专利名称：活塞式气体压缩机的往复运行活塞杆用的密封系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于活塞式压缩机的往复运行的活塞杆的气密的密封系统，在密封系统中设置ー个第一密封元件和ー个第二密封元件，这两个密封元件设置在密封系统的阻挡凹穴中，并且设置通入到阻挡凹穴中的用于密封介质的输入管路。
背景技术：
在压缩机的某些用途中，例如在输送天然气的压缩站上，出于环境保护之故，最大限度地减小压缩介质(如天然气)从压缩机中的泄漏已变得越来越重要(也是由于越来越 严格的法规之故)。这种泄漏基本上是沿着往复运行的活塞杆产生的，该活塞杆通常是相对于压缩机外壳利用所谓的长久已知的密封系统加以密封的。因此不得不通过传统的密封系统来满足高的要求，借以实现对严密性的要求，不过这一点不总是能做到的，但至少会大大提高对密封的费用。在WO 2010/079227A1中介绍了ー种密封系统中的一种气密的密封，这种密封系统可防止沿活塞杆的气体泄漏。为此，在两个密封元件之间封入一种处于压カ之下的密封介质，该密封介质于是形成ー个密封介质垫垒，从而防止气体泄漏。此外，还可配置具有不同功能的其它密封元件，例如刮集环、密封环或密封环组合体或液压式密封环。该专利文件中所介绍的密封在正常作业中是气密的。在出现功能故障时，例如在出现密封介质垫垒的液压供给中断或密封介质阻挡的密封元件损坏的情况下，就不能再保证密封的功能了，从而可能进ー步导致压缩机的紧急停机。这一点也意味着针对某种特殊状況，就只能以强制的、非所希望的压缩机停机的办法来应对。密封介质阻挡的受损坏的密封元件例如可能导致下述结果密封介质被输送到气缸中或曲轴箱中，这也会非所期望地导致在压缩机上的损害后果(如对活塞、活塞杆、曲轴、连杆等)，从而通常会导致压缩机停机。在此，须特别防止气缸的过度润滑，借以避免可能发生的损害后果。如若密封介质阻挡的液压供给中断，则不再有密封系统的密封功能，压缩介质便可能从气缸进入曲轴箱，并从曲轴箱进入周围环境中，这也会导致压缩机被迫停机。由于上述问题之故，在出现故障情况下液压供给但也不能简单地加以切断，所以在故障情况下必须将整个压缩机停下来进行维修及清除故障。这就导致停产，从而实际中会造成大的经济损失。WO 2010/079227A1的另ー个问题在于为了可靠回收密封介质，需要复杂地繁琐地设计各个不同密封元件和高压管道与排泄管道，例如如WO 2010/079227A1中的图6所示。这使得这样的配置并且首先是使得现有压缩机的改装非常费事，因而在经济上不合算。
发明内容
因此本发明的任务是根据背景技术如此地改进ー种气密的密封系统，使得即使在密封系统的某个组成部分(例如液压供给或密封元件)出现功能故障的情况下，仍可至少在足够的程度上维持该密封系统的功能，并避免压缩机的停机，而且尽管如此，该密封系统仍然是简单设计的。
根据本发明，上述任务是通以下措施加以解决的在密封系统的位于曲轴箱侧的端部上设置刮集凹穴，在此刮集凹穴中设置气密的刮集环，并且在密封系统的位于气缸侧的端部上设置密封环凹穴，在此密封环凹穴中设置密封环装置，其中，阻挡凹穴沿轴向设置在刮集凹穴和密封环凹穴之间，并且在密封系统中设置排泄管路，该排泄管路与在阻挡凹穴和第二凹穴之间的空间相连通。通过这种配置便可简单地达到下述目的在密封介质阻挡出现故障或损坏时，气密的刮集环 便承担起气密密封的功能，井能经过排泄管路控制和可靠地排出可能从气缸中流出的压缩介质。这样，即使在出现故障的情况下仍能保持密封系统的密封功能。从而可避免压缩机停机，由此还可以显著地改善这种密封系统的生产作业安全性。