專利名稱：壓縮機(jī)端頭加熱組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
示例性實(shí)施例大體涉及壓縮機(jī)，并且更具體而言，涉及提供熱阻隔來(lái)確保壓縮機(jī)在廣泛的溫度范圍內(nèi)平穩(wěn)地運(yùn)行。背景
壓縮機(jī)是通過(guò)使用機(jī)械能來(lái)提高可壓縮流體(例如氣體)的壓力的機(jī)器。壓縮機(jī)用于許多不同的應(yīng)用和大量工業(yè)工藝中，包括動(dòng)力發(fā)生、天然氣液化和其它工藝。用于這樣的工藝和工藝裝置中的各種類型的壓縮機(jī)之中有所謂的離心壓縮機(jī)，其中，機(jī)械能以離心加速的方式(例如通過(guò)旋轉(zhuǎn)離心葉輪)對(duì)通往壓縮機(jī)的氣體輸入起作用。離心壓縮機(jī)可配備有單個(gè)葉輪，S卩，單級(jí)構(gòu)造，或者配備有串聯(lián)的多個(gè)葉輪，在這種情況下，它們常常被稱為多級(jí)壓縮機(jī)。離心壓縮機(jī)級(jí)中的各個(gè)典型地包括用于待壓縮的 氣體的入口管道、能夠?qū)斎霘怏w提供動(dòng)能的葉輪，以及將離開(kāi)葉輪的氣體的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成壓力能的擴(kuò)散器。在圖I中示出了多級(jí)壓縮機(jī)100。壓縮機(jī)100包括軸120和多個(gè)葉輪130。軸120和葉輪130包括在轉(zhuǎn)子組件中，轉(zhuǎn)子組件通過(guò)軸承190和190’而得到支承，并且通過(guò)密封件180和180’而與外部密封開(kāi)。多級(jí)離心壓縮機(jī)操作來(lái)從入口管160吸入輸入過(guò)程氣體，以通過(guò)轉(zhuǎn)子組件的運(yùn)行來(lái)提高過(guò)程氣體壓力，并且隨后通過(guò)出口管170在輸出壓力處排出過(guò)程氣體，輸出壓力高于過(guò)程氣體的輸入壓力。過(guò)程氣體可為例如二氧化碳、氫化硫、丁烷、甲烷、乙烷、丙烷、液化天然氣或其組合中的任一個(gè)。在葉輪130和軸承190和190’之間提供密封件180和180’，以防止過(guò)程氣體流過(guò)到軸承。各個(gè)葉輪130提高過(guò)程氣體的壓力?？烧J(rèn)為各個(gè)葉輪130是多級(jí)壓縮機(jī)100的一個(gè)級(jí)。因此，額外的級(jí)會(huì)導(dǎo)致輸出壓力與輸入壓力的比率增大。油氣工業(yè)和動(dòng)力裝置中的壓縮機(jī)以不同的氣體溫度運(yùn)行。溫度從低溫到非常高的溫度而變化。蒸發(fā)(boiled off)氣體應(yīng)用(BOG)壓縮機(jī)中的內(nèi)表面會(huì)經(jīng)受低溫，而壓縮機(jī)的外表面暴露于環(huán)境溫度。由于低溫的原因，在構(gòu)件中會(huì)發(fā)生熱收縮。由于不同部件上的溫度的差異的原因，收縮不均勻。不均勻的收縮會(huì)減小間隙，并且/或者在鄰近的構(gòu)件之間產(chǎn)生干涉，并且影響壓縮機(jī)的性能。在BOG壓縮機(jī)中，密封件180和180’(大體上，機(jī)械密封件或干氣密封件類型或DGS)、端頭140和140’ (還可包括受加熱的密封件載體)、軸承190和190’和軸120之間的不同熱收縮會(huì)在它們之間產(chǎn)生干涉，并且影響壓縮機(jī)的正常運(yùn)行。為了移除或降低跨過(guò)所涉及的運(yùn)行溫度的熱張力，干氣密封件180和180’封裝在受加熱的密封件載體140和140’中，密封件載體140和140’也用作隔熱件。通過(guò)在DGS的周圍引入熱阻隔來(lái)最大程度地減小干氣密封件和端頭上的熱張力和應(yīng)力將是合乎需要的，以確保BOG壓縮機(jī)平穩(wěn)地運(yùn)行。概述
根據(jù)這些示例性實(shí)施例的系統(tǒng)和方法提供了徑向和軸向熱阻隔，以通過(guò)在機(jī)械密封件的周圍引入熱阻隔來(lái)最大程度地減小機(jī)械密封件和端頭上的熱張力和應(yīng)力，以確保BOG壓縮機(jī)的平穩(wěn)地運(yùn)行。根據(jù)示例性實(shí)施例，一種用于在機(jī)械密封件附近提供熱阻隔的壓縮機(jī)端頭包括內(nèi)部端頭和外部端頭。外部端頭包括在中心的用于封閉內(nèi)部端頭的開(kāi)口、出口，以及沿著側(cè)表面沿徑向鄰近開(kāi)口的凹槽。內(nèi)部頭具有在中心的開(kāi)口、入口、在開(kāi)口中的用于封閉壓縮機(jī)軸的端部部分的凹槽，以及沿著外表面的流徑。根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例，一種用于在機(jī)械密封件附近提供熱阻隔的壓縮機(jī)端頭包括內(nèi)部端頭和外部端頭。內(nèi)部頭包括在中心的開(kāi)口、入口、在開(kāi)口中的用于封閉壓縮機(jī)軸的端部部分的凹槽。外部端頭包括在中心的用于封閉內(nèi)部端頭的開(kāi)口、出口、沿著側(cè)表面沿徑向鄰近開(kāi)口的凹槽、連接到入口上的入口腔、連接到出口上的出口腔，以及連接入口腔和出口腔的軸向通道。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，一種壓縮機(jī)包括軸、多個(gè)葉輪、多個(gè)密封件、在密封件附近的內(nèi)部端頭和外部端頭。外部端頭包括在中心的用于封閉內(nèi)部端頭的開(kāi)口、出口，以及沿著側(cè)表面沿徑向鄰近開(kāi)口的凹槽。內(nèi)部頭具有在中心的開(kāi)口、入口、在開(kāi)口中的用于封閉壓縮機(jī)軸的端部部分的凹槽，以及沿著外表面的流徑。附圖簡(jiǎn)述
附圖示出了示例性實(shí)施例，其中
圖I示出了多級(jí)壓縮機(jī)；
圖2示出了根據(jù)示例性實(shí)施例的干氣密封件端頭；
圖3和4示出了根據(jù)示例性實(shí)施例的干氣密封件端頭的剖面 圖5和6示出了根據(jù)示例性實(shí)施例的外部端頭的內(nèi)側(cè)和外側(cè)；
圖7示出了根據(jù)示例性實(shí)施例的外部端頭的剖面 圖8和9示出了根據(jù)示例性實(shí)施例的內(nèi)部端頭的內(nèi)部和外部剖面

圖10示出了根據(jù)示例性實(shí)施例的內(nèi)部端頭中的油流徑；
圖11示出了根據(jù)示例性實(shí)施例的端頭中的油流徑；
圖12和13示出了根據(jù)示例性實(shí)施例的干氣密封件端頭的剖面 圖14示出了根據(jù)示例性實(shí)施例的外部端頭的剖面圖；以及 圖15和16示出了根據(jù)示例性實(shí)施例的內(nèi)部端頭的剖面圖。詳細(xì)描述
示例性實(shí)施例的以下詳細(xì)描述參照了附圖。在不同的圖中的相同的參考標(biāo)號(hào)標(biāo)識(shí)相同的或類似的元件。而且，以下詳細(xì)描述不限制本發(fā)明。相反，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。在示例性實(shí)施例中，通過(guò)在機(jī)械密封件的周圍提供軸向熱阻隔來(lái)防止機(jī)械密封件和端頭之間的干涉，以確保BOG壓縮機(jī)平穩(wěn)地運(yùn)行。對(duì)于BOG應(yīng)用，機(jī)械密封件(諸如圖I的密封件180和180’)可包括如已知的那樣封裝在受加熱的密封件載體中的干氣密封件。干氣密封件密閉壓縮機(jī)，以將壓縮機(jī)與外部密封開(kāi)。干氣密封件可在壓縮機(jī)的端部處與端頭140和140’接觸。參照?qǐng)D2，端頭200可包括內(nèi)部端頭210和外部端頭220。端頭210和220中的各個(gè)或兩者可為圓形，或者可為一些其它形狀，但是在示例性實(shí)施例中示為圓形。在一些實(shí)施例中，可通過(guò)例如焊接內(nèi)部端頭210和外部端頭220來(lái)形成端頭200。在圖5和6中示出了圓形或環(huán)形形狀的外部端頭220。外部端頭220可包括在中心的圓形開(kāi)口 221，在圓形開(kāi)口 221內(nèi)，可沿周向封閉或配合內(nèi)部端頭210(如圖2中示出的那樣)。