DE3001364A1

DE3001364A1 - Verfahren und vorrichtung zur rueckfuehrung von leckgasen aus den stopfbuchsen zur kolbenstangenabdichtung von kolbenverdichtern

Info

Publication number: DE3001364A1
Application number: DE19803001364
Authority: DE
Inventors: Helmut 4450 Lingen Hänies; Otto Dipl.-Ing. Tieke
Original assignee: Wintershall AG
Current assignee: Wintershall AG
Priority date: 1980-01-16
Filing date: 1980-01-16
Publication date: 1981-07-23

Description

"Verfahren und Vorrichtung zur Rückführung
von Leckgasen aus den Stopfbuchsen zur Kolbenstangenabdichtung von Kolbenverdichtern" Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Rückführung von Leckgasen aus den Stopfbuchsen, die zur Eolbenstangenabdichtung von Eolbenverdichtern eingesetzt sind.
Bei einfachen Stopfbuchsen bekannter Bauart, die aus Grundbuchse, Packungsringen und Stopfbuchsenbrille bestehen und zur Abdichtung der Kolbenstange von Kolbenverdichtern für Gase eingesetzt sind, kann es nicht verhindert werden, daß durch die Packung der Stopfbuchse das sogenannte Leckgas nach außen entweicht. Insbesondere bei der Verdichtung von brennbaren Gasen oder solchen, die mit Luft explosible Gemische bilden, oder von gesundheitsschädlichen Gasen in solchen Kolbenverdichtern, kann das Leckgas eine ernste Gefahr für die Umwelt sein.
Um dieser Gefahr zu begegnen, ist versucht worden, durch besondere Auswahl des Materials der Packungsringe deren Dichtungswirkung zu verbessern. Als vorteilhaft haben sich hierzu Materialien, wie Bronce, Weißmetall, Teflon oder technisch erzeugter Kohle erwiesen. Aber auch aus diesen Materialien gefertigte Packungsringe können das Durchströmen von Leckgasen durch die Stopfbuchsen, die für die Abdichtung der Kolbenstangen von Kolbenverdichtern eingesetzt sind, nicht restlos unterbinden.
Es wurde daher nach Möglichkeiten gesucht, die durch Stopfbuchsen zur Abdichtung der Kolbenstangen von Kolbenverdichtern unvermeidlich austretenden Leckgase nicht in die umgebende Atmosphäre gelangen zu lassen.
Es wurde ein Verfahren der eingangs angegebenen Art gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Leckgase in einer zur umgebenden Atmosphäre hin abgedichteten Gasabsaugkammer gesammelt, daraus abgesaugt und der Ansaugseite des Kolbenverdichters wieder zugeführt werden1 wobei in der Gasabsaugkammer gegenüber dem Druck der umgebenden Atmosphäre ein ueberdruck von 200 bis 500 Pa aufrechterhalten wird.
Zur Durchführung dieses Verfahrens hat sich eine Vorrichtung besonders bewährt, die in der Figur 1 als Beispiel schematisch dargestellt ist und bei der vor der Hauptstopfbuchse 1 eine Gasabsaugkammer 2 angeordnet ist, die durch eine Vorstopfbuchse 3 zur umgebenden Atmosphäre hin abgedichtet und über eine Leitung 7 mit der Saugseite eines Injektors 4 verbunden ist, zu dessen Druckseite eine Leitung 8 führt, die von der Druckseite des Kolbenverdichters 9 ausgeht und in ihrem Verlauf ein Regelventil 5 aufweist, dessen Steuerleitung 10 zur Gasabsaukammer 2 führt. Diese Steuerleitung 10 bewirkt zusammen mit dem Regelventil 5 die Aufrechterhaltung eines konstanten Drucks in der Gasabsaugkammer.
Bisher ist bei der Abdichtung der Kolbenstangen von Kolbenverdichtern, insbesondere für die Gasverdichtung mittels Stopfbuchsen, immer versucht worden, deren Dichtwirkung zu verbessern und zu erhöhen. Da diese Versuche aus physikalischen Gründen zwangsläufig an eine Grenze stoßen, geht die Erfindung von der Unvermeidlichkeit des Austritts von Leckgasen aus einer solchen Stopfbuchse aus und sammelt dieses Leckgas in einer zur umgebenden Atmosphäre hin abgedichteten Gasabsaugkammer, die vorteilhaft direkt vor der Hauptstopfbuchse und koaxial zu dieser angeordnet ist. Die Kolbenstange des Kolbenverdichters läuft durch die Gasabsaugkammer hindurch zum Antrieb. Die Durchtrittsöffnung für die Kolbenstange in der Außenwand der Gasabsaugkammer muß ebenfalls zur umgebenden Atmosphäre möglichst gasdicht abgedichtet sein. Vorteilhaft erfolgt diese Abdichtung durch eine Vorstopfbuchse. Es hat sich bewahrt, diese Vorstopfbuchse zusätzlich mit Zentrierringen und Tellerfedern auszurüsten, die dichtend auf die Packungsringe einwirken. Ein Beispiel einer solchen Vorstopfbuchse ist in Figur 2 schematisch dargestellt.
