专利名称:回转流体机械的密封装置的制作方法
本发明涉及一种回转流体机械的密封装置，能够靠使用喂入密封装置的油，在密封装置中引入具有附加轴承作用的组件和为了将通常轴承的动态支撑数2增加到4并且由此提高轴的安全速度由液体压力的力向下压动组件实现高速安全运转。
下面将参照图6和图7叙述通常密封装置的概要。
通常的回转流体机械，如压缩机，风机和透平机具有布置在轴腔中相对端部的两个轴承，在回转轴穿过轴腔的通常回转流体机械中必须以高速传动组件轴并改善流体动力效率。
但是，当细长轴只由相对的轴承支撑并且实现其传动时，轴的安全速度降低。如果回转轴以高于安全速度的回转频率传动时，不可控制的回转力将由在轴腔中流动的流体产生并将产生回转轴承中不稳定的振动。这种振动随时间扩散，使轴腔和轴之间的密封状态受到破坏，并且回转体和静止部件之间将发生过度强烈接触而破坏。总之，回转流体机械的运转成为不可能。
为了防止这种不愉快的现象，即，为了提高通常轴的安全速度，现在通常是牺牲流体动力性能而加粗轴，和/或增加轴腔数量。
图6是一个截面图，图示整个一个通常的离心压缩机。参考数字1为轴腔，数字2为回转轴，3为每个布置在轴腔1中相对端部的轴承，4为每个密封。
在图7所示的这种通常的密封装置中，一个大气侧密封环6和腔内侧密封环7布置在外套5中。靠一个小空隙这些环6，7与轴2隔开。这种结构防止喂入两个密封环6，7之间的高压油的泄漏。两个密封环6，7适于自由地在垂直于轴2轴线的外套5内表面上随着轴2的旋转而滑动。因此，这种油膜密封对于旋转轴没有反作用力。
本发明的目的就是要提供一种高效和经济的高速回转机械，其中喂入密封装置的流体能够有效地得到利用，并能获得安全传动。
上述目的由一个回转机械的密封装置实现，这种回转机械具有布置在轴腔中相对端部的轴承并由轴承支撑转轴，该密封装置特征在于包括具有高速轴腔内流体压力的压力的流体的流体密封，流体密封位于轴腔中，转轴穿过该轴腔，通常的动压型轴承布置在流体密封装置本身的中间或靠近其中间，轴承放置在密封装置的外套中，以轴向和周向部分密闭外套和轴套之间确定的空间的密封件，形成一个密闭环;由此，轴承由喂入流体的压力和轴腔外部中的压力之间压差向下压动，使轴的动态支撑数增加，因而提高轴的安全速度。
在本发明中，当密封油开始喂入外套4时，轴承外套8由其圆周处高压密封油产生的压力和排油腔12中压力之间压差向下压动，由于通孔与大气相联，排油腔中压力为大气压，在这种情况下，轴承9和轴2之间形成一层油膜，上述向下的压力通过所形成的油膜传递到轴2，密封环产生密封作用，这样就具有动态轴承的性质，这一事实保证了高速安全驱动。
图1到图5与本发明有关，图6和图7与通常技术有关。
图1是一个截面图，图示轴承部分的结构;
图2是沿图1中Ⅱ-Ⅱ线截取的截面图;
图3a是沿图2中Ⅲ-Ⅲ线截取的截面图;
图3b是沿图3a中箭头E方向观察的视图;
图4a是另一个实施例的截面图;
图4b是沿图4a中Ⅳ-Ⅳ线截取的截面图;
图5是另一个实施例的截面图，其中，轴承与机械接触密封相结合;
图6是一个截面图，图示整个通常装置实例;
图7是图6所示装置的密封装置截面图。
本发明将参照图1到图5的实施例详细进行说明。
图1表示本发明新增加的轴承部分。
在该图中，参考数字1为一个轴腔，数字4为一个相应于通常技术密封装置外套的外套并且沿轴腔1一部布置，轴2穿过该轴腔1。数字6和7为具有与通常情况下相同作用的油膜系统密封环。
数字8为本发明新设置的轴承腔，放有通常使用的油膜轴承9。
图2是沿图1中Ⅱ-Ⅱ线截取的截面图，前面视图中的相应数字表示后面视图中相同部件。参考数字10代表每一个由橡胶或类似材料制成的可延伸O型圈。在轴承外套8和外套4之间限定一个间隙;使轴承外套8可以相对于外套4转动，数字11是在外套4上形成的一个通孔，该孔与大气相通。
上述结构的细节表示在沿图2中Ⅲ-Ⅲ线截取的截面图图3a和从图纸中箭头E方向观察的图3b中。O型圈10布置在图2所示轴承外套8的外圆周上，构成封闭环，如图3a和图3b所示。
现在说明上述密封装置传动过程。当轴2转动，密封高压油通过进油孔1′开始喂入外套4时，轴承外套8由其圆周上密封油压力和排油腔12中压力之间压差向下压动，由于通孔11与大气联通，排油腔12中压力为大气压。在这种情况下，在轴承9和2之间形成一层油膜，上述向下的压力通过所形成的油膜递到轴2。从图1可见，通过进油口1′喂入外套4的高压油润滑轴承9并作用在大气侧密封环6和腔内侧密封环7上，该密封环6和密封环7以与通常装置中类似的方式防止腔中气体的泄漏。