參照?qǐng)D2，外部端頭220包括在內(nèi)側(cè)表面222上的熱油出口 224。外部端頭220還包括圍繞圓形開(kāi)口 221的圓形凹槽225，其中，內(nèi)部端頭210可與外部端頭220焊接在一起，以形成周向封閉。外部端頭220可包括沿著兩個(gè)側(cè)表面(即內(nèi)側(cè)表面和外側(cè)表面)的凹槽225。內(nèi)部端頭210包括熱油入口 213。在圖8和9中示出了內(nèi)部端頭210的外表面和內(nèi)表面的剖面圖。內(nèi)部端頭210包括在中心的圓形開(kāi)口 211。如圖8中示出的那樣，內(nèi)部端頭210包括在開(kāi)口內(nèi)的多個(gè)凹槽212，以有利于布置和密封壓縮機(jī)軸的端部部分。
內(nèi)部端頭210的直徑可大致等于外部端頭220的圓形開(kāi)口 221的直徑，以便有利于將內(nèi)部端頭210封閉在外部端頭220內(nèi)。如圖9中示出的那樣，內(nèi)部端頭210還可包括沿著外表面的油流徑214。流徑214可為螺旋形流徑?？稍诎疾?12之間形成沿著外表面的流徑214，凹槽212在內(nèi)部端頭的內(nèi)表面上。也就是說(shuō)，外表面上的螺旋形路徑214可對(duì)應(yīng)于內(nèi)部端頭的內(nèi)表面的、在凹槽212之間的凸起部分(路徑214可定位在外表面上而對(duì)應(yīng)于內(nèi)部端頭210的內(nèi)表面上的凹槽212之間的凸起部分)。在一些實(shí)施例中，流徑214可對(duì)應(yīng)于凹槽212。當(dāng)內(nèi)部端頭210焊接到外部端頭220上時(shí)，流徑214可為熱油或氣體提供路徑，以使它們從入口 213流到出口224。圖3和4的端頭200示出了螺旋形流徑214和熱油或氣體出口 224。當(dāng)結(jié)合圖2觀察時(shí)，進(jìn)入內(nèi)部端頭210的入口 213的熱油或氣體通過(guò)螺旋形流徑214流到外部端頭220的出口 224。內(nèi)部端頭210的外表面可包括螺旋形流徑214，如上面描述的以及在圖10中示出的那樣。流徑可類似于提供圖11中示出的軸向熱阻隔的螺旋形路徑。本文描述的流徑在端頭和DGS之間提供熱阻隔。在一些實(shí)施例中，還可提供額外的熱阻隔。參照?qǐng)D7，緊鄰?fù)獠慷祟^220的外側(cè)表面(更接近DGS)的熱油/氣體腔223會(huì)進(jìn)一步減小熱差。在這個(gè)實(shí)施例中，螺旋形流徑214中的油流到腔223中，并且流到出口 224。為了防止從螺旋形流徑泄漏出，在一些實(shí)施例中，可在內(nèi)部端頭210和外部端頭220之間進(jìn)行輕微的干涉配合。在一些實(shí)施例中，內(nèi)部端頭和外部端頭還可栓接到壓縮機(jī)殼體上。在一些實(shí)施例中，螺旋形流徑可由外部端頭中的直孔代替，以對(duì)內(nèi)部端頭提供加熱，使得內(nèi)部端頭和干氣密封件可保持在需要的溫度處，以避免在壓縮機(jī)在低溫處處理或加工氣體時(shí)在干氣密封件和端頭之間有干涉。參照?qǐng)D12和13，端頭300包括內(nèi)部端頭310和外部端頭320 (如上面描述的那樣，對(duì)應(yīng)于端頭200的內(nèi)部端頭210和外部端頭220)。內(nèi)部端頭310包括熱油入口 313。外部端頭320包括用于有利于將內(nèi)部端頭310焊接到外部端頭320上的熱油出口 324和凹槽325。外部端頭還包括入口氣體或油腔326和出口氣體或油腔327。在內(nèi)部頭熱油入口 313附近提供用于接收來(lái)自入口 313的油的腔326。外部端頭320中的多個(gè)通路328 (在圖14中示出)有利于油從入口腔326流到出口腔327。出口腔327連接到油出口 324上。在示例性實(shí)施例中，可存在四個(gè)通路(或通道或孔)328。腔326和327可通過(guò)外部端頭320中的直孔328而與彼此連接，以便有利于熱油沿著內(nèi)部端頭310的軸線均勻地流動(dòng)。內(nèi)部端頭310可呈圖15和16中示出的形式。內(nèi)部端頭310還可有利于油沿著其外表面315從外部端頭320的入口 313流到出口 324。內(nèi)部端頭310可提供迷宮式密封。如本文所用，用語(yǔ)外部端頭(或內(nèi)部端頭)的“內(nèi)側(cè)表面”可指示端頭的、面對(duì)葉輪(即，在葉輪和軸的端部之間)的側(cè)部。如本文所用，用語(yǔ)“外側(cè)表面”可指示端頭的、在不面向葉輪的側(cè)的側(cè)部(即，端頭的面向外殼的外部的側(cè)部)。 外部端頭的外表面在機(jī)械密封件的附近。機(jī)械密封件可為干氣密封件(DGS)。A口、出口、腔(圖7的)和流徑可用于熱油或氣體。入口腔326和出口腔327提供徑向熱阻隔。通道或通路328 (圖12的)可為軸向通道，并且提供軸向熱阻隔。本文描述的示例性實(shí)施例提供多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)示例性實(shí)施例的加熱系統(tǒng)提供徑向和軸向熱阻隔。熱阻隔減小入口和圍繞DGS的區(qū)之間的熱傳遞，從而導(dǎo)致BOG壓縮機(jī)平穩(wěn)地運(yùn)行。優(yōu)化流徑在DGS的周圍沿徑向方向和軸向方向提供了溫度的逐漸變化，并且還降低內(nèi)部熱應(yīng)力。另外，根據(jù)示例性實(shí)施例的加熱系統(tǒng)防止DGS和端頭之間有干涉。該系統(tǒng)簡(jiǎn)單且緊湊。該系統(tǒng)還防止干涉，并且為BOG壓縮機(jī)在低溫處提供平穩(wěn)的運(yùn)行。所描述的示例性實(shí)施例在蒸發(fā)氣體應(yīng)用中提供用于處理溫度梯度的軸向熱阻隔或軸向和徑向熱阻隔。端頭可栓接到壓縮機(jī)上。內(nèi)部頭和外部頭還可進(jìn)行干涉配合，以形成夂而頭。上面描述的示例性實(shí)施例在所有方面都意圖為說(shuō)明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。因而，本發(fā)明能夠在詳細(xì)實(shí)現(xiàn)中有許多變型，本領(lǐng)域技術(shù)人員可從本文包含的描述中得出該許多變型。認(rèn)為所有這樣的變型和修改都在所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。在本申請(qǐng)的描述中使用的元件、動(dòng)作或指令不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明是關(guān)鍵的或必需的，除非明確地描述了這種情況。而且，如本文所用，冠詞“一個(gè)”意圖包括一個(gè)或多個(gè)項(xiàng)目。
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)機(jī)械密封件提供熱阻隔的壓縮機(jī)端頭(200)，所述端頭(200)包括 內(nèi)部端頭(210)，其具有在中心的開(kāi)口(211)、入口(213)、在所述開(kāi)口(211)中的用于封閉壓縮機(jī)軸的端部部分的凹槽(212)，以及沿著外表面的流徑；以及 外部端頭(220)，其具有在中心的用于封閉所述內(nèi)部端頭(210)的開(kāi)口(221)、出口(224)，以及沿著側(cè)表面沿徑向鄰近所述開(kāi)口(221)的凹槽(225)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的端頭，其特征在于，所述外部端頭進(jìn)一步包括沿著外表面在所述凹槽附近的腔。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或權(quán)利要求2所述的端頭，其特征在于，所述外部端頭的所述外表面在所述機(jī)械密封件附近。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的端頭，其特征在于，所述機(jī)械密封件是干氣密 封件(DGS)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的端頭，其特征在于，所述內(nèi)部端頭的直徑大致等于在所述外部端頭的中心的開(kāi)口的直徑。