制冷劑壓縮機軸桿密封件的制作方法
【專利說明】制冷劑壓縮機軸桿密封件
[0001]發(fā)明背景
[0002]本發(fā)明的示例性實施方案大體上涉及壓縮機系統(tǒng)，并且更具體地涉及用于制冷劑壓縮機系統(tǒng)中的曲軸的軸桿密封件。
[0003]制冷系統(tǒng)，如在運輸制冷設備中使用的類型，在最簡單的形式下包括串行互聯(lián)以形成閉環(huán)制冷循環(huán)路徑的壓縮機、冷凝器、膨脹設備和蒸發(fā)器。在制冷系統(tǒng)中使用的各種類型的壓縮機包括動態(tài)密封件，所述動態(tài)密封件定位在旋轉部件與鄰近的靜止部件之間以便防止制冷劑逸散到大氣中。
[0004]在此類壓縮機中使用油來潤滑各種零件及其之間的界面。為了將制冷劑保持在壓縮機內，通常使用機械面密封件來在旋轉曲軸穿透壓縮機的外殼處提供屏障。面密封件通常由平坦的圓形旋轉部件構成，所述旋轉部件被配置來與平坦的圓形靜止部件配合。通常通過維持密封界面處的非常平坦光滑的表面并通過將油引入到界面來獲取可接受的小的制冷劑泄漏率。在界面處形成的油膜不僅抑制制冷劑通過界面的轉移，還提供潤滑并潛在地減少在壓縮機的操作期間可能發(fā)生的損壞性的摩擦和磨損。
[0005]漏油通常發(fā)生在如上文描述的機械面密封件的密封界面處。如果油泄漏有增不減，那么從壓縮機的油轉移可能導致環(huán)境或安全問題和/或導致壓縮機故障。通常以促進大量油膜的形成的方式設計面密封件，然而這可導致來自包含的系統(tǒng)的不期望的油泄漏。旋轉部件和靜止部件的各種碳/石墨和碳化硅配方是可用的，使密封件設計能夠具有非常薄的油膜厚度，并因此降低油轉移速率。較低泄漏密封件設計的關鍵元件是在界面的一側上的硬的光滑表面，例如像高度拋光的碳化硅表面，以及在界面的另一側上的稍微適形的碳/石墨表面。然而，如果硬表面太光滑，那么碳/石墨表面可能由于發(fā)生在油膜形成之前啟動時的高剪切力和阻力而受到損壞。
[0006]發(fā)明簡述
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供軸桿密封機構，所述軸桿密封機構包括具有第一表面的第一部件和具有第二表面的第二部件。第一部件和第二部件被布置成處于接觸狀態(tài)，使得第一表面和第二表面形成動態(tài)界面。第一表面包括適形碳或碳-石墨材料。第二表面包括具有嵌入其中的多個石墨顆粒的剛性高度拋光的碳化硅材料。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供包括外殼的制冷劑壓縮機。曲軸延伸穿過至少一部分外殼并被配置來相對于外殼旋轉。軸桿密封機構布置在外殼與曲軸之間以便限制制冷劑從外殼中泄漏。軸桿密封機構包括安裝到曲軸的旋轉部件。旋轉部件包括第一表面。靜止部件被安裝到外殼并被配置來接收曲軸。靜止部件具有第二表面。第一表面和第二表面被定位來形成動態(tài)界面。第一表面包括適形碳或碳-石墨材料。第二表面包括具有嵌入其中的多個石墨顆粒的剛性高度拋光的碳化硅材料。
[0009]這些和其他優(yōu)點及特征將從結合附圖的以下描述中更加顯而易見。
[0010]附圖簡述
[0011]在本說明書的結論處的權利要求書中具體指出并明確主張被認為是本發(fā)明的主題。根據(jù)下面結合附圖的詳細描述部分，本發(fā)明前述和其他特征及優(yōu)點是顯而易見的，在附圖中:
[0012]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施方案的壓縮機的截面圖；
[0013]圖2是根據(jù)本發(fā)明實施方案的壓縮機的軸桿密封腔的截面圖；并且
[0014]圖3是根據(jù)本發(fā)明實施方案的布置在壓縮機的軸桿密封腔內的密封機構的一部分的詳細截面圖。
[0015]發(fā)明詳述
