DE4122451C1

DE4122451C1 - Stuffing box for toxic gas compressor - includes seals and flushing gas chambers with flushing gas connection tangential to piston rod

Info

Publication number: DE4122451C1
Application number: DE19914122451
Authority: DE
Inventors: Hermann-Josef Dipl.-Ing. 5120 Herzogenrath De Capellmann; Johannes Dr.-Ing. 5133 Birgden De Nickol
Original assignee: Neuman & Esser Maschinenfabrik 5132 Uebach-Palenberg De
Current assignee: Neuman & Esser Maschinenfabrik 5132 Uebach-Palenberg De
Priority date: 1991-07-06
Filing date: 1991-07-06
Publication date: 1993-03-11
Anticipated expiration: 2011-07-07

Abstract

The upstream and intermediate stuffing boxes have seals and flushing gas chambers. The flushing gas connection (2) is tangential to the piston rod (5) so that the flushing gas impacts the pressure side (8) of the stuffing box (6) at an angle. The tangential angle is 45 and 90 degrees.The ring gap between the gas chamber (1) and pressure side (8) has a multistart groove (4) similar to a thread way. ADVANTAGE - Angular impact of gas intensifies flushing action round the piston rod thus scouring out gas inclusion.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vor- oder Zwischenstopfbuchse zur Abdichtung der Kolbenstange bei Hubkolbenmaschinen, insbesondere Hubkolbenverdichtern für aggressive, toxische Gase, die neben Abdichtelementen Spülgaskammern mit Spülgasanschlüssen nachgeordnet haben.The invention relates to a pre or Intermediate stuffing box for sealing the piston rod in reciprocating engines, in particular Reciprocating compressors for aggressive, toxic gases, which in addition to sealing elements with purge gas chambers Subsequent purge gas connections.

In Hubkolbenverdichtern für aggressive, toxische Gase werden als Kolbenstangendichtung hochwirksame Abdichtelemente in Stopfbuchspackungen zur Anwendung gebracht, bei denen neben den Abdichtelementen noch zusätzlich Sperr- und/oder Spülgaskammern nachgeordnet sind. Trotz dieser Maßnahmen gelingt es in vielen Fällen nur unzureichend, das sogenannte Durchschlagen von Leckagen zu vermeiden. Bei aggressiven, toxischen Gasen genügen bereits geringste Leckageströme, um Verstöße gegen die immer strenger werdenden Umweltvorschriften herbeizuführen sowie auch nachfolgend funktionsstörende Korrosionserscheinungen an Bauteilen und selbst der Schmiermittelfüllung auszulösen. Alle diese Nachteile sind in der Regel nur mit hohen Kosten, wenn überhaupt zu kompensieren. Die geringen Leckagen werden nicht zuletzt durch die trotz der hohen Bearbeitungsgüte dennoch vorhandenen kleinsten Vertiefungen in der Kolbenstangenoberfläche und den in ihnen eingelagerten kleinen Gasmengen hervorgerufen. Diese eingelagerten Gasmengen lassen sich auch von noch so intensiv wirkenden Abstreifelementen nicht aus diesen Einbettungen herauslösen.In reciprocating compressors for aggressive, toxic Gases are highly effective as piston rod seals Sealing elements in stuffing box packs for use brought, in addition to the sealing elements additionally sealing and / or purge gas chambers are subordinate. Despite these measures, it works in many cases inadequate, the so-called Avoid penetration of leaks. At aggressive, toxic gases are already sufficient lowest leakage flows to always violate the bring about stricter environmental regulations as well as subsequently malfunctioning Corrosion phenomena on components and even the Trigger lubricant filling. All these Disadvantages are usually only with high costs, to compensate if at all. The minor Last but not least, leakages are caused by the high processing quality the smallest available Wells in the piston rod surface and small amounts of gas stored in them evoked. Leave these stored gas quantities even from the most intense ones Stripping elements not from these embeddings detach.

Aus der DE-PS 6 08 976 ist eine Kolbenstangendichtung mit einer Stopfbuchse bekannt, die zwischen den Dichtungsringen eine Spülkammer aufweist, in die Sperr- und Schmierflüssigkeit oder Paste gedrückt wird. Über eine vor dem inneren Ende der Stopfbuchse angeordnete Austrittskammer wird die Sperrflüssigkeit abgeleitet. Über die Art der Einströmung werden keine Aussagen gemacht.From DE-PS 6 08 976 is a piston rod seal with a stuffing box known between the Sealing rings has a rinsing chamber into which Locking and lubricating fluid or paste pressed becomes. Via one in front of the inner end of the stuffing box arranged outlet chamber becomes the Barrier liquid derived. About the type of Influence no statements are made.