为了能够可靠安全地激活密封介质阻挡，有利地在阻挡凹穴中设置弹簧元件，该弹簧元件将第一密封元件和第二密封元件沿轴向彼此压开。因此，密封元件的位置被固定在静止状态，而且确保在激活密封介质阻挡的液压供给时该密封元件沿轴向压至阻挡凹穴的边界处。气缸侧的高压的降低可以有利地分配到多个密封环装置上，为此，在密封系统的位于气缸侧的端部上设置另ー个密封环凹穴，在此密封环凹穴中设置另ー个密封环装置。这样便可降低对单ー密封环装置的要求。为此，有利地在ー个第二密封环凹穴中为了降低气缸侧的压カ的运动学压カ峰值而安置了ー个刚性的密封环。为了进ー步提高密封系统的工作安全性，可做如下设定在其中ー个密封环凹穴中安置另ー个密封元件。这样，密封介质阻挡的ー个密封元件的故障也可得到补偿。如若在腔室圆盘中设置ー个阻挡凹穴和/或一个刮集凹穴和/或ー个密封环凹穴，则可使密封系统的结构特别简单。
下面将參照表示本发明的非限制性的、有利的设计的附图I和2对本发明作详细说明。附图表示图I密封系统的ー个优选的设计；和图2密封系统的另ー个设计。
具体实施例方式按图I所示的ー种有利的设计，本发明提出的气密的密封装置包含ー种密封系统1，其配有若干个腔室圆盘3、4、5、7、9、10，在一部分这些腔室圆盘中设置多个不同功能的密封元件。腔室圆盘3、4、5、7、9、10可以按已知方式利用贯穿的销栓而彼此连接起来。该密封系统I可按长久已知的方式嵌置到压缩机的(图中未示的)外壳中，其中，第一腔室圆盘3设计成法兰盘，利用此法兰盘可将密封系统I固定在外壳中，例如利用分布在周边上的螺钉来实现这种固定。密封系统I在一个位于气缸侧的具有高压的空间Z和一个位于曲轴箱侧的通常具有大气压的空间K之间实现密封。“密封”在此表示防止下述现象的发生压缩介质如天然气从气缸侧的空间Z例如沿着活塞杆2而进入曲轴箱侧的空间K，从而可能产生意外的压缩介质泄漏。
在阻挡-腔室圆盘5中为此在一个阻挡凹穴12中设置两个沿轴向彼此隔开的密封元件11。当然，每个密封元件11也可以相同地安置在ー个自身的阻挡-腔室圆盘5a、5b中(如图2所示)，而不是设置在ー个共同的阻挡-腔室圆盘5中。在此情况下，阻挡凹穴12可以由相关阻挡-腔室圆盘5a、5b中的两个彼此相连的凹穴12a、12b所形成。在如图2中所示的这两个阻挡-腔室圆盘5a、5b之间，当然也可以安置另ー个分隔圆盘，只要该两个形成势叠-凹穴12的凹穴12a、12b液压式地彼此连通即可。ー个液压的输入管路13通入到阻挡凹穴12中，经过该输入管路输送处于压力下的密封介质例如油。通过密封介质的压力，密封元件11既可沿轴向被压至相邻的腔室圆盘
4、6 (如图I中所示)，或被压至腔室圆盘5、5a、5b的轴向边界(如图2中所示)，也可以沿径向朝内被压至活塞杆2。这样就形成ー个密封介质阻挡14，该密封介质阻挡可阻止压缩介质沿着活塞杆2穿流。密封元件11在此也可以通过一个弹簧元件27 (见图2)沿轴向加以偏压，其中，两个密封元件11通过弹簧元件27而沿轴向彼此压分开，并被压至阻挡凹穴12的轴向边界。 这样，就可达到密封介质阻挡14的可靠激活，因为密封元件11的位置通过这种方式被固定了。在密封系统I的位于曲轴箱侧的端部K上还配置了一个刮集-腔室圆盘4，其在此位于第一腔室圆盘3和阻挡-腔室圆盘5或其中一个阻挡-腔室圆盘5a之间。在刮集-腔室圆盘4中在ー个刮集-凹穴15中安置了一个至少朝向曲轴箱气密的刮集环16，在这里是两个沿轴向依次前后布置的气密的刮集环16。在此关联中，“气密的”表示在刮集环16上，除了不可避免的由于制造条件引起的缺陷(如制造偏差、粗糙度，等等)之外，没有沿轴向或沿径向的确定的气体泄漏路径。