用于逐级密封系统的膨胀室的制作方法

本发明涉及尤其用逐级密封系统对诸如往复式压缩机的高压气体处理设备的轴进行密封。

背景技术：

1、当将要诸如在大气与动轴延伸到其中的高压腔体之间维持高差压时，通常采用逐级或多级密封系统。有效可靠的密封常常需要这样的密封系统，其中压力在各级中沿着轴降低，或者沿着止漏环逐级降低。压缩行业努力提高如升高的客户规格所要求的最大允许的工作压力和系统速度。然而，提高差压通常使得更难以在系统内包含气体并且还可能在相关密封元件上施加更多的应力，从而增加系统内的压力脉动、对润滑油的消耗和不希望的气体到大气的排放。在操作中遇到的压力导致密封件上的磨损和可靠性降低。

2、往复式压缩机的压缩机冲程是在很短的时间帧内发生的动态事件(例如，对于1200rpm压缩机来说每秒20次)。用于往复式压缩机的填料箱(packing case)利用各个壳体中的一系列杆环工作。第一杆环(最接近压缩气缸)通常被称作压力切断器(breaker)。压力切断器计量进出填料箱的气体的流量。典型的压力切断器包括围绕压缩机的往复轴的一个或更多个板或环。

3、压力切断器可以减少填料箱的其余密封件上的应力和磨损。然而，一些具有相对大的有效流动面积的压力切断器可能无法充分保护填料箱的其余密封件。另一方面，具有相对小的流动面积的压力切断器可能自身易受到高应力和过早失效影响。

技术实现思路

1、本发明的一个方面特载一种用于往复式机器的逐级密封系统。该逐级密封系统包括：压力切断器，具有第一密封件；以及一个或更多个附加密封件，位于压力切断器与端板之间。一个或更多个密封件壳体将密封件保持在第一密封件与端板之间。端板将逐级密封系统联接到往复式机器的气缸的壳体，使得第一密封件的表面面向气缸的室。用于密封件中的第二密封件的壳体包括具有内表面的孔。当杆被接纳在孔中时，第二密封件壳体的孔的内表面和往复式机器的杆的外表面限定了环形空间。填料箱包括邻接环形空间的膨胀室。膨胀室降低往复运动期间逐级密封系统的密封件上的压力。

2、在一些实施例中，膨胀室包括位于第二密封件的壳体的内表面中的环形凹槽。该环形凹槽邻接壳体与杆之间的环形空间。膨胀室可以接近第一密封件。膨胀室能够在往复运动期间使气流的一部分从杆与壳体之间的环形空间分流。

3、在一些情况下，膨胀室降低往复运动期间密封件上的峰值气体压力。膨胀室还能够降低密封件上的压力变化率。在一些实施例中，膨胀室放慢往复运动期间第一密封件与第二密封件之间的中间压力空间的填充率。

4、本发明的另一方面特载一种往复式压缩机，该往复式压缩机具有压缩气缸、驱动器、联接在驱动器与压缩气缸之间的杆以及杆穿过的填料箱。压缩气缸限定了压缩室。驱动器使杆往复运动，使得气体在压缩室中被压缩。填料箱阻止气体在往复运动期间流出压缩室。填料箱包括压力切断器，该压力切断器具有杆穿过的第一密封件。压力切断器计量进出填料箱的气体的流量。填料箱还具有第二密封件和壳体，杆在第一密封件外侧穿过第二密封件，壳体保持第一密封件和第二密封件中的至少一者。填料箱限定了膨胀室，该膨胀室降低往复运动期间压力切断器与第一密封件之间的中间压力空间中的压力。

5、在一些实施例中，膨胀室包括头部和颈部。颈部邻接环形空间。头部比颈部宽。在一些情况下，膨胀室包括位于壳体的表面中的叶形环形凹槽。在其他情况下，膨胀室包括具有倾斜底部的环形凹槽。

