压缩机和使用扫气气体对压缩机壳体扫气的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有被设置在压缩机壳体中的密封装置的活塞式压缩机，该密封装置用于以轴向间隔地设置在密封装置的凹槽中的第一和第二密封元件来密封活塞式压缩机的往复运动的活塞杆，其中设置用于密封介质的输入管，该输入管与凹槽连接，并且密封元件由密封介质施加压力，并且设置液压组件以用于产生密封介质的压力，并且本发明涉及用于对压缩机壳体扫气的方法。
【背景技术】
[0002]在活塞式压缩机中把具有高压(例如在压缩机的缸体中的工作压力)的腔相对于具有低压(例如在压缩机的曲柄箱中的大气压)的腔沿着活塞杆进行密封。对此以已知的方式使用在活塞式压缩机的往复运动的活塞杆和固定的机械零件(一般是压缩机壳体)之间进行密封的所谓的密封包。如此的密封包一般包括若干轴向依次设置的包环或者说包环组合。一般地使用由径向上切割的并且切向上切割的包环组成的组合，例如从EP I 146264 A2可知。此外也使用分段的环设计，其中一个包环由若干环段组成，例如从US 4 350349 A中可知。这样的密封装置然而并非100%的密封系统，而是经常具有压缩机的工作介质的一定量的通过密封包逃出的泄漏。
[0003]为了减少泄漏问题，已经在WO 2010/079227 Al中建议将两个轴向间隔的密封元件用作密封装置，在它们之间装入具有高压的密封介质例如油，由此为了密封把密封元件压向设置在密封包中的密封面并且压向活塞杆。以此方式形成一种密封介质屏障，其至少沿着活塞杆减少、在理想情况下和如所追求地甚至消除压缩机的工作介质(例如空气或者天然气)的泄漏。但是这导致密封介质在密封元件和活塞杆之间的泄漏，主要是由于附着在往复运动的活塞杆的表面的并且因此从密封装置中被送出的并且在活塞杆的反向冲程时从密封元件被刮除的密封介质膜。被刮除的密封介质得以积聚并且通过泄漏管回流入密封介质的储存器中。
[0004]虽然具有密封介质屏障的密封装置最大程度地避免工作介质沿着活塞杆的泄漏，在压缩机的其它位置上或者在密封装置中能够导致工作介质的泄漏。密封装置一般由若干轴向并排设置的通过贯穿的螺栓结合在一起的腔盘组成。密封装置作为结构单元放入并且固定在压缩机壳体中。其中腔盘的端面同时用作密封面。在压缩机壳体和密封装置之间安装密封件。不仅通过在腔盘之间的密封面，而且通过密封件，却能够逃逸少量的、能够在压缩机壳体中(例如在曲柄箱中或者在曲柄箱和缸体之间的间隔体中)积聚的工作介质。在当前的密封装置中预计工作介质泄漏5nl/h，这在压缩机的长的运行时间时由于长的持续时间也能够导致在压缩机壳体中的工作介质的高的浓度。这然而在有毒(例如氨)或者爆炸性(例如氢气、天然气)的工作介质时能够形成大的问题并且因此要避免。尤其要阻止通过工作介质泄漏在压缩机壳体中形成爆炸性混合气。在压缩机壳体中的工作介质的浓度因此出于安全原因要保持低于一定的浓度界限。
[0005]因此通常在压缩机中设置在压缩机壳体中的通风口(或许与扫气气体输入管组合)以用惰性气体(例如氮气)强制对压缩机壳体扫气。但是这当然以强制的方式引起设置具有相应的组件和扫气气体储存器的单独的扫气气体回路。通过用扫气气体的扫气也能够导致扫气气体和工作介质的混合并且导致混合气通过通风口向外的逸出。但是由于在扫气气体和工作介质之间的密度差未稀释的工作介质也能够通过通风口向外逃逸，这同样是要避免的。改造具有这样的扫气系统的压缩机导致压缩机的较大改造，这使得这样的改造花费大并且困难。
【发明内容】
[0006]因此本发明的任务在于提供一种具有呈密封介质屏障形式的密封装置的压缩机和相应的方法，其中能够以简单的方式防止工作介质在压缩机壳体中的积聚。
[0007]该任务根据本发明通过以下方式解决，即在液压组件中设置通风装置和部分用密封介质填充的密封介质容器，其中通风装置从密封介质容器的自由腔中抽吸空气，并且密封介质容器中的自由腔通过管道与压缩机壳体连接，并且在压缩机壳体上设置用于将压缩机壳体的内部与扫气气体储存器(优选是压缩机的周围环境)连接的开口。在液压组件中存在的、本身被用于冷却液压组件或者密封介质的通风机因此同时被用于产生压缩机壳体中的负压或者其中一部分负压，其中产生的负压以简单的方式被用于利用扫气气体(优选以周围环境空气)持续地或者暂时地对压缩机壳体扫气。压缩机的工作介质在压缩机壳体中的积聚能够以此方式即使在长的运行时间上也可靠地保持在给定的浓度极限以下。
[0008]如果在液压组件中设置通风装置腔，在该通风装置腔内部设置通风装置，并且通风装置腔与密封介质容器中的自由腔连接，则能够实现液压组件的紧凑的设计。在此同样有利的是:密封介质容器通过分隔件封闭并且在分隔件中设置凹槽，通风装置通过该凹槽将空气从密封介质容器中抽出。
[0009]在这里管道可以设计为用于密封介质的排泄管或者设计为单独的吸管，其中具有排泄管的设计是尤其优选的，因为这样的排泄管本来就存在并且因此也能够用于对压缩机壳体扫气。
