CN104541057B - 往复式压缩机、压力填密件和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于往复式压缩机(10)的活塞杆(24)的压力填密件(38)包括外壳(46)，外壳(46)具有活塞杆通孔(48)。外壳内的隔间(52)与通孔(48)重合，并且隔间(52)具有至少与活塞杆(24)的冲程一样长的轴向长度(54)。

Description

往复式压缩机、压力填密件和方法
技术领域
在本文中公开的主题实施例大体涉及往复式压缩机，且更具体而言涉及用于往复式压缩机的压力填密件。
背景技术
往复式压缩机框架通常包括曲柄箱、十字头导承、间隔件和缸。曲柄箱中的油润滑和安装轴承的曲轴通过连接到原动机(例如内燃机)的输入轴而旋转。连杆在曲轴与十字头之间延伸，十字头可滑动地安装在十字头导承中。十字头导承引导十字头和连杆，以将曲轴的旋转运动转换成十字头处的往复线性运动。如以下进一步论述的那样，间隔件设置在十字头导承与缸之间，并且连接到十字头的活塞杆穿过间隔件延伸至缸中的活塞。缸体处的第一单向阀容许工艺气体在吸气冲程期间被抽吸到缸中，并且缸体处的另一单向阀容许工艺气体在达到预定压力时离开缸。通过这种方式，工艺气体，例如天然气可被压缩，以用于进一步的处理和/或运输。
典型的间隔件包括围绕活塞杆延伸的压力填密件，以密封压缩机的缸和活塞及杆组件。间隔件中还可包含活塞杆擦拭器，以从曲柄箱侧面移除沉淀在活塞杆上的滑润剂。
间隔件可构造为用于在曲柄端侧与缸之间提供分离间隔，以防止压缩机润滑剂与工艺气体之间的交叉污染。更具体地说，间隔件中的隔间可构造为具有足够的长度，以防止往复的活塞杆的任何部分进入活塞杆擦拭器和压力填密件二者。在隔间中，在活塞杆上还可包含挡油环(oil slinger)，以抑制滑润剂朝压力填密件迁移。
为了进一步的密封控制和防止交叉污染，间隔件可设有上述内侧隔间和外侧隔间，该外侧隔间通过隔断壁与内侧隔间分隔开，隔断壁包括隔断密封件。还可实行其它类型的控制，例如内侧和/或外侧间隔件可构造成以便利用排到密封容器的惰性气体来吹扫。作为另一示例，冷却剂和/或润滑剂可在外侧隔间中单独地提供至压力填密件。
所使用的间隔件的类型(例如单隔间或内侧/外侧隔间)，以及管理间隔件和/或压力填密件的方式(例如，通过吹扫、排放等)可决定可利用往复式压缩机压缩何种类型的工艺气体，例如参见由美国石油协会发布的Reciprocating Compressors for Petroleum,Chemical, and Gas Industry Services, API Standard 618、和/或Specification forPackaged Reciprocating Compressors for Oil and Gas Production Services、ISO13631，且通过引用而并入本文中。例如，通常没有硫化氢的天然气(所谓无硫气)可利用单隔间往复式压缩机来压缩。然而，包括大量硫化氢的天然气(所谓酸气)和其它被认为是危险、腐蚀性或有毒的气体时常要求由具有如下间隔件的往复式压缩机进行压缩，该间隔件具有两个隔间。这种压缩机可能还要求间隔件与缸组件之间的压力填密件的吹扫和排放。
如果往复式压缩机用于工艺气体从无硫气变成酸气的位置中，则可能将压缩机重新构造为具有两隔间间隔件，以便可对工艺气体应用进一步的控制。该变化有时要求修改或更换其它压缩机构件，以适应该变化，例如，可要求更长的活塞杆，以容纳两隔间间隔件的第二隔间。往复式压缩机的整个尺寸通常也受到影响，并因而必须投入更多时间和费用，以修改定位在压缩机外围的构件。这些变化不仅是费时的、昂贵的，并且通常难以实行，引入压缩机的额外构件增加了更大的机械复杂性水平，并因而使压缩机更倾向于发生故障，例如漏泄。
因而需要一种往复式压缩机，并且更具体地说，一种压力填密件，其容许往复式压缩机更容易地转换，以压缩不同类型的气体，更容易维护，并且更可靠，且不容易泄漏。
