專利名稱：泄露速率受控的往復(fù)式氣體壓縮設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及利用往復(fù)式壓縮機對稱作有用氣體的氣體進行壓縮， 根據(jù)下文的定義，該有用氣體是所關(guān)心的氣體。更確切地說，在壓縮設(shè)備或壓縮機的各個氣缸中，本發(fā)明關(guān)注于控制 在活塞桿和氣缸之間必然存在泄漏的有用氣體的泄漏速率。
背景技術(shù)：
事實上，盡管存在下文所述的密封裝置，在以往復(fù)平移運動方式來回 運動的活塞桿和密封件之間.的間隙仍會造成外流的殘余泄漏，盡管該殘余 泄漏盡量小，仍然需要被控制，尤其是防止其因泄露而被排入大氣中或進 入緊鄰壓縮機的周圍環(huán)境中?，F(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)公開了 一種用于往復(fù)壓縮所關(guān)心的氣體的設(shè)備或機器，其通常包括畫限定壓縮室的至少一個初級氣釭(cylindre 616mentaire)，該氣缸 設(shè)有用于被壓縮的有用氣體的至少一個入口和至少一個出口 、與該氣缸協(xié) 同作用的活塞，該活塞具有從活塞伸出的操作桿；-包括通路的氣缸端部，活塞桿可以線性往復(fù)的方式通過所述通路； -在活塞桿和氣釭端部之間針對有用氣體密封的填料函式密封裝置； 通常，這種密封裝置沿活塞軸線包括環(huán)狀密封墊和至少 一個插入環(huán)的疊層， 該插入環(huán)不對活塞桿實施密封功能，而是按多種方式^皮構(gòu)造成與至少一個 相鄰的環(huán)狀密封墊一起適當(dāng)形成或限定一徑向通路，所述徑向通路從鄰近 活塞桿的內(nèi)部環(huán)狀間隙延伸至至少一個外周腔體，該密封墊和插入環(huán)沿氣 缸方向借助一填料函密封套緊密地相互壓緊；通常，每個中間密封墊包括
形成用于密封件的殼體的杯狀件，所述密封件通過適當(dāng)?shù)难b置抵靠杯狀件 的內(nèi)緣而4皮壓緊或壓縮，并且提供兩類密封件， 一類對活塞桿進行密封，而另一類對直接相鄰的密封墊的杯狀件的端部或插入板進行密封；-形成在氣缸端部或密封裝置體部中的一個或多個孔，所述孔與各個 插入環(huán)的外周腔體以密封的方式連通。具有這種構(gòu)造的設(shè)備工作時，尤其是隨著密封件的逐漸磨損，將會沿 活塞桿形成有用氣體向氣缸外部泄漏的路徑，沿所述路徑通過的有用氣體 從輸送壓力變?yōu)闅飧淄獠亢蜌飧锥瞬康膲毫?。通常，為限制從密封裝置逸 出到外部的有用氣體的量，在前側(cè)即最遠離氣缸的 一側(cè)沿活塞桿的長度排 列有一個或多個插入環(huán)，該插入環(huán)與形成在氣缸端部或密封裝置體部中的 一個或多個孔對準，并用于收集由壓力低于輸送壓力的有用氣體組成的泄 露氣體，以便使其再循環(huán)至壓縮室的輸送側(cè)或進入在先的氣釭，或者將其 排出到該設(shè)備的外部。在這種情況下，隨著密封件(密封墊)逐漸被磨損，氣體泄漏的速率 增加，但是，由于用于使泄露氣體再循環(huán)或?qū)⑵渑懦鲈撛O(shè)備的回路的內(nèi)在 壓降，通過前述孔回收的氣體流量不能顯著增加。因此，通過密封裝置離 開氣缸的有用氣體流的殘余速率永不為零，并且隨密封件的磨損而逐漸增 加。出于各種原因，尤其出于安全和環(huán)境方面的原因，不允許將這種殘余 氣體流直接排入大氣中。因此，需要將壓縮設(shè)備構(gòu)造成具有一軍殼，該軍殼利用活塞桿通過其 中每一個的一個或多個分隔件而在氣釭/氣缸端部和外部之間形成一個或多個密封的中間室，所述中間室中的每一個都能夠回收和控制殘余的有用 氣體流，尤其是對該殘余的有用氣體流的低壓力一一盡管該壓力高于大氣 壓力、目的地及任何處理要求進行控制。特別地，唯一的或最后一個中間 室可用于容納潤滑活塞桿所需的任何裝置。另外，與存在于氣缸端部或密封裝置體部內(nèi)的密封裝置類似，每個內(nèi) 部或中間分隔件、也可能是每個外部分隔件都具有另一密封裝置，該另一
