具有非接触式和接触式密封件的压缩机的制作方法

本发明大体上涉及密封压缩系统，并且更具体地但非排他地涉及用接触式和非接触式密封件的组合来密封压缩系统。

背景技术：

为压缩机系统提供足够的密封套件仍然是感兴趣的领域。一些现有的系统关于某些应用有各种不足。因此，仍然需要在这个技术领域做出进一步贡献。

技术实现要素：

本发明的一个实施例是具有主密封件和副密封件的独特的压缩机。其他实施例包括用于密封压缩机并且通过密封件的组合保持压缩机流体和润滑剂流体彼此分离的装置、系统、设备、硬件、方法和组合。本申请的进一步的实施例、形式、特征、方面、益处和优点将从本文提供的描述和附图中变得显而易见。

附图说明

图1公开了压缩机和密封系统。

图2公开了具有非接触式密封件和径向轴密封件的压缩机。

具体实施方式

为了促进对本发明的原理的理解，现在将参考附图中所示的实施例，并且将使用特定语言来描述该实施例。然而，将理解的是，由此不意图限制本发明的范围。对所描述的实施例的任何改变和进一步的修改，以及对本文所描述的本发明的原理的任何进一步的应用被认为是本发明所属领域技术人员通常会想到的。

参考图1，示出了压缩系统50的一个实施例，其包括轴52驱动的压缩机54，该压缩机54围绕中心线56被驱动并且由轴承58支撑。压缩机54由原动机60提供动力以围绕中心线56旋转。密封套件62设置在压缩机54和轴承58之间，以提供压缩机54和轴承58中的一个或两者的密封。在一种形式中，密封套件62包括用来阻止水分和/或其它流体/颗粒/碎屑从压缩机54输送到轴承58以及阻止润滑剂从轴承58输送到压缩机54的设置。这种性质的密封套件已经用于现有设备中。

如所示实施例中所示，压缩机54被描绘为螺杆压缩机，但是将理解的是，本文也考虑了其它类型的压缩机54。通常，压缩机54能够是产生流体的压力（静态、动态和/或总体）上升的任何类型的设备。本文公开的这些实施例能够用在许多不同类型的应用中，例如但不限于空气压缩机、制冷剂压缩机、鼓风机等。压缩机54能够采用湿式压缩机或干式压缩机的形式。例如，在一个非限制性实施例中，压缩机54是喷水喷射式螺杆压缩机。

以示意形式描绘了所示实施例中的轴承58。通常，轴承58能够是任何类型的轴承设备，除了潜在的其他轴承，包括滚动元件轴承、流体轴承、磁轴承和滑动轴承。仅在一个非限制性示例中，轴承58能够是圆柱滚子轴承。在一些非限制性形式中，轴承能够是推力轴承或径向轴承。无论哪种形式，在许多应用中，轴承本身将用轴承润滑剂润滑。这种润滑剂可以采用许多形式，例如但不限于可以喷射或泼洒在轴承上的液体油型润滑剂，如果有的话。

原动机60能够是向压缩机54供应动力的任何类型的设备，并且能够采用诸如电动机、内燃机等任何类型的形式。尽管以示意形式示出了原动机60，原动机60能够通过图1所示的直接连接之外的任何类型的中间轴、齿轮等向轴52提供动力。

现在转向图2，公开了压缩系统50的实施例，其包括密封套件62的进一步细节。密封套件62能够包括非接触式密封件64、一系列径向轴密封件66、68和70，以及轴承58。图2中也描绘了一系列通路72、74和76，其能够被构造为排放道，以将通路内的流体输送到用于排放目的的另一位置。在其他附加的和/或替代的实施例中，通路72、74和/或76能够被构造为将流体输送到另一位置但将其保持在功能系统内的通路。以下将提供通路72、74和76的进一步细节。

