[发明专利]用于无油旋转式压缩机的轴密封装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种轴密封装置，用于防止无油旋转式压缩机的转了室和轴承侧隙之间发生气体泄漏。

背景技术

碳密封是一种公知的轴密封。例如，日本公开专利申请11-294599(专利文献1)就披露了一种旋转轴的密封结构，其中，如其图5所示，固定在壳体01上的托架04上的环形碳密封05的端面和夹持在壳体01上以支承转轴03的滚柱轴承02的内环06的端面07相接触。在所述滑动面07处进行密封。

在日本公开专利申请2005-54614(专利文献2)中披露了一种螺旋压缩机，其中采用一种非接触碳密封来限制压缩机的压缩气体排出侧的压缩气体泄漏。如图6所示，凸形转子010和凹形转子011收纳在转子壳体012中。所述每个转子的转子轴在压缩机的排出侧由轴承013支承，在压缩机的吸气侧由轴承014支承。油密封016和碳密封017位于压缩室015和排出侧轴承013之间。从压缩室015到轴承013的压缩气体泄漏被所述碳密封所限制。

非接触式碳密封的碳密封件的刚度不足，需要在碳密封件上设置夹持件如里衬金属或者外环。在压缩机工作期间，转子轴和碳密封的温度升高，两者不同的热膨胀导致碳密封件的内周和转轴外周之间的径向空隙发生改变。所以，必须合适地选择制造转轴和外环的材料，必须合适地设计外环的尺寸和形状，这样才能使所述径向间隙不受运行期间温度升高的影响而一直保持为几乎是常量。

发明内容

本发明基于前面所述的背景而作出，其目的是提供一种轴密封装置，在旋转式压缩机的工作期间当所述轴密封装置周围的零件的温度发生改变时，其能使碳环的内周面和转子轴套的外周面之间的径向间隙保持为最佳，穿过所述径向间隙的气体泄漏能被降到最低而不受到压缩机运行状态的影响，并能防止润滑油进入转子室，这样无油旋转式压缩机排放的压缩气体就不是被润滑油污染过的而是清洁的。

为实现该目的，本发明提出将一种用于无油旋转式压缩机的轴密封装置放置在转子室和转子轴轴承之间，保持轴密封装置的内表面和转子轴或者固定在转子轴上的转子轴套的外表面之间的径向间隙非常小，以限制转子室和轴承侧隙之间的气体泄漏，其中轴密封装置由外环和以过盈方式装入外环中的碳环组成，两环之间的过盈即使在压缩机运行期间被加热到最高温度时也不会减少到零，制造外环的材料的热膨胀系数与制造转子轴或转子轴套的材料等同。

碳环的热膨胀系数大约是7.0×10^-6/℃，小于金属材料的热膨胀系数。所以，在压缩机运行期间温度升高时，会担心由于转子轴和转子轴套的热膨胀大于轴密封装置的热膨胀使得轴密封装置内表面和转子轴或固定在转子轴上的转子轴套的外表面之间的径向间隙缩小，从而会导致碳环发生破裂。所以，需要调整轴密封装置使得所述径向间隙不受到压缩机运行温度的影响而保持恒定或者近似恒定。

在本发明中，通过以过盈方式将碳环装入外环以及采用制造转子轴套的材料来制造外环，使得碳环和转子轴套之间的径向间隙在压缩机工作期间的任何温度下都能维持近似恒定，所述过盈即使在碳环和外环都被加热到250℃的温度时，该温度被认为是压缩机运行期间的最高温度，也不会减小到零。

但是，当制造外环的材料的热膨胀系数大于制造转子轴和转子轴套的材料的热膨胀系数时，由于外环的热膨胀大于转子轴或转子轴套的热膨胀导致所述径向间隙增大，对穿过该微小径向间隙的气体泄漏的限制作用就会降低。

根据本发明，由于制造外环的材料的热膨胀系数等同于制造转子轴或转子轴套的材料的热膨胀系数，所以碳环和转子轴或转子轴套之间的径向间隙无论在冷热状态下都保持近似恒定。所以，不用担心碳环会发生破裂，以及径向间隙增大所导致的转子室和轴承侧隙之间的气体泄漏增加。所以，提供一种无油旋转式压缩机，其中无论压缩机运行时的温度如何变化，碳环和转子轴或转子轴套之间的径向间隙都能保持为最佳，穿过该径向间隙的气体泄漏被限制到最小。

优选将轴密封装置安装在油润滑转子轴轴承和压缩机转子室之间的转子轴密封零件上靠近转子室的位置，远离转子轴密封零件上用于密封润滑轴承的润滑油的油密封。

根据上述结构，油密封邻近轴承，由碳环和外环组成的轴密封装置邻近转子室，邻近轴承的油密封能防止润滑油进入转子室，轴密封装置能防止转子室和轴承侧隙之间的气体泄漏，排出清洁的未受润滑油污染的压缩气体。