專利名稱：旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸密封裝置，特別涉及一種離心壓縮機(jī)等的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸密封裝置。
背景技術(shù)：
離心壓縮機(jī)中，在殼體內(nèi)部借助軸承將安裝有葉輪的旋轉(zhuǎn)軸支承為旋轉(zhuǎn)自如，利用由葉輪的旋轉(zhuǎn)帶來的離心力對(duì)從吸入口吸入的氣體進(jìn)行壓縮，并將該氣體從排出口排出。而且，在旋轉(zhuǎn)軸和靜止側(cè)的殼體之間設(shè)置有以減少壓縮氣體向大氣的泄露為目的的迷宮式密封構(gòu)造。上述迷宮式密封構(gòu)造中，將在內(nèi)周面上設(shè)置有凸片的迷宮式密封環(huán)安裝于靜止側(cè)的殼體并令該迷宮式密封環(huán)的凸片與旋轉(zhuǎn)軸的間隙盡可能窄小，從而確保密封性。由于上述間隙越小泄露量越小，所以上述間隙要求設(shè)計(jì)得盡可能小。另一方面，若上述間隙過小， 則會(huì)由于運(yùn)轉(zhuǎn)中的離心力導(dǎo)致的旋轉(zhuǎn)軸的移動(dòng)、熱膨脹導(dǎo)致的迷宮式密封環(huán)與旋轉(zhuǎn)軸的相對(duì)變位而使旋轉(zhuǎn)軸與迷宮式密封環(huán)的凸片接觸，無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，以往以來關(guān)于迷宮式密封構(gòu)造的結(jié)構(gòu)提出了各種提案。例如在專利文獻(xiàn)1中，提出有在迷宮式密封環(huán)與殼體之間組合設(shè)置熱膨脹吸收用的間隙和波形彈簧的構(gòu)造。由此吸收熱膨脹，所以需要擴(kuò)大迷宮環(huán)的凸片(迷宮凸片)與旋轉(zhuǎn)軸的間隙，此外，由于波形彈簧令迷宮凸片與旋轉(zhuǎn)軸的間隙的周方向間隙分布均一，所以能夠避免迷宮凸片與旋轉(zhuǎn)軸的接觸、磨耗。此外，在專利文獻(xiàn)2中，提出有對(duì)迷宮凸片的尖端設(shè)置用于形成間隙的涂層的構(gòu)造。由此，即便凸片與旋轉(zhuǎn)軸接觸也僅僅是柔軟的用于形成間隙的涂層被切去，所以能夠令迷宮凸片與旋轉(zhuǎn)軸的間隙最小化。此外，在專利文獻(xiàn)3中，提出有下述構(gòu)造在旋轉(zhuǎn)軸側(cè)設(shè)置多級(jí)迷宮凸片，在與其中后級(jí)側(cè)的迷宮凸片對(duì)置的內(nèi)側(cè)殼體部分上設(shè)置用于形成間隙的涂層，并且令剩下的前級(jí)側(cè)的迷宮凸片和與其對(duì)置的內(nèi)側(cè)殼體部分之間的間隙大于上述后級(jí)側(cè)的設(shè)置有用于形成間隙的涂層的部分的間隙。由此，即便同于形成間隙的涂層由于剝離等而消失，前級(jí)側(cè)的迷宮凸片能夠發(fā)揮迷宮式密封作用，所以能夠長(zhǎng)期地得到穩(wěn)定的密封性能。上述引用文件1 3所述的密封構(gòu)造一般被稱為直通型迷宮式密封構(gòu)造，若迷宮凸片與旋轉(zhuǎn)軸(或者殼體)之間的間隙填塞就能夠?qū)崿F(xiàn)一定程度的泄漏量的降低，但是由于泄露流能夠沿著軸一直線地流動(dòng)，所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)一定以上的泄漏量的降低。與之相對(duì)，在引用文件4、5中提出了下述構(gòu)造將迷宮式密封構(gòu)造沿著軸方向階梯狀地形成。在引用文件4中，將迷宮式密封環(huán)以能夠沿旋轉(zhuǎn)軸的軸方向移動(dòng)的方式安裝于殼體，并且迷宮凸片與旋轉(zhuǎn)軸的間隙能夠容易地?cái)U(kuò)大，啟動(dòng)時(shí)自不用說，定常時(shí)的間隙調(diào)整也變得容易。此外，在引用文件5中，增大在階梯狀的階梯差部?jī)?nèi)流動(dòng)的流體的流動(dòng)阻力而能夠降低泄露流。