CN116324162A - 用于往复式气体压缩机系统的复合结构 - Google Patents

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Abstract

一种填料盒组件(100)，包括：填料皮碗(113a)，填料皮碗被配置成沿着往复式气体压缩机系统的活塞杆(102)设置；以及填料环组，填料环组设置在填料皮碗中，填料环组包括多个环(114、116、118)。填料环组被配置成围绕活塞杆的长度的一部分周向地设置。填料环组的支承填料环(118)包括包含聚合物的第一区域和包含金属的第二区域。

Description

用于往复式气体压缩机系统的复合结构
技术领域
本公开总体上涉及例如用于往复式气体压缩机系统的复合结构，诸如复合支承填料环。
背景技术
机械部件(诸如磨损环、杆环、活塞环、刮油环、磨损带、支承填料环、压力和中间填料环、轴承、或动态密封环等)是机械系统(诸如往复式气体压缩机)的元件。机械部件为机械系统提供支撑，诸如通过管理热量、帮助旋转、增强系统的耐用性、减少润滑消耗、缩小气流以及使其他零件能够有效地执行其任务。
发明内容
本说明书描述了复合结构，诸如复合支承填料(packing)环。这里描述的复合支承填料环可用作机械系统的一部分，诸如用在往复式气体压缩机中的填料盒组件中。复合支承填料环包括具有不同成分和性质的两个或更多个区域。在一些示例中，复合支承填料环包括例如在区域之间限定附加相的夹层区域或销。可以对每个区域控制诸如强度、刚度、耐磨性、摩擦系数、材料相容性和顺应性、弹性、抗蠕变性或热导率的性质，例如，通过将金属或聚合物材料结合到每个区域中，赋予该区域期望的性质。例如，在复合支承填料环中，环的在机械系统操作期间暴露于磨损的区域可由提供改进的耐磨性的组合物形成，而环的其他区域可为支承填料环提供导热性、机械刚度或强度或其他性质。
在一方面，一种填料盒组件包括：填料皮碗，其被配置成沿着往复式气体压缩机系统的活塞杆设置；以及填料环组，其设置在所述填料皮碗中，所述填料环组包括多个环。填料环组被配置成围绕活塞杆的长度的一部分周向地设置。填料环组的支承填料环包括包含聚合物的第一区域和包含金属的第二区域。
实施例可以包括以下特征中的一个或两个或更多个的任何组合。
支承填料环的内表面被配置成面向活塞杆的长度的一部分。包含聚合物的第一区域沿支承填料环的内表面的至少一部分延伸。包含聚合物的第一区域沿着支承填料环的整个内表面延伸。包含聚合物的第一区域沿支承环的内表面的第一部分延伸，包含金属的第二区域沿支承环的内表面的第二部分延伸。
包含聚合物的第一区域沿支承填料环的第一侧表面延伸，其中第一侧表面垂直于支承填料环的内表面并配置成面向活塞杆的高压端。包含聚合物的第一区域沿着支承填料环的整个第一侧表面延伸。包含聚合物的第一区域沿支承填料环的第二侧表面延伸，其中第二侧表面垂直于支承填料环的内表面并配置成面向活塞杆的低压端。包含聚合物的第一区域沿着支承填料环的整个第二侧表面延伸。
包含聚合物的第一区域与包含金属的第二区域接触。
支承填料环包括夹层区域，夹层区域设置在包含聚合物的第一区域和包含金属的第二区域之间。
支承填料环包括销。
第二区域的金属的热导率高于第一区域的聚合物的热导率。第二区域的金属的热导率在0.5W/(m.K)与450W/(m.K)之间。
第二区域的金属的强度高于第一区域的聚合物的强度。第二区域的金属在室温下的抗拉强度在50MPa与3000MPa之间。第一区域的聚合物在室温下的抗拉强度在10MPa与500MPa之间。
活塞杆与第一区域的聚合物之间的摩擦系数小于活塞杆与第二区域的金属之间的摩擦系数。
第一区域的聚合物的耐磨性大于第二区域的金属的耐磨性。
金属包括铸铁、青铜、铝、铝合金或钢中的一种或更多种。
聚合物包括聚醚醚酮、聚四氟乙烯、尼龙、或芳香族热固性共聚酯中的一种或更多种。
第一区域包括一个或更多个层。多个层之一包括与多个层中的至少一个其他层的材料不同的材料。
第一区域包含金属填充物。
第一区域包括非金属填充物。