密封裝置也具有填料函的結(jié)構(gòu)或構(gòu)造，并定位在相應(yīng)的中間室的內(nèi)部。 所述各種密封裝置^f吏氣缸由內(nèi)向外形成許多密封級。由于各種原因，尤其考慮到有用氣體的價格或成本，最重要的是限制 逸出活塞/氣缸端部的密封裝置的殘余氣體的流量。為此，已經(jīng)提出將加壓的阻擋氣體例如氮按下述方式注入上述各個密封級中-在最后一個或唯一的中間室中將阻擋氣體注入密封裝置中；-將相同的阻擋氣體注入氣缸端部的密封裝置中；-阻擋氣體以適當(dāng)?shù)姆绞搅鬟^在隔開兩個中間室的分隔件上的密封裝 置，從而將阻擋氣體作為與逸出氣缸/氣缸端部的有用氣體形成的混合物、 也可能與從氣缸/氣缸端部的密封裝置排出的阻擋氣體形成的混合物回收 入一個中間室中以便排出設(shè)備，例如排放到燃燒器中。實際上，前述注A/噴出通過與之前的方式相同的構(gòu)造實現(xiàn)，即每一個 都利用插入填料函內(nèi)的、與位于氣釭端部或密封裝置體部中的孔連通的環(huán) 實現(xiàn)。這使得對應(yīng)的壓縮設(shè)備復(fù)雜。此外，仍然有一些有用氣體逸出氣缸/ 氣缸端部的密封裝置，并由于混合在阻擋氣體中而被永久地損失掉。本發(fā)明的目的在于克服前述缺點。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明，還結(jié)合有U)存在隔離氣體源，該隔離氣體不是所關(guān)心的氣體，而是加壓氣體；(b) 氣釭/氣缸端部的密封裝置的(填料函式)疊層包括兩個插入環(huán)， 其中離開氣缸一定距離的一個,皮稱為前環(huán)，而最靠近所述氣釭的另 一個祐: 稱為后環(huán)；(c) 氣釭端部或密封裝置體部具有兩個孔，其中的一個4皮稱為前孔， 而另一個被稱為后孔，它們在一側(cè)與被稱為前環(huán)和后環(huán)的兩個插入環(huán)的各 自的兩個外周腔體連通，而在另一側(cè)至少在前孔的情況下與隔離氣體源連 通，通過這種結(jié)構(gòu)，在工作過程中會從前插入環(huán)和活塞桿之間的內(nèi)部環(huán)狀
間隙生成用于隔離氣體的管狀隔離氣體路徑，該路徑沿活塞桿幾乎從密封 裝置的一端延伸至另一端。由于本發(fā)明，在氣缸/氣缸端部的密封裝置中，4艮據(jù)現(xiàn)有技術(shù)由所關(guān)心 的有用氣體組成的泄漏氣體流基本由用于不關(guān)心的隔離氣體的穩(wěn)定的管狀 氣體路徑代替。因此，完全不必在密封裝置的某些中間級處回收泄漏氣體流以《更排出 或使其再循環(huán)。另外，從密封裝置逸出的殘余氣體主要由不關(guān)心的隔離氣體組成，并 且該隔離氣體尤其由于其無害于環(huán)境或由于該氣體的存在不會對壓縮機或 壓縮機的環(huán)境造成危險而被選取。此外，根據(jù)本發(fā)明，在某些情況下可以將氣釭和罩殼之間的分隔限制 成一個單一的密封的中間室。一般地并Jbf目對而言，術(shù)語"關(guān)心"和"不關(guān)心"應(yīng)理解為，被稱為 有用氣體、也被稱為"工作氣體"的氣體具有經(jīng)iWKi，例如是氧、甲烷、氫等，而被稱為隔離氣體的氣體則除了獲得該氣體的成本外幾乎不具有經(jīng) 濟價值，或在任何情況下的經(jīng)濟價值都低于所謂的有用氣體，例如是氮或 空氣。有用氣體和隔離氣體的選取相互依賴，應(yīng)理解，隔離氣體還必須滿足其他條件，包括-必須是惰性的，并且不與有用氣體和/或壓縮機的各個部件一一包括 油和潤滑劑一一M應(yīng)；-對環(huán)境和操作者等不具有危險性或是無害的；例如，其為無腐蝕性、 無爆炸性、非氧化劑或不可燃或無毒的氣體。


