[发明专利]具有轴向偏移的可磨耗密封件

说明书

技术领域

示例性实施例大体上涉及压缩机密封件，并且更具体而言，涉及用于减少泄漏的具有轴向偏移的可磨耗密封件的提供。

背景技术

压缩机是一种通过使用机械能增加诸如气体的可压缩流体的压力的机器。压缩机被用于多种不同的应用和大量的工业过程中，包括发电、天然气液化和其它过程。在用于这样的过程和过程设备中的各种压缩机中，存在着所谓的离心压缩机，其中，机械能例如通过旋转离心叶轮而以离心加速的方式作用于输入到压缩机的气体。

离心压缩机可配有单个叶轮，即单级构型，或者配有串联的多个叶轮，在这种情况下它们常常被称为多级压缩机。离心压缩机的每一级通常包括用于待压缩气体的入口管道、能够为输入气体提供动能的叶轮以及将离开叶轮的气体的动能转化为压力能的扩散器。

图1中示出了多级压缩机100。压缩机100包括在壳体110内，在壳体110内安装有轴120和多个叶轮130。轴120和叶轮130包括在通过轴承190和195支撑的转子组件中。

多级压缩机运转而从入口管道160吸入输入的过程气体，以便通过转子组件的运转增加过程气体压力，并且随后将过程气体在高于其输入压力的输出压力下通过出口管道170排出。过程气体可以例如是二氧化碳、硫化氢、丁烷、甲烷、乙烷、丙烷、液化天然气或它们的组合中的任一种。

在叶轮130和轴承190及195之间设有密封件或密封系统180、185和188，以防止过程气体流通至轴承。密封件188为叶轮入口密封件。

叶轮130中的每一个增加过程气体的压力。叶轮130中的每一个可视为多级压缩机100的一级。因此，额外的级导致输出压力与输入压力的比值增加。

转子组件包括称为定子的固定部分和称为转子的旋转部分。压缩机的总体工作效率不利地受到由于转子的轴向压力差而在定子和转子之间产生的工作流体或气体的泄漏流的影响。

在离心压缩机中，可磨耗密封件可用于经由间隙减小而减少(工作流体的)泄漏流以提高级效率，而没有损坏转子部分的风险。

图2中示出使用可磨耗密封件的密封系统。密封系统200包括转子210(即，旋转部分)和定子220(即，固定部分)。转子210围绕压缩机的纵向轴线旋转。转子210包括多个转子齿215。转子齿215可以是径向的。定子220包括用于容纳定子密封件223的腔体或壳体230。

定子密封件包括可磨耗部分或涂层225。在一些布置中，定子密封件223可以是内周边上具有可磨耗涂层的插入环。在其它布置中，(整个)插入环也可由可磨耗材料制成。

定子密封件周向地封闭转子；转子可以沿定子密封件的内周边在内部旋转。定子密封件位于多级压缩机的每一级的任一侧上。

转子210的旋转导致安装到转子的径向齿215沿着安装到定子的可磨耗密封件223的内周边形成摩擦凹槽227，并且可以造成对密封性能的弊端(即，泄漏流的增加)。

为了减少泄漏流，如图2所示的壳体230内的定子密封件可以通过弹簧促动机构240从壳体230的顶部235径向偏移。插入环通常分隔成两个或四个等尺寸部段。弹簧促动机构允许定子密封件朝着或远离转子210径向移动。插入环的两个或四个等尺寸部段有利于径向移动。

带有弹簧促动机构的定子密封件223也可被称为顺从(compliant)密封件、弹簧支承密封件或弹簧赋能可磨耗密封件。当与非顺从密封件(即，不具有弹簧促动机构且因此无径向偏移的密封件)相比时，顺从密封件提供了更小的径向间隙和泄漏流的减少。

将希望设计和提供一种用于进一步减少泄漏流弊端的改进的密封机构。

发明内容

根据这些示例性实施例的系统和方法提供了改进的密封特性，以通过引入用于有利于对密封件的轴向定位控制的弹簧机构而减少在定子密封件和转子组件的转子之间的泄漏流。

根据一示例性实施例，公开了用于离心压缩机的密封系统。该密封系统包括：定子，其具有密封壳体；密封件，其设置在密封壳体中且具有沿内周边的可磨耗部分；转子，其具有多个转子齿，该多个转子齿被构造成在密封件的内周边内旋转且被构造成在可磨耗部分内形成摩擦凹槽；以及第一弹簧，其设置在定子和密封件之间且被构造成有利于密封件相对于密封壳体的轴向移动。