但是，在上述引用文件4、5所記載的密封構(gòu)造中，沒有提出用于避免定常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)迷宮凸片與旋轉(zhuǎn)軸接觸的構(gòu)造，無(wú)法將這些間隙最小化而持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。專利文獻(xiàn)1 日本特開2010-14051號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開平4-203565號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)3 日本特開平11-13688號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 日本特開平8-35499號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)5 日本特許第4513432號(hào)公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸密封裝置，能夠比上述現(xiàn)有技術(shù)更為可靠地降低泄漏量。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸密封裝置具有帶階梯的迷宮式密封構(gòu)造，其由在旋轉(zhuǎn)軸的外周面上沿其軸方向設(shè)置的階梯狀的第一階梯部、在安裝于殼體的迷宮式密封環(huán)的內(nèi)周面上以沿著上述第一階梯部的階梯狀形狀的方式設(shè)置的階梯狀的第二階梯部形成，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸密封裝置的特征在于，在上述第一階梯部以及第二階梯部的任一方的階梯部的各臺(tái)階面上，分別設(shè)置有減小上述帶階梯的迷宮式密封構(gòu)造的間隙的凸片，并且在另一方的階梯部的各立起面、以及/或者上述各凸片的兩側(cè)面中與上述另一方的階梯部的各立起面對(duì)置側(cè)的各側(cè)面的各面上設(shè)置有用于形成間隙的涂層。而且，在上述旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸密封裝置中，在上述旋轉(zhuǎn)軸的軸方向投影面上，上述另一方的階梯部的各立起面和與其對(duì)置的凸片的上述旋轉(zhuǎn)軸的徑向上的重疊長(zhǎng)度優(yōu)選大于等于該凸片的尖端與上述另一方的階梯部的臺(tái)階面的最短距離。根據(jù)本發(fā)明，形成階梯狀的帶階梯迷宮密封構(gòu)造，并且在沒有設(shè)置凸片側(cè)的階梯部的各立起面、以及凸片的兩側(cè)面中與沒有設(shè)置上述凸片側(cè)的階梯部的各立起面對(duì)置的各側(cè)面的至少某一方的各面上形成有用于形成間隙的涂層，所以在帶階梯的迷宮式密封構(gòu)造的間隙中流動(dòng)的泄露流彎曲，能夠降低泄漏量，并且即便旋轉(zhuǎn)軸在運(yùn)轉(zhuǎn)中沿軸方向移動(dòng)而凸片與立起面接觸，也僅僅是用于形成間隙的涂層被切去，所以之后能夠繼續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸密封裝置的要部剖視圖。圖2是上述圖1所示的軸密封裝置的局部放大剖視圖。圖3是示意地表示在本發(fā)明的帶階梯的迷宮式密封構(gòu)造內(nèi)泄露流流動(dòng)的情況的圖。圖4是示意地表示在以往的直線型迷宮式密封構(gòu)造內(nèi)泄露流流動(dòng)的情況的圖。圖5是本發(fā)明的另外的實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸密封裝置的局部放大剖視圖。圖6是表示應(yīng)用了本發(fā)明的軸密封裝置的離心壓縮機(jī)的實(shí)施例的局部剖視圖。圖7是表示應(yīng)用了本發(fā)明的軸密封裝置的離心壓縮機(jī)的其他的實(shí)施例的局部剖視圖。
