[发明专利]包括密封系统的离心压缩机

说明书

相关申请

本申请要求按照美国第35U.S.C.sec.119在2005年9月19日提交的临时专利申请No.60/718440的优先权，在这里将该申请结合进来作为参考。

技术领域

本发明涉及一种用于离心压缩机的涡轮(impeller)。更具体地说，本发明涉及一种用于离心压缩机的涡轮，它包括在背部的一个密封表面。

背景技术

在离心压缩机，也被称为动力学压缩机，中气体的压缩是基于能量由一组旋转的涡轮叶片转移到气体。传统的离心气体压缩机包括一个静止不动的壳体和在该壳体内的一个涡轮，该涡轮可关于一个轴线旋转。在大致轴向的方向上将气体比如空气引向涡轮叶片的前边缘，并且气体在叶片的后边缘以大致径向的方向出去，典型地进入一个扩压器(diffuser)随后进入一个涡壳(volute)。旋转的叶片通过改变动量或速度提供能量，并且提高气体的压力。随后由于在静止的扩压器和下游的收集系统(例如涡壳)中通过将气体速度降低，与动能相关的气体动量被转变成压力能。与在叶片的前边缘的气体相比，在叶片的后边缘的气体的压力增加了。因为离心压缩机既包括静止不动的部件也包括运动的部件，所以需要密封装置以容纳由涡轮排出的经压缩的气体。

由于涡轮的刚硬度不对称，因旋转造成的与质量有关的主体作用力(mass-related body forces)(例如离心作用力)施加到涡轮上，因而产生方向朝向涡轮的叶片侧的特征位移。

可以通过具有负荷承载能力的一个推力轴承(或止推轴承)吸收作用在包括一个或多个涡轮的轴上的净轴向推力，该轴承的负荷承载能力一般取决于轴承类型，设计，性能和成本。在涡轮运行期间，可能发展出不同的空气动力学诱导的状态，使得净推力的方向可以逆转，因此需要另外的推力轴承以针对压缩机的周围的静止不动的结构将转子组件保持在适当的轴向位置。

发明内容

在一个实施例中，本发明提供一种离心压缩机，它包括一涡轮，所述涡轮确定有一外径并可以关于一轴线转动，以提供一经压缩的流体流，所述经压缩的流体流的一部分流过所述外径周围以形成一泄露流。一伸长部，所述伸长部由所述涡轮延伸并包括第一密封部分，所述第一密封部分具有平均直径，所述平均直径大于或等于所述外径的大约50％。一静止密封环，所述静止密封环包括具有多个齿的第二密封部分。所述第二密封部分邻近所述第一密封部分设置，以形成禁止所述泄露流通过的密封。

在另一实施例中，本发明提供一种离心压缩机，它包括一涡轮，所述涡轮确定有一外径并可以关于一轴线转动，以提供一经压缩的流体流，所述经压缩的流体流的一部分流过所述外径周围以形成一泄露流。一伸长部，所述伸长部由所述涡轮延伸并包括第一密封部分，所述第一密封部分沿泄露流方向具有多个阶梯。所述多个阶梯中的第一阶梯具有第一直径，每个接续的阶梯的直径小于相邻的上游阶梯的直径。一静止密封环，所述静止密封环包括具有多个齿的第二密封部分，每个齿邻近所述多个阶梯中的其中一个阶梯设置，以形成多个禁止所述泄露流通过的密封点。

在又一实施例中，本发明提供一种离心压缩机，它包括一涡轮，所述涡轮确定有一外径并可以关于一轴线转动，以提供一经压缩的流体流，所述经压缩的流体流的一部分流过所述外径周围以形成一泄露流。一伸长部，所述伸长部由所述涡轮延伸并包括第一密封部分。一壳体，所述壳体联接于所述涡轮以至少部分地支持所述涡轮用以转动。所述壳体包括第一表面和孔。一静止密封环，所述静止密封环包括第二密封部分，联接所述第一表面的第二表面，和与所述孔的接合的对准表面，所述对准表面包括挤压件，所述挤压件响应于与所述孔的接合永久地变形。所述第一表面、所述第二表面、所述孔和所述对准表面协同工作，以将所述第二密封部分邻近所述第一密封部分定位用来形成密封。

对于本领域技术人员而言，通过阅读下面的详细描述，权利要求书和附图将会清楚本发明的其它特点和优点。

附图说明

图1是实施本发明的流体压缩系统的穿过转动轴线取的剖视图；

图2是图1的流体压缩系统的涡轮的放大剖视图；

图3是图2所示涡轮的一部分的剖视图；

图4是图2所示涡轮的一部分的另一剖视图；

图5是图1所示静止密封环穿过转动轴线取的剖视图；

图6是图5所示静止密封环的两个齿的剖视图；

图7是实现本发明的另一种静止密封环的剖视图，该密封环包括从中穿过的流动路径；

图8是图2的离心压缩机的一部分的剖视图；

图9是图2的离心压缩机的另一部分的剖视图；