6、在一些情况下，膨胀室包括位于密封件壳体的内表面中的钟形环形凹槽。

7、在某些情况下，逐级密封系统包括至少一个附加膨胀室，该至少一个附加膨胀室降低往复运动期间至少一个密封件上的压力。在一些情况下，附加膨胀室位于膨胀室与第二密封件之间。在其他情况下，附加膨胀室位于第二密封件与端板之间。

8、在本发明的另一方面中，一种对往复式机器的压缩室进行密封的方法包括：将限定膨胀室的壳体定位在填料箱的密封件的堆叠中；将压力切断器环定位在壳体前面，以创建包括膨胀室的中间压力空间；以及将填料箱与杆联接。

9、在一些情况下，该方法包括：从往复式机器中去除填料箱；以及用限定膨胀室的壳体替换压力切断器后面的现有壳体。

10、在本发明的另一方面中，一种减少填料箱的密封件上的磨损以延长密封件的可靠性和使用寿命的方法包括：在填料箱的密封件壳体中形成膨胀室；将密封件壳体定位在填料箱的密封件的堆叠前面；以及将压力切断器环定位在密封件壳体前面，以在压力切断器环与密封件的堆叠之间创建包括膨胀室的中间压力空间。

11、在本发明的另一方面中，一种用于填料箱的密封件的壳体包括：第一孔，该第一孔接纳密封件；以及第二孔，该第二孔包括内表面。第二孔沿着内表面的一部分限定了膨胀室。

12、本文描述的实施例可以在具有高压容器的气体处理系统(诸如往复式压缩机)的情境中具有特定效用。

13、本公开的主题的一个或更多个实施例的细节在附图和说明书中被阐述。根据说明书、附图和权利要求书，主题的其他特征、方面和优点将变得清楚。

技术特征：

1.一种往复式压缩机，所述往复式压缩机包括：

2.根据权利要求1所述的往复式压缩机，其中，所述膨胀室包括位于所述壳体的内表面中的环形凹槽，其中，所述环形凹槽邻接所述壳体与所述杆之间的环形空间。

3.根据上述权利要求中任一项所述的往复式压缩机，其中，所述膨胀室接近所述第一密封件。

4.根据上述权利要求中任一项所述的往复式压缩机，其中，所述膨胀室被构造为：降低往复运动期间所述第二密封件上的峰值气体压力。

5.根据上述权利要求中任一项所述的往复式压缩机，其中，所述膨胀室被构造为：降低往复运动期间所述第二密封件上的压力变化率。

6.根据上述权利要求中任一项所述的往复式压缩机，其中，所述膨胀室被构造为：在往复运动期间使气流的一部分从所述杆与所述壳体之间的环形空间分流。

7.根据上述权利要求中任一项所述的往复式压缩机，其中，所述膨胀室被构造为：放慢往复运动期间所述中间压力空间的填充率。

8.根据上述权利要求中任一项所述的往复式压缩机，其中，所述填料箱包括所述杆在所述第二密封件外侧穿过的一系列一个或更多个附加密封件，其中，所述膨胀室被构造为：降低往复运动期间所述附加密封件上的压力。

9.根据上述权利要求中任一项所述的往复式压缩机，其中，所述压力切断器被构造为：计量进出所述填料箱的气体的流量。

10.根据权利要求1或权利要求3至9中任一项所述的往复式压缩机，其中，填料箱包括位于所述压力切断杆环与所述第二密封件之间的板，其中，所述膨胀室包括位于所述板的内表面中的环形凹槽。

11.根据权利要求1或权利要求3至9中任一项所述的往复式压缩机，其中，所述填料箱还包括膨胀室构件，其中，所述膨胀室包括位于所述膨胀室构件的内表面中的环形凹槽。

12.一种用于往复式机器的逐级密封系统，所述逐级密封系统包括：

13.根据权利要求12所述的逐级密封系统，其中，所述膨胀室被构造为：降低往复运动期间所述第二密封件上的压力。

14.根据权利要求12或13所述的逐级密封系统，其中，所述膨胀室包括位于所述第二密封件壳体的内表面中的环形凹槽。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的逐级密封系统，其中，所述膨胀室被构造为：降低往复运动期间所述第二密封件上的峰值气体压力。