具體實(shí)施例方式以下，基于

本發(fā)明的實(shí)施方式。
(實(shí)施方式)
圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸密封裝置的要部剖視圖。該圖中，在旋轉(zhuǎn)軸 1的外周面上沿其軸方向而設(shè)置有階梯狀的第一階梯部2。此外，在經(jīng)由環(huán)形板6而安裝在殼體(未圖示)上的迷宮式密封環(huán)3的內(nèi)周面上，以沿著上述第一階梯部2的階梯狀形狀的方式設(shè)置階梯狀的第二階梯部14。而且，由第一階梯部2和第二階梯部14形成帶階梯的迷宮式密封構(gòu)造15。此外，第二階梯部14的各臺(tái)階面16上分別設(shè)置有用于減小上述帶階梯的迷宮式密封構(gòu)造15的間隙的凸片4。另外，凸片4通常借助機(jī)械加工而形成。進(jìn)而，在第一階梯部2的各立起面17上，設(shè)置有用于形成間隙的涂層5。用于形成間隙的涂層5優(yōu)選為例如鎳·石墨類涂層材料的噴鍍、鋁·硅·聚酯材料的噴鍍、或者白銅合金的涂層。旋轉(zhuǎn)軸1伴隨運(yùn)轉(zhuǎn)中軸向力的變化等而沿其軸方向移動(dòng)，其移動(dòng)幅度為A。迷宮式密封環(huán)3的第二階梯部14與設(shè)置于旋轉(zhuǎn)軸1的外周面的第一階梯部2對(duì)置地設(shè)置，以基本上運(yùn)轉(zhuǎn)中凸片4尖端不與第一階梯部2的臺(tái)階面18以及立起面17接觸的方式在旋轉(zhuǎn)軸1 的半徑方向以及軸方向保持間隙。旋轉(zhuǎn)軸1在運(yùn)轉(zhuǎn)中也向半徑方向移動(dòng)，但若凸片4作為迷宮式密封環(huán)3的一部分而由比旋轉(zhuǎn)軸1軟的材料制成，則即便凸片4與旋轉(zhuǎn)軸1的第一階梯部2的臺(tái)階面18接觸，僅凸片4的尖端的圓周方向的一部分與旋轉(zhuǎn)軸1的第一階梯部 2的臺(tái)階面18點(diǎn)接觸，所以僅僅是凸片4的尖端變形或者被切去，之后還能夠繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，在該圖所示的帶階梯的迷宮式密封構(gòu)造(以下也稱密封構(gòu)造)15中，凸片4 與第一階梯部2的立起面17之間的旋轉(zhuǎn)軸方向的間隙X盡可能小對(duì)于降低通過密封件15 的泄露流的量而言是有效的。但是若該間隙X過擠(過小)，則在旋轉(zhuǎn)軸1沿其軸方向向上述間隙X減小的方向移動(dòng)而變成X < A時(shí)，第一階梯部2的立起面17與凸片4的側(cè)面面接觸，有可能導(dǎo)致機(jī)械性的嚴(yán)重?fù)p傷。因此，在立起面17上設(shè)置有用于形成間隙的涂層5，即便引起這樣的接觸也能夠使得僅僅涂層材料被部分切去，從而能夠令凸片4與立起面17的間隙X比現(xiàn)有技術(shù)小，能夠進(jìn)一步降低通過密封件15的泄露流的量。圖2是用于說明圖1中的第一階梯部2與凸片4的位置關(guān)系的放大剖視圖。該圖中，Yl是凸片4尖端與臺(tái)階面18的旋轉(zhuǎn)軸1的半徑方向的間隙，Y2是旋轉(zhuǎn)軸1的軸方向投影面上(即從旋轉(zhuǎn)軸1的軸方向看)立起面17與凸片4的旋轉(zhuǎn)軸1的徑向上的重疊長(zhǎng)度即疊合幅度。在運(yùn)轉(zhuǎn)中，旋轉(zhuǎn)軸1由于失衡及作用于旋轉(zhuǎn)軸1的外力而也會(huì)沿其軸的半徑方向移動(dòng)，因此通常設(shè)定與該移動(dòng)量對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)軸半徑方向的間隙Y1。圖3是示意地表示泄露流a在本發(fā)明的帶階梯的迷宮式密封構(gòu)造15內(nèi)流動(dòng)的情況的圖。如該圖所示，若立起面17與凸片4疊合(具有疊合幅度)則泄露流b在凸片4附近流動(dòng)的朝向不得不改變，流動(dòng)的軌跡彎曲，阻力增加。另一方面，圖4是示意地表示泄露流 b在以往的直通型迷宮式密封構(gòu)造7內(nèi)流動(dòng)的情況的圖。此時(shí)如該圖所示，在凸片24的尖端與臺(tái)階面28之間形成一條直線上的間隙，在該間隙流動(dòng)的泄露流b也為直線狀，阻力小。 因此，在圖3所示的帶階梯的迷宮式密封構(gòu)造15中，泄露流的量小于圖4所示的直通型迷宮式密封構(gòu)造。此外，在圖2中，若以Y2彡Yl的方式設(shè)定立起面17的高度，則即便在運(yùn)轉(zhuǎn)中旋轉(zhuǎn)軸1向其半徑方向移動(dòng)，由于其移動(dòng)量被限制在Yi以下的范圍，所以總是能夠維持疊合的狀態(tài)(即具有疊合幅度的狀態(tài))，泄露流a總是為圖3所示那樣的具有彎曲的流動(dòng)，不會(huì)成為圖4所述那樣的直線的流動(dòng)。其結(jié)果，能夠?qū)⑿孤┝靠偸潜３譃榈椭怠?變形例)
在上述實(shí)施方式中，表示了僅在第一階梯部2的各立起面17上設(shè)置有用于形成間隙的涂層的例子，但是不限定于此，也可以如例如圖5所示那樣，取代各立起面17而僅在各凸片 4的兩側(cè)面中與第一階梯部2的各立起面17對(duì)置側(cè)的各側(cè)面上設(shè)置有用于形成間隙的涂層 8。由此，在用于形成間隙的涂層8被切去或者由于常年劣化等而剝落時(shí)，能夠僅取下迷宮式密封環(huán)3而修補(bǔ)用于形成間隙的涂層8或進(jìn)行再次涂層。此外，雖未圖示，但是也可以在各立起面17、和各凸片4的兩側(cè)面中與第一階梯部2的各立起面17對(duì)置側(cè)的各側(cè)面的雙方上都設(shè)置有用于形成間隙的涂層。(實(shí)施例1)
圖6是表示應(yīng)用了本發(fā)明的軸密封裝置的離心壓縮機(jī)的實(shí)施例的局部剖視圖。旋轉(zhuǎn)軸 1的尖端上安裝有葉輪9，另一方面，迷宮式密封環(huán)3經(jīng)由環(huán)狀板6而安裝于殼體10。旋轉(zhuǎn)軸1的外周面上以朝向安裝有葉輪9的尖端側(cè)其外徑依次擴(kuò)大的方式形成階梯狀的第一階梯部，另一方面在迷宮式密封環(huán)3的內(nèi)周面上，以沿著上述第一階梯部的階梯形狀的方式 (即，以隨著朝向旋轉(zhuǎn)軸1的葉輪9安裝尖端側(cè)其內(nèi)徑順次擴(kuò)大的方式)形成第二階梯部。這樣，以朝向葉輪9安裝側(cè)階梯部的直徑擴(kuò)大(換言之，從葉輪9側(cè)朝向外殼11側(cè)階梯部的直徑縮小)的方式構(gòu)成，從而能夠令從高壓的葉輪9側(cè)向低壓的外殼11側(cè)流動(dòng)的泄露流的阻力越朝向下游側(cè)越大而其泄露流的量越少。該迷宮式密封環(huán)3例如為能夠上下對(duì)半分割的構(gòu)造，并且構(gòu)成為能夠從與葉輪9 安裝側(cè)相反的方向?qū)⒏鲗?duì)半分割件嵌入固定于環(huán)形板6的下端，進(jìn)而，環(huán)形板6和外殼11 之間設(shè)置有能夠取出放入迷宮式密封環(huán)3的各對(duì)半分割件的密封構(gòu)造維護(hù)用空間12。由此，無(wú)需將裝置分解而能夠進(jìn)行迷宮式密封環(huán)3的組裝拆卸，能夠大幅降低維護(hù)所需要的時(shí)間。(實(shí)施例2)
圖7是表示上述圖6的另外的實(shí)施例的局部剖視圖。本實(shí)施例中，與上述實(shí)施例1不同，旋轉(zhuǎn)軸1在其自身的外周面上沒有形成階梯部，在旋轉(zhuǎn)軸1的外周面上，嵌入形成有階梯狀的第一階梯部的旋轉(zhuǎn)軸套筒13而構(gòu)成。該情況下，為了令泄露流的量從葉輪9側(cè)向外殼11側(cè)減小，階梯部形成為從葉輪9側(cè)朝向外殼11側(cè)而直徑縮小。因此，以迷宮式密封環(huán) 3、旋轉(zhuǎn)軸套筒13、葉輪9的順序進(jìn)行組裝。通過這樣地構(gòu)成，在維護(hù)時(shí)需要葉輪9和旋轉(zhuǎn)軸套筒13的取下以及組裝，但是能夠?qū)⒚詫m式密封環(huán)3作為一體件來制作，能夠消除上述實(shí)施例1那樣的從分割面的泄露，并且能夠降低迷宮式密封環(huán)3的制作成本。進(jìn)而，無(wú)需在上述實(shí)施例1中必須的密封構(gòu)造維護(hù)用空間12，相應(yīng)地能夠縮短旋轉(zhuǎn)軸1的長(zhǎng)度，能夠?qū)崿F(xiàn)裝置整體的小型化，并且能夠進(jìn)一步提高旋轉(zhuǎn)軸1及其軸承等的穩(wěn)定性。附圖標(biāo)記說明