[0016]現(xiàn)參照圖1，示出壓縮機10的實例。雖然本文描述和示出的壓縮機10是往復式壓縮機，但是其他類型的制冷劑壓縮機在本發(fā)明的范圍內。壓縮機包括多個工作活塞14，每一個工作活塞14被配置來在外殼12內的各自汽缸16內移動。多個連桿20的第一端19被接收在壓縮機的曲軸18周圍，并且多個連桿20中的每一個的第二端21聯(lián)接至活塞14。每一個連桿20的第一端19可大體固定至曲軸18的偏移部分22。連桿20被配置來將曲軸18的運動傳遞給每一個活塞14，使得每一個活塞14在曲軸18繞旋轉軸線R旋轉時在各自的汽缸16內平移。配重24可布置在曲軸18的第一端23處，以便平衡其中的任何不規(guī)則旋轉。曲軸18的第二端25延伸穿過外殼12的套筒(未示出)和軸桿密封腔26并被配置來在其內旋轉。
[0017]現(xiàn)參照圖2和圖3，更詳細示出布置在軸桿密封腔26內，在軸桿18的第二端23與外殼12之間的界面附近的密封機構30。密封機構30是機械面密封件并包括大體圓柱形主體32和鄰近的壓蓋板34，兩者均具有曲軸18穿過其延伸的中心孔。壓蓋板34的凸緣36被配置來例如像利用多個緊固件安裝到外殼12，使得直徑比凸緣36的直徑小的壓蓋板34的第一端38至少部分布置在軸桿密封腔26內。在一個實施方案中，壓蓋板墊片37定位在外部凸緣36與外殼12之間，以便防止其間的滲流。布置在壓蓋板34的第一端38處的是配合環(huán)40，所述配合環(huán)40定位在曲軸18與壓蓋板34的內徑A之間。配合環(huán)40是大致圓柱形的并包括密封件42，例如像O型環(huán)，所述密封件42被配置來在曲軸18旋轉時使配合環(huán)40在壓蓋板34的內徑A內保持靜止。被配置來阻斷污垢、灰塵和其他廢料進入軸桿密封腔26的唇形密封件44定位在壓蓋板34的第二、相對端39。唇形密封件44大體定位在曲軸18與壓蓋板34的較小直徑B之間，使得內部盤形空間46定位在唇形密封件44與配合環(huán)34之間。
[0018]主環(huán)50布置在圓柱形主體32的端處，鄰近壓蓋板34。例如像螺旋彈簧的偏置機構52纏繞在圓柱形主體32的外部周圍。當安裝時，偏置機構52是預裝載的或者處于部分壓縮狀態(tài)，使得偏置機構52向曲軸密封件受力面54施加偏置力。偏置力使得主環(huán)50接觸相對面41或配合環(huán)40的鄰近面并向其施加軸向載荷，從而產生具有動態(tài)界面的制冷劑密封件。油通常設置在密封機構30的部件與曲軸18之間。配合環(huán)40與主環(huán)50之間的接合防止油進入軸桿密封腔26。在一個實施方案中，壓蓋板34包括第一通道(未示出)，所述第一通道連接至大體穿過外殼12形成的第二通道。如果多余的油累積在唇形密封件44與配合環(huán)40的O型環(huán)42之間的空間46內，那么多余的油行進穿過通道，例如像到內腔，在那兒油被累積或吸收。
[0019]選擇用于主環(huán)50和配合環(huán)40的材料對密封機構30的操作至關重要。主環(huán)50通常由相對軟材料形成，例如像碳石墨。由其他已知材料形成的主環(huán)50也在本發(fā)明的范圍內。用于形成配合環(huán)40的示例性材料包括例如鑄鐵、不銹鋼、碳化鎢和碳化硅。在一個實施方案中，配合環(huán)40由加有石墨的碳化硅形成。碳化硅內的石墨有效地限制對于配合環(huán)40的相對面41可得到的表面光潔度的下限。因此，加有石墨的碳化硅配合環(huán)40可以使用常規(guī)研磨技術來高度拋光到期望的平整度，而不使配合環(huán)40的相對面過于光滑。碳化硅內的石墨夾雜物提供干潤滑性和輕微不規(guī)則性，其將剪切力減少到可損壞偏置成與其接觸的主環(huán)50的水平之下。
[0020]碳/石墨主環(huán)50和加有石墨的碳化硅配合環(huán)40的使用導致成本有效的密封機構30，所述密封機構30與常規(guī)密封機構相比具有較低泄漏率和改進的可靠性。因為加有石墨的碳化硅材料內的石墨限制其中的表面光潔度，所以由這樣的材料形成的配合環(huán)40將更容易制造。
[0021]雖然僅結合有限數(shù)量的實施方案對本發(fā)明進行了詳細描述，但應易于理解，本發(fā)明不限于此類公開的實施方案。相反，可對本發(fā)明進行修改，以引入以上未描述但與本發(fā)明精神和范圍相稱的任何數(shù)量的變化、改變、替代或等同布置。另外，雖然已描述了本發(fā)明的各種實施方案，但應理解，本發(fā)明的方面可僅包括所述實施方案中的一些。因此，本發(fā)明并不被視為受限于前面的描述，而是僅受限于所附的權利要求書的范圍。
【主權項】
1.一種軸桿密封機構，其包括: 第一部件，其具有第一表面；以及 第二部件，其具有第二表面，所述第一部件和所述第二部件被布置成處于接觸狀態(tài)，使得所述第一表面和所述第二表面形成動態(tài)界面，其中所述第一表面包括適形碳或碳-石墨材料，并且所述第二界面包括具有嵌入在其中的多個石墨顆粒的剛性高度拋光的碳化硅材料。2.根據(jù)權利要求1所述的軸桿密封機構，其中所述第一部件和所述第二部件中的一個被配置來旋轉。3.根據(jù)權利要求1所述的軸桿密封機構，其中所述第一表面用樹脂材料或金屬材料浸漬。4.根據(jù)權利要求1所述的軸桿密封機構，其中所述第一部件包括具有鄰近于第一端的主環(huán)的圓柱形主體。5.根據(jù)權利要求4所述的軸桿密封機構，其中所述第一表面是所述主環(huán)的一部分。6.根據(jù)權利要求1所述的軸桿密封機構，其中所述第二部件包括具有鄰近于第一端的配合環(huán)的壓蓋板。7.根據(jù)權利要求6所述的軸桿密封機構，其中所述第二表面是所述配合環(huán)的一部分。8.一種制冷劑壓縮機，其包括: 夕卜殼; 曲軸，其延伸穿過至少一部分所述外殼，所述曲軸被配置來相對于所述外殼旋轉； 軸桿密封機構，其布置在所述外殼與所述曲軸之間，以便限制制冷劑從所述外殼中泄漏，所述軸桿密封機構包括: 旋轉部件，其安裝到所述曲軸，所述旋轉部件具有第一表面；以及靜止部件，其安裝到所述外殼并被配置來接收所述曲軸，所述靜止部件具有第二表面，所述第一表面和所述第二表面被定位來形成動態(tài)界面，其中所述第一表面包括適形碳或碳-石墨材料，并且所述第二表面包括具有嵌入在其中的多個石墨顆粒的剛性高度拋光的碳化硅材料。9.根據(jù)權利要求8所述的軸桿密封機構，其中所述第一表面用樹脂材料或金屬材料浸漬。10.根據(jù)權利要求8所述的制冷劑壓縮機，其中所述旋轉部件包括具有鄰近于第一端的主環(huán)的圓柱形主體。11.根據(jù)權利要求10所述的制冷劑壓縮機，其中所述第一表面是所述主環(huán)的一部分。12.根據(jù)權利要求8所述的制冷劑壓縮機，其中所述靜止部件包括具有鄰近于第一端的配合環(huán)的壓蓋板。13.根據(jù)權利要求12所述的制冷劑壓縮機，其中所述第二表面是所述配合環(huán)的一部分。
【專利摘要】提供一種軸桿密封機構，其包括具有第一表面的第一部件和具有第二表面的第二部件。所述第一部件和所述第二部件被布置成處于接觸狀態(tài)，使得所述第一表面和所述第二表面形成動態(tài)界面。所述第一表面包括適形碳或碳-石墨材料。所述第二表面包括具有嵌入其中的多個石墨顆粒的剛性高度拋光的碳化硅材料。
【IPC分類】F04B39/12, F04B1/04, F16J15/34, F04B53/00, F04B39/00
【公開號】CN105229302
【申請?zhí)枴緾N201480027692
【發(fā)明人】R.T.潘茲克
【申請人】開利公司
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2014年5月9日
【公告號】EP2997258A1, US20160116071, WO2014186223A1