专利名称：轴密封件和具有轴密封件的传动机构膨胀机或压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分所述特征的用于传动机构膨胀机或传动机构压缩机的轴密封件以及一种具有权利要求5的前序部分所述特征的具有轴密封件的传动机构膨胀机或传动机构压缩机。
背景技术：
传动机构膨胀机或压缩机的轴区域中的处理室的密封件属于传动机可靠运行的最重要的特征。当运行以腐蚀性或者有毒气体进行时，传动机的可靠运行还有一个更重要的意义。为了避免气体从机器区域泄漏到大气中，密封件的实施方式是决定性的。
发明内容
本发明的任务是对开头所述类型的轴密封件进行改进，使得封闭气体量或者泄漏很小，并且防止轴密封件腐蚀。
该任务在这种类型的轴密封件中通过权利要求1的特征性特征解决。配有这种轴密封件的传动机构膨胀机或压缩机是权利要求5的主题。本发明的优选的结构方案由从属权利要求给出。
通过按本发明构造的轴密封件实现了使一部分封闭气体流入机器内部，而另一部分封闭气体朝着抽吸机构的方向流动。由此避免了处理气体渗入密封件中。为了使封闭气体量或者泄漏保持很小，设置了多个密封尖端，其由实体(Vollen)切削而成，并且其使得轴与密封件之间的间隙尽可能变小。另外为了使封闭气体量或者泄漏最小，为与密封尖端相对的表面设置流入涂层。这种流入涂层的优点一方面在于其大约750℃的高耐高温性，另一方面在于其非常良好的抗腐蚀性。另外通过流入涂层的成分实现了防止由密封气体中和密封尖端的磨损中的固体颗粒引起涂层腐蚀的最佳效果。
在附图中示出了本发明的一种实施例，下面对本发明的实施例进行更详细地描述。
附图示出
图1示出了部分示出的传动机构膨胀机的纵剖图；图2示出了按图1的细节Z。
具体实施例方式
所示的传动机构膨胀机是一种径向结构形式的、用于空气、蒸汽或者可燃或者有毒气体减压的单轴膨胀机。下面的实施方式也适用多轴膨胀机以及径向结构形式的、单轴或多轴实施方式的传动机构压缩机。
该膨胀机包括一个在壳体20中旋转的叶轮1。壳体20由一个流入部件2和一个后壁3构成。该膨胀机直接或者间接地通过一个未示出的中间连接的传动机构驱动马达/发电机。
对于膨胀机的输出部分在图1中只能看到一个输出轴4。在输出轴4上浮动地(fliegend)设置了一个叶轮1。为此叶轮1的轮毂5通过一个中央拉杆6与输出轴4连接。拉杆6穿透叶轮1的轮毂5以及输出轴4。在此拉杆6以螺纹嵌入到输出轴4中的内螺纹中，并通过一个螺母7夹紧在叶轮1的流入罩8中。
在相互对置的端面上，叶轮1的轮毂5和输出轴4分别设有一个齿部9。齿部9的齿相互嵌接，并一起构成了曲轴圆锥齿圈形式的啮合。通过齿部9连同中央拉杆6实现了转矩从叶轮1到输出轴4上的传递。
膨胀机的内室或者处理室相对于大气通过一种密封结构10进行密封。该密封结构10安置在一个固定的密封圈11中，该密封圈与膨胀机的壳体的后壁3连接。
后面还要更详细描述的密封结构10包围叶轮1的轮毂5的一个构造成轴颈14的向后延长部分。通过该结构，使叶轮1的轮毂5和输出轴4之间的齿部9向外布置在包围膨胀机的大气区域中。在此齿部9不与膨胀机内部的处理气体接触。对于这种情况，即膨胀机以腐蚀性的介质工作，那就不存在这种危险，即由于泄漏而使该介质与齿部9接触，并导致齿部9的腐蚀。
密封结构10的密封件是三重结构的迷宫式密封件，并且由三个前后依次排列的具有相应的密封尖端1b的密封段构成。密封尖端15设置在叶轮1的轮毂5上，并且由实体切削而成。分别在两个密封段之间有一个环形腔12、12′，其与一个向外引出的管道13、13′连接。向面向膨胀机的环形腔12通过管道13输入压力超过膨胀机内部的处理气体的压力的封闭气体。通过管道13′将封闭气体从面向齿部9且背向膨胀机的环形腔12′抽出。通过这种方式实现了使一部分封闭气体朝着叶轮的方向流动，而另一部分封闭气体朝着抽吸机构流动，由此避免了处理气体渗入密封件。