1 旋轉(zhuǎn)軸、2 第一階梯部、3 迷宮式密封環(huán)、4 凸片、5 用于形成間隙的涂層、6 環(huán)形板、7 直通型密封構(gòu)造、8 用于形成間隙的涂層、9 葉輪、10 殼體、11 外殼、12 密封構(gòu)造維護(hù)用空間、13 旋轉(zhuǎn)軸套筒、14 第二階梯部、15 迷宮式密封構(gòu)造、16 臺(tái)階面、17 立起面、18 臺(tái)階面、24 凸片、28 臺(tái)階面、A 旋轉(zhuǎn)軸的軸方向移動(dòng)量、X 凸片417和立起面之間
6的旋轉(zhuǎn)軸方向間隙、Yl 凸片4與臺(tái)階面18之間的旋轉(zhuǎn)軸半徑方向間隙、Y2 凸片4與立起面之間的疊合幅度、a 帶階梯的迷宮式密封構(gòu)造內(nèi)的泄露流、b 直通型迷宮式密封構(gòu)造內(nèi)的泄露流。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸密封裝置，具有帶階梯的迷宮式密封構(gòu)造，所述帶階梯的迷宮式密封構(gòu)造具有在旋轉(zhuǎn)軸的外周面上沿其軸方向設(shè)置的階梯狀的第一階梯部、在安裝于殼體的迷宮式密封環(huán)的內(nèi)周面上以沿著上述第一階梯部的階梯狀形狀的方式設(shè)置的階梯狀的第二階梯部，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸密封裝置的特征在于，在上述第一階梯部以及第二階梯部的任一方的階梯部的各臺(tái)階面上，分別設(shè)置有減小上述帶階梯的迷宮式密封構(gòu)造的間隙的凸片，并且在另一方的階梯部的各立起面、以及/或者上述各凸片的兩側(cè)面中的與上述另一方的階梯部的各立起面對(duì)置側(cè)的各側(cè)面的各面上設(shè)置有用于形成間隙的涂層。
2.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸密封裝置，其特征在于，在上述旋轉(zhuǎn)軸的軸方向投影面上，上述另一方的階梯部的各立起面和與其對(duì)置的凸片在上述旋轉(zhuǎn)軸的徑向上的重疊長(zhǎng)度大于等于該凸片的尖端與上述另一方的階梯部的臺(tái)階面的最短距離。
全文摘要
提供一種能夠比現(xiàn)有技術(shù)可靠地減少泄漏量的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸密封裝置。具有帶階梯的迷宮式密封構(gòu)造(15)，其由在旋轉(zhuǎn)軸(1)的外周面上沿其軸方向設(shè)置的階梯狀的第一階梯部(2)、在經(jīng)由環(huán)形板(6)安裝于殼體(未圖示)的迷宮式密封環(huán)(3)的內(nèi)周面上以沿著上述第一階梯部(2)的階梯狀形狀的方式設(shè)置的階梯狀的第二階梯部(14)形成，在第二階梯部的任一方的階梯部(14)的各臺(tái)階面(16)上，分別設(shè)置有減小帶階梯的迷宮式密封構(gòu)造(15)的間隙的凸片(4)，并且在該各凸片(4)的與上述第一階梯部(2)的各立起面(17)對(duì)置側(cè)的各側(cè)面上設(shè)置有用于形成間隙的涂層。
文檔編號(hào)F04D29/12GK102434486SQ201110298830
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者馬場(chǎng)利秋 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶制鋼所