16.根据权利要求12至15中任一项所述的逐级密封系统，其中，所述膨胀室被构造为：降低往复运动期间所述第二密封件上的压力变化率。

17.根据权利要求12至16中任一项所述的逐级密封系统，其中，所述膨胀室被构造为：在往复运动期间使气流的一部分从所述杆与所述壳体之间的环形空间分流。

18.根据权利要求12至17中任一项所述的逐级密封系统，其中，所述膨胀室被构造为：放慢往复运动期间所述中间压力空间的填充率。

19.根据权利要求12至18中任一项所述的逐级密封系统，其中，所述膨胀室包括头部和颈部，其中，所述颈部邻接所述环形空间，并且其中，所述头部比所述颈部宽。

20.根据权利要求12至19中任一项所述的逐级密封系统，其中，所述膨胀室包括位于所述第二密封件壳体的表面中的叶形环形凹槽。

21.根据权利要求12至20中任一项所述的逐级密封系统，其中，所述膨胀室包括位于所述第二密封件壳体的内表面中的环形凹槽，其中，所述环形凹槽包括倾斜底部。

22.根据权利要求12至21中任一项所述的逐级密封系统，其中，所述膨胀室包括位于所述第二密封件壳体的内表面中的钟形环形凹槽。

23.根据权利要求12至22中任一项所述的逐级密封系统，其中，所述膨胀室包括位于所述第二密封件壳体中的槽。

24.根据权利要求12至23中任一项所述的逐级密封系统，所述逐级密封系统还包括至少一个附加膨胀室。

25.根据权利要求24所述的逐级密封系统，其中，所述至少一个附加膨胀室位于所述膨胀室与所述第二密封件之间。

26.根据权利要求12至24中任一项所述的逐级密封系统，所述逐级密封系统还包括一个或更多个附加密封件，所述一个或更多个附加密封件被构造为：在所述第二密封件与所述端板之间接纳所述杆，其中，所述膨胀室被构造为：降低往复运动期间所述一个或更多个附加密封件中的至少一个附加密封件上的压力。

27.根据权利要求26所述的逐级密封系统，所述逐级密封系统还包括至少一个附加膨胀室，所述至少一个附加膨胀室被构造为：降低往复运动期间至少一个所述密封件上的压力，其中，所述至少一个附加膨胀室位于所述第二密封件与所述端板之间。

28.一种对往复式机器的燃烧室进行密封的方法，所述方法包括：

29.根据权利要求28所述的对往复式机器的压缩室进行密封的方法，其中，将限定了所述膨胀室的所述壳体定位在所述密封件的堆叠前面包括：

30.一种减少填料箱的密封件上的磨损以延长所述密封件的可靠性和使用寿命的方法，所述方法包括：

31.根据权利要求30所述的减少密封件上的磨损的方法，其中，形成所述膨胀室包括：在所述密封件壳体的孔中形成环形凹槽。

32.一种用于填料箱的密封件的壳体，所述壳体包括：

33.根据权利要求32所述的用于密封件的壳体，其中，所述膨胀室包括环形凹槽。

技术总结
一种用于以填料箱(143)的形式实现的往复式机器的逐级密封系统包括：压力切断器，具有第一密封件(138)；以及一个或更多个附加密封件(136a‑136e)，位于压力切断器与端板(120)之间。一个或更多个密封件壳体(140a‑140e)将密封件保持在第一密封件与端板之间。端板(120)将逐级密封系统联接到往复式机器的气缸的壳体，使得第一密封件(138)的表面面向气缸的室。用于密封件中的第二密封件(136a)的壳体(140a)包括具有内表面(152、154)的孔(150)。当杆被接纳在孔中时，第二密封件壳体(140a)的孔的内表面和往复式机器的杆(122)的外表面限定了环形空间(144a)。填料箱(143)包括邻接环形空间(144a)的膨胀室(142)。

技术研发人员：杰森·克雷格·马丁,拉胡尔·亚达夫
受保护的技术使用者：多佛泵和过程解决方案有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31