压缩机转子的密封件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种压缩机转子、尤其是用于涡轮压缩机、如齿轮传动式压缩机的压缩机转子，其具有小齿轮轴和对小齿轮轴进行密封的多件式的密封件，其中所述小齿轮轴具有多个在轴向上相继设置的、彼此连接的区段。
【背景技术】
[0002]压缩机或压缩流体的设备在不同的工业领域中用于不同的应用，其中涉及流体、尤其是(工艺)气体的凝聚或压缩装置。
[0003]对此已知的实例是移动工业应用中的涡轮压缩机，例如在废气涡轮增压机或喷气发动机中的涡轮压缩机，或者还有静态工业应用中的涡轮压缩机，如用于空气分解的齿轮传动式压缩机或齿轮涡轮压缩机。
[0004]在这种(在其工作方式中连续工作的)涡轮压缩机中，通过如下方式引起流体的压力提高(压缩):通过叶片的旋转、通过涡轮压缩机的具有径向延伸的叶片的旋转的叶轮提高液体从入口到出口的角动量。在此，也就是说在这样的压缩机级中，流体的压力和温度提高，而流体在叶轮或涡轮叶轮中的相对(流动)速度降低。
[0005]为了实现流体的尽可能高的压力提高或压缩，能够将多个这样的压缩机级依次连接。
[0006]作为涡轮压缩机的构造形式，在径流式压缩机和轴流式压缩机之间进行区分。
[0007]在轴流式压缩机中，待压缩的流体、例如工艺气体在平行于轴线的方向(轴向方向)上流经压缩机。在径流式压缩机中，气体轴向地流到压缩机级的叶轮中并且随后向外偏转(径向，径向方向)。由此，在多级的径流式压缩机中，在每个级后方需要使流动转向。
[0008]轴流式压缩机和径流式压缩机的组合的结构类型通过其轴向级抽吸大的体积流，所述体积流在紧接着的径向级中被压缩到高的压强上。
[0009]当通常使用具有承载一个或多个叶轮的(小齿轮)轴(作为压缩机转子在下文中也仅简称为压缩机转子)的单轴的机器(单轴涡轮压缩机)时，在(多级的)齿轮传动式涡轮压缩机的情况下(在下文中也仅简称为“齿轮传动式压缩机”)，围绕大轮的各个压缩机级被分组，其中多个平行的(小齿轮)轴由大的、安装在壳体中的驱动齿轮、即大齿轮驱动，所述轴分别承载一个或两个(容纳在实现为壳体附件的、引起关于压缩机级的入流或出流的承压的螺旋壳体中的)叶轮(设置在小齿轮轴的空闲的轴端部上的涡轮叶轮)(作为压缩机转子在下文中也仅简称为压缩机转子)。
[0010]在承压的螺旋壳体中，即在螺旋壳体中的柱形孔中，(除了由小齿轮轴承载的叶轮或压缩机转子外)使用螺旋插入件，使得在螺旋壳体的柱形孔中在螺旋插入件的轴向端侧保留通过螺旋壳体和螺旋插入件包围的空间、即所谓的环形空间，经由所述空间，(来自叶轮的)流体径向地经由扩展的横截面流出。
[0011]流体随后经由设备配管、如设置在螺旋壳体上的或设置在(壳体)桶上的压力接套管与设置在其上的压力接套法兰从环形空间处继续从压缩机级中流出。
[0012]流体到螺旋壳体中的入流经由构成为(轴向端侧的)壳体盖的螺旋抽吸法兰进行，所述桶形螺旋抽吸法兰轴向地封闭螺旋壳体。
[0013]这样的齿轮传动式压缩机、西门子公司的名称为STC-GC的、用于空气分离的齿轮传动式压缩机从 http://www.energy, siemens, com/hq/de/verdichtung-expans1n-ventilat1n/turboverdichter/getriebeturboverdichter/stc-gc.htm 或 http://www.energy, siemens, com/hq/de/verdichtung-expans1n-ventilat1n/turboverdichter/getriebeturboverdichter/stc-gv.htm(于 2012 年 12 月 18 日获得)中已知。
[0014](为了避免/减少压缩机级中的压力损耗和/或为了防止(可能有害的)工艺气体从压缩机级流出(泄漏))，这种涡轮压缩机的压缩机转子或承载叶轮的小齿轮轴在外部环境和(在压缩机级的内部中的)待压缩的工艺气体之间需要密封，所述密封根据工艺气体和工艺气体的压力(密封压力)的类型必须满足不同的要求。
[0015]已知的是，为了这种密封，使用设置在小齿轮轴上的(具有与小齿轮轴一起旋转的和/或不旋转的/静止的密封元件的)密封件、如迷宫密封件或气体密封件。
[0016]单迷宫密封件或双迷宫密封件和气体密封件是充分已知的。
