用于密封活塞式壓縮機(jī)的往復(fù)移動(dòng)的活塞桿的密封裝置制造方法
【專利摘要】為了減少在包括兩個(gè)密封元件（8）的密封裝置（1）中的密封介質(zhì)泄漏，各密封元件通過(guò)密封介質(zhì)被壓向活塞桿（3）和壓向一凹槽（10）的壁（11），在此設(shè)定，至少其中一個(gè)密封元件（8）的徑向內(nèi)部的圓周面（24）由所述密封面（12）和鄰接該密封面的引入面（23）組成，在密封面（12）上鄰接一個(gè)背離凹槽（10）的所述軸向端部（11）的第二端面（21），并且設(shè)置剛性的蓋環(huán)（9），該蓋環(huán)至少部分地徑向貼緊密封元件（8）的徑向外部的圓周面（25）且至少部分地軸向貼緊密封元件（8）的第二端面（21）。
【專利說(shuō)明】用于密封活塞式壓縮機(jī)的往復(fù)移動(dòng)的活塞桿的密封裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于密封活塞式壓縮機(jī)的往復(fù)移動(dòng)的活塞桿的密封裝置，該密封裝置包括第一和第二密封元件，其軸向間隔開(kāi)地設(shè)置在密封裝置的凹槽中，其中各密封元件設(shè)置成以第一端面貼緊凹槽的軸向端部并且以密封面貼緊活塞桿，并且在密封裝置中設(shè)置用于密封介質(zhì)的輸入管道，該輸入管道與所述凹槽連接。
【背景技術(shù)】
[0002]在活塞式壓縮機(jī)中要將具有高壓、例如在壓縮機(jī)的氣缸中的工作壓力的空間相對(duì)具有低壓、例在壓縮的曲軸箱中的大氣壓力的空間沿活塞桿密封。為此以已知的方式使用所謂密封組件，其在活塞式壓縮機(jī)的往復(fù)移動(dòng)的活塞桿與固定的機(jī)件、通常是壓縮機(jī)殼體之間密封。這樣的密封組件一般包括多個(gè)軸向接連設(shè)置的密封環(huán)或密封環(huán)組合。最經(jīng)常使用由徑向切開(kāi)的和切向切開(kāi)的密封環(huán)的組合，如例如從EP1146264A2中得出的。此外也使用分段的環(huán)設(shè)計(jì)，其中由多個(gè)環(huán)形段組成密封環(huán)，如例如由US4350349A已知的。但這樣的密封組件沒(méi)有成為100%密封的系統(tǒng)，而總是具有壓縮機(jī)的工作介質(zhì)的一定的泄漏量，其通過(guò)密封裝置漏出。
[0003]為了減少泄漏問(wèn)題，在W02010/079227A1中已建議，作為密封裝置使用兩個(gè)軸向間隔開(kāi)的密封元件，在它們之間加進(jìn)具有高壓的密封介質(zhì)、例如油，由此為了密封將各密封元件壓向密封組件中設(shè)置的密封面和壓向活塞桿。按這種方式構(gòu)成密封介質(zhì)阻擋，其至少減少壓縮機(jī)的工作介質(zhì)例如空氣或天然氣沿活塞桿的泄漏，在理想情況下和力求甚至達(dá)到消除該泄漏。不過(guò)同時(shí)可能導(dǎo)致密封介質(zhì)在密封元件與活塞桿之間的泄漏，主要由于密封介質(zhì)粘附在往復(fù)移動(dòng)的活塞桿的表面上并由此離開(kāi)密封裝置輸送和脫掉。由于密封元件由一種對(duì)摩擦有利的材料、一般由塑料制成，在操作中由于起作用的壓力差和密封元件的幾何形狀可能導(dǎo)致密封元件的變形，其不利地影響密封元件的密封面或密封唇邊并由此增加密封介質(zhì)泄漏。但該密封介質(zhì)泄漏按要求的方式應(yīng)該盡可能地少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此本發(fā)明的目的在于提供一種上述型式的密封裝置，借其通過(guò)密封可以很有成效地減少密封介質(zhì)泄漏。
[0005]這利用密封裝置的密封元件達(dá)到，其中至少一個(gè)密封元件的徑向內(nèi)部的圓周面由密封面和鄰接該密封面的引入面組成，其中該引入面相對(duì)密封面傾斜設(shè)置，并且在密封面上鄰接一個(gè)背離凹槽的所述軸向端部的第二端面，并且此外設(shè)置剛性的蓋環(huán)，該蓋環(huán)至少部分地徑向貼緊密封元件的徑向外部的圓周面且至少部分地軸向貼緊密封元件的第二端面。由于蓋環(huán)軸向和徑向貼緊密封元件的與密封元件密封面鄰接的第二端面，蓋環(huán)主動(dòng)介入到密封唇邊或在密封元件與活塞桿之間構(gòu)成的密封間隙的變形中并且支承密封唇邊。通過(guò)活塞桿的往復(fù)移動(dòng)將密封介質(zhì)拉入密封間隙中，由此在密封間隙中建立壓力，該壓力要徑向擴(kuò)大密封元件。通過(guò)蓋環(huán)，密封間隙一方面可以不會(huì)因活塞桿的往復(fù)移動(dòng)和在其上粘附的密封介質(zhì)薄膜而過(guò)分?jǐn)U大，該擴(kuò)大導(dǎo)致通過(guò)密封裝置的密封介質(zhì)泄漏增加。另一方面，蓋環(huán)支承密封元件對(duì)抗產(chǎn)生的卷邊力矩，該卷邊力矩試圖使密封元件變形，該變形同樣產(chǎn)生對(duì)密封唇邊或密封間隙不利的影響和同樣增加通過(guò)密封裝置的密封介質(zhì)泄漏。
[0006]L形的蓋環(huán)是簡(jiǎn)單的并可以有利地構(gòu)成為緊湊的。
[0007]為了待力求達(dá)到的低摩擦力或摩擦功率和少的密封介質(zhì)泄漏，已證明特別有利的是，蓋環(huán)在密封元件的徑向高度的一部分上、優(yōu)選在該徑向高度的至少35%直到最大85%上軸向貼緊密封元件，或密封面沿密封元件的軸向?qū)挾鹊淖畲?0%延伸，或引入面相對(duì)密封面傾斜最大4°，或密封元件的第二端面相對(duì)密封面傾斜至少75°，或蓋環(huán)在密封元件的徑向外部的圓周面的軸向?qū)挾鹊闹辽?5%直到最大100%上貼緊該密封元件。在此很特別優(yōu)選的是密封元件和蓋環(huán)組合，該組合具有上述特征的全部或至少多個(gè)。
[0008]為了避免因密封元件擠出到在腔盤與活塞桿之間的間隙中引起的密封元件的變形，在凹槽的軸向端面與密封元件之間有利地設(shè)置支承環(huán)，密封元件設(shè)置成軸向貼緊該支承環(huán)。
[0009]很特別優(yōu)選，支承環(huán)在徑向外部軸向貼緊面向密封元件的軸向肩部，按這種方式可以防止支承環(huán)接觸活塞桿。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]以下參照示出示意的、不限制的和有利的各實(shí)施例的圖1和2更詳細(xì)地說(shuō)明具體的發(fā)明。其中:
[0011]圖1按照本發(fā)明的密封裝置，和
[0012]圖2按照本發(fā)明的密封裝置的一密封元件的詳圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]圖1中示出一按照本發(fā)明的密封裝置I用于相對(duì)工作介質(zhì)的待密封壓力差Pd_Pat、例如氣缸壓力Pd和曲軸箱中壓力Pat的差值來(lái)密封活塞式壓縮機(jī)的軸向往復(fù)移動(dòng)的活塞桿
3。密封裝置I設(shè)置在壓縮機(jī)的一固定的殼體部分2中并且在該殼體部分2與移動(dòng)的活塞桿3之間密封。
[0014]密封裝置I在所示的實(shí)施例中包括兩個(gè)L形的腔盤4、5，它們?cè)谒镜膶?shí)施例中軸向通過(guò)一隔離盤6分開(kāi)。L形腔盤4、5和隔離盤6軸向相互貼緊地設(shè)置并且徑向與活塞桿3保持間距，以便防止活塞桿3在腔盤4、5或隔離盤6上擦過(guò)和能夠?qū)崿F(xiàn)活塞桿3的橫向于往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)(通過(guò)雙箭頭說(shuō)明)的可運(yùn)動(dòng)性。但在很簡(jiǎn)單的情況下也可以省去隔離盤6。但也可設(shè)想其他的實(shí)施形式，例如具有T形的隔離盤。在一腔盤5上在徑向外部也可以設(shè)置一法蘭，借其可以將密封裝置I固定在殼體部分2上?？梢砸砸阎姆绞酵ㄟ^(guò)一直通的螺栓將腔盤4、5和可選地將隔離盤6固定在一起。通過(guò)這樣的設(shè)置，在L形腔盤4、5、可選地隔離盤6與活塞桿3之間形成兩個(gè)凹槽10，在其中分別設(shè)置一密封元件8。原則上也可以在各凹槽10之一個(gè)中設(shè)置僅僅一個(gè)密封元件8或各密封元件8也可以構(gòu)成不同的，密封元件8構(gòu)成為一體的、沿圓周方向不切開(kāi)的密封環(huán)并且通過(guò)輸入凹槽10中的、處于壓力的密封介質(zhì)的起作用壓力分別被壓緊到凹槽10的各軸向端部11上、亦即壓緊到L形腔盤4、5的徑向側(cè)臂上(定向“軸向”和“徑向”參照活塞桿3的定向)。各密封元件在徑向外部與腔盤4、5保持間距，亦即與腔盤4、5的軸向側(cè)臂間隔開(kāi)設(shè)置并且在徑向內(nèi)部以一沿軸向方向延伸的密封面12貼緊活塞桿3。剛性的未分割的例如金屬的蓋環(huán)9沿徑向和軸向貼緊密封元件8，如以下參照?qǐng)D2還要詳細(xì)說(shuō)明的。
[0015]在蓋環(huán)9與密封裝置I中的一軸向擋板、在這里例如隔離盤6之間也可以設(shè)置彈簧元件14 (例如多個(gè)沿圓周分布的螺旋彈簧)，其軸向向凹槽10的軸向端面11的方向偏壓蓋環(huán)9并從而密封元件8。因此通過(guò)彈簧元件14壓開(kāi)兩密封元件8。由此特別在停頓時(shí)可以確保各密封元件的一確定的位置，由此可以可靠地起動(dòng)密封裝置I或壓縮機(jī)。
[0016]在密封裝置I中還設(shè)置輸入管道7，其連接于凹槽10并且經(jīng)由該輸入管道可以將密封介質(zhì)例如油在壓力Ptjil (其大于待密封的壓力Pd或在某些實(shí)施形式中至少大于壓縮機(jī)的吸入壓力)下輸入凹槽10中。在工作壓力Pd動(dòng)態(tài)改變的情況下自然必須適用PtjilAimax或使密封介質(zhì)的壓力動(dòng)力地適應(yīng)于工作介質(zhì)的壓力，從而總是適用P()il>Pd。密封介質(zhì)在徑向外部和軸向作用到各密封元件8或各蓋環(huán)9上，因此將它們徑向向內(nèi)壓向活塞桿3和軸向壓向腔盤4、5并因此密封活塞桿3和腔盤4、5。由此形成密封介質(zhì)阻擋，阻止壓縮機(jī)的待密封的氣態(tài)的工作介質(zhì)沿活塞桿3的泄漏。
[0017]圖2以有利的實(shí)施形式放大地示出一密封元件8，另外在圖2中在密封元件8與凹槽10的軸向端部11之間設(shè)置一選擇的支承環(huán)13，密封元件8在軸向上以第一端面20貼緊在支承環(huán)上。支承環(huán)13軸向貼緊腔盤4。如上對(duì)圖1已描述的，也可以取消支承環(huán)13，由此密封元件8以第一端面20直接軸向貼緊凹槽10的軸向端部11，亦即在這里貼緊腔盤4。
