具有模块化密封结构的压缩机装置的制作方法

本实用新型有关一种压缩机装置，尤指一种具有模块化密封结构的压缩机装置。

背景技术：

目前的干式压缩机中，气体由转子一侧的低压端进入转子经压缩为高压气体后送出，其中转子的高压端一侧为了避免高压气体的泄漏，于转子心轴与腔室之间必须设置多道密封结构。传统上常用的密封结构为浮动环与弹簧的组合，通过浮动环来产生动密封，而设置于浮动环一侧的弹簧则用来对浮动环施压固定。由于浮动环与转子心轴之间具有微小的间隙，当转子心轴高速旋转时因而形成气封。一般为了增强密封效果，通常会使用多个浮动环以及弹簧的组合，也就是将浮动环、弹簧、浮动环、弹簧……依序一个一个组装套设于转子心轴上，最后再套上座体固定。

然而在以人工将零件一个一个套设于转子心轴上的过程中，由于转子心轴内部较深、组装浮动环时同时需要另外施力以压缩其中的弹簧、并且浮动环在组装于转子心轴时也必须维持其环中心与轴中心是对齐的状态(如此才能让浮动环与转子心轴之间具有均匀的间隙)，这些都增加了组装困难度以及难以提高组装准确度。

技术实现要素：

因此，本实用新型提供了一种模块化的密封结构，应用在压缩机装置上以解决上述问题。

本实用新型的实施例提供了一种具有模块化密封结构的压缩机装置，包含有一壳体、一转子、一第一浮环组、一浮环座以及一螺旋密封。该转子设置于该壳体内，该转子具有一心轴，该心轴与该壳体之间形成一密封腔室。该第一浮环组嵌入安装于该浮环座内部，该浮环座套设于该心轴并位于该密封腔室。该螺旋密封套设于该心轴并抵靠该浮环座，该浮环座被轴向夹持固定于该壳体与该螺旋密封之间。

于本实用新型所提供的实施例中，其中该第一浮环组包含一浮动环以及一弹性件，设置于该浮环座的一内腔，该弹性件抵接该浮动环以将该浮动环固定于该内腔内并于该密封腔室内形成动密封。

于本实用新型所提供的实施例中，其中该第一浮环组包含二浮动环以及一弹性件，该弹性件分别抵接该二浮动环以将该二浮动环固定于该内腔内。

于本实用新型所提供的实施例中，其中该浮环座的周侧具有一缺口，连通于该内腔，该第一浮环组由该缺口径向置入该内腔以嵌入安装于该浮环座内部。

于本实用新型所提供的实施例中，其中该浮动环由钢、不锈钢或合金等金属材质或聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)、过氟烷基化物(PFA)、乙烯和四氟乙烯的共聚物(ETFE)或聚醚醚酮(PEEK)等聚合物材质制成。

于本实用新型所提供的实施例中，其中该弹性件为波浪弹簧或碟型弹簧。

于本实用新型所提供的实施例中，其中该浮环座具有至少二个彼此独立的内腔，该压缩机装置包含至少二第一浮环组，分别嵌入安装于该浮环座的该至少二内腔。

于本实用新型所提供的实施例中，其中该压缩机装置包含至少二浮环座以及至少二第一浮环组，该至少二第一浮环组分别嵌入安装于该至少二浮环座内部，该至少二浮环座依序套设于该心轴并位于该密封腔室内。

于本实用新型所提供的实施例中，该压缩机装置另包含一第二浮环组，套设于该心轴并位于该密封腔室，且轴向设置于该浮环座与该壳体之间。

于本实用新型所提供的实施例中，其中该第二浮环组包含一浮动环以及一弹性件，该弹性件抵接该浮动环以将该浮动环固定于该密封腔室内并于该密封腔室内形成动密封。

于本实用新型所提供的实施例中，其中该第二浮环组包含二浮动环以及一弹性件，该弹性件分别抵接该二浮动环以将该二浮动环固定于该密封腔室内。

于本实用新型所提供的实施例中，该压缩机装置另包含多个O型环，分别套设于该浮环座外围以及该螺旋密封外围，该多个O型环于该密封腔室内形成静密封。

于本实用新型所提供的实施例中，该压缩机装置另包含一固定块，设置于该浮环座与该螺旋密封之间。

于本实用新型所提供的实施例中，该压缩机装置另包含一轴承，用以承载该转子的该心轴，该轴承套设于该心轴并轴向设置于该螺旋密封相对该浮环座之另一侧。

本实用新型所提供的模块化密封结构的压缩机装置，利用将一组或多组的浮环组预先组装嵌入浮环座内，再将具有浮环组的浮环座安装于心轴上，利用改良后的浮环座设计，可以简化安装的流程，降低安装的困难度与复杂度。