发明内容
根据示范实施例，用于往复式压缩机的活塞杆的压力填密件包括外壳，外壳具有活塞杆通孔。外壳内的隔间与通孔重合，并且隔间具有至少与活塞杆的冲程一样长的轴向长度。
根据另一示范实施例，往复式压缩机包括活塞杆、围绕活塞杆的压力填密件、和间隔件。压力填密件至少部分地设置在间隔件内。第一隔间构造为接收沿着活塞杆的表面从压力填密件漏泄的工艺气体，并且压力填密件内的第二隔间构造为抑制活塞杆上的滑润剂进入第一隔间。
根据另一实施例，一种将无硫气往复式压缩机转换成酸气往复式压缩机的方法，其中无硫气往复式压缩机具有带单个隔间的间隔件，该方法包括将压力填密件插入间隔件中，该压力填密件具有隔间，该隔间具有至少与压缩机的活塞杆的冲程一样长的轴向长度，由此间隔件中的隔间作用为用于接收工艺气体的第一隔间，并且压力填密件中的隔间作用为用于抑制交叉污染的第二隔间，并且，将来自间隔件的气体管线连接至压力填密件中的通道，该通道具有当压力填密件插入时通向第一隔间的出口。
附图说明
包含在本说明书中并组成本说明书一部分的附图显示了一个或更多个实施例，并且将与说明一起解释这些实施例。在图中：
图1是一个示范实施例的透视图。
图2是图1中所示的示范实施例的放大剖面图。
图3是图1中所示的实施例的压力填密件的横截面图。
图4是图3中所示的压力填密件的分解图。
图5是图1中所示的示范实施例的间隔件和压力填密件的横截面图。
图6是图1中所示的示范实施例的间隔件和压力填密件的剖面透视图。
图7是图1中所示的示范实施例的安装了压力填密件的间隔件剖面端视图。
图8显示了图7的间隔件的横截面图。
图9显示了图7的间隔件的端视图。
图10显示了图7的间隔件的另一端视图。
具体实施方式
以下参照附图描述示范实施例。不同图纸中的相同的参考标号标识相同或相似的元件。以下详细描述不限制本发明。相反，本发明的范围由所附权利要求来限定。出于简单起见，以下实施例将参照往复式压缩机系统的术语和结构来论述。然而，接下来论述的实施例不限于这些示范的系统，而是可应用于其它系统。
贯穿说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的表述意味着结合实施例所述的特定特征、结构或特性包含在本公开主题的至少一个实施例中。因而，短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”遍及说明书在各种地方的出现不一定都指相同的实施例。此外，特定特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合在一个或更多个实施例中。
图1显示了根据本发明的往复式压缩机10的一个示范实施例。压缩机10的框架包括曲柄箱12，曲柄箱12具有可旋转地安装在其中的曲轴14。压缩机10以双曲拐(two throw)构造来提供，其中压缩机区段沿相反方向从曲柄箱12延伸。本领域技术人员应该懂得，其它示范实施例可包括许多曲拐，包括一个、四个、八个等。各压缩机区段包括十字头导承16，十字头导承16具有可滑动地设置在其中的十字头22。连杆18在曲轴14与十字头22之间延伸。活塞杆24从十字头22穿过间隔件26延伸到缸28中，直至活塞32和34。缸28包括阀36，阀36构造为容许工艺气体在压缩循环的吸气阶段和压缩阶段期间流入和流出缸的工作空间。
如图2的放大剖视图中所示，压缩机10包括压力填密件38，压力填密件38从间隔件26的腔42延伸到缸28中。在图3和图4中显示了压力填密件38的详图。压力填密件38包括外壳46，外壳46具有活塞杆通孔48和隔间52，隔间52位于外壳46中并与通孔48重合。在外壳46的一端处，压力填密件38包括活塞杆擦拭器54，活塞杆擦拭器54具有擦拭器本体58(图4)，擦拭器本体58具有排泄口56(图3)和多个擦拭环62(图4)。在外壳46的另一端处，压力填密件38包括多个填密体64a至64f，它们各自具有多个围绕通孔48的活塞杆密封环66。如图4中所示，延伸穿过填密体64的系杆68将填密体64a至64f和环66固定到外壳46。擦拭器本体58利用紧固件72类似地连接到外壳46，如图4中进一步所示。