[0017]尤其是在具有悬垂的叶轮块的压缩机转子结构中或在活动支承的叶轮中、如尤其是在齿轮传动式压缩机中，为了减少因不平衡而引起的负荷，尤其是在转子转数高时因不平衡而引起的负荷和可由此产生的损伤(尤其是在压缩机级高速转动情况下)，实施全部(与压缩机转子)共同旋转的构件的尽可能无间隙的定心，由此可避免共同旋转的构件的朝向压缩机转子的转动轴线的、引起(运行)不平衡的的移位或者避免旋转构件的转动轴线的移位。
[0018]这尤其是也适用于共同旋转的密封元件、尤其也适用于气体密封件的密封元件，所述气体密封件的(共同旋转的)块尤其是也能够采取与叶轮块相关的数量级。
[0019]但是，尤其是在具有旋转的密封元件的气体密封件中，仅能够通过窄的公差和/或附加的定心元件进行旋转的密封元件的定心。在那里通常也不能够无间隙地构成旋转的密封元件与其承载元件的连接，由此可能引起旋转的密封元件的转动轴线的移位(运行不平衡)。
【发明内容】
[0020]本发明基于如下目的:提出一种压缩机转子的密封件，所述密封件确保压缩机转子的可靠的密封，在构造上可简单且成本适宜地实施并且也可简单地安装。此外，密封件也应当实现尽可能没有运行不平衡的压缩机转子、尤其是高速转动的压缩机转子。
[0021]该目的通过一种具有根据独立权利要求的特征的压缩机转子单元来实现，下面也仅简称为压缩机转子。
[0022]压缩机具有小齿轮轴以及对小齿轮轴进行密封的多件式的密封件，尤其是气体密封件，其中所述小齿轮轴具有多个在轴向上相继设置的、彼此连接的区段。
[0023]在此，本发明以“在轴向上相继地”或以“在轴向上相继设置的小齿轮区段”表示:这些小齿轮轴区段一一关于压缩机转子的或小齿轮轴的转动轴线一一在转动轴线的轴向方向上以一一直接的或也可以是间接的一一轴向顺序相互设置。
[0024]根据本发明提出，小齿轮轴具有叶轮区段、连接区段和轴向地设置在叶轮区段和连接区段之间的齿区段，其中所述叶轮区段可具有或可承载叶轮。
[0025]所述区段能够基本上是柱形的和/或一一关于压缩机转子转动轴线/小齿轮轴转动轴线一一旋转对称的体。特别地，齿区段能够构成为基本上柱形的、旋转对称的空心体。
[0026]根据本发明，齿区段在其两个(轴向)端部上分别具有齿部，经由所述齿部，齿区段通过在叶轮区段的和连接区段的(轴向)端部上的相应的配合齿部轴向地保持在叶轮区段的和连接区段之间。
[0027]在此，本发明以“通过与齿部相对应的配合齿部保持”表示:(一个区段的轴向端部处的)齿部和(另一个区段的轴向端部处的)配合齿部彼此接合，由此得到用于在这两个区段之间的力传递和运动传递的形状配合的连接。
[0028]如果齿部和配合齿部例如设作为鼠牙盘齿部或鼠牙盘连接部，那么由此齿区段能够轴向地、以无间隙的方式定心地保持在叶轮区段的和连接区段之间。
[0029]此外，根据本发明提出:在齿区段上设置有多件式的密封件的、例如气体密封件的与齿区段至少力配合地连接的密封元件。
[0030]简化且直观地表达:与齿区段至少力配合地连接的密封元件是密封件的一部分或密封件的(在运行状态下)与小齿轮轴或与压缩机转子共同旋转的部分。
[0031]简化且直观地表达:根据本发明提出:多件式的密封件的所述/ 一个旋转的部件/元件一一通过至少力配合的连接一一因此成为小齿轮轴的“组成部分”，由此随后一一经由借助于(两侧的)齿部保持的、尤其是通过齿部、特别是通过鼠牙盘齿部、可以无间隙的方式定心地保持的齿区段一一可以进行密封件的旋转的部件/元件的无间隙的定心。
[0032]如在其它情况下常见的附加的定心元件和/或公差因此能够通过本发明省去或不再需要。(构件)成本、重量和/或附加的安装步骤/加工步骤因此同样通过本发明省去或者不再需要。
[0033]因此，本发明提供压缩机转子的可靠的、构造上简单的且可成本示意地实施的以及可简单安装的密封件。
[0034]也能够通过一一通过本发明而可行的一一(共同)旋转的密封元件的简单实现的、无间隙的定心来避免运行不平衡，转动轴线移位不再可行或尽可能不再可行。
[0035]因此，也可通过本发明在压缩机转子中或在具有这种压缩机转子的涡轮压缩机中实现更高的转速。因此，也能够实现性能更强的压缩机转子。
[0036]也能够通过本发明在(转动的)密封元件中(因此也在密封件或其元件整体中)实现较小的外径。这引起密封元件处的更小的圆周速度。由此又可在压缩机转子中实现更高的转速。
[0037]本发明的优选的改进形式也从从属权利要求中得出。
[0038]根据一个优选的改进形式，齿部和/或配合齿部构成为鼠牙盘齿部或鼠牙盘连接部。这种鼠牙盘齿部/连接部可简单地生产，小地构造并且一一在经由其/通过其连接的两个元件可松开的情况下一一实现元件的以无间隙的方式定心的连接。
[0039]尤其优选的是，密封小齿轮