[发明专利]密封组件及其操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于密封活塞压缩机的活塞杆的密封组件，该活塞杆轴向延伸且能够沿轴向往复运动。本发明还涉及该密封组件的操作方法。

背景技术

活塞压缩机是被用于输送气体或用于压缩气体直至任意高压的做功机械。这种压缩机以柱塞原理运行，即压缩室在吸入气体后完全关闭。在力作用下，气缸容积减小且所述气体被压缩。这种也被称为十字头活塞压缩机的活塞压缩机包括能线性往复运动的活塞杆，活塞杆一方面连接至活塞，另一方面连接至十字头或曲轴传动机构。为了隔离活塞和曲轴传动机构之间的高压力差，沿活塞杆布置具有腔室盘的压封机构。这种压封机构包括至少一个呈密封环或刮环状的封环。通常朝，这种压封机构朝向曲轴传动机构侧地包括至少一个刮环用于刮除粘附至活塞杆的油，例如来自曲轴传动机构的润滑油。

文献AT512609公开了一种具有腔室盘的压封机构，其中，每个腔室盘形成一个封腔，并且至少一个呈刮环或密封环形式的封环布置在至少其中一个封腔内用于刮除粘附至活塞杆的油。封环通过弹簧件在轴向上被偏置以阻止在封环和腔室盘界面之间形成渗漏路径。文献AT512609所公开的封环结合弹簧件的结构具有以下缺点，在活塞杆的每次冲程中，封环均有轴向间隙，因而在封环和封环所暂时抵靠的腔室盘界面之间有径向间隙敞开，油能不受阻碍地经该径向间隙从曲轴箱或传动机构进入封腔。另外，刮环受到更严重磨损，因此须以更短的维护间隔进行更换。

文献AT508782公开了一种两个封环结合一个弹簧件的组件。该组件的缺点是，由封环的轴向间隙决定了可能在两个封环之间和/或在封环和腔室盘界面之间有径向间隙敞开，故油能从活塞杆或曲轴箱不受阻碍地经该径向间隙进入封腔。刮环还受到更严重磨损，因此须以更短的维护间隔进行更换。

文献US5,558,341公开了一种用于不可压缩流体的密封装置。该密封装置适合密封转动轴。但这种密封装置不适合用于密封沿轴向执行往复运动的轴。

发明内容

本发明的任务是提供一种更有利的密封组件，其更不易于形成径向间隙且还具有较小的磨损。

该任务尤其通过一种用于密封活塞压缩机的活塞杆的密封组件来完成，该活塞杆轴向延伸且能轴向往复运动，该密封组件包括至少一个封腔，其中该封腔在轴向上由第一和第二侧壁界定，其中呈密封环或刮环状的至少一个封环和一弹簧装置布置在所述封腔内，并且该弹簧装置和所述至少一个封环从所述第一侧壁起沿所述轴向依次布置，其中所述封环抵靠第二侧壁，并且所述弹簧装置以磁性弹簧形式构成且由沿所述轴向间隔的两个组合件构成，即第一组合件和第二组合件，其中每个组合件包括至少一个磁体，并且所述磁体以相互匹配方式布置在所述两个组合件中，从而所述两个组合件相互排斥。

该任务尤其还通过一种操作用于密封活塞压缩机的活塞杆的密封组件的方法来完成，该活塞杆轴向延伸且能轴向往复运动，其中该密封组件包括至少一个封腔，并且包括电磁体的磁性弹簧装置和至少一个封环沿所述轴向依次布置在所述封腔中，其中所述活塞压缩机的状态参数被测量，并且该电磁体根据所述状态参数被控制，以便根据所述状态参数来改变由所述磁性弹簧装置施加至所述封环的弹簧力。

已经证明，通过增加弹簧力能减小在封环和腔室盘界面之间或者在两个相邻布置的封环之间形成的轴向间隙或径向间隙。但如果在封环与腔室盘之间或在两个封环之间的相互压紧力太大，则增大弹簧力会造成封环的径向移动、也就是沿活塞杆延伸方向的径向的移动会被减弱或阻止。这造成封环相对于活塞杆保持在偏心位置上，这导致封环磨损加剧且封环渗漏加剧。使用磁性弹簧的优点是其具有非线性弹簧特性。有利地这样选择磁性弹簧的弹簧力，即封环沿径向运动是可行的，并且当在封环和腔室盘界面之间或在两个封环之间出现轴向间隙或轴向移位时，弹簧力非线性增大，即超比例增大。这种非线性弹簧特性会使得轴向间隙被减小或阻止，对此，封环沿径向运动至少暂时可行。根据本发明的密封组件因此具有以下优点，其更不易于形成径向间隙且封环具有更小磨损或更高的密封性。磁性弹簧还具有磨损小的优点。

在一个尤其有利的实施方式中，该磁体以永磁体形式构成。本实施方式的优点是弹簧装置能够尤其成本划算且可靠地构成。在另一个有利实施方式中，两个组合件的磁体以电磁体形式构成。在另一个可行的实施方式中，一个组合件的磁体呈永磁体状而另一组合件的磁体呈电磁体状。包括至少一个电磁体的弹簧装置的实施方式有以下优点，由弹簧装置施加的弹簧力能通过电磁体的相应磁化进行控制。密封组件所需的弹簧力尤其取决于活塞压缩机的转速或冲程频率。因此在一个有利方案中设有调节装置，其根据活塞压缩机的转速调节该弹簧力。