In der EP 01 63 552 B1 wird eine Dichtungsanordnung beschrieben, bei der zur Kühlung einer rotierenden Welle eine Ringkammer vorgesehen ist, durch die eine Kühlflüssigkeit gepumpt wird. Die Einströmung erfolgt bezüglich der zu kühlenden Welle außermittig, jedoch nicht tangential.EP 01 63 552 B1 describes a sealing arrangement described, for cooling a rotating An annular chamber is provided through which a shaft Coolant is pumped. The inflow takes place with respect to the shaft to be cooled off-center, but not tangential.

Aus der GB 9 59 461 ist eine Dichtungsanordnung bekannt, bei der ein gekühltes Sperrgas an die rotierende Welle herangeführt wird, wobei allerdings offen bleibt, wie die Einströmung im einzelnen vorgenommen wird.From GB 9 59 461 is a sealing arrangement known, in which a cooled sealing gas to the rotating shaft is introduced, however remains open, like the inflow in detail is made.

Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Vor- oder Zwischenstopfbuchse zu schaffen, mit der die Einlagerung kleiner Gasmengen in der Kolbenstangenoberfläche und somit ein Durchschlagen von Leckagen wirksam verhindert werden können.The object of the invention is therefore a preliminary or To create a stuffing box with which the Storage of small amounts of gas in the Piston rod surface and thus puncture leakage can be effectively prevented.

Diese Aufgabe wird mit einer Vor- oder Zwischenstopfbuchse gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche. This task comes with a preliminary or Intermediate stuffing box solved according to claim 1. Advantageous refinements are the subject of Subclaims.

Erfindungsgemäß ist die Spülgaskammer zwischen den Abdichtelementen und der Druckseite der Buchse angeordnet, wobei der Spülgasanschluß bezüglich der Kolbenstange tangential und bezüglich der Kolbenstangenachse unter einem Neigungswinkel ausgerichtet ist. Durch diese Ausrichtung des Spülgasanschlusses bezüglich der Kolbenstange und der Kolbenstangenachse, wobei der Neigungswinkel α vorzugsweise zwischen 45 und 90°C liegt, wird eine intensive Spülströmung an der bzw. um die Kolbenstange in der Spülkammer erzeugt, der schräg gegen die Druckseite gerichtet ist. Es wird somit ein Gasstrahl erzeugt, der die an der Kolbenstange anhaftenden bzw. in den kleinen Vertiefungen eingebetteten Gasteilchen des Verdichtungsmediums ab- bzw. herauslöst. Dies gelingt, wenn eine entsprechend gerichtete und kräftige Strömung mit höherem Energiegehalt als dem an der Kolbenstange anhaftenden Gasfilm wirksam wird. Diese Spülgasströmung erreicht durch die erzeugte Drallströmung entgegen der Durchtrittsrichtung des Leckmassenstromes ihre hohe Wirksamkeit. Der Druck des Spülgasstromes wird etwa 0,1 bis 0,3 bar größer gewählt als der Leckgasstrom oder der des Gases im Zwischengehäuse.According to the purge gas chamber between the Sealing elements and the pressure side of the socket arranged, the purge gas connection with respect to Piston rod tangential and with respect to the Piston rod axis at an angle of inclination is aligned. By aligning the Purge gas connection with respect to the piston rod and Piston rod axis, the angle of inclination α is preferably between 45 and 90 ° C, a intensive flushing flow on or around the Piston rod generated in the rinsing chamber, the oblique is directed against the pressure side. So it will a gas jet is generated which is on the piston rod adhering or in the small depressions embedded gas particles of the compression medium detaching or detaching. This works if one accordingly directed and strong flow with higher energy content than that on the piston rod adhering gas film is effective. These Purge gas flow achieved through the generated Swirl flow against the direction of passage of the Leakage mass flow their high effectiveness. The pressure the purge gas flow becomes about 0.1 to 0.3 bar larger selected as the leak gas flow or that of the gas in the Intermediate housing.

Gegenüber den bekannten Ausführungen, die in vielfältig gestalteten Ausbildungen auf dem Markt sind, zeigt die erfindungsgemäße Lösung eine sprunghafte Verbesserung der Funktionalität, zumal keine höheren Verschleißwerte an der Laufpaarung bei geringerer Leckage hervorgerufen werden und andererseits nur geringe Mehrkosten erforderlich sind. Die aufzuwendenden Mehrkosten stehen in keinem Verhältnis zum erreichten Vorteil und amortisieren sich oft in wenigen Tagen ihres Einsatzes.Compared to the known versions, which are in diverse training courses on the market are, the solution according to the invention shows a abrupt improvement in functionality, especially no higher wear values on the barrel pair less leakage and on the other hand, only minimal additional costs are required are. The additional costs to be incurred are none Relationship to the advantage achieved and amortize often in a few days of use.

Um die Wirksamkeit der Gasströmung zu verbessern, weist die Buchse an ihrem Ringspalt zwischen der Spülgaskammer und der Druckseite mindestens eine mehrgängige, gewindeähnliche Rille auf. Durch diese Rille bzw. diese Rillen wird im Bereich des Ringspaltes eine gegen den Leckagestrom gerichtete Gasströmung erzeugt, so daß ein Eindringen der oft toxischen oder aggressiven Gase in die Spülkammer noch wirksamer verhindert wird. Hierbei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Anströmrichtung des Spülgasstromes unter dem Winkel α etwa auch ihre Fortsetzung in den gewindeähnlichen Rillen unter diesem Winkel findet. Die Drehrichtung der Rille oder der Rillen ist an die tangentiale Ausrichtung des Spülgasstromes angepaßt, so daß sich die durch die Ausrichtung des Spülgasanschlusses erzeugte Drallströmung ungehindert in der Rille oder in den Rillen fortsetzen kann. Gemäß einer besonderen Ausführungsform ist auch die Steigung der Rille bzw. der Rillen dem Neigungswinkel α des Spülgasanschlusses angepaßt.To improve the effectiveness of the gas flow, has the socket at its annular gap between the Purge gas chamber and the pressure side at least one multi-start, thread-like groove. Through this Groove or these grooves is in the area of Annular gap directed against the leakage current Gas flow generated, so penetration of the often toxic or aggressive gases in the rinsing chamber is prevented even more effectively. Here it has turned out to be advantageous if the Flow direction of the purge gas flow under the Angle α also continues in the thread-like grooves at this angle. The direction of rotation of the groove or grooves is on the tangential orientation of the purge gas flow adjusted so that the orientation of the Swirl flow generated swirl gas connection unimpeded in the groove or in the grooves can continue. According to a special one Embodiment is also the slope of the groove or of the grooves the angle of inclination α des Adjusted purge gas connection.

Eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.An exemplary embodiment of the invention will be closer to the drawings explained.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Vor- oder Zwischenstopfbuchse und Fig. 1 shows a longitudinal section through the front or intermediate stuffing box and

Fig. 2 einen Querschnitt durch die in der Buchse befindliche Spülgaskammer. Fig. 2 shows a cross section through the purge gas chamber located in the socket.

In der Fig. 1 bildet die Kolbenstange 5 mit dem Durchmesser d die zentrale Lage der Abdichtpartie. Sie bewegt sich oszillierend mit dem Kolbenhub s im Takt der vorgegebenen Hubfrequenz. Die Kolbenstange 5 wird von der Vor- oder Zwischenstopfbuchse 6, umschlossen. In der Buchse 6 sind benachbart zur Atmosphärenseite 9 Abdichtelemente 7 angeordnet. Zur Druckseite 8 hin schließen sich an diese Abdichtelemente 7 die Spülgaskammer 1 sowie der Ringspalt 3 an. Die Spülgaskammer 1 besitzt den Durchmesser D_a. In der Spülgaskammer 1 mündet der Spülgasanschluß 2, der unter dem Neigungswinkel α ausgerichtet ist, so daß das einströmende Spülgas schräg gegen die Druckseite 8 gerichtet ist. Der gasseitige Anschluß des Spülgasanschlusses 2 liegt am äußeren Umfang der Buchse 6.In Fig. 1, the piston rod 5 with the diameter d forms the central position of the sealing section. It moves oscillating with the piston stroke s in time with the specified stroke frequency. The piston rod 5 is enclosed by the pre-packing or intermediate stuffing box 6 . Sealing elements 7 are arranged in the socket 6 adjacent to the atmosphere side 9 . Towards the pressure side 8 , the purging gas chamber 1 and the annular gap 3 adjoin these sealing elements 7 . The purge gas chamber 1 has the diameter D _a . The purge gas connection 2 , which is oriented at the angle of inclination α, opens into the purge gas chamber 1 , so that the inflowing purge gas is directed obliquely against the pressure side 8 . The gas-side connection of the purge gas connection 2 lies on the outer circumference of the socket 6 .

Wie in der Fig. 2 zu sehen ist, ist der Spülgasanschluß 2 nicht nur unter einem Winkel α geneigt sondern auch bezüglich der Kolbenstange 5 mit dem Durchmesser d tangