[发明专利]减少排放气体密封件

说明书

一种干气体机械密封系统构造成阻止过程气体排放。机械密封系统具有串联的第一级密封件和第二级密封件，以及单个分离气体供应子系统，其构造成将供应的分离气体从入口经由第一级密封件的对接部分引导入过程腔，且从入口穿过第二级密封件的对接部分，且经由出口离开至大气，从而阻止压缩机壳体与旋转压缩机轴之间的过程气体排放。

相关申请

本申请请求享有2016年6月10日提交的美国临时申请号62/348551的权益，其内容通过引用并入本文中。

技术领域

本公开内容涉及机械密封件，且更具体地涉及用于旋转构件的非接触气体润滑密封件。

背景技术

在石化行业中，离心压缩机可沿天然气管线间隔定位，以增大气体压力用于处理，以抵消沿传输管线的流动损失的效果，且大体上保持气体朝其目的地移动。这些压缩机可在石化过程中在上游(在勘探和生产期间)、中游(在处理、储存和输送期间)或下游(在天然气和石化精炼、输送和分配期间)使用。这些离心压缩机还可用于输送其它流体。

为了移动天然气或其它流体，离心压缩机使用成形壳体中的旋转盘或叶轮，以迫使气体到达叶轮的边沿，从而增大气体的速度。扩散器(发散管)将速度能转换成压力能。

干气体密封件可用于减小旋转构件上的摩擦磨损，同时防止离心或处理气体的泄漏。为了进一步阻止处理过的气体泄漏入大气，一些离心压缩机可包括串联工作的成对的干气体密封件。这种机械密封系统的一个实例在美国专利号8651801中描述，其内容通过引用并入本文中。

参看图1，绘出了'801专利的串联非接触干气体密封布置100的局部截面视图。密封布置100的至少部分定位在旋转压缩机轴102与压缩机壳体104之间。旋转压缩机轴102可操作地联接至设置在压缩机的过程腔106中的压缩机叶轮(未示出)，且由壳体104经由设置在壳体104的轴承腔108中的轴承(未示出)支承。形成在压缩机壳体104中的开孔110在过程腔106与轴承腔108之间延伸，且限定环形密封室112。在旋转压缩机轴102与压缩机壳体104之间形成的沿径向延伸的开口上方延伸的护罩或迷宫式密封件114阻止过程气体从过程腔106自由流入开孔110。

可达到6500psig(450bar-g)的压力的过程腔106中存在的过程气体由第一级密封件116和第二级密封件118与轴承腔108和大气或周围环境密封。第一级密封件116包括旋转环120(备选地称为匹配环)，其经由套筒122可操作地联接至旋转压缩机轴102。旋转环120限定与非旋转或静止环128(备选地称为主环)的径向密封面126成相对可旋转密封关系的径向密封面124。静止环128经由偏压弹簧130和弹簧载体环132可操作地联接至压缩机壳体104，从而允许静止环128相对于旋转环120的轴向移动，以便允许旋转密封面124与静止密封面126之间的间隙宽度的尺寸变化。大体上，弹簧载体环132中的偏压弹簧130使静止环128朝旋转环120偏压。密封面124, 126之间引入的加压气体提供相对于偏压弹簧130的反作用力，以增大密封面124, 126之间的间隙宽度，以便允许有效密封，同时阻止密封面124,126的磨损来提高耐用性。第二级密封件118以类似方式构造。

在操作期间，称为密封气体的转移过程气流提供至第一级密封件116。转移过程气体大体上在气体调节单元(未示出)中过滤和处理，例如，通过加热和/或干燥过程气体，以在输送至第一级密封件116之前移除蒸汽颗粒和液体。一旦适当调节，则通常加压至过程腔106中的过程气体的压力或更大压力的密封气体经由入口134流入室136，穿过第一级密封件116，进入室138且经由出口140流出。此外，由于压差，密封气体的一部分通常流过迷宫式密封件114且流入过程腔106，因此产生沿一个方向的气流，其防止未过滤和未处理的过程气体进入环形密封室112。