下面將參考附圖對本發(fā)明進行說明，在附圖中 -圖1示意性地示出結(jié)合有根據(jù)本發(fā)明的密封裝置的往復(fù)式壓縮機或 壓縮設(shè)備；
-圖2以示例的方式示出根據(jù)本發(fā)明的位于根據(jù)圖1的機器的氣缸/氣 缸端部的密封裝置。
具體實施方式
根據(jù)圖1和2，用于有用氣體的往復(fù)式壓縮機或壓縮設(shè)備1包括-限定壓縮室3的至少一個氣缸2，該氣缸設(shè)有用于分送被壓縮的有 用氣體的至少一個入口 (未示出)和至少一個出口 4;與該氣缸協(xié)同作用 的活塞5，該活塞具有從活塞伸出的操作桿6;國包括通路8的氣缸端部7,活塞桿6可以往復(fù)平移運動通過該通路8;-在活塞桿6和氣缸端部7之間針對有用氣體密封的填料函式密封裝 置9，該密封裝置9沿活塞桿6的軸線包括多個環(huán)狀密封墊10和兩個插入 環(huán)111、 112的疊層，每個插入環(huán)被設(shè)計為形成一徑向通路12，該徑向通 路12從鄰近活塞桿6的內(nèi)部環(huán)狀間隙13延伸至與氣缸端部或密封裝置體 部7中的通路8的內(nèi)面鄰近的至少一個外周腔體141或142;-形成在氣缸端部或密封裝置體部7中的兩個孔151和152，它們與 密封裝置9的各個插入環(huán)111和112的外周腔體以密封的方式連通。如圖2所示，每個環(huán)狀密封墊10包括一杯狀件21，該杯狀件21形成 用于單個密封件或通過適當(dāng)裝置壓緊或壓縮的兩個疊置的密封件22的殼 體，在圖2的情況下，該適當(dāng)裝置為抵靠在杯狀件21的表面上的環(huán)形彈簧 或軸向彈簧23。實際上，這些密封件22執(zhí)行兩種密封功能，即對活塞桿6 進行密封和對直接相鄰的密封墊10的杯狀件21的端部或相應(yīng)的插入板進 行密封。根據(jù)本發(fā)明，如上所述還結(jié)合有(a) 存在隔離氣體源16，該隔離氣體不是所關(guān)心的氣體，而是加壓氣體；(b) 密封裝置9的疊層包括兩個插入環(huán)111、 112，其中離開氣缸2 一定距離的一個^L稱為前環(huán)111，而最靠近所述氣缸的另一個^^稱為后環(huán) 112;
(c)相應(yīng)地，氣缸端部或密封裝置體部7具有兩個孔151和152，其 中的一個^f皮稱為前孔151，而另一個被稱為后孔152，它們在一側(cè)與被稱為 前環(huán)和后環(huán)的兩個插入環(huán)111和112的各自的兩個外周腔體141 、142連通， 而在另一側(cè)至少在前孔151的情況下與加壓隔離氣體源16連通。因此，在工作過程中，由于前述措施而從活塞桿6和插入環(huán)111之間 的內(nèi)部環(huán)狀間隙13生成主要由隔離氣體組成的管狀隔離氣體路徑，該路徑 沿活塞桿6幾乎從密封裝置9的一端延伸至另一端。
如圖1所示，所述(壓縮)設(shè)備還包括供給回路17和控制閥18，所 述供給回路17自隔離氣體源16與前述前孔151連通，所述控制閥18用于 根據(jù)在前述后孔152的出口處獲得的壓力來控制前述隔離氣體路徑的壓 力。
優(yōu)選地，將隔離氣體路徑中的氣體壓力值設(shè)定為低于氣體進入壓縮室 3的進氣壓力，其目的在于限制隔離氣體通向氣缸2的程度。
權(quán)利要求
1.一種用于壓縮有用氣體的往復(fù)式壓縮設(shè)備(1)，包括-限定壓縮室(3)的至少一個氣缸(2)，該氣缸設(shè)有用于被壓縮的有用氣體的至少一個入口和至少一個出口(4)；與該氣缸協(xié)同作用的活塞(5)，該活塞具有從活塞伸出的操作桿(6)；-包括通路(8)的氣缸端部(7)，所述活塞桿可以線性往復(fù)的方式通過該通路(8)；-在活塞桿(6)和氣缸端部(7)之間針對有用氣體進行密封的填料函式密封裝置(9)，該密封裝置(9)沿活塞桿(6)的軸線包括多個環(huán)狀密封墊(10)和至少一個插入環(huán)(111，112)的填料函式疊層，所述插入環(huán)被設(shè)計為形成徑向通路(12)，該徑向通路(12)從鄰近活塞桿(6)的內(nèi)部環(huán)狀間隙(13)延伸至與氣缸端部或密封裝置體部(7)中的通路(8)的內(nèi)面鄰近的至少一個外周腔體(141，142)；-形成在氣缸端部或密封裝置體部(7)中的至少一個孔(151，152)，所述孔與密封裝置的腔體以密封的方式連通；其特征在于，該設(shè)備結(jié)合有(a)存在隔離氣體源(16)，該隔離氣體不是所關(guān)心的氣體，而是加壓氣體；(b)密封裝置(9)的疊層包括兩個插入環(huán)(111，112)，其中離開氣缸一定距離的一個是前環(huán)(111)，而最靠近所述氣缸的另一個是后環(huán)(112)；(c)氣缸端部或密封裝置體部(7)具有兩個孔前孔(151)和后孔(152)，它們形成為在一側(cè)分別與兩個插入環(huán)即前環(huán)和后環(huán)的兩個外周腔體(141，142)連通，而在另一側(cè)至少在前孔(151)的情況下與隔離氣體源(16)連通，從而從內(nèi)部環(huán)狀間隙(13)生成一用于隔離氣體的管狀隔離氣體路徑，該路徑沿活塞桿(6)幾乎從密封裝置(9)的一端延伸至另一端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括供給回 路(17)和控制閥(18),所述供給回路(17)自隔離氣體源(16)與所 述前孔(151)連通，所述控制閥(18)用于根據(jù)在所述后孔(152)的出 口處獲得的壓力來控制所述隔離氣體路徑的壓力。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，將所述隔離氣體路徑 的氣體壓力值設(shè)定為低于氣體進入壓縮室(3)的進氣壓力。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于壓縮當(dāng)前氣體的往復(fù)式設(shè)備(1)，該設(shè)備包括限定壓縮室(3)的至少一個氣缸(2)；與該氣缸配合的活塞(4)，活塞桿(6)從所述活塞伸出；氣缸端部(7)，其包含供活塞桿線性往復(fù)移動的通路(8)；以及在活塞桿(6)和氣缸端部(7)之間的填料函式密封裝置(9)。本發(fā)明的特征在于，使用提供不關(guān)心的加壓隔離氣體的源(16)；密封裝置疊層包括兩個插入環(huán)(111，112)，即離開氣缸一定距離布置的前環(huán)(111)和距離氣缸較近布置的后環(huán)(112)；氣缸端部或密封裝置體部(7)設(shè)有前孔(151)和后孔(152)，使得兩個孔在一側(cè)分別與兩個插入環(huán)中的兩個外周腔體(141，142)連通，而在另一側(cè)至少前孔(151)與隔離氣體源(16)連通，從而借助于內(nèi)部環(huán)形間隙沿活塞桿(6)的長度產(chǎn)生幾乎從密封裝置(9)的一端延伸至另一端的包含隔離氣體的管狀隔離氣體路徑。
文檔編號F16J15/18GK101120171SQ200680005335
公開日2008年2月6日 申請日期2006年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月17日
發(fā)明者D·費拉耶 申請人:喬治洛德方法研究和開發(fā)液化空氣有限公司