[发明专利]用于密封活塞式压缩机的往复活塞杆的密封系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于密封活塞式压缩机的往复活塞杆的密封系统，该密封系统包括第一密封元件和第二密封元件，该第一和第二密封元件轴向间隔地设置在密封系统的空隙中，其中，在密封系统中设置与空隙连通的、用于处于压力下的密封介质的输入管路，并且所述密封介质的压力大于待密封压力，并且所述密封元件设置成通过密封介质的压力分别贴靠在空隙的轴向端部上和贴靠在活塞杆上，使得具有压力的密封介质通过密封元件被包围在空隙中。

背景技术

在活塞式压缩机中，沿着活塞杆相对于具有低压(例如压缩机的曲轴箱中的大气压)的空间密封具有高压(例如在压缩机的气缸中的工作压力)的空间。为此，以已知的方式使用所谓的压力填充体，该压力填充体在活塞式压缩机的往复运动活塞杆与固定的机械部件(通常是压缩机壳体密封)之间密封。这样的密封填充体通常包括多个轴向相继地设置的填充环或者说填充环组合。最经常的是应用由径向切割和切向切割的填充环构成的组合，例如由EP 1 146 264 A2描述的那样。其次，也可以使用分段式的环设计，在该环设计中填充环也由多个环部分构成，如由US 4 350 349已知的那样。然而这样的密封系统也不是100％密封的系统，而总是具有一定的泄漏量，其通过密封系统漏出。为了减少泄露问题，已经在WO 2010/079227 A1中建议，使用两个轴向间隔的密封元件作为密封件，在这两个密封元件之间置入具有高压的密封介质例如油，由此密封元件被压靠在密封填充体中设定的密封面上以进行密封。以这种方式，实现密封介质屏障，该密封介质屏障沿着活塞杆至少降低、甚至在理想情况下消除了压缩机的工作介质、例如空气或天然气的泄露。

这样的密封填充体或者密封件在正常情况下也被冷却，例如方式为：冷却介质被循环通过密封填充体，以便活塞杆经由密封填充体的冷却间接进行冷却。但这自然导致附加的结构上的和运行上的费用。

例如由US 4 222 575 A或DE 28 39 243 A1已知类似的密封系统用于密封斯特林发动机的活塞杆。在此还设置泄露导回装置，通过泄露导回装置可以将不希望的密封介质的泄露毫无压力地导回到密封介质容器中。

由WO 2011/062484 A1公开了船用螺旋桨的转子轴的密封系统，在其中设置两个压力腔，密封介质被循环通过该压力腔。然而，在此压力腔中的密封介质的压力比要密封的压力(待密封压力)小。这两个压力腔使用不同的密封介质，其中由供应的密封介质和节流阀的压力确定两个压力腔中的压力。密封介质循环中的泵用于密封介质的再循环。

当然，除密封介质的不可避免的泄露之外，密封介质屏障形式的密封系统也有一定的问题。由于密封介质屏障中的小的密封介质容量，该密封介质通过摩擦产生的热输入(其通过快速往复的活塞杆和密封介质之间的摩擦引起)容易达到直至200℃和更高的温度。借此一开始已经限制可能的可使用的密封介质的选择。然而由于高温也使得密封介质快速的热老化，由此密封功能可能受到损坏。然而通过温度升高也同时导致密封系统中的压力升高，这可能不期望地导致密封介质增强地从密封系统排出。另外，通过提高的压力自然也使密封介质屏障的密封元件过度地受负荷，这可能最终导致密封元件失灵。此外，标准规格的液压组件通常仅被设计用于至多80℃的温度。能够承受高温、特别是在此出现的高温的液压组件是昂贵的。另外，这样的高温也使得密封系统的充分冷却成为必要。最后不仅可能在密封系统中聚集污染物质，例如磨粒或者与工艺相关的污染物质，该污染物质同样可能削弱密封系统的功能。

发明内容

因此本发明的目的是，消除活塞式压缩机中作为密封系统的密封介质屏障的上述问题。

根据本发明该目的这样实现，方式为：设置用于密封介质的排出管路，该排出管路与空隙连通，并且还设置循环装置，该循环装置在维持空隙中的密封介质的压力的情况下经由输入管路和排出管路使密封介质循环通过空隙。通过使密封介质循环通过空隙，在不损害密封功能的情况下确保了密封介质的温度被保持在可接受的范围中，由此至少显著减少与其相关联的问题，例如密封系统中的压力升高、密封介质的由热导致的老化、密封系统的冷却。此外，由此来自密封系统的可能的污染物质被导出，借此也减少污染物质或磨粒的干扰的沉积。在这里还看到该循环的其它显著的附加用途在于，由此可以取消密封系统的冷却，但是同时活塞杆也被直接冷却，这迄今明显只能通过麻烦的结构来实现。

如果在排出管路中设置压力调节单元，则密封介质的期望的压力可以以简单的方式被设定。