其特征在于，在所述至少一个自支撑密封元件的面向对应的转子元件的至少一侧上设置有可磨耗涂层。


2.根据权利要求1所述的用于泵送气体的非润滑系统，其特征在于，所述自支撑密封元件具有至少1.0mm的厚度。


3.根据权利要求1所述的用于泵送气体的非润滑系统，其特征在于，所述自支撑密封元件具有至少1.5mm的厚度。


4.根据权利要求1所述的用于泵送气体的非润滑系统，其特征在于，所述自支撑密封元件具有至少2.0mm的厚度。


5.根据权利要求1所述的用于泵送气体的非润滑系统，其特征在于，所述可磨耗涂层具有至少100μm的厚度。


6.根据权利要求1所述的用于泵送气体的非润滑系统，其特征在于，所述可磨耗涂层具有至少200μm的厚度。


7.根据权利要求1所述的用于泵送气体的非润滑系统，其特征在于，所述可磨耗涂层具有至少300μm的厚度。


8.根据权利要求1-7中任一项所述的用于泵送气体的非润滑系统，其特征在于，所述自支撑密封元件为板状。


9.根据权利要求1-7中任一项所述的用于泵送气体的非润滑系统，其特征在于，所述自支撑密封元件由分层结构构成。


10.根据权利要求1所述的用于泵送气体的非润滑系统，其特征在于，至少所述可磨耗涂层由碳基体构成。


11.根据权利要求1所述的用于泵送气体的非润滑系统，其特征在于，整个所述自支撑密封元件由碳基体构成...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·A·L·马林，G·J·C·皮特斯，
申请(专利权)人：阿特拉斯·科普柯空气动力股份有限公司，
类型：新型
国别省市：比利时;BE