An die Gasabsaugkammer 2 schließt sich die Vorstopfbuchse 3 an, die aus drei Stopfbuchskamnern 21 besteht, welche über die Verschraubungen 27 mit dem Gehäuse der Gasabsaugkammer 2 lösbar verbunden sind. Jede der Stopfbuchskammern 21 ist mit einem Stützring aus Deva-Xetall 22, zwei tangential geteilten Dichtringen aus Kunststoff 23, zwei Schlauchfedern 24, einer Druckplatte 25 und einer Tellerfeder 26 ausgerüstet.
Durch ein minimales Axialspiel der Einbauten in den Stopfbuchskammern können sich die Dichtelemente beim Anfahren an der Kolbenstange zentrieren. Da ein Festklemmen exzentrisch zur Kolbenstange in der Vorstopfbuchskammer ausgeschlossen ist, kann kein Gas über einen Ringspalt an der Kolbenstange und der radialen Dichtfläche der Dichtringe zur nächsten Kammer übertreten.
Durch die größere Ausdehnung der Kunststoff-Dichtringe als die der Stopfbuchskammern spannt sich die Tellerfeder und drückt die Innenteile auf die Planfläche des Stopfbuchskammergehäuses. Die Dichtringe können sich dadurch nicht in Kolbenhubrichtung bewegen, und es kann kein Gas zwischen Auflagefläche, Dichtring und Kammer hindurchgepumpt werden, so daß kein Gas nach außen gelangt. Da die Leckgase in der Gasabsaugkammer unter einem geringeren Druck stehen als die Gase in dem Verdichtungszylinder und nur geringfügig über dem Atmosphärendruck gehalten werden, treten aus der Vorstopfbuchse nach außen - wenn überhaupt - nur vernachlässigbar geringe Leckgasmengen aus. Aus der Gasabsaugkammer werden die dort gesammelten Leckgase kontinuierlich oder in wiederholten Schüben abgesaugt.
Hierzu hat es sich bewahrt, die Gasabsaugkammer über eine Leitung mit der Ansaugseite eines Injektors zu verbinden, der die Leckgase der Ansaugseite des Eolbenverdichters wieder zuführt.
Die Druckseite des Injektors 4 ist dazu vorteilhaft über Leitung 7 mit der Druckseite des Kolbenverdichters 9 verbunden, wobei in der Leitung 7 ein Regelventil 5 vorgesehen ist, das über die Steuerleitung 10 mit der Gasabsaugkammer 2 in Verbindung steht. Bei mehrstufigen Maschinen ist die Druckseite des Injektors 4 über Leitung 7 mit der Druckseite der ersten Stufe verbunden. Mittels dieses Regelventils 5 wird der Injektor 4 so gesteuert, daß in der Gasabsaugkammer 2 gegenüber dem Druck der umgebenden Atmosphäre ein Überdruck von 200 bis 500 Pa aufrechterhalten wird.
Steigt der Druck der Gasabsaugkammer 2 über den vorstehend angegebenen Wert, öffnet sich das Regelventil 5 und gibt dem durch Leitung 7 zuströmenden Druckgas den Weg zum Injektor 4 frei, der dadurch seine Funktion aufnimmt und eine entsprechende Menge Leckgas aus der Gasabsaugkammer 2 absaugt, bis deren Innendruck auf den angegebenen Wertbereich abgesunken ist. Der den Injektor 4 verlassende Gasstrom wird dem Ansaugbehälter 6 zugeführt, aus dem der Kolbenverdichter 9 ansaugt.
Nach der Erfindung ist es möglich, bei gasverdichtenden Kolbenverdichtern Gasverluste durch die Abdichtung der Kolbenstange praktisch vollstandig zu verhindern.
Damit werden nicht nur die sonst an Kolbenverdichtern für Gase auftretenden Gasverluste vermieden, sondern auch noch eine Verunreinigung der umgebenden Atmosphäre.
Die letztgenannte Wirkung der Erfindung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn giftige oder auf andere Art gesundheitsschädliche Gase in Kolbenverdichtern komprimiert werden sollen.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Rückführung von Leckgasen aus den Stopfbuchsen zur Kolbenstangenabdichtung von Kolbenverdichtern, dadurch gekennzeichnet, daß die Leckgase in einer zur umgebenden Atmosphäre hin abgedichteten Gasabsaugkammer gesammelt, daraus abgesaugt und der Ansaugseite des Kolbenverdichters wieder zugeführt werden, wobei in der Gasabsaugkammer gegenüber dem Druck der umgebenden Atmosphäre ein Überdruck von 200 bis 500 Pa aufrechterhalten wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Hauptstopfbuchse (1) eine Gasabsaugkammer (2) angeordnet ist, die durch eine Vorstopfbuchse (3) zur umgebenden Atmosphäre hin abgedichtet und über eine Leitung (7) mit der Saugseite eines Injektors (4) verbunden ist, zu dessen Druckseite eine Leitung (8) führt, die von der Druckseite des Kolbenverdichters (9) ausgeht und in ihrem Verlauf ein Regelventil (5) aufweist, dessen Steuerleitung (10) zur Gaskammer (2) führt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorstopfbuchse (3) aus drei Stopfbuchsenkainmern (21) besteht, von denen åede mit einem Stützring aus Deva-Metall (22), zwei tangential geteilte Dichtringe aus Kunststoff (23), zwei Schlauchfedern (24), eine Druckplatte (25) und eine Tellerfeder (26) aufweist.