在一方面，往复式气体压缩机系统包括活塞杆，活塞杆可从压缩机系统的第一端移动到第二端，并且其中，气体压缩机系统被限定在压缩机系统的第二端处。往复式气体压缩机系统包括：填料盒组件，包括沿活塞杆设置的填料皮碗；以及设置在填料皮碗中的填料环组，填料环组包括多个环。填料环组围绕活塞杆的长度的一部分周向地设置。填料环组的支承填料环包括：包含聚合物的第一区域；和包含金属的第二区域。
在一方面，往复式机器包括往复式部件，往复式部件具有外表面；和接收往复式部件的一部分的两个或更多个环。两个或更多个环中的至少一个包括包含聚合物的第一区域、包含金属的第二区域、与往复式部件的外表面联接的内表面、以及邻接内表面的相对的侧表面。包含聚合物的第一区域形成内表面和侧表面中的至少一个的至少一部分。
实施例可以包括以下特征中的一个或两个或更多个的任何组合。
包含聚合物的第一区域形成内表面以及这些相对的侧表面中的每一个的至少一部分。
这些相对的侧表面中的至少一个垂直于内表面。
密封环中的至少一个是支承填料环。
密封环中的至少一个是压力断路器。压力断路器是最靠近往复式机器的压缩缸的密封环。
密封环中的至少一个是一个中间压力填料环。
密封环中的至少一个是活塞环。
在一个方面，一种密封环包括：包含聚合物的第一区域；包含金属的第二区域；与往复式部件的外表面联接的内表面；以及邻接内表面的相对的侧表面。
包含聚合物的第一区域形成内表面以及侧表面中的至少一个的至少一部分。
在一个方面，一种密封环包括：包含聚合物的第一区域；包含金属的第二区域；与往复式部件的外表面联接的内表面；以及邻接内表面的相对的侧表面。包含聚合物的第一区域形成内表面和侧表面中的至少一个的至少一部分。
在一个方面，环包括：包含聚合物的第一区域；第二区域，包含金属的第二区域；与往复式部件的外表面联接的内表面；以及
邻接内表面的相对的侧表面。包含聚合物的第一区域形成内表面和侧表面中的至少一个的至少一部分。
实施例可以包括以下特征中的一个或两个或更多个的任何组合。
该环是密封环。
该环支撑填料盒的一个或更多个密封环。
该环与往复式压缩机的往复式部件联接。
该环是密封环、支承环、压力断路器、刮油器、和活塞带、或导向环。
在一个方面，一种刮油环包括包含聚合物的第一区域和包含金属的第二区域。刮油环围绕活塞杆的长度的一部分周向地设置。该刮油环被配置成当活塞杆正在移动时从活塞杆擦拭油。
在以下附图和说明中阐述了这些系统和方法的一个或更多个实施例的细节。这些系统和方法的其他特征、目的和优点将从说明书和附图以及从权利要求中显现。
附图说明
图1是往复式气体压缩机系统的填料盒组件的示意图。
图2是填料盒环组组件的截面的示意图。
图3是复合支承填料环的剖视图。
图4-图10是示例性复合支承填料环的示意图。
具体实施方式
本说明书描述了复合结构，诸如复合支承填料环。这里描述的复合支承填料环可用作机械系统的一部分，诸如用在往复式气体压缩机中的填料皮碗组件中。复合支承填料环包括具有不同成分和性能的两个或更多个区域。在一些示例中，复合支承填料环包括例如在区域之间限定附加相的夹层区域或销。可以对每个区域控制诸如强度、刚度、耐磨性、摩擦系数、材料相容性和顺应性、弹性、抗蠕变性或热导率等性能，例如，通过将金属或聚合物材料结合到每个区域中，赋予该区域期望的性能。例如，在复合支承填料环中，环的在机械系统操作期间暴露于磨损的区域可由提供改进的耐磨性的组合物形成，而环的其他区域可为环提供热导率、机械刚度或强度或其他性能。
复合支承填料环中存在不同成分和性能的两个或更多个区域可赋予复合支承填料环各种期望的性能。例如，一个环中存在结合金属和聚合物区域可以利用金属的增加的强度和高热导率，以为支承填料环(或上游环)提供支撑，并从填料杆组件中更快地除去热量，同时受益于聚合物区域中的低摩擦系数而能够较少使用或不使用润滑剂。
图1是用于压缩气体(诸如空气、氮气、氢气、天然气或其他类型的气体)的往复式气体压缩机系统100的填料盒组件的示意图。在压缩机系统操作期间，活塞杆102往复移动。当从组件的第一端106朝向组件的第二端运动时，活塞杆102执行压缩冲程。因此，在压缩冲程期间，活塞杆102的第一端106是活塞杆的高压侧，并且活塞杆102的第二端108是活塞杆的低压侧。活塞杆的高压侧和低压侧分别是在活塞杆的压缩冲程期间具有最高压力的侧和最低压力的侧。
填料盒组件100包括填料皮碗组件112，该填料皮碗组件包括一个或更多个填料皮碗113a-113d(统称为填料皮碗113)。填料皮碗113防止压缩气体沿活塞杆102的长度泄漏。每个填料皮碗113容纳包括一组多个填料环的填料。例如，填料皮碗113a容纳三个环形填料环114、116和118。填料环114-118围绕活塞杆102周向地设置。由于在压缩机系统操作期间活塞杆102的往复运动，填料环114、116和118暴露于来自活塞杆的摩擦，导致环上的磨损和撕裂。填料环114、116和118的耐用性有利于填料盒组件100的寿命。
填料盒组件还包括压力断路器119。压力断路器119是最靠近压缩缸的环。压力断路器计量进出填料盒的气流。压力断路器119可包括围绕压缩机的往复轴的一个或更多个板或环。
还参考图2，诸如压力填料环的第一填料环114位于填料皮碗113的高压侧上。第二填料环116(诸如中间填料环)邻近第一填料环114朝向活塞杆102的第二端108定位。第一填料环和第二填料环116围绕杆102的长度的第一部分210周向地设置。作为支承环的第三填料环118邻近第二填料环116朝向活塞杆102的第二端108定位，并且围绕活塞杆的长度的第二部分212周向地设置。
在填料盒组件100操作期间，在活塞杆102的表面处的气体与在填料的外圆周处的腔室120中的气体之间产生压力差。该压力差可引起填料环114、116或118压靠活塞杆102，进而形成密封。在一些示例中，第一填料环114和第二填料环116由金属形成，诸如铸铁、钢、铝、铝合金或青铜，其使得填料环能够经受住高压力差。在一些示例中，第一填料环114和第二填料环由非金属材料形成，诸如聚合物，例如尼龙、铁氟龙(Teflon)或塑料。
支承填料环118是复合材料，该支承填料环具有由聚合物材料形成的第一区域和由金属材料形成的第二区域。支承环的复合结构赋予支承环聚合物材料和金属材料两者的性能。例如，聚合物材料提供诸如低摩擦系数、高耐磨性、和弹性和顺应性之类的性质。聚合物材料可设置在支承填料环118的面向活塞杆的表面上，由此提供耐用性，减少由于环和活塞之间的摩擦接触而产生的热。这些性能可有助于延长环的寿命周期，使得不需要太频繁地更换，可减少气体泄漏，且可提供减少或消除需要润滑剂的低摩擦表面。第二区域的金属材料可以提供可能不由第一区域的聚合物材料提供的性能。例如，金属材料可具有高热导率、诸如高强度或刚度的机械性能、或两者。导热材料可以帮助消散在皮碗内产生的热量。机械坚硬或硬质材料可以为环提供坚固的结构以帮助环经受住由于压力差而产生的力。各自具有特殊性能的不同材料的多个区域组合成单个支承填料环，以允许赋予复合环多种性能。例如，复合支承填料环可以是具有降低的润滑剂消耗、延长填料环组件的寿命周期的改进的耐用性、以及能够快速去除由活塞杆的运动产生的热的高热导率的高性能部件。
图3是复合支承填料环300的剖视图。复合支承填料环300包括包含聚合物或金属的第一区域302和包含聚合物或金属的第二区域304。在示例中，第一区域302由聚合物形成，第二区域304由金属形成。复合支承环300的内表面308面向杆102。支承填料环300的第一侧表面312垂直于内表面308并面向杆102的第一端106。支承填料环300的第二侧表面310也垂直于支承填料环300的内表面308，并面向杆102的第二端108。第一区域302沿着复合支承环的内表面308的至少一部分延伸。在图3的示例中，第一区域302沿着复合支承填料环300的整个内表面308延伸。因为第一区域302的材料(例如，聚合物)提供润滑性和顺应性，如下文进一步讨论的，在复合支承环的内表面上存在第一区域可有利于改进耐磨性、减少润滑剂的消耗、和更高质量的密封。同时，第二区域304的材料(例如，金属)提供用于结构稳定性的诸如机械强度和刚度以及用于热管理的高热导率的性能。在图3的示例中，第一区域302和第二区域304在界面306处彼此直接接触。参见图4-图10进一步讨论复合支承环的具体示例配置。