这样一种气密的刮集环例如由奥地利专利申请A 216/2010 已知。在密封系统I的位于气缸侧的端部Z上，在至少ー个密封环腔室圆盘9上的ー个密封环凹穴17中，安置了ー个传统的已知的密封环装置18，例如相应于EP 2056003A1的分段式密封环，或者ー种已知的密封环联合体，例如从ー沿轴向彼此贴靠的沿径向和依切向切割出来的密封环所形成的密封环组合体。在密封环凹穴17中还可以配置ー个刚性的支撑环19，密封环装置18可沿轴向贴靠在该支撑环上。依照密封系统I的这种最小配置，即配有ー个密封介质阻挡14 ;在ー个刮集凹穴15中的一个位于曲轴箱侧K的、气密的刮集环16 ;和在ー个密封环凹穴17中的ー个位于气缸侧Z的密封环装置18，使得即使出现如下面所述的密封介质阻挡14的液压供给故障吋，也可保持密封系统I的功能。在正常运行中，经过液压输入管路13将处于压カ下的密封介质输送到阻挡凹穴12中。两个密封元件11被压至阻挡凹穴12的轴向边界和压至活塞杆2，这样便形成ー个气密的密封介质阻挡14。在此，密封元件11优选应如此加以设计，使得尽可能少的密封介质从密封介质阻挡14中例如沿着活塞杆2的表面流失。由于活塞杆2的往复运动，总是有可能粘附在活塞杆表面上的密封介质会被输送通过密封介质阻挡14。这种实际上不可避免的密封介质泄漏然而最好应尽可能少，这一点通过密封元件11的相应设计是可以做到的。密封介质泄漏在曲轴箱侧K，可以借助刮集环16从活塞杆2加以刮集，从而可阻止密封介质从密封系统I中出来再进入到曲轴箱中。所刮集起来的密封介质可以经过ー个与处于密封介质阻挡14和刮集环16之间的空间相连通的排泄管路20加以排出，也可以经过相应的管路将之送回到密封介质供给处或密封介质储存罐。在密封系统I的位于气缸侧的端部Z上的密封环装置18上，可以降低超过吸入压カ的、气缸侧的高压，从而可减小向密封介质阻挡14中进行液压供给所需的压力。如若密封介质阻挡14的液压供给出现故障或者被切断(參见下面说明)，则密封环装置18上的超过吸入压カ的、气缸侧的高的压カ被降低。气密的刮集环16于是也承担着朝向曲轴箱方向的密封，可能发生的压缩介质(如天然气)泄漏则可经过排泄管路20排出并例如被泄放。从而可以避免下述现象产生压缩介质可能意外地进入曲轴箱，并从该处不受控制地出来而进入周围环境中。这样，密封系统I即使在有故障的情况下也可继续使用，至少可使用到下一个维修期。为此，压缩机的中期停机就不再需要了。
如果密封介质垫垒14的密封元件11有泄漏，例如由于过度的磨损或由于某种损害所致，那么这可以根据大大升高的密封介质输运量被确定，因为有加倍的密封介质通过密封介质阻挡14损失了。在此情况下，可以简单地停止密封介质阻挡14的液压供给，而不会很大地影响密封系统I的功能。密封系统I的功能还可通过安置其它元件加以改善。如图I所示，例如可配置其它密封环装置或密封元件。所以可以在密封系统I的位于气缸侧的端部Z上，在第二密封环-腔室圆盘10和/或第三密封环-腔室圆盘7上，在ー个第二密封环凹穴24中和/或在ー个第三密封环凹 穴21中配置ー个第二密封环装置25 (如图所示一个未加切割的密封环)，或配置ー个第三密封环装置22 (例如如图所示的ー个与EP2056003A1所介绍的相当的分段的密封环)，必要时还可联合一个支撑环26。在这样ー种密封环装置22、25上，可部分地降低气缸侧的压力，从而可使气缸侧的压カ的减小有利地分布到多个密封环装置18、22、25上。在一种未加切割的密封环的情况下，可在其上降低气缸侧的压カ的动力学压カ峰值。还可以在密封环-腔室圆盘7、9、10中之一中配置另ー个密封元件23，例如在密封介质阻挡14上所用的ー种密封元件11。该密封元件23可起到下述作用在密封介质阻挡14的位于气缸侧的密封元件11出现故障的情况下，承担其功能。在这种情况下，密封介质阻挡14便可在曲轴侧的密封元件11和所述密封元件23之间形成，从而可实现另ー种安全功能。在各个密封环-腔室圆盘3、4、5、5&、513、7、9、10之间，必要时也可安置分隔圆盘6、8，例如借以保证密封系统I的一种简单装配。当然也可考虑，将两个或多个相邻的腔室圆盘例如刮集-腔室圆盘4和阻挡-腔室圆盘5a或第三密封环-腔室圆盘7和阻挡-腔室圆盘5b作为单个腔室圆盘加以实施。
权利要求
1.一种用于活塞式压缩机的往复运行的活塞杆(2)的气密的密封系统，在密封系统(I)中设置ー个第一密封元件和ー个第二密封元件(11)，这两个密封元件设置在密封系统(I)的阻挡凹穴(12)中，并且设置通入到阻挡凹穴(12)中的用于密封介质的输入管路(13)，其特征在于在密封系统(I)的位于曲轴箱侧的端部(K)上设置刮集凹穴(15)，在该刮集凹穴中设置气密的刮集环(16)，并且在密封系统(I)的位于气缸侧的端部(Z)上设置密封环凹穴(17)，在该密封环凹穴中设置密封环装置(18)，其中，阻挡凹穴(14)沿轴向设置在刮集凹穴(15)和密封环凹穴(17)之间，并且在密封系统(I)中设置排泄管路(20)，该排泄管路与在阻挡凹穴(14)和刮集凹穴(15)之间的空间相连通。
2.按权利要求I所述的气密的密封系统，其特征在于在阻挡凹穴(14)中设置弹簧元件(27)，该弹簧元件将第一和第二密封元件(11)沿轴向彼此压开。
3.按权利要求I或2所述的气密的密封系统，其特征在于在密封系统(I)的位于气缸侧的端部(Z)上设置另ー个密封环凹穴，在该密封环凹穴中设置另ー个密封环装置。
4.按权利要求3所述的气密的密封系统，其特征在干在ー个第二密封环凹穴(24)中设置ー个第二密封环装置、优选是未切割的密封环(25)。
5.按权利要求3或4所述的气密的密封系统，其特征在于在ー个第三密封环凹穴(21)中设置ー个第三密封环装置(22)。
6.按权利要求I至5中任一项所述的气密的密封系统，其特征在于在所述另外的密封环凹穴(21、24)之一中设置另ー个密封元件(23)。
7.按权利要求I至6中任一项所述的气密的密封系统，其特征在于阻挡凹穴(14)和/或刮集凹穴(15)和/或ー个密封环凹穴(17，21，24)设置在腔室圆盘(4，5，7，9，10)上。
全文摘要
为了在一种气密的密封系统中，即使在该密封系统的一个组成部分(例如液压供给或密封元件)出现功能故障的情况下，仍能至少在足够的程度上保持该密封系统的功能，并且为了避免压缩机的停机，提出如下建议在密封系统(1)的位于曲轴箱侧的端部(K)上设置刮集凹穴(15)，在该刮集凹穴中设置气密的刮集环(16)，并且在密封系统(1)的位于气缸侧的端部(Z)上设置密封环凹穴(17)，在该密封环凹穴中设置密封环装置(18)，其中，阻挡凹穴(14)沿轴向设置在刮集凹穴(15)和密封环凹穴(17)之间，并且在密封系统(1)中设置排泄管路(20)，该排泄管路与在阻挡凹穴(14)和刮集凹穴(15)之间的空间相连通。
文档编号F16J15/56GK102644754SQ201210017190
公开日2012年8月22日 申请日期2012年1月19日 优先权日2011年2月17日
发明者A·布兰德尔, C·科恩比切勒, C·霍尔德, T·林德纳-西尔弗斯特 申请人:贺尔碧格压缩机技术控股有限公司