如图3和4中所示，填密环74提供在第一填密体64a与第二填密体64b之间。如将在下面进一步所述，气体通道76从填密壳46穿过第一填密体64a且延伸到填密环74中。气体通道76终止于环74中的孔口78。
图5和6显示了压缩机10的细节，其中压力填密件38安装在压缩机10中。压力填密件38围绕活塞杆24延伸，并通过螺纹螺栓88连接到间隔件26，螺纹螺栓88延伸穿过外壳46中的孔82和第一填密体64a的凸缘84中的孔86。
在图5中可看出，压缩机10包括间隔件26内的隔间102。在所示的实施例中，隔间102通过压力填密件38的外表面和间隔件26的内表面108来形成。间隔件26中的隔间102和填密壳46中的隔间52可提供例如前所述的两隔间间隔件的好处。然而，不同于具有由间隔件形成的两个隔间的常规压缩机，压缩机10可提供双隔间功能，其中隔间中的一个设在压力填密件38内侧。该特征和将在下面进行更详细地论述的其它特征容许压缩机10通过简单地改变压力填密件而容易地转变，以压缩不同类型的气体。
如图5中所示，相对于由填密体64b-c和间隔件26限定的第一隔间102，隔间52可用作第二隔间。因而，在第一隔间102可构造为接收从填密环66泄漏的工艺气体的情况下，第二隔间52可构造为抑制压缩机润滑剂和工艺气体的交叉污染。例如，且如图3中所示，隔间52可具有比活塞杆24的冲程长的轴向长度55，从而防止活塞杆24的任何部分进入擦拭器54和填密体64二者。此外，活塞杆24可设有挡油环98，如图5中所示，以防止活塞杆24上的滑润剂向填密体64迁移。
如图5中进一步所示，第二隔间52通过第一填密体64a相对第一隔间102进行密封。从图5中注意到，第一填密体64a可包括额外的填密环66，以增强隔间102与隔间52之间的密封。
如图5至7中进一步所示，外壳46上的配件112和间隔件26上的配件116可通过管道114连接，以使压力填密件38中的各种通道延伸至压缩机10的外部。如前所述，吹扫气体通道76在压力填密件38内延伸至填密环74中的孔口78。在压缩机10的操作期间，不活泼的吹扫气体，例如氮气可通过通道76传送至第一隔间102。如图5至7所示，其它通道可由在压缩机10的外部与压力填密件38之间延伸的管道来提供。例如，滑润剂通道122(图7和9)可从间隔件26的外部穿过腔42延伸到填密壳46和填密体64a-e中的通道中(未显示)，直到填密体64e中的润滑孔口124(图3)。该特征可容许滑润剂就地用于减少填密体64a-e与活塞杆24之间的摩擦。类似地，一对排放通道126(图7和9)可分别延伸至第一隔间102或第二隔间52中的一个或更多个孔口(未显示)。各排放通道126可用于将例如吹扫气体、工艺气体和/或滑润剂排出至位于间隔件26外部的处理容器(未显示)。
图7至10显示了压缩机10的间隔件26。如图8中所示，间隔件26可包括用于第一隔间102的排泄口118。间隔件26还可包括排泄口120，以接收来自十字头导承和擦拭器54中的排泄口56的滑润剂(图3)。此外，间隔件26还可包括用于第二隔间52的填密壳排放口/排泄口126，以将滑润剂、不活泼的气体和漏泄的工艺气体或其混合物移除至压缩机外部的安全位置。
如从图3中可以看出，压力填密件38提供整体子组件，并因而在安装到压缩机10期间容易由人员操纵。压力填密件38可作为原始设备或作为翻新来提供，以容许最初构造为具有单隔间间隔件的压缩机容易地转换成双隔间功能。