如以上所讨论的，复合支承环300的第一区域302和第二区域304具有不同的材料性能，诸如耐磨性、热导率、摩擦系数、化学相容性、顺应性、强度、刚度、抗蠕变性、或其他性质。每个区域的性能取决于该区域的材料成分、这些区域的制造期间的加工条件、或它们的组合。通过将复合支承填料环300形成为包括均具有不同材料的多个区域，复合环整体上表现出两个区域的性能。
第一区域302的材料、第二区域304的材料或两者被选择为与活塞杆的材料以及与在压缩机系统中被压缩的工艺气体(诸如空气、氮气、氢气、天然气或其组合)相容。例如，相容材料能够接触活塞杆而不粘附到活塞杆。在一些示例中，诸如在图3中，仅第一区域302的材料被设置在环的内表面308上，并且因此仅第一区域的材料接触活塞杆。尽管如此，第二区域304的材料还可以被选择为与活塞的材料相容，使得例如在第一区域的材料衰减或侵蚀的情况下，第二材料的材料可以在往复式活塞杆的环境下工作，而不会在在活塞运动期间发生例如活塞杆与第二区域的材料之间的焊接。
在一个具体示例中，第一区域包括一种或更多种聚合物材料，诸如聚醚醚酮、聚四氟乙烯、或芳香族热固性共聚酯。第二区域包括一种或更多种金属材料，诸如铸铁、青铜、铝、铝的合金、钢或合金。区域302、304中的每一个的材料可以被选择成赋予相应的区域期望的性能，例如，赋予耐磨性、热导率、刚度、机械强度、低摩擦系数、顺应性、抗蠕变性或其他性质、或它们的组合。
在一些示例中，第一区域302的材料具有足够的强度(例如，在高温下)以帮助确保第一区域302在高温或其他负载条件下维持其结构完整性。在一些示例中，第一区域302的材料与活塞杆之间的摩擦系数较低，例如低于第二区域304的材料与活塞杆之间的摩擦系数。这导致复合支承环与活塞杆之间的低摩擦，这可延长复合支承环的寿命、减少对润滑剂的需求或两者。
在一些示例中，第一区域302的材料具有足够的弹性和顺应性以提供对刚性表面(例如，活塞杆或填料皮碗)的良好密封。例如，第二区域304的材料的抗拉强度大于第一区域302的材料的抗拉强度，使得第二区域304提供了坚固的物理结构，其使得复合支承环能够经受住由于压缩机系统100的操作引起的压力差而产生的力。在示例中，第二区域304的材料在室温下的抗拉强度在50MPa与3000MPa之间，例如，在100MPa与700MPa之间，例如，50MP、100MPa、200MPa、500MPa、1000MPa、1500MPa、2000MPa、2500MPa、或3000MPa。第一区域302的材料的抗拉强度小于材料第二区域的材料的抗拉强度，诸如是第二区域的材料的抗拉强度的一半或小于第二区域的材料的抗拉强度的一半，例如是第二区域的材料的抗拉强度的三分之一、四分之一、五分之一或十分之一。第一区域302的材料在室温下的抗拉强度在10MPa与500MPa之间，例如，在10MPa与400MPa之间，例如，10MPa、50MPa、100MPa、150MPa、200MPa、250MPa、300MPa、350MPa、400MPa、450MPa、或500MPa。
在一些示例中，第一区域302的聚合物材料具有比第二区域304的金属材料更大的耐磨性。部件(例如，支承填料环)的磨损表面是暴露于磨损的表面，例如，由元件(诸如杆或活塞)的运动产生的摩擦引起。在复合支承环的示例中，磨损表面通常为环的内表面(即，表面308)。在一些情况下，环的侧表面也可以是磨损表面。耐磨性是材料经受住暴露于磨损而不被损坏的能力。在复合支承填料环300的配置中，第一区域沿着环的内表面的至少一部分延伸，第一区域302具有比第二区域304高的耐磨性，从而可增强环整体的耐磨性。
在一些示例中，第二区域304的材料具有比第一区域302的材料更大的热导率。在示例中，第二区域304的热导率在0.5W/(m.K)与450W/(m.K)之间，例如，在0.5W/(m.K)与55W/(m.K)之间，例如，10W/(m.K)、100W/(m.K)、250W/(m.K)、或450W/(m.K)。第一区域302的材料的热导率小于第二区域的材料的热导率的10％。例如，第二区域的材料的热导率在0.01W/(m.K)至40W/(m.K)之间，例如，在0.20W(m.K)至1.0W(m.K)之间，例如，0.20W/(m.K)、0.40W/(m.K)、0.60W/(m.K)、0.80W/(m.K)、或1.0W/(m.K)。第二区域304的材料的高热导率允许对填料杆组件中的热进行有效管理。
