壓縮機(jī)和使用掃氣氣體對(duì)壓縮機(jī)殼體掃氣的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有被設(shè)置在壓縮機(jī)殼體中的密封裝置的活塞式壓縮機(jī)，該密封裝置用于以軸向間隔地設(shè)置在密封裝置的凹槽中的第一和第二密封元件來(lái)密封活塞式壓縮機(jī)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞桿，其中設(shè)置用于密封介質(zhì)的輸入管，該輸入管與凹槽連接，并且密封元件由密封介質(zhì)施加壓力，并且設(shè)置液壓組件以用于產(chǎn)生密封介質(zhì)的壓力，并且本發(fā)明涉及用于對(duì)壓縮機(jī)殼體掃氣的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在活塞式壓縮機(jī)中把具有高壓(例如在壓縮機(jī)的缸體中的工作壓力)的腔相對(duì)于具有低壓(例如在壓縮機(jī)的曲柄箱中的大氣壓)的腔沿著活塞桿進(jìn)行密封。對(duì)此以已知的方式使用在活塞式壓縮機(jī)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞桿和固定的機(jī)械零件(一般是壓縮機(jī)殼體)之間進(jìn)行密封的所謂的密封包。如此的密封包一般包括若干軸向依次設(shè)置的包環(huán)或者說(shuō)包環(huán)組合。一般地使用由徑向上切割的并且切向上切割的包環(huán)組成的組合，例如從EP I 146264 A2可知。此外也使用分段的環(huán)設(shè)計(jì)，其中一個(gè)包環(huán)由若干環(huán)段組成，例如從US 4 350349 A中可知。這樣的密封裝置然而并非100%的密封系統(tǒng)，而是經(jīng)常具有壓縮機(jī)的工作介質(zhì)的一定量的通過(guò)密封包逃出的泄漏。
[0003]為了減少泄漏問(wèn)題，已經(jīng)在WO 2010/079227 Al中建議將兩個(gè)軸向間隔的密封元件用作密封裝置，在它們之間裝入具有高壓的密封介質(zhì)例如油，由此為了密封把密封元件壓向設(shè)置在密封包中的密封面并且壓向活塞桿。以此方式形成一種密封介質(zhì)屏障，其至少沿著活塞桿減少、在理想情況下和如所追求地甚至消除壓縮機(jī)的工作介質(zhì)(例如空氣或者天然氣)的泄漏。但是這導(dǎo)致密封介質(zhì)在密封元件和活塞桿之間的泄漏，主要是由于附著在往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞桿的表面的并且因此從密封裝置中被送出的并且在活塞桿的反向沖程時(shí)從密封元件被刮除的密封介質(zhì)膜。被刮除的密封介質(zhì)得以積聚并且通過(guò)泄漏管回流入密封介質(zhì)的儲(chǔ)存器中。
[0004]雖然具有密封介質(zhì)屏障的密封裝置最大程度地避免工作介質(zhì)沿著活塞桿的泄漏，在壓縮機(jī)的其它位置上或者在密封裝置中能夠?qū)е鹿ぷ鹘橘|(zhì)的泄漏。密封裝置一般由若干軸向并排設(shè)置的通過(guò)貫穿的螺栓結(jié)合在一起的腔盤(pán)組成。密封裝置作為結(jié)構(gòu)單元放入并且固定在壓縮機(jī)殼體中。其中腔盤(pán)的端面同時(shí)用作密封面。在壓縮機(jī)殼體和密封裝置之間安裝密封件。不僅通過(guò)在腔盤(pán)之間的密封面，而且通過(guò)密封件，卻能夠逃逸少量的、能夠在壓縮機(jī)殼體中(例如在曲柄箱中或者在曲柄箱和缸體之間的間隔體中)積聚的工作介質(zhì)。在當(dāng)前的密封裝置中預(yù)計(jì)工作介質(zhì)泄漏5nl/h，這在壓縮機(jī)的長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間時(shí)由于長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間也能夠?qū)е略趬嚎s機(jī)殼體中的工作介質(zhì)的高的濃度。這然而在有毒(例如氨)或者爆炸性(例如氫氣、天然氣)的工作介質(zhì)時(shí)能夠形成大的問(wèn)題并且因此要避免。尤其要阻止通過(guò)工作介質(zhì)泄漏在壓縮機(jī)殼體中形成爆炸性混合氣。在壓縮機(jī)殼體中的工作介質(zhì)的濃度因此出于安全原因要保持低于一定的濃度界限。
[0005]因此通常在壓縮機(jī)中設(shè)置在壓縮機(jī)殼體中的通風(fēng)口(或許與掃氣氣體輸入管組合)以用惰性氣體(例如氮?dú)?強(qiáng)制對(duì)壓縮機(jī)殼體掃氣。但是這當(dāng)然以強(qiáng)制的方式引起設(shè)置具有相應(yīng)的組件和掃氣氣體儲(chǔ)存器的單獨(dú)的掃氣氣體回路。通過(guò)用掃氣氣體的掃氣也能夠?qū)е聮邭鈿怏w和工作介質(zhì)的混合并且導(dǎo)致混合氣通過(guò)通風(fēng)口向外的逸出。但是由于在掃氣氣體和工作介質(zhì)之間的密度差未稀釋的工作介質(zhì)也能夠通過(guò)通風(fēng)口向外逃逸，這同樣是要避免的。改造具有這樣的掃氣系統(tǒng)的壓縮機(jī)導(dǎo)致壓縮機(jī)的較大改造，這使得這樣的改造花費(fèi)大并且困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種具有呈密封介質(zhì)屏障形式的密封裝置的壓縮機(jī)和相應(yīng)的方法，其中能夠以簡(jiǎn)單的方式防止工作介質(zhì)在壓縮機(jī)殼體中的積聚。
[0007]該任務(wù)根據(jù)本發(fā)明通過(guò)以下方式解決，即在液壓組件中設(shè)置通風(fēng)裝置和部分用密封介質(zhì)填充的密封介質(zhì)容器，其中通風(fēng)裝置從密封介質(zhì)容器的自由腔中抽吸空氣，并且密封介質(zhì)容器中的自由腔通過(guò)管道與壓縮機(jī)殼體連接，并且在壓縮機(jī)殼體上設(shè)置用于將壓縮機(jī)殼體的內(nèi)部與掃氣氣體儲(chǔ)存器(優(yōu)選是壓縮機(jī)的周?chē)h(huán)境)連接的開(kāi)口。在液壓組件中存在的、本身被用于冷卻液壓組件或者密封介質(zhì)的通風(fēng)機(jī)因此同時(shí)被用于產(chǎn)生壓縮機(jī)殼體中的負(fù)壓或者其中一部分負(fù)壓，其中產(chǎn)生的負(fù)壓以簡(jiǎn)單的方式被用于利用掃氣氣體(優(yōu)選以周?chē)h(huán)境空氣)持續(xù)地或者暫時(shí)地對(duì)壓縮機(jī)殼體掃氣。壓縮機(jī)的工作介質(zhì)在壓縮機(jī)殼體中的積聚能夠以此方式即使在長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間上也可靠地保持在給定的濃度極限以下。
[0008]如果在液壓組件中設(shè)置通風(fēng)裝置腔，在該通風(fēng)裝置腔內(nèi)部設(shè)置通風(fēng)裝置，并且通風(fēng)裝置腔與密封介質(zhì)容器中的自由腔連接，則能夠?qū)崿F(xiàn)液壓組件的緊湊的設(shè)計(jì)。在此同樣有利的是:密封介質(zhì)容器通過(guò)分隔件封閉并且在分隔件中設(shè)置凹槽，通風(fēng)裝置通過(guò)該凹槽將空氣從密封介質(zhì)容器中抽出。
[0009]在這里管道可以設(shè)計(jì)為用于密封介質(zhì)的排泄管或者設(shè)計(jì)為單獨(dú)的吸管，其中具有排泄管的設(shè)計(jì)是尤其優(yōu)選的，因?yàn)檫@樣的排泄管本來(lái)就存在并且因此也能夠用于對(duì)壓縮機(jī)殼體掃氣。
[0010]當(dāng)設(shè)置熱交換器時(shí)，密封介質(zhì)得以有效地冷卻，通過(guò)熱交換器密封介質(zhì)容器中的密封介質(zhì)得以循環(huán)并且由通風(fēng)裝置吹出的氣流得以逸出。
【附圖說(shuō)明】
[0011]在下文參考舉例的、示意并且不局限地示出本發(fā)明的有利設(shè)計(jì)的附圖1到3詳細(xì)闡釋本發(fā)明。其中示出:
[0012]圖1根據(jù)本發(fā)明的活塞式壓縮機(jī)的示意圖，
[0013]圖2活塞式壓縮機(jī)的密封裝置的一種實(shí)施例；以及
[0014]圖3這樣的活塞式壓縮機(jī)的液壓組件的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]圖1中示意示出的活塞式壓縮機(jī)I包括壓縮機(jī)殼體2，該壓縮機(jī)殼體包括曲柄箱3和間隔體4，缸體5設(shè)置在該間隔體上?；钊?在缸體5中以已知的方式往復(fù)移動(dòng)?；钊?與往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞桿7連接，該活塞桿通過(guò)滑塊8與曲柄連桿機(jī)構(gòu)9連接。
[0016]為了密封活塞桿7設(shè)置呈密封介質(zhì)屏障形式的第一密封裝置10。這里第一密封裝置10設(shè)置在間隔體4中。在間隔體4和曲柄箱3之間能夠設(shè)置第二密封裝置11，其例如呈從現(xiàn)有技術(shù)中已知的、軸向并排設(shè)置的、徑向和切向斷開(kāi)或者分段的密封環(huán)的形式。其中密封裝置11也能夠包括刮環(huán)，用它能夠把曲柄箱油從活塞桿7上刮下來(lái)。同樣地也能夠設(shè)置第二間隔體，例如在間隔體4和曲柄箱3之間，其中為了密封也可以在所述第二間隔體中設(shè)置另一個(gè)密封裝置。
[0017]參考附圖2進(jìn)一步闡釋第一密封裝置10。密封裝置10用于相對(duì)于位于缸體5中的壓縮機(jī)工作介質(zhì)的要被密封的壓差Pd-Pst (例如缸體壓力Pd和曲柄箱3或間隔體4中的壓力Pst的差值)來(lái)密封活塞式壓縮機(jī)I的軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞桿7。密封裝置10設(shè)置在壓縮機(jī)殼體2中(在這里例如設(shè)置在間隔體4的殼體中)，并且在壓縮機(jī)殼體2和運(yùn)動(dòng)的活塞桿7之間進(jìn)行密封。在所示的例子中密封裝置10包括兩個(gè)L形的、在所示的實(shí)施例中軸向通過(guò)分離盤(pán)26分離的腔盤(pán)24、25。L形的腔盤(pán)24、25和分離盤(pán)26是軸向并排設(shè)置的并且徑向與活塞桿7間隔，以避免活塞桿7在腔盤(pán)24、25或者分離盤(pán)26上的刮擦，并且為實(shí)現(xiàn)活塞桿7橫向于沖程運(yùn)動(dòng)(通過(guò)雙箭頭標(biāo)識(shí))的運(yùn)動(dòng)性。方向“軸向”和“徑向”是關(guān)于活塞桿7的方向，即軸向沿著活塞桿7的縱軸的方向并且徑向?yàn)闄M向于活塞桿7縱軸的方向。但在最簡(jiǎn)單的情況中分離盤(pán)26也能夠被去掉。但是例如具有T形分離盤(pán)或者L形片和圓柱形片的其它設(shè)計(jì)也是可設(shè)想的。在腔盤(pán)25上也能夠徑向向外設(shè)置法蘭，借助于該法蘭，密封裝置10能夠利用在周向上分布設(shè)置的螺栓固定在壓縮機(jī)殼體2上。腔盤(pán)24、25并且可選地分離盤(pán)26或者其它片能夠以已知的方式通過(guò)未示出的連續(xù)的螺栓保持在一起。通過(guò)該設(shè)置，在L形的腔盤(pán)24、25、可選地分離盤(pán)26和活塞桿7之間形成凹槽20，在凹槽中兩個(gè)密封元件22軸向間隔地設(shè)置。一個(gè)密封元件22優(yōu)選地設(shè)計(jì)為整體的沿著周向不斷開(kāi)的密封環(huán)。
[0018]密封元件22能夠軸向地貼靠在腔盤(pán)24、25的分界壁上?？蛇x地能夠設(shè)置支撐環(huán)21，密封元件22軸向貼靠在該支撐環(huán)上，其中支撐環(huán)21分別軸向地位于凹槽20的軸向分界壁上，在此位于腔盤(pán)24、25的徑向臂上。支撐環(huán)21阻止密封元件22由于作用在密封元件22上的高壓而可能擠入在腔盤(pán)24、25和活塞桿7之間的環(huán)形間隙中。
[0019]在密封裝置10中設(shè)置另一個(gè)與凹槽20連接的輸入管27，并且能夠通過(guò)該輸入管將處于比待密封的壓力Pd大的壓力P 下的密封介質(zhì)例如油輸入凹槽20中。在動(dòng)態(tài)改變的工作壓力Pd的情況下自然必須保持P P d、max，或者密封介質(zhì)的壓力動(dòng)態(tài)匹配工作介質(zhì)的壓力，從而一直有Pm〉Pd。密封介質(zhì)在徑向外部并且在軸向上作用在密封元件22上，從而密封元件徑向向內(nèi)壓在活塞桿7上并且軸向壓在支撐環(huán)21上或者說(shuō)凹槽20的分界壁上并且從而密封。由此出現(xiàn)密封介質(zhì)屏障，其避免活塞式壓縮機(jī)I的要被密封的氣狀的工作介質(zhì)沿著活塞桿7的泄漏。
[0020]密封元件22以其徑向內(nèi)部的周面或者說(shuō)以周面的一部分貼靠在活塞桿7上，密封元件利用密封介質(zhì)的高壓Ptjil被壓靠在活塞桿上。由此產(chǎn)生高的摩擦載荷，密封元件22必須足夠久地經(jīng)受該摩擦載荷。密封元件22因此優(yōu)選地由適宜摩擦、但是同時(shí)機(jī)械高強(qiáng)度的并且溫度穩(wěn)定的材料制造，優(yōu)選是塑料，例如是改性的聚醚醚酮(PEEK)或者聚苯硫醚(PPS)材料。在此在密封元件22上通過(guò)密封介質(zhì)的壓力PtjiJt用把密封元件22軸向壓靠到凹槽20的分界壁或者支撐環(huán)11上并且徑向壓靠到活塞桿7上的力。由此能夠在大概50bar的密封介質(zhì)壓力ρΜ1時(shí)在密封元件22和活塞桿7之間產(chǎn)生幾百牛頓大小(典型地在10N和250N之間)的摩擦力，并且產(chǎn)生在幾百瓦特大小(典型地在500W和1000W之間)的摩擦功率。
[0021]在密封元件22的與支撐環(huán)21或者說(shuō)凹槽20的軸向分界壁相反的軸向端面上能夠貼靠彈簧環(huán)23，在該彈簧環(huán)上沿著軸向作用一個(gè)彈簧元件28，以把密封元件22