[发明专利]快速运行和/或密封范围有高温的涡轮机的接触密封装置

说明书

本发明涉及一种用于快速运行的和/或在密封范围内具有高温度的涡轮机的接触密封装置。

较新式的、利用外部供油系统工作的废气透平增压器，在涡轮机叶轮和压缩机轮之间，大多配有一种滑动轴承结构。为了轴承箱对于涡轮机和压缩机的流体箱的密封。总是优先采用无接触密封装置，例如迷宫式密封装置、活塞环等。

这种密封装置是不磨损的，而且相对地经济合算。无接触密封装置的缺点在于：一当轴承一侧的压力超过空气一侧或者废气一侧的压力时，它们总有漏油现象。尤其在发动机空载运行和吸入口负压增高的情况下更是如此。

在这里，补救的办法是采用专利SE 212843公开过的接触密封装置，该密封装置含有弹性体。这种所谓的“V环”在发动机空载运行时紧贴密封区域，只有在达到一定的超过临界工作状态的转速时，它才会离开。这样，便防止了它的过早磨损。

若出现较高的圆周速度时，V-环必须用一种金属环加以支撑。但是，这种封闭式的V-环仍不能适用于150米/秒以下的圆周速度和密封区域中短时间超过300℃的温度，如新式的透平涡轮增压器中出现的圆周速度和温度。

在其它的涡轮机上，在毗邻的工作区之间，例如在燃气轮机装置的轴承箱和流体箱之间，也存在着相类似的密封问题。

本发明试图克服上述的所有缺点。它的基本目的是为涡轮机提供一种接触密封装置，这种密封装置也适用于高圆周速度和高温度。

按照本发明，这一任务是通过下述方案解决的：在开头所述的那种接触密封装置上，使它以力配合或形状配合方式固定在一台涡轮机的两个毗邻的具有不同压力条件的工作区之间，并将两工作区互相密封起来，为此而紧靠在两个工作区之一的一个密封面上，在转速超过其临界工作点时便从密封面离开，接触密封装置是至少两件体结构，由一个薄的支撑环和一个密封环构成。密封环是用一种耐磨损的、足够耐油和耐热的材料制成的。与之相应，支撑环是用一种即使在高负荷条件如高转速、高温度和长时间条件下也是可恢复形状的弹性材料制成的。它具有一个内部固定部分和一个外部支撑部分。支撑部分与密封环在构形上是紧密结合的。在接触密封装置的安装状态中，至少是该支撑部分应设计成朝密封面的方向倾斜。

基于这种两件式的结构，接触密封装置的密封功能和固定功能就彼此分开了，而且可以被转移到为有关目的而专门设计的组成部件上。因此也可能用耐高温的材料来制造密封环。支撑环的材料在高圆周速度条件下应能确保密封环所需的支撑作用。由于支撑部分在密封面方向中的倾斜及支撑环的弹性材料之故，密封环在超过临界工作状态的转速情况下便会离开密封面。为了适应于所预期的圆周速度，各支撑环可用不同的材料制成。这样，即使在极端的工作条件下，也能保证涡轮机的毗邻的工作区的最佳持久密封。

密封环的优选结构在于其外表面的圆周依从密封面的方向而递增。在外表面的最大圆周处，形成了一个紧靠着密封面的密封棱边。由于密封环的上述构形，密封棱边总是被保持处于无油状态。此外，即使在接触密封装置上的预加载大小不同情况下也总是能获得一种棱边加压。由此产生的结果是改进了密封环的密封性和精确的磨配。

如若支撑环用一种金属薄片最好是弹簧钢制成，而密封环用一种能在重负载条件下使用的塑料如PEEK(聚酯-乙醚-酮)或PI(聚酰亚胺)制成，则是特别相宜的。可在重负载条件下使用的塑料可能含有一种辅助的石墨成分。上述这样的金属薄片具有稳定的弹簧性能，这样，在极高的透平增压器转速条件下，密封环的离开得到改善或者说是可以重复的。上述可在荷刻条件下使用的塑料由于它具有良好的耐磨损以及耐油和耐热性能，特别适合于制造强负载的接触密封装置。

此外，支撑部分若在其自由的外部区域加以弯曲，则是有利的。这样，要么是密封环在其弯曲部位环绕着支撑部分，要么是支撑部分的弯曲部位环绕着密封环，两者都至少是部分地环绕。为此，将可在荷刻条件下使用的塑料喷射在或者压贴在金属薄片周围，从而达到支撑部分与密封环简单地在形状上紧密配合地连接的结果。按照第二个方案，除形状配合连接外在密封环和支撑部分之间，还须采用粘贴或焊接方式以实现在材质上的连接。

最后，在支撑部分的圆周上制做出多个开口，这些开口最多延伸过密封环的整个固定区域，但至少应安排在支撑部分的弯曲部位内。这种适且的半圆状构形的开口既改善了接触密封装置的弹性，又能防止密封装置圆周上产生应力。支撑环的内部固定部件在力量上或形状上都是密切配合地固定在工作区之间。

附图的简短描述如下。

本发明在参考下面的详细描述并结合附图考虑时就变得更好理解，因而也易于得到对本发明的较完整的评价和看到它的许多值得注意的优点。