附图说明

图1为本实用新型的压缩机装置的其中一个实施例的示意图。

图2为图1的压缩机装置的各元件的爆炸示意图。

图3为图2的压缩机装置的剖面示意图。

图4为压缩机装置的模块化密封结构的一第一实施例的示意图。

图5为第一实施例的模块化密封结构的剖面示意图。

图6为压缩机装置的模块化密封结构的一第二实施例的剖面示意图。

图7为压缩机装置的模块化密封结构的一第三实施例的剖面示意图。

附图标号

1 壳体

2 转子

3,3’ 浮环座

4 螺旋密封

5 轴承

6 第一浮环组

7 第二浮环组

21 心轴

32 内腔

34 缺口

41 固定块

61,63,71,73 浮动环

65,75 弹性件

81,82 气道

91,92 O型环

100 压缩机装置

L 低压端

H 高压端

I1 压缩腔室

I2 密封腔室

A 气体

具体实施方式

在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域中相关技术人员应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。此外，“耦接”或“连接”一词在此包含任何直接及间接的电气或结构连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接/连接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电气/结构连接于该第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地电气/结构连接至该第二装置。

请参考图1、图2以及图3，图1为本实用新型的压缩机装置的其中一个实施例的示意图，图2为图1的压缩机装置的各元件的爆炸示意图，图3为图2的压缩机装置的剖面示意图。压缩机装置100包含有一壳体1、二转子2、二浮环座3、二螺旋密封4、二轴承5、二第一浮环组6以及二第二浮环组7。转子2设置于壳体1内，气体A由转子2左侧的低压端L(进气端)进入压缩机装置100被压缩为压缩气体后，由转子2右侧的高压端H(排气端)送出。因转子2右侧高压端H的压缩气体压力高，必须阻止压缩气体沿着转子2的旋转轴(心轴21)泄漏。心轴21与壳体1之间形成了密封腔室I2，浮环座3套设于心轴21并位于密封腔室I2，螺旋密封4亦套设于心轴21并抵靠浮环座3，因此浮环座3被轴向夹持固定于壳体1与螺旋密封4之间。另一方面，轴承5用以承载转子2的心轴21，套设于心轴21并轴向设置于螺旋密封4相对浮环座3之另一侧。若压缩机装置100属于无油压缩机形式，则也必须防止轴承5处的润滑油进入转子2与壳体1之间的压缩腔室I1而破坏了压缩腔室I1的无油环境，因此在压缩机装置100的高压端H处设置了压缩机装置100的密封结构。于本实用新型的实施例中，螺旋密封4实行的密封可阻止润滑油进入压缩腔室I1，而模块化的浮环座3(包含第一浮环组6)加上第二浮环组7所形成的密封结构则可减少压缩气体的泄漏至润滑油室(图未显示)，达到密封的目的。

本实用新型以模块化的密封结构来实现高压端的密封效果，其中通过一组或多组浮环组进行动密封，于上述的实施例中，可包含浮环座3内的第一浮环组6以及浮环座3外的第二浮环组7。而在其他实施例中，浮环座3外可以有多组第二浮环组7或是不设置第二浮环组7，在浮环座3内也可以有多组第一浮环组6，或是进一步设置多个浮环座3(均包含一组或多组第一浮环组6)，以进行不同程度的气密封效果。

请参考图4以及图5，图4为压缩机装置的模块化密封结构的一第一实施例的示意图，图5为第一实施例的模块化密封结构的剖面示意图。于第一实施例中，浮环座3的周侧具有一缺口34，其内连通一内腔32，第一浮环组6则由缺口34径向置入内腔32中以嵌入安装于浮环座3的内部。于一实施例中，第一浮环组6可包含二浮动环61,63以及设置于二浮动环61,63之间的一弹性件65。在浮环座3尚未套设安装于心轴21之前，即可先预压第一浮环组6的弹性件65，以将第一浮环组6安装于浮环座3的内腔32，从而使弹性件65抵接两侧的浮动环61,63以将浮动环61,63轴向固定于内腔32内(浮动环61,63在径向方向仍然可以进行调整)，如此就形成了一个模块化的密封结构。于另一实施例中，也可仅使用一浮动环以及一弹性件构成第一浮环组6。