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的端頭，其特征在于，所述內(nèi)部端頭的外表面上的流徑對(duì)應(yīng)于所述內(nèi)部端頭的內(nèi)表面上的凹槽。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的端頭，其特征在于，所述入口、所述出口、所述流徑和所述腔用于熱油或氣體。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的端頭，其特征在于，所述流徑連接到所述入口和所述出口上。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的端頭，其特征在于，所述流徑是螺旋形流徑，并且對(duì)所述機(jī)械密封件提供至少軸向熱阻隔。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的端頭，其特征在于，所述流對(duì)所述機(jī)械密封件提供徑向熱阻隔。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的端頭，其特征在于，所述內(nèi)部端頭沿著所述外部頭的所述凹槽而焊接到所述外部端頭上。
12.一種用于對(duì)機(jī)械密封件提供熱阻隔的壓縮機(jī)端頭(200)，所述端頭(200)包括 內(nèi)部端頭(210)，其具有在中心的開(kāi)口(211)、入口(213)，以及在所述開(kāi)口中的用于封閉壓縮機(jī)軸的端部部分的凹槽(212);以及 外部端頭(220)，其具有在中心的用于封閉所述內(nèi)部端頭(210)的開(kāi)口(221)、出口(224)、沿著側(cè)表面沿徑向鄰近所述開(kāi)口(221)的凹槽(225)、連接到所述入口(213)上的入口腔(326)、連接到所述出口(224)上的出口腔(327)，以及連接所述入口腔(326)和所述出口腔(327)的軸向通道(328)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的端頭，其特征在于，所述入口腔連接到所述內(nèi)部端頭的所述入口上，并且所述出口腔連接到所述出口上。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或權(quán)利要求13所述的端頭，其特征在于，加熱物質(zhì)通過(guò)所述通道中的一個(gè)而從所述入口流到所述入口腔，并且從所述入口腔流到所述出口腔。
15.一種壓縮機(jī)(100)，包括 軸(120)； 多個(gè)葉輪(130)；內(nèi)部端頭(210)，具有在中心的開(kāi)口(211)、入口(213)、沿著表面鄰近所述開(kāi)口(211)而用于封閉所述軸的端部部分的多個(gè)凹槽(212)，以及沿著徑向外表面的至少一個(gè)流徑；以及 外部端頭(220)，其具有在中心的用于封閉所述內(nèi)部端頭(210)的開(kāi)口(221)、出口(224)，以及沿著內(nèi)表面和外表面沿徑 向鄰近所述開(kāi)口(221)的凹槽(225)。
全文摘要
一種用于在機(jī)械密封件附近提供熱阻隔的壓縮機(jī)端頭(200)包括內(nèi)部端頭(210)和外部端頭(220)。外部端頭(220)包括在中心的用于封閉內(nèi)部端頭(210)的開(kāi)口(221)、出口(224)，以及沿著側(cè)表面沿徑向鄰近開(kāi)口(221)的凹槽(225)。內(nèi)部端頭(210)具有在中心的開(kāi)口(211)、入口(213)、在開(kāi)口(211)中的用于封閉壓縮機(jī)軸的端部部分的凹槽(212)，以及沿著外表面的流徑。
文檔編號(hào)F16J15/26GK102741555SQ201080063295
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月7日
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