非接触式密封件64能够是迷宫式密封件，螺旋密封件等。例如，密封件能够包括任何数量的突起或起伏，不管是否是周期性的，以及是否系统地布置。该突起或起伏阻止流体通过其输送。在一些形式中，非接触式密封件能够呈螺旋形槽形式，而在其它形式中，其能够包括彼此轴向偏移的独立的周向凸起。本文考虑了其他形式。由于它们的性质，非接触式密封件可能不能完全禁止所有流体经过密封件输送，但尺寸、布置和定向仍然可以阻止相当多的流体通过密封件。非接触式密封件64能够以多种方式形成并安装在压缩系统50中。例如，非接触式密封件64能够由多种材料制成，包括但不限于黄铜。它能够铸造成形为近净形（nearnetform），或者能够附加地和/或替代地由机加工操作形成。虽然为了方便起见没有示出，但是本领域技术人员将理解的是，各种支撑结构仍然被使用以邻接压缩系统的某些元件，例如非接触式密封件64，以完成压缩系统50的组装。例如，非接触式密封件64能够包括垫圈、o形环、辅助密封系统的其它设备。在一个非限制性形式中，图2中示出了垫圈78在非接触式密封件64之上，并且用于抵靠未示出的其它支撑结构（再次为了方便起见）密封。

径向轴密封件66、68和70，有时也称为唇形密封件，能够用于下述应用，在这些应用中，允许或至少容忍材料从密封件的一侧流向另一侧，但阻止且不希望材料在另一个方向上流动。这种密封件的使用能够允许在密封件的第一侧保留流体/碎屑，但是另外允许在另外一侧上的超压条件下从密封件的第二侧向第一侧排放（还有其他原因）。虽然出现了三个密封件，但也能够使用更少的或附加的唇形密封件。

这种唇形密封件能够包括一个或多个唇部80、82、84，该一个或多个唇部80、82、84具有沿着轴52的轴向方向延伸的突出的尖端部分。该突出的尖端部分通常能够包括在相对侧的端部处的顶点，其中一侧靠近和/或接触轴52。该端部能够是尖的、钝的或呈现任何类型的形状。在一些实施例中（如图2中所描绘的），通向尖端部分的侧面能够是弯曲的，能够是直的，或者能够呈现任何类型的形式。密封件66、68和70的突出的唇部的一个或多个部分（例如但不限于通向密封件的端部的侧面）在压缩系统50的操作期间将通常接触轴52。这种接触能够通过与压缩系统50的操作相关联的一系列速度（有时是非常高的速度）发生，例如可能与螺杆压缩机一起使用的速度。

在一些实施例中，唇形密封件66、68和70能够包括相对刚性部分86、88和90以及柔性部分92、94和96。刚性部分86、88和90能够构造成承受负载并且为密封件66、68和70提供到附图中未示出的压缩系统50的其它部分的安装界面，以及能够构造成为柔性部分92、94和96提供内部支撑。如所示的实施例中所示，刚性部分86、88和90能够用于“夹持”柔性部分92、94和96的一部分，以将这些部分锚固到密封件上。柔性部分92、94和96能够包括上述的唇部。

为了易于描述，本文使用了术语“刚性”和“柔性”，这两个术语在它们各自描述的部件之间以相对意义使用（例如，当与具有更高柔度的部件相比时，一个部件可以被视为相对刚性），并且在该上下文范围之外不具有限制性，除非另有说明。

尽管在所示实施例中所示的唇形密封件66、68和70包括柔性部分92、94和96连同支撑部分86、88和90的集成组件，但是在一些形式中，唇形密封能够主要地由单一材料制成，以使得唇部与唇形密封件的任何结构支撑部分成为一体。在一些附加的和/或替代的实施例中，不管每个是否由相同的材料制成，唇部能够与结构支撑部分集成。在唇部与结构支撑部分集成的那些实施例中，这种集成能够但不必与图2所示的轴和轴承组件分开地发生。例如，唇部和相关材料能够在制造过程中现场形成在结构支撑部分上，该制造过程与轴和轴承组件分开并且与轴和轴承组件无关地发生。当与独立的唇部集成时，支撑部分能够形成集成的唇形密封件的外表面（如图2所示），或者能够嵌入其中。简而言之，任何类型的构造、制造方式和材料构成都被考虑用于唇形密封件。

唇形密封件66、68和70中的任何一个能够在配置、几何形状、尺寸和材料类型方面与任何其它密封件相同。然而，并不是所有的密封件都需要彼此相同。在一些形式中，一对唇形密封件66和68以这种方式相同，唇形密封件70在几何形状、尺寸和材料类型中的至少一个方面是不同的。仍在其它附加的形式中，该一对唇形密封件66和68和轴承侧唇形密封件70能够彼此相同（尽管可能在不同的方向上定向）。在本申请的一些实施例中，该一对唇形密封件66和68和轴承侧唇形密封件70中的至少一个能够在配置、几何形状、尺寸和材料类型中的任何一个或多个方面与另一个不同。

唇形密封件66、68和70的任何或所有部分能够由多种材料制成。在一个非限制性实施例中，唇形密封件（多个）能够包括聚四氟乙烯（ptfe）材料。这种ptfe材料能够用在柔性部分92、94和96上或用作柔性部分92、94和96。例如，ptfe材料能够用作基材上的涂层，或者能够构成结构本身（例如柔性部分能够由ptfe材料制成）。ptfe材料能够构成唇形密封件的全部或仅一部分。

唇形密封件66和68能够被定向成使得唇部指向朝向压缩机54的相同方向。这种定向能够用于阻止已经泄漏通过非接触式密封件64的流体侵入到一个或多个通路74和76中。唇形密封件68能够用作唇形密封件66的备件。以这种方式，如果来自唇形密封件66的压缩机侧的流体渗透通过密封件，则通路74能够用作指示器，指示这是否发生了，同时唇形密封件68保持其完整性，以进一步防止这种泄漏到轴承58。以这种方式监视系统能够在进一步的实质性问题出现之前提供对问题的早期检测。

唇形密封件70被描绘成定向在与其他唇形密封件相对的方向上，以便防止/阻止来自轴承58的润滑侵入通路76和74中的一个或多个。

通路72、74和76能够被按路径引导到任何位置。在所示的实施例中，通路72用作排放道，以将泄漏空气输送到压缩机54的吸入侧。通路74能够用作通向大气条件的排放道。通路76能够将润滑剂输送到轴承58的其它部分和/或润滑系统的其它部分。如本文使用的这种通路能够包括环形流动路径（多个）、导管、管道等的一个或多个部分，其一起形成用于输送流体的通道（例如排放通道）。

如本文所使用的，术语“前”和“后”用于方便说明，并不旨在限制本申请的任何特定实施方式。例如，将本申请中的结构称作为在另一个结构“后”，可以与是否在任何给定的安装中都将该特定结构视为在“后”无关。因此，这些术语仅意图传达相对的空间关系，而不是绝对的关系。

本申请的一个方面提供一种装置，包括：可旋转轴，其联接到流体移动部件，该流体移动部件构造成产生流体中的压力变化；非接触式密封件，其围绕可旋转轴设置并且构造成阻止流体运动通过非接触式密封件，非接触式密封件具有对应于设置有流体移动部件的一侧的上游轴向侧和对应于与该流体移动部件侧相对的那侧的下游轴向侧，当流体流过形成在非接触式密封件和轴之间的环形空间时，非接触式密封件产生流体中的压降；主唇形密封件，其围绕可旋转轴设置并且在下游轴向侧上从非接触式密封件轴向偏移，主唇形密封件具有突出的唇形延伸部，突出的唇形延伸部被转向以指向非接触式密封件的下游轴向侧；排放道，其构造成在流体已经穿过环形空间之后接收位于非接触式密封件和主唇形密封件之间并且与非接触式密封件和主唇形密封件接触的流体，排放道配置成将流体返回到流体移动部件；和副唇形密封件，其围绕可旋转轴并且邻近主唇形密封件设置。

本申请的一个特征，其中，非接触式密封件是迷宫式密封件，并且其中，主唇形密封件和备用唇形密封件每一个均由包括ptfe的材料制成。

本申请的另一个特征包括：其中，排放道将流体从环形空间输送到流体移动部件的相对低压区域。

本申请的又一个特征包括：其中，副唇形密封件包括朝向主唇形密封件延伸的突出的唇部，并且其进一步包括构造成为可旋转轴提供轴承负载的轴承组件。

本申请的再一个特征进一步包括围绕可旋转轴设置并且从副唇形密封件偏移的另一个唇形密封件，该另一个唇形密封件构造成阻止来自轴承组件的润滑剂通过。

本申请的又再一个特征包括：其中，该另一个唇形密封件包括细长唇部，该细长唇部具有尖端并且由轴接触侧和轴非接触侧限定，该尖端指向轴承组件，并且其还包括大气排放道，大气排放道与副唇形密封件和该另一个唇形密封件之间的空间流体连通。