密封圈11上的与密封尖端15相对的密封面覆盖有流入涂层(Einlaufbeschichtung)16。该流入涂层16是一种APS(空气等离子喷涂)涂层，其由一种不透过性的CoNiCrAlY-附着层和一种多孔CoNiCrAlY-BN-聚酯表层构成。这两层具有下面的化学成分附着层32％Ni、21％Cr、8％Al、0.4％Y、其余Co；表层25％Ni、17％Cr、6％AL、0.4％Y、63.6％氮化硼(BN)、15％聚酯、其余Co。
附着层用于改善表层的附着，并且改善涂层的抗腐蚀性。为了优化流入特性，除了硬度，还要有针对性地调节涂层的气孔率。气孔率最好为40％。
流入涂层16在密封圈11上的制造过程包括以下步骤1.根据APS工艺喷涂附着层；2.根据APS工艺喷涂CrNiCrAlY-BN-聚酯表层；3.密封圈11的热处理/退火，由此使聚酯成分除气，并由此调至限定的气孔率。
权利要求
1.用于传动机构膨胀机或压缩机的轴密封件，传动机构膨胀机或压缩机具有一个或者多个在壳体(20)中旋转的叶轮(1)，其中每个叶轮(1)浮动地设置在轴(4)上，并且通过一个与壳体连接的密封结构(10)进行密封，该密封结构由设置在轴(4)上或者叶轮(1)的轮毂(5)上的密封尖端(15)构成，该密封尖端由固定的密封圈(11)包围，其特征在于所述密封尖端(15)设置在三个前后依次排列的密封段中，在每两个密封段之间设置了一个环形腔(12、12′)，使得面向传动机构膨胀机或压缩机内室的环形腔(12)配有一个封闭气体的配送机构，封闭气体的压力高于传动机构膨胀机或压缩机的内室中的压力，并且背向传动机构膨胀机或压缩机内室的环形腔(12′)设有封闭气体的抽吸机构。
2.按权利要求1所述的轴密封件，其特征在于所述固定的密封圈(11)的与密封尖端(15)相对的密封面设有一个流入涂层(16)，其由一种不透过性的CoNiCrAlY附着层和一种多孔的、耐高温和耐腐蚀的CoNiCrAlY+BN+聚酯表层构成。
3.按权利要求2所述的轴密封件，其特征在于所述密封圈(11)具有确定的可调节的气孔率，其与密封圈(11)的热处理、流入涂层的表层中聚酯成分的除气相关。
4.按权利要求1至3中任一项所述的轴密封件，其特征在于所述密封尖端(15)由实体切削而成。
5.具有按权利要求1至4所述的轴密封件和一个或者多个分别在壳体(20)中旋转的叶轮(1)的传动机构膨胀机或压缩机，其中每个叶轮(1)浮动地设置在轴(4)上，并且每个叶轮(1)的轮毂(5)和对应的轴(4)设有相互嵌合的齿部(9)，其特征在于所述叶轮(1)的轮毂(5)穿过密封结构(10)，并且所述齿部(9)设置在传动机构膨胀机或压缩机的密封结构(10)的外部。
全文摘要
用于传动机构膨胀机或压缩机的轴密封件，传动机构膨胀机或压缩机具有一个或者多个在壳体(20)中旋转、并且浮动地设置在轴(4)上的叶轮(1)，所述轴密封件由一个具有设置在叶轮(1)的轮毂(5)上的密封尖端(15)的密封结构(10)构成，该密封尖端由固定的密封圈(11)包围。所述密封尖端(15)设置在三个密封段中，其中在每两个密封段之间设置了一个环形腔(12、12′)。面向传动机构膨胀机或压缩机的内室的环形腔(12)配有一个封闭气体的配送机构，封闭气体的压力高于传动机构膨胀机或压缩机的内室中的压力。背向传动机构膨胀机或压缩机的内室的环形腔(12′)设有封闭气体的抽吸机构。
文档编号F04D29/00GK1940305SQ20061012575
公开日2007年4月4日 申请日期2006年8月29日 优先权日2005年8月29日
发明者W·施尼德斯, K·蒂默 申请人:曼涡轮机股份公司