在第一实施例中的第二浮环组7也包含了二浮动环71,73以及设置于二浮动环71,73之间的一弹性件75。在浮环座3尚未套设安装于心轴21之前，先将第二浮环组7套设于心轴21并位于密封腔室I2(参考图2，下同)内，接着将具有模块化的浮环座3套设于心轴21时，第二浮环组7即轴向设置于浮环座3与壳体1之间，并且进一步通过浮环座3向内施力以压紧第二浮环组7的弹性件75，从而使弹性件75抵接两侧的浮动环71,73以将浮动环71,73固定于浮环座3与壳体1之间的密封腔室I2内。于另一实施例中，也可仅使用一浮动环以及一弹性件构成第二浮环组7。

第一浮环组6以及第二浮环组7的浮动环61,63,71,73与心轴21之间具有微小的间隙，可在转子2的心轴21高速旋转时形成气封，此即为动密封。此外，本实用新型的压缩机装置100另外包含多个O型环，于图5的实施例中则是O型环91,92。O型环91套设于浮环座3的外围，而O型环92则套设于螺旋密封4的外围，以于密封腔室I2内形成静密封。压缩机装置100另外也包含了固定块41，设置于浮环座3与螺旋密封4之间。另外要说明的是，于本实用新型的实施例中，浮动环61,63,71,73可以由钢、不锈钢或合金等金属材质或聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)、过氟烷基化物(PFA)、乙烯和四氟乙烯的共聚物(ETFE)或聚醚醚酮(PEEK)等聚合物材质制成，而弹性件65,75可为波浪弹簧或碟型弹簧。

请参考图6，图6为压缩机装置的模块化密封结构的一第二实施例的剖面示意图。本实用新型的浮环座可具有至少二个彼此独立的内腔以容纳多组第一浮动环。例如在第二实施例中，浮环座3’具有3个内腔32，分别嵌入安装一组第一浮动环6，以形成更多层动密封。

请参考图7，图7为压缩机装置的模块化密封结构的一第三实施例的剖面示意图。本实用新型的压缩机装置更可设置多个浮环座以依序组装于心轴上。例如在第三实施例中包含了两个浮环座3，分别嵌入安装一个第一浮动环6，而图7的第三实施例的具体结构则是由最内侧(即最靠近转子2的一侧)开始依序套设一第二浮环组7、一浮环座3(包含一第一浮环组6)、一第二浮环组7以及一浮环座3(包含一第一浮环组6)，然后是螺旋密封4以及轴承5，如此也可以不同数量的浮环座3以及浮环组的组合形成多层动密封。另外要说明的是，于上述各图的实施例中，压缩机装置100另通过气道81,82连接大气室，并且于各实施例中，气道81,82均设置于轴向最外侧的浮动环之后，也就是说，当高压的压缩气体由轴心21处泄漏时，泄漏的气体经过一道道浮动环的动密封阻挡，其压力也随之递减，直到最后一道浮动环(也就是各剖面图的最右侧的浮动环63，泄漏气体的压力一相对降低许多，而通往大气室的气道81,82则可作为残余的低压泄漏气体流出的通道。此外，于一实施例中，当大气室形成高压状态时，高压空气由气道81、82流向浮环座3，可迫使润滑油往轴承5移动。已设置的单一个或多个浮环座3阻止润滑油进入压缩腔室，同时压缩腔室I1(如图3)的水气亦无法流至轴承5，也可进一步改善泄漏的问题。

本实用新型的压缩机装置利用浮环座内设置一组或多组浮环组，以预先组装的方式，将一个或多个浮动环以及对浮动环施压的弹簧预先嵌入安装于一个或多个浮环座内，再将一个个模块化的浮环座套设组装于转子的心轴上，另可依需求于浮环座外另外增设一个或多个浮动环以及弹簧。通过将浮环座以及主要作为动密封的浮动环模块化之后，使压缩机装置安装流程得以简化，降低安装的困难度与复杂度。