[0010]当设置热交换器时，密封介质得以有效地冷却，通过热交换器密封介质容器中的密封介质得以循环并且由通风装置吹出的气流得以逸出。
【附图说明】
[0011]在下文参考举例的、示意并且不局限地示出本发明的有利设计的附图1到3详细阐释本发明。其中示出:
[0012]图1根据本发明的活塞式压缩机的示意图，
[0013]图2活塞式压缩机的密封装置的一种实施例；以及
[0014]图3这样的活塞式压缩机的液压组件的示意图。
【具体实施方式】
[0015]图1中示意示出的活塞式压缩机I包括压缩机壳体2，该压缩机壳体包括曲柄箱3和间隔体4，缸体5设置在该间隔体上。活塞6在缸体5中以已知的方式往复移动。活塞6与往复运动的活塞杆7连接，该活塞杆通过滑块8与曲柄连杆机构9连接。
[0016]为了密封活塞杆7设置呈密封介质屏障形式的第一密封装置10。这里第一密封装置10设置在间隔体4中。在间隔体4和曲柄箱3之间能够设置第二密封装置11，其例如呈从现有技术中已知的、轴向并排设置的、径向和切向断开或者分段的密封环的形式。其中密封装置11也能够包括刮环，用它能够把曲柄箱油从活塞杆7上刮下来。同样地也能够设置第二间隔体，例如在间隔体4和曲柄箱3之间，其中为了密封也可以在所述第二间隔体中设置另一个密封装置。
[0017]参考附图2进一步阐释第一密封装置10。密封装置10用于相对于位于缸体5中的压缩机工作介质的要被密封的压差Pd-Pst (例如缸体压力Pd和曲柄箱3或间隔体4中的压力Pst的差值)来密封活塞式压缩机I的轴向往复运动的活塞杆7。密封装置10设置在压缩机壳体2中(在这里例如设置在间隔体4的壳体中)，并且在压缩机壳体2和运动的活塞杆7之间进行密封。在所示的例子中密封装置10包括两个L形的、在所示的实施例中轴向通过分离盘26分离的腔盘24、25。L形的腔盘24、25和分离盘26是轴向并排设置的并且径向与活塞杆7间隔，以避免活塞杆7在腔盘24、25或者分离盘26上的刮擦，并且为实现活塞杆7横向于冲程运动(通过双箭头标识)的运动性。方向“轴向”和“径向”是关于活塞杆7的方向，即轴向沿着活塞杆7的纵轴的方向并且径向为横向于活塞杆7纵轴的方向。但在最简单的情况中分离盘26也能够被去掉。但是例如具有T形分离盘或者L形片和圆柱形片的其它设计也是可设想的。在腔盘25上也能够径向向外设置法兰，借助于该法兰，密封装置10能够利用在周向上分布设置的螺栓固定在压缩机壳体2上。腔盘24、25并且可选地分离盘26或者其它片能够以已知的方式通过未示出的连续的螺栓保持在一起。通过该设置，在L形的腔盘24、25、可选地分离盘26和活塞杆7之间形成凹槽20，在凹槽中两个密封元件22轴向间隔地设置。一个密封元件22优选地设计为整体的沿着周向不断开的密封环。
[0018]密封元件22能够轴向地贴靠在腔盘24、25的分界壁上。可选地能够设置支撑环21，密封元件22轴向贴靠在该支撑环上，其中支撑环21分别轴向地位于凹槽20的轴向分界壁上，在此位于腔盘24、25的径向臂上。支撑环21阻止密封元件22由于作用在密封元件22上的高压而可能挤入在腔盘24、25和活塞杆7之间的环形间隙中。
[0019]在密封装置10中设置另一个与凹槽20连接的输入管27，并且能够通过该输入管将处于比待密封的压力Pd大的压力P 下的密封介质例如油输入凹槽20中。在动态改变的工作压力Pd的情况下自然必须保持P P d、max，或者密封介质的压力动态匹配工作介质的压力，从而一直有Pm〉Pd。密封介质在径向外部并且在轴向上作用在密封元件22上，从而密封元件径向向内压在活塞杆7上并且轴向压在支撑环21上或者说凹槽20的分界壁上并且从而密封。由此出现密封介质屏障，其避免活塞式压缩机I的要被密封的气状的工作介质沿着活塞杆7的泄漏。
[0020]密封元件22以其径向内部的周面或者说以周面的一部分贴靠在活塞杆7上，密封元件利用密封介质的高压Ptjil被压靠在活塞杆上。由此产生高的摩擦载荷，密封元件22必须足够久地经受该摩擦载荷。密封元件22因此优选地由适宜摩擦、但是同时机械高强度的并且温度稳定的材料制造，优选是塑料，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上通过密封介质的压力PtjiJt用把密封元件22轴向压靠到凹槽20的分界壁或者支撑环11上并且径向压靠到活塞杆7上的力。由此能够在大概50bar的密封介质压力ρΜ1时在密封元件22和活塞杆7之间产生几百牛顿大小(典型地在10N和250N之间)的摩擦力，并且产生在几百瓦特大小(典型地在500W和1000W之间)的摩擦功率。
[0021]在密封元件22的与支撑环21或者说凹槽20的轴向分界壁相反的轴向端面上能够贴靠弹簧环23，在该弹簧环上沿着轴向作用一个弹簧元件28，以把密封元件22