本申请的另一个特征进一步包括轴承排放道，其与在该另一个唇形密封件和轴承组件之间的空间流体连通并且构造成输送润滑剂。

本申请的又一个特征包括：其中，主唇形密封件、副唇形密封件和该另一个密封件每一个均包括ptfe材料。

本申请的另一个方面提供一种装置，包括：压缩机，其安装在轴上；非接触式密封件，其设置在压缩机的一端并且围绕轴周向放置；排放通路，其具有流体流动路径，该流体流动路径从非接触式密封件的与压缩机相对的一侧开始，排放道构造成输送渗透通过非接触式密封件的加压泄漏空气；和一对唇形密封件，其彼此相邻地设置并且从非接触式密封件轴向偏移，该一对唇形密封件形成排放通路的开始的轴向后边界，其中，排放道的开始的轴向前边界由非接触式密封件形成，该一对唇形密封件中的每一个具有相应的唇部，该唇部沿相同的方向突出，以阻止加压泄漏空气的进一步通过并且促使加压泄漏空气流入排放道。

本申请的一个特征包括：其中，该一对唇形密封件的配置相同。

本申请的另一个特征包括：其中，制造该一对唇形密封件的材料包括ptfe。

本申请的又一个特征进一步包括设置在该一对唇形密封件的轴向后方的润滑轴承套件。

本申请的再一个特征进一步包括轴承侧唇形密封件，其邻近润滑轴承套件布置，并且被构造成阻止输送润滑经过密封件并远离润滑轴承。

本申请的又再一个特征包括：其中，轴承侧唇形密封件的唇部包括朝向润滑轴承套件突出的尖端和相邻的侧面。

本申请的另一个特征进一步包括定位在该一对唇形密封件和该另一个唇形密封件之间的排放道，并且其中，该一对唇形密封件中的至少一个包括ptfe作为材料。

本申请的又一个特征包括一种方法，其包括：旋转其上联接有压缩机的轴以对流体加压，压缩机具有在操作期间相对低的压力区域和相对高的压力排出；用非接触式密封件密封轴，以使得在轴和非接触式密封件之间形成环形偏移，该环形偏移允许一定量的流体穿过其中，伴随有流体中的压降；用第一径向唇形密封件密封轴；将聚集在位于非接触式密封件和第一径向唇形密封件之间的空间中的该一定量的流体排放到压缩机，以使得该一定量的流体被再次引入压缩机；和用第二径向唇形密封件密封轴，第二径向唇形密封件在轴向远离压缩机的方向上设置在第一径向唇形密封件的相对侧上。

本申请的一个特征包括：其中，第一径向唇形密封件邻近第二径向唇形密封件设置，并且其进一步包括用轴承组件支撑轴，轴承组件在轴向远离压缩机的方向上比第二径向唇形密封件更远地定位。

本申请的另一个特征进一步包括用第三径向唇形密封件密封轴，并且其进一步包括将位于第二径向唇形密封件和第三径向唇形密封件之间的流体排放到环境大气中。

本申请的又一个特征包括：其中，第一和第二径向唇形密封件是相同的，其中，轴承组件包括润滑剂，其中，第三径向唇形密封件定向成阻止润滑剂朝向第二径向唇形密封件通过，并且其进一步包括使第一和第二径向唇形密封件的尖端指向朝着压缩机的方向。

本申请的再一个特征包括：其中，第一和第二径向唇形密封件中的每一个的尖端指向朝着压缩机的方向，第三径向唇形密封件的尖端指向远离压缩机的方向，并且其中，第一、第二和第三径向唇形密封件包括ptfe材料。

本申请的又再一个特征包括：其中，第一和第二径向唇形密封件是相同的，并且其进一步包括为轴承组件提供排放。

尽管在附图和前面的描述中已经对本发明进行了详细的说明和描述，但其在性质上应当被认为是说明性的而非限制性的，应当理解的是，仅仅示出和描述了优选的实施例，所有落入本发明的精神的改变和修改都希望受到保护。应当理解的是，虽然在上述描述中使用的诸如优选、优选的或更优选的词语表示这样描述的特征可能是更期望的，但是该特征可能不是必需的，并且缺少该特征的实施方案可以被认为是在本发明的范围内，所述范围由所附权利要求限定。在阅读权利要求时，意图是，当使用诸如“一个”、“一种”、“至少一个”或“至少一部分”这样的词语时，无意将权利要求限于仅一个物体，除非在权利要求中有具体的相反的陈述。当使用语言“至少一部分”和/或“一部分”时，除非有具体的相反的陈述，否则该项目能够包括部分和/或整个物体。同样，除非另有规定或限定，否则术语“安装”、“连接”、“支撑”和“联接”及其变体在广泛意义上被使用并且包括直接和间接安装、连接、支撑和联接。此外，“连接”和“联接”不限于物理或机械连接或联接。