[0018]密封元件8具有徑向內(nèi)部的圓周面24，該圓周面由密封面12和鄰接該密封面的引入面23組成。密封面12設(shè)置在密封元件8的背離第一端面20的軸向端上。引入面23對(duì)此相對(duì)密封面12傾斜一角度α并且優(yōu)選將密封面12與第一端面20連接，密封元件8的對(duì)置于端面20的第二軸向端面21相對(duì)密封面12傾斜一角度β設(shè)置并且優(yōu)選連接于密封面12，在密封面12與第二端面21之間的邊緣構(gòu)成密封唇邊22。
[0019]由此密封元件8只以小的密封面12貼緊活塞桿3，以高壓(Ptjil)壓向活塞桿。由此產(chǎn)生高的摩擦負(fù)荷，密封元件8必須足夠長(zhǎng)久地經(jīng)受住該摩擦負(fù)荷。因此優(yōu)選由一種對(duì)摩擦有利的、但同時(shí)機(jī)械高強(qiáng)度的和溫度穩(wěn)定的材料、優(yōu)選塑料例如改性的PEEK (聚醚醚酮)或PPS (聚苯硫醚)材料制造密封元件8。在此通過(guò)密封介質(zhì)的壓力ρΜ1在密封元件8或蓋環(huán)9上作用力，其將密封元件8壓向腔盤4或支承環(huán)13并以密封面12壓向活塞桿3。由此在約50巴的密封介質(zhì)壓力Ptjil時(shí)在密封元件8與活塞桿3之間產(chǎn)生幾百牛高的摩擦力、典型地在100N與250N之間，并且產(chǎn)生幾百瓦高的摩擦功率、典型地在500W與1000W之間。但由于這樣的力和密封元件8的幾何形狀在密封元件8也作用卷邊力矩Ms，其試圖使密封元件變形。特別是很小的密封面12或密封唇邊22對(duì)此是很敏感的并且這樣的卷邊力矩可以妨礙在活塞桿3與密封面12之間的接觸，由此升高密封介質(zhì)泄漏。為了減少或阻止泄漏，設(shè)置蓋環(huán)9，其軸向貼緊密封元件8的前面的第二端面21 (它連接于密封面12)并以此支承密封唇邊22抗變形，從而密封唇邊可以不或只不顯著地變形。為此蓋環(huán)9部分地沿高度hd貼緊密封元件8，其中高度hd有利地為密封元件8高度匕的至少35%，至多85%。
[0020]同樣已表明，密封元件8在運(yùn)行中可能徑向擴(kuò)大，特別在多次起動(dòng)/停止壓縮機(jī)的操作時(shí)、在密封介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)的起動(dòng)/停止時(shí)或在密封元件首先必須進(jìn)入的啟動(dòng)操作時(shí)，這自然同樣增加密封介質(zhì)泄漏。為了阻止泄漏，蓋環(huán)9沿軸向方向也在徑向外部的圓周面25上覆蓋密封元件8。為此蓋環(huán)9沿一長(zhǎng)度Id貼緊外面的圓周面25，其中長(zhǎng)度Id有利地為密封元件8在外面的圓周面25上的寬度bM的至少25%直到100%。由此得出蓋環(huán)9的L形橫截面。
[0021]為了密封元件8的有利的運(yùn)行、亦即為了低的摩擦力或摩擦功率和小的密封介質(zhì)泄漏，還已證明有利的是，選擇角度α〈4°、但大于零，和角度β >75°，其中也可設(shè)想大于90°。同樣對(duì)此有利的是，密封面12的長(zhǎng)度Is為密封元件8在內(nèi)部的圓周面24上的寬度bri的最大50%。
[0022]支承環(huán)13在徑向外部可以具有軸向的面向密封元件8的肩部26，支承環(huán)13經(jīng)由該肩部徑向貼緊密封元件8，以便防止通常由金屬制成的支承環(huán)13可能與活塞桿3進(jìn)入接觸。在這種情況下蓋環(huán)9優(yōu)選沿一個(gè)長(zhǎng)度Id (其為密封元件8的寬度bM的至少25%直到75%)貼緊外面的圓周面25，以便為肩部26提供空間。支承環(huán)13以已知的方式阻止密封元件8由于起作力的壓力差被擠出到在腔盤4與活塞桿3之間的間隙中，這種擠出可能不利地影響密封元件8的功能。
【權(quán)利要求】
1.用于密封活塞式壓縮機(jī)的往復(fù)移動(dòng)的活塞桿(3)的密封裝置，該密封裝置包括第一和第二密封元件(8)，第一和第二密封元件軸向間隔開(kāi)地設(shè)置在密封裝置(I)的凹槽(10)中，其中各密封元件(8)設(shè)置成以第一端面(20)貼緊凹槽(10)的軸向端部(11)并且以密封面(12)貼緊活塞桿(3)，并且在密封裝置(I)中設(shè)置用于密封介質(zhì)的輸入管道(7)，該輸入管道與所述凹槽(10)連接；其特征在于，至少其中一個(gè)密封元件(8)的徑向內(nèi)部的圓周面(24)由所述密封面(12 )和鄰接該密封面的弓I入面(23 )組成，該引入面(23 )相對(duì)密封面(12)傾斜設(shè)置；在密封面(12)上鄰接一個(gè)背離凹槽(10)的所述軸向端部(11)的第二端面(21);并且設(shè)置剛性的蓋環(huán)(9)，該蓋環(huán)至少部分地徑向貼緊密封元件(8)的徑向外部的圓周面(25)且至少部分地軸向貼緊密封元件(8)的第二端面(21)。
2.按照權(quán)利要求1所述的密封裝置，其特征在于，蓋環(huán)(9)設(shè)計(jì)成L形的。
3.按照權(quán)利要求1所述的密封裝置，其特征在于，蓋環(huán)(9)在密封元件(8)的徑向高度(hr)的一部分(hd)上、優(yōu)選在該徑向高度(hj的至少35%直到最大85%上軸向貼緊密封元件(8)。
4.按照權(quán)利要求1所述的密封裝置，其特征在于，密封面(12)沿一個(gè)長(zhǎng)度(Is)延伸，該長(zhǎng)度最大為密封元件(8)的徑向內(nèi)部的圓周面(24)的軸向?qū)挾?bd的50%。
5.按照權(quán)利要求1所述的密封裝置，其特征在于，引入面(23)相對(duì)密封面(12)傾斜最大4。。
6.按照權(quán)利要求1所述的密封裝置，其特征在于，密封元件(8)的第二端面(21)相對(duì)密封面(12)傾斜至少75°。
7.按照權(quán)利要求1所述的密封裝置，其特征在于，蓋環(huán)(9)在密封元件(8)的徑向外部的圓周面(25)的軸向?qū)挾?bra)的至少25%直到最大100%上貼緊該密封元件。
8.按照權(quán)利要求1至6之一項(xiàng)所述的密封裝置，其特征在于，在凹槽(10)的軸向端部(11)與密封元件(8)之間設(shè)置支承環(huán)(13)，密封元件(8)設(shè)置成軸向貼緊該支承環(huán)。
9.按照權(quán)利要求8所述的密封裝置，其特征在于，支承環(huán)(13)在徑向外部具有面向密封元件(8)的軸向肩部(26)，該軸向肩部設(shè)置成在徑向外部貼緊密封元件(8)。
【文檔編號(hào)】F04B39/00GK103850914SQ201310612706
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月28日
【發(fā)明者】M·拉格勒爾, C·霍爾德, A·揚(yáng)德?tīng)? T·林德納-西爾韋斯特, A·勒德?tīng)? 申請(qǐng)人:賀爾碧格壓縮機(jī)技術(shù)控股有限公司