例如，压力填密件38的翻新安装可能涉及从间隔件26移除侧盖94(图2)，从活塞杆24移除十字头螺母96(图2)，使活塞杆24朝缸28滑动，并移除现存的压力填密件(未显示)。然后，如图5中所示，可将压力填密件38插入至间隔件26。在图5所示的实施例中，填密壳螺栓孔82和凸缘84的螺栓孔86与间隔件26中的螺纹孔92对准。O形环70和垫圈80分别接合间隔件26和缸28。然后螺纹螺栓88通过孔82和86插入且与间隔件26的螺纹孔92接合，以将压力填密件38固定到间隔件26。在未显示的其它实施例中，可采用将压力填密件38固连在压缩机10内的各种其它方法，例如，压力填密件38可通过紧固件附连到缸28，或者作为另一示例，第一填密体上的凸缘84可接合间隔件26上的螺纹。在压力填密件38的通孔48与活塞杆轴线25同轴之后，活塞杆24可通过压力填密件38滑动回为与十字头22接合，并且十字头螺母96可连接到活塞杆24。
为可选构件的挡油环98可以以全环或开环构造来提供。安装可能涉及使外壳46与填密体64a分离，且然后将挡油环98固连到活塞杆24。在图5所示的实施例中，隔间52具有轴向长度54，其足以防止挡油环98在压缩机操作期间与隔间52的任一端接触。在压力填密件螺接到间隔件26的情况下，可安装在外壳46上的配件112(图6)与间隔件26上的配件116之间延伸的管道区段114(图6)。
在操作期间，填密体64a-f和活塞杆密封环66可抑制工艺气体流出缸28。通过密封环66漏泄并被接收在第一隔间102中的工艺气体可利用流过第一气体通道76的不活泼气体进行吹扫，第一气体通道76引出到第一隔间的孔口78。然后，与工艺气体(例如酸气)结合的吹扫气体可通过通道126中的一个排出至指定的处理容器。同样，由第一填密体64a相对于第一隔间102密封的第二隔间52可防止油与工艺气体交叉污染，因为活塞杆没有任何部分进入擦拭器54和填密体66二者，并且还因为挡油环98防止第二隔间52外部的被污染的滑润剂的迁移。通过这种方式，具有单隔间间隔件的压缩机能够提供装备有两隔间间隔件的压缩机的操作特征，并因而转换为用于与危险、腐蚀性和/或有毒的气体(例如酸气)一起使用。注意，因为可利用原始间隔件26，所以当改装压缩机10以提供双隔间功能时，压缩机的尺寸和间隔件配件116的位置可保持不变，从而增强便利性并减少了成本。
因而，根据图11的流程图中所示的示范实施例，一种将无硫气往复式压缩机改装成酸气往复式压缩机的方法(1000)(其中无硫气往复式压缩机具有带单个隔间的间隔件)可包括如下步骤：将压力填密件插入间隔件中(1002)，该压力填密件具有第二隔间，该第二隔间具有至少与压缩机的活塞杆的冲程一样大的轴向长度，由此间隔件中的隔间作用为用于接收工艺气体的第一隔间，并且压力填密件中的隔间作用为用于抑制交叉污染的第二隔间，并且，将来自间隔件的气体管线连接至压力填密件中的气体通道(1004)，该通道具有当通过间隔件插入压力填密件时通向第一隔间的出口。
上述实施例在本发明的所有方面都意图为例示性而非限制性的。所有此种变化和修改都被认为在由所附权利要求限定的范围和精神内。本申请的描述中使用的要素、条令或指令都不应被理解为对本发明是至关重要或是必须的，除非明确地如此描述。另外，本文中使用的冠词“一个”意图包括一个或更多个项目。

Claims (20)

1.一种用于往复式压缩机(10)的活塞杆(24)的压力填密件(38)，包括：
外壳(46)，其具有活塞杆通孔(48)；和
隔间(52)，其在所述外壳内并与所述通孔(48)重合，所述隔间(52)具有至少与所述活塞杆(24)的冲程一样长的轴向长度(54)；
多个填密体；
填密环，其在第一个所述填密体与第二个所述填密体之间，和
气体通道，其从所述外壳穿过所述第一个所述填密体且延伸到所述填密环中，所述气体通道具有出口，所述出口由所述填密环中的至少一个径向孔口限定。
2.根据权利要求1所述的压力填密件，其特征在于，所述外壳包括所述隔间的端部处的活塞杆擦拭器。
3.根据权利要求1所述的压力填密件，其特征在于，所述多个填密体各自具有围绕所述通孔的至少一个活塞杆密封环。
4.根据权利要求1所述的压力填密件，其特征在于，所述填密体中的一个包括凸缘，所述凸缘具有多个螺栓孔，并且所述外壳包括与所述凸缘中的所述螺栓孔同轴的多个螺栓孔。
5.一种用于往复式压缩机(10)的两隔间组件，包括：
间隔件(26)，其具有第一隔间(102)；