上述实例中的轴承9为可倾瓦块型轴承。但在本发明中，任何轴承都可以使用，只要是利用通常油膜的动压型径向轴承。在使用这种轴承的情况下，可以获得类似的功能效果。
图4a和图4b表示另一个实施例，其中采用和上述同样的原理。在这种情况下，轴承组件(外套8和轴承9)布置在图4a中大气侧密封环6的左侧(大气侧)，即密封装置本身外侧。
现在将对这一实施例的结构和作用进行说明，与通用装置具有相同作用的高压油喂入密封环6，7的密封部分并部分地通过通孔11引入排油腔12，这个排油腔12是由轴承外套8和外套4确定的一个空间部分并且一部分空间由O型圈10在其径向和周向封闭。由O型圈10密封的空间从下侧限定油压，这样排油腔12中的高压油润滑轴承9并同时起向下压动由外套8和轴承9组成的轴承组件的作用。
O型圈10下面的空间部分完全与大气联通，这样，高压油沿大气侧密封环6流过并且最终通过排油腔12作为废油排出。
同样在轴承组件以这样方法布置在密封装置外侧(图4a中密封环6左侧)的情况下，也能获得与上述效果相同的效果。
尽管上面已经讨论了流体膜型密封装置作为一个密封装置，但图5表示了另一个实施例，其中轴承与机械接触密封相结合。
这个实施例的原理与上述实施例一致。这就是说，通过进油口1′喂入外套4的高压油润滑接触密封6，同时阻止轴腔1的内压，密封轴腔1的流体。此外，轴承9同样也由喂入的高压油润滑。
如上所述，排油腔12在支撑轴承9的轴承外套8和外套4之间确定并且在其下部以其周向和径向由O型圈10封闭，以形成环闭环。排油腔12与大气相通，这样，排油腔12中具有大气压力。在这种结构情况下，轴承外套8由高压油的压力和大气压力之间压差与轴承9一起向下压动。
密封环7控制朝向密封装置大气侧油的泄漏。
以上述说明可以看出，结合轴承组件的机械接触密封同样能有向下压动轴2的作用。
在上述实施例中，高压油用作密封和润滑的流体，大气用作具低压的密封流体。但是，在应用本发明时，也有可能利用油以外的密封流体，用其他低压流体代替大气。
应用本发明的上述原理可以很容易地看到本发明的轴承只布置在轴腔1的任一侧就能提供三个动态支撑。
根据本发明，轴承9与轴承外套8一起由上述作用向下压动，密封由密封环6，7完成。结果，密封环6，7对轴2有流体动力轴承的性质。
如果这样由轴承8和轴承9组成的组件布置在图6所示通常回转机械的外套4中，这种回转机械中的组件将流体动力地具有与轴承放在图6中“C”“D”“D”“C”四个位置的情况下相同的效果。
在本发明的结构中，回转轴有四个流体动力的支撑，这样轴2的安全速度在动态原则基础上比通装置提高很多。
因此，本发明使构成的回转机械以高于通常回转机械的速度转动。此外，本发明的功能可以用来使轴具有比通常类型的轴更细，更长的形状，这是因为即使用具有这样形状的轴，安全速度也能保持在较高值并可以安全高速传动。
权利要求
1.一种带有轴承的回转流体机械的密封装置，该轴承布置在轴腔相对端并支撑轴，上述密封装置特征在于包括一个具有压力比上述轴腔压力高的流体的流体密封，上述流体密封位于上述轴腔的一部分，上述轴穿过上述轴腔，通常的动压型轴承布置在上述流体密封装置本身中间或靠近其中间，上述放置在上述密封装置的外套中；以轴向和周向部分密闭上述外套和上述轴承之间确定的空间的密封件，形成一个密闭环，由此，上述轴承靠喂入的流体压力和上述轴腔外侧的压力之间压差向下压动，使上述轴的动态支撑数增加，使上述轴的安全速度提高。
2.根据权利要求
1所述的密封装置，其中上述密封件为可延伸O型圈。
专利摘要
本发明具有布置在轴腔相对端部并支撑该轴的轴承。特征在于包括一个具有压力比轴腔压力高的流体的流体密封，该流体密封位于轴腔的一部分，轴穿过该轴腔，通常的动压型轴承布置在流体密封装置本身中部或在靠近其中部的位置；轴承还放置在密封装置外套内；以轴向和周向部分密闭在外套和轴承之间确定的空间的密封件，以形成一个封闭环；由此，轴承靠喂入的流体压力和轴腔外侧的压力之间压差向下压动，保证轴的动态支撑数的增加，提高轴的安全速度。
文档编号F04D29/08GK86101455SQ86101455
公开日1987年9月16日 申请日期1986年3月3日
发明者片山一三, 毛利靖 申请人:三菱重工业株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan