[发明专利]与可往复移动的活塞杆一起使用的填充盒及制造方法

说明书

本文描述了一种用于安装在机械轴上的填料盒。根据一个方面，填料盒壳体限定：中空通道(103)和用于插入可移动机械轴的中心开口(2)，该中空通道围绕中心开口以形成用于流体冷却剂流动的路径。通道设置有流体入口端口(105)和流体出口端口(104)，该流体入口端口和该流体出口端口通向填料盒壳体的外表面上，并且该通道由单个管道或多个管道形成，该多个管道通过增材制造工艺获得并且串联或并联连接以围绕中心开口缠绕。

技术领域

本文所公开的主题的实施方案涉及填充盒构件或填料盒构件，并且更具体地讲，涉及此类构件的冷却剂循环结构的改进。

背景技术

填料箱结构(也称为填充盒或填料盒)已长期用于沿着并围绕气体压缩机的可往复移动的活塞杆提供密封件，以防止气体沿着并围绕活塞杆的表面从活塞筒逸出。此类填料箱结构也已用于沿着并围绕旋转机械的可移动轴提供气密密封件。通常，已知类型的填料箱构件或填料杯是圆柱形状的，并且包含用于固定地安装在可往复移动的活塞杆上的压缩机壳体中的中心圆形开口。中心开口的直径略大于活塞杆的直径，使得中心开口的周边限定壁与活塞杆的表面间隔开，使得在活塞杆在中心开口中进行往复运动时，该中心开口不会摩擦杯。但是由于该间距可允许正被活塞压缩的气体沿着并围绕杆的表面从压缩室逸出，因此构成填料箱的一系列杯包含密封环，该密封环可滑动地抵靠杆支承以提供气密屏障。

密封环在活塞杆穿过该密封环进行往复运动时沿着该活塞杆产生滑动摩擦，该摩擦引起填料杯、活塞杆和密封元件本身的加热。虽然液体润滑剂通常通过填料箱中的通道引入到活塞杆的表面以减小此类滑动摩擦，但通常保留足够的摩擦以引起填料杯的严重加热。

为了解决该问题，圆柱形状的杯通常由两个配合的圆柱形状的部件制成。将圆形沟槽机加工成部件的配合面的相对表面部分，使得当它们接合时，在杯壳体中形成圆形通道，该杯壳体围绕中心开口的大部分周边部分延伸。通道的一个端部包含通向杯的一个平面上的入口端口，而通道的相对端部部分包含通向杯的相对平面上的出口端口。引入到圆形通道中的流体冷却剂在入口端口和出口端口之间流动以从杯壳体吸收热量。

机加工是一种复杂而精密的工艺。为了避免此类工艺，US 5,873,575教导了通过钻孔将冷却回路提供到形成填料盒的每个环中并串联连接此类回路。然而，这限制了冷却回路的形状和功能。此外，需要插塞来密封冷却回路，从而带来潜在的泄漏问题。

因此，需要一种沿着并围绕可往复移动的活塞杆提供密封件的填料盒，该可往复移动的活塞杆连接两个涡轮部件或旋转机械的可移动轴，该填料盒相对于其机加工对应件更轻且更容易操纵，允许在不需要附加插塞的情况下优化冷却回路，改善形成盒子的金属与冷却流体之间的热交换，从而改善热传递效率。

发明内容

根据第一示例性实施方案，描述了一种用于安装在机械轴上的填料盒。该填料盒包括壳体，该壳体限定：中空通道和用于托管可移动机械轴的中心开口，该中空通道围绕所述中心开口以形成用于流体冷却剂在流体入口端口和流体出口端口之间流动的路径。通道由单个管道或串联或并联连接的多个管道形成，以便基本上围绕圆形开口缠绕。单个管道或多个管道通过增材制造工艺获得。

在一个实施方案中，用于冷却剂流体的通道形成冷却回路，该冷却回路包括例如螺旋地围绕圆形开口缠绕的弯曲段以及在它们之间连接弯曲段和/或与入口端口/出口端口连接的直线段。连续的弯曲段串联连接在一起，同时该一系列的第一弯曲段和最后一个弯曲段连接到分别与入口端口和出口端口流体连通的直线段，反之亦然。

在一个有利实施方案中，润滑回路也通过增材制造工艺构造。

填料盒可包括如在常规解决方案中的单独填料环或形成单件式装置的整体填料环。在前一种情况下，插塞或O形环用于连接每个填料环的冷却回路以避免冷却剂泄漏，而在后一种情况下，不需要插塞或O形环，从而获得非常有利的构型。

增材制造工艺的使用允许设计具有任何类型几何形状的冷却回路和润滑回路，从而在润滑和冷却方面带来高效率。