压力填密件(38)，其在所述间隔件(26)内，所述压力填密件(38)包括第二隔间(52)，所述第二隔间(52)具有至少与所述往复式压缩机的活塞杆(24)的冲程一样长的轴向长度；和
气体通道(76)，其从所述间隔件(26)的外部通过所述压力填密件(38)延伸至所述第一隔间(102)。
6.一种往复式压缩机(10)，包括：
活塞杆(24)；
压力填密件(38)，其围绕所述活塞杆(24)；
间隔件(26)，所述压力填密件(38)至少部分地设置在所述间隔件(26)内；
第一隔间(102)，其构造为接收来自所述压力填密件(38)的工艺气体；和
第二隔间(52)，其在所述压力填密件(38)中，构造为抑制所述活塞杆(24)上的滑润剂进入所述第一隔间(102)；
气体通道(76)，其从所述间隔件(26)的外部通过所述压力填密件(38)延伸至所述第一隔间(102)。
7.根据权利要求6所述的往复式压缩机，其特征在于，所述活塞杆包括所述第二隔间内的挡油环。
8.根据权利要求6所述的往复式压缩机，其特征在于，所述压力填密件包括所述第二隔间的端部处的活塞杆擦拭器填密件。
9.根据权利要求8所述的往复式压缩机，其特征在于，所述压力填密件还包括多个填密体，所述填密体各自包括围绕所述活塞杆的至少一个活塞杆密封环。
10.根据权利要求9所述的往复式压缩机，其特征在于，第一个所述填密体将所述第二隔间相对于所述第一隔间密封。
11.根据权利要求10所述的往复式压缩机，其特征在于，还包括：
吹扫气体通道，其具有去往所述第一隔间的开口。
12.根据权利要求11所述的往复式压缩机，其特征在于，还包括：
填密环，其在所述填密体中的所述第一个与所述填密体中的第二个之间，所述吹扫气体通道从所述间隔件延伸到所述压力填密件中，穿过所述第一个所述填密体并延伸到所述填密环中，所述吹扫气体通道具有由所述填密环中的至少一个孔口限定的出口。
13.根据权利要求12所述的往复式压缩机，其特征在于，还包括：
排放气体通道和排泄通道，它们各自具有去往所述第一隔间的开口。
14.根据权利要求13所述的往复式压缩机，其特征在于，所述第一隔间由所述压力填密件的外表面和所述间隔件的内表面限定。
15.根据权利要求6所述的往复式压缩机，其特征在于，所述间隔件是单隔间间隔件。
16.根据权利要求14所述的往复式压缩机，其特征在于，还包括外壳，所述间隔件包括多个螺纹孔，所述填密体中的至少一个包括凸缘，所述凸缘具有多个螺栓孔，并且所述外壳包括与所述凸缘中的所述螺栓孔和所述间隔件中的所述螺纹孔同轴的多个螺栓孔。
17.根据权利要求16所述的往复式压缩机，其特征在于，还包括：
多个螺纹螺栓，其各自穿过所述外壳的多个 螺栓孔中的相应的一个，穿过所述多个凸缘孔的多个螺栓孔中的相应的一个，并延伸到所述间隔件中的所述螺纹孔或所述螺栓孔中的相应的一个中。
18.根据权利要求17所述的往复式压缩机，其特征在于，所述螺栓延伸穿过所述第一隔间。
19.根据权利要求13所述的往复式压缩机，其特征在于，所述擦拭器本体包括排泄口，并且所述间隔件包括排泄通道，所述排泄通道具有去往所述擦拭器本体排泄口的开口。
20.一种将无硫气往复式压缩机转换成酸气往复式压缩机的方法，所述无硫气往复式压缩机具有带单个隔间(102)的间隔件(26)，所述方法包括：
将具有隔间(52)的压力填密件(38)插入所述间隔件(26)中，所述隔间(52)具有至少与所述压缩机的活塞杆(24)的冲程一样长的轴向长度，由此所述间隔件(26)中的所述单个隔间(102)作用为用于接收工艺气体的第一隔间，并且所述压力填密件(38)中的所述隔间(52)作用为用于抑制交叉污染的第二隔间；且
将来自所述间隔件(26)的气体管线(114)连接到所述压力填密件(38)中的气体通道(76)，所述通道(76)具有当所述压力填密件(38)插入在所述间隔件(26)中时通向所述第一隔间(102)的出口(78)。
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