在一些示例中，第一区域302包括多个材料层，诸如相同材料的层或不同材料的层。
在一些示例中，第一区域302由包括填充物(诸如金属填充物、非金属填充物或两者)的聚合物形成。填充物可以是一种润滑添加剂，润滑添加剂增强第一区域的耐磨性、降低第一区域的摩擦系数、或将第一区域的摩擦系数控制在一定范围内。填充物可以是控制第一区域在各种温度条件下的强度、热稳定性、或两者的结构添加剂。填充物可以是控制第一区域的热导率、热膨胀系数、或两者的热添加剂。非金属填充物可以包括(例如呈纤维、粉末或纳米颗粒形式的)玻璃、碳、石墨或其他非金属材料。金属填充物可以包括(例如呈纤维、粉末或纤维形式的)铜、银、钢或其他金属材料。
图4-图10是复合支承填料环的示例结构的示意图。图4-图10中任一图的复合支承填料环可与机械系统一起使用，诸如图1中所示的往复式气体压缩机填料盒系统100。通常，本文所述的复合支承环可具有沿环的整个内表面延伸的第一区域的材料(例如，聚合物)，使得仅第一区域的材料暴露于活塞杆的运动，或者可具有沿内表面的两个区域的材料(例如，聚合物和金属两者)。复合支承环可以具有完全被第一区域的材料覆盖的一个或两个侧表面，或者可以在一个或两个侧表面上具有两个区域的材料(例如，聚合物和金属两者)。复合支承环可以是切割环或未切割环。切割环是由多个区段(诸如三个区段)形成的单个圆形件的环。复合支承环可在金属和聚合物之间具有直接接触，或者可在金属和聚合物之间具有夹层以促进粘合。
图4示出了示例性复合支承填料环400，其包括包含聚合物的第一区域402和包含金属的第二区域404。第一区域402在界面406处接触第二区域404。第一区域402沿着环400的整个内表面408延伸，使得聚合物材料暴露于压缩机系统的活塞杆102的运动(在图4-图10中的每一个图中表示为线)。第一区域402还沿着环400的整个两个侧表面410、412延伸。第一区域402包括部分地延伸到由第二区域404限定的矩形416中的突出部414。
图5示出了复合支承填料环500，其包括包含聚合物材料的第一区域502和包含金属材料的第二区域504。第一区域502在界面506处接触第二区域504。第一区域502沿着环500的整个内表面508延伸，使得聚合物材料暴露于压缩机系统的活塞杆102的运动。第一区域502还沿着环500的整个第一侧表面512(例如，面向压缩机系统的杆的高压侧的侧表面)并且沿着第二侧表面510的第一部分延伸。第二区域504沿着第二侧表面510的剩余部分延伸。第一区域502包括部分地延伸到由第二区域504限定的矩形(未示出)中的突出部514。
图6A示出了复合支承填料环600，其包括包含聚合物材料的第一区域602和包含金属材料的第二区域604。第一区域602在界面606处接触第二区域604。第一区域602沿着环600的整个内表面608延伸，使得聚合物材料暴露于压缩机系统的活塞杆102的运动。第一区域602还沿着第一侧表面612和第二侧表面610中的每一个的第一部分延伸。第二区域604沿着第一侧表面612和第二侧表面610中的每一个的剩余部分延伸。第一区域602包括部分地延伸到由第二区域604限定的矩形(未示出)中的突出部614。
图6B示出了复合支承填料环600′，复合支承填料环600′具有与环600的结构类似的结构但具有夹层609，夹层609在突出部614的每一侧上设置在第一区域602与第二区域604之间。夹层609可包括例如多孔青铜材料。夹层609的功能是增强第一区域602和第二区域604之间的粘附性。
图7A示出了复合支承填料环700，其包括包含聚合物材料的第一区域702和包含金属材料的第二区域704。第一区域702在界面706处接触第二区域704。第一区域702沿着环700的整个内表面708延伸，使得聚合物材料暴露于压缩机系统的活塞杆102的运动。第一区域702还沿着整个第一侧表面712并且沿着第二侧表面710的第一部分延伸。第二区域704沿着第二侧表面710的剩余部分延伸。
图7B示出了复合支承填料环700′，复合支承填料环700′具有与环700的结构类似的结构但具有设置在第一区域702与第二区域704之间的夹层709。
图8A示出了具有分层结构的复合支承填料环800，其具有第一区域802和第二区域804，第一区域802包括形成第一层的聚合物材料，第二区域804包括形成设置在第一层上的第二层的金属材料。这些层平行于杆102的轴线定向。第一区域802在界面806处接触第二区域804。第一区域802沿着环800的整个内表面808延伸，使得聚合物材料暴露于压缩机系统的活塞杆102的运动。第一区域802还沿着第一侧表面812和第二侧表面810中的每一个的第一部分延伸，并且第二区域804沿着第一侧表面812和第二侧表面810中的每一个的剩余部分延伸。
图8B示出了复合支承填料环800′，复合支承填料环800′具有与环800的结构类似的结构但具有夹层809，夹层809作为设置在第一区域802与第二区域804之间的第三层。
图9A示出了具有分层结构的复合支承填料环900，其具有第一区域902和第二区域904，第一区域902包括形成第一层的聚合物材料，第二区域904包括形成设置在第一层上的第二层的金属材料。这些层垂直于杆102的轴线定向。第一区域902在界面906处接触第二区域904。第一区域902和第二区域904均沿着环900的内表面908的相应部分延伸，使得聚合物材料和金属材料都暴露于压缩机系统的活塞杆102的运动。第一区域902还沿着整个第一侧表面912延伸，并且第二区域904沿着整个第二侧表面910延伸。
图9B示出了复合支承填料环900′，复合支承填料环900′与环900的结构类似的结构但具有夹层909，夹层909作为布置在第一区域902和第二区域904之间的第三层。
在一些示例中，复合支承环包括销，该销将第一区域和第二区域机械地保持在一起并且用作抗转动部件。图10示出了复合支承填料环150，其包括包含聚合物材料的第一区域152和包含金属材料的第二区域154。第一区域152在界面156处接触第二区域154。第一区域152包括部分地延伸到由第二区域154限定的矩形(未示出)中的突出部164。销166延伸穿过第二区域154的部分并且穿过第一区域的突出部164以将这些区域保持在一起。第一区域152沿环150的整个内表面158延伸，使得聚合物材料暴露于压缩机系统的活塞杆102的运动。第一区域152还沿着第一侧表面162和第二侧表面160中的每一个的第一部分延伸。第二区域154沿着第一侧表面162和第二侧表面160中的每一个的剩余部分延伸。销也可以与复合支承填料环的其他配置一起使用，诸如图4-图9中所示的配置。
在一些示例中，在此描述的复合结构可以用于除了支承填料环之外的部件，诸如往复式压缩机压力填料环、往复式压缩机中间填料环、往复式压缩机活塞环或导向环、往复式压缩机刮油环或其他往复式压缩机密封部件。
在一个实现方式中，环是从往复杆的圆周擦拭油的刮油环。在一个示例中，杆可以是往复式压缩机的活塞杆。在一些实现方式中，刮油系统包括两个或更多个环。环可以包括包含聚合物的第一区域和包含金属的第二区域。在一些示例中，复合刮油环包括一个或更多个侧表面(包含聚合物)和一个或更多个内表面(包含聚合物)，如以上关于图4-图10所描述的。
在一些实现方式中，密封环包括：第一区域，该第一区域包含聚合物；第二区域，该第二区域包含金属；内表面，该内表面与往复式部件的外表面联接；以及相对的侧表面，相对的侧表面邻接内表面。包含聚合物的第一区域形成内表面和侧表面中的至少一个侧表面的至少一部分。术语“密封件”不意味着在轴表面处存在零间隙，或不意味着在密封件上没有泄漏。通过高压力差密封件可能会有一些泄漏。
尽管本说明书包含许多具体实现方式细节，但这些实现方式细节不应被解释为对可以要求保护的范围的限制，而是应被解释为对可以专用于具体实现方式的特征的描述。本说明书中在分开实现的上下文中描述的某些特征也可在单个实现方式中组合地实现。相反，在单个实现方式的背景下描述的不同特征也可以在多个实现方式中、单独地或以任何合适的子组合来实现。此外，虽然先前描述的特征可以描述为在某些组合中起作用并且甚至最初如此要求保护，但是在一些情况下，可以从组合中去除来自所要求保护的组合的一个或更多个特征，并且所要求保护的组合可以涉及子组合或子组合的变体。
已经描述了主题的特定实现方式。如本领域技术人员将显而易见的，所描述的实现方式的其他实现方式、改变和置换在所附权利要求的范围内。虽然在附图或权利要求中以特定顺序描绘了操作，但是这不应当被理解为要求以所示的特定顺序或按依次的顺序来执行这样的操作，或者要求执行所有示出的操作(一些操作可以被认为是可选的)，以实现期望的结果。
因此，先前描述的示例实现不限定或约束本公开。在不脱离本公开的精神和范围的情况下，其他变化、替换和改变也是可能的。
已经描述了这些系统和方法的多个实施例。然而，应当理解，在不背离本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种修改。因此，其他实施例在所附权利要求的范围内。

Claims (40)

1.一种填料盒组件，包括：
填料皮碗，所述填料皮碗被配置成沿着往复式气体压缩机系统的活塞杆设置；以及
填料环组，所述填料环组设置在所述填料皮碗中，所述填料环组包括多个环，其中，所述填料环组被配置成围绕所述活塞杆的长度的一部分周向地设置，
其中，所述填料环组的支承填料环包括：
包含聚合物的第一区域，以及
包含金属的第二区域。
2.根据权利要求1所述的填料盒组件，其中，所述支承填料环的内表面被配置成面向所述活塞杆的长度的所述一部分，并且其中，包含所述聚合物的所述第一区域沿着所述支承填料环的内表面的至少一部分延伸。
3.根据权利要求2所述的填料盒组件，其中，包含所述聚合物的所述第一区域沿着所述支承填料环的整个内表面延伸。
4.根据权利要求2或3所述的填料盒组件，其中，包含所述聚合物的所述第一区域沿着所述支承填料环的内表面的第一部分延伸，并且包含所述金属的所述第二区域沿着所述支承环的内表面的第二部分延伸。
5.根据前述权利要求中任一项所述的填料盒组件，其中，包含所述聚合物的所述第一区域沿着所述支承填料环的第一侧表面延伸，其中，所述第一侧表面垂直于所述支承填料环的内表面并且配置成面向所述活塞杆的高压端。
6.根据权利要求5所述的填料盒组件，其中，包含所述聚合物的所述第一区域沿着所述支承填料环的整个第一侧表面延伸。
7.根据权利要求5或6所述的填料盒组件，其中，包含所述聚合物的所述第一区域沿着所述支承填料环的第二侧表面延伸，其中，所述第二侧表面垂直于所述支承填料环的内表面并且配置成面向所述活塞杆的低压端。
8.根据权利要求7所述的填料盒组件，其中，包含所述聚合物的所述第一区域沿着所述支承填料环的整个第二侧表面延伸。
9.根据前述权利要求中任一项所述的填料盒组件，其中，包含所述聚合物的所述第一区域与包含所述金属的所述第二区域接触。
10.根据前述权利要求中任一项所述的填料盒组件，其中，所述支承填料环包括夹层区域，所述夹层区域设置在包含所述聚合物的所述第一区域与包含所述金属的所述第二区域之间。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的填料盒组件，其中，所述支承填料环包括销，所述销被配置成阻止所述第一区域相对于所述第二区域的旋转。
12.根据前述权利要求中任一项所述的填料盒组件，其中，所述第二区域的金属的热导率高于所述第一区域的聚合物的热导率。
13.根据权利要求12所述的填料盒组件，其中，所述第二区域的金属的热导率在0.5W/(m.K)与450W/(m.K)之间。
14.根据前述权利要求中任一项所述的填料盒组件，其中，所述第二区域的金属的强度高于所述第一区域的聚合物的强度。
15.根据权利要求14所述的填料盒组件，其中，所述第二区域的金属在室温下的抗拉强度在50MPa与3000MPa之间。
16.根据权利要求14或15所述的填料盒组件，其中，所述第一区域的聚合物在室温下的抗拉强度在10MPa与500MPa之间。
17.根据前述权利要求中任一项所述的填料盒组件，其中，所述活塞杆与所述第一区域的聚合物之间的摩擦系数小于所述活塞杆与所述第二区域的金属之间的摩擦系数。
18.根据前述权利要求中任一项所述的填料盒组件，其中，所述第一区域的聚合物的耐磨性大于所述第二区域的金属的耐磨性。
19.根据前述权利要求中任一项所述的填料盒组件，其中，所述金属包括铸铁、青铜、铝、铝合金或钢中的一种或更多种。
20.根据前述权利要求中任一项所述的填料盒组件，其中，所述聚合物包括聚醚醚酮、聚四氟乙烯、尼龙、或芳香族热固性共聚酯中的一种或更多种。
21.根据前述权利要求中任一项所述的填料盒组件，其中，所述第一区域包括多个层。
22.根据权利要求21所述的填料盒组件，其中，所述多个层中的一个包括与所述多个层中的至少一个其他层的材料不同的材料。
23.根据前述权利要求中任一项所述的填料盒组件，其中，所述第一区域包含金属填充物。
24.根据前述权利要求中任一项所述的填料盒组件，其中，所述第一区域包括非金属填充物。
25.一种往复式气体压缩机系统，包括：
活塞杆，所述活塞杆能够从所述压缩机系统的第一端移动到第二端，并且其中，气体压缩机系统被限定在所述压缩机系统的所述第二端处；以及
填料盒组件，包括：
填料皮碗，所述填料皮碗沿着所述活塞杆设置；以及
填料环组，所述填料环组设置在所述填料皮碗中，所述填料环组包括多个环，其中，所述填料环组围绕所述活塞杆的长度的一部分周向地设置，
其中，所述填料环组的支承填料环包括：
包含聚合物的第一区域；以及
包含金属的第二区域。
26.一种往复式机器，包括：
往复式部件，所述往复式部件包括外表面；
两个或更多个环，所述两个或更多个环被配置成接收所述往复式部件的一部分，其中，所述两个或更多个环中的至少一个环包括：
包含聚合物的第一区域；
包含金属的第二区域；
内表面，所述内表面被配置成与所述往复式部件的外表面联接；以及
邻接所述内表面的相对的侧表面，
其中，包含所述聚合物的所述第一区域形成所述内表面以及所述侧表面中的至少一个的至少一部分。
27.根据权利要求26所述的往复式机器，其中，包含所述聚合物的所述第一区域形成所述内表面以及所述相对的侧表面中的每个的至少一部分。
28.根据权利要求26或27所述的往复式机器，其中，所述相对的侧表面中的至少一个垂直于所述内表面。
29.根据权利要求26至28中任一项所述的往复式机器，其中，所述至少一个环包括支承填料环。
30.根据权利要求26至28中任一项所述的往复式机器，其中，所述至少一个环包括压力断路器，其中，所述压力断路器是所述两个或更多个密封环中最靠近所述往复式机器的压缩缸的密封环。
31.根据权利要求26至28中任一项所述的往复式机器，其中，所述环中的至少一个包括中间压力填料环。
32.根据权利要求26至28中任一项所述的往复式机器，其中，所述至少一个环包括活塞环。
33.根据权利要求26至28中任一项所述的往复式机器，其中，所述至少一个环包括刮油环。
34.一种环，包括：
包含聚合物的第一区域；
包含金属的第二区域；以及
内表面，所述内表面被配置成与杆的外表面联接，
其中，包含所述聚合物的所述第一区域形成所述内表面，
其中，所述环被配置成支撑填料盒的一个或更多个密封环。
35.一种环，包括：
包含聚合物的第一区域；
包含金属的第二区域；
内表面，所述内表面被配置成与往复式部件的外表面联接；以及
邻接所述内表面的相对的侧表面，
其中，包含所述聚合物的所述第一区域形成所述内表面以及所述侧表面中的至少一个的至少一部分。
36.根据权利要求35所述的环，其中，所述环包括密封环。
37.根据权利要求35所述的环，其中，所述环被配置成支撑填料盒的一个或更多个密封环。
38.根据权利要求35所述的环，其中，所述环被配置成与往复式压缩机的往复式部件联接。
39.根据权利要求38所述的环，其中，所述环包括密封环、支承环、压力断路器、刮油器和活塞带、或导向环。
40.一种刮油环，包括：
包含聚合物的第一区域，以及
包含金属的第二区域，
其中，所述刮油环被配置成围绕活塞杆的长度的一部分周向地设置，并且
其中，所述刮油环被配置成当所述活塞杆正在移动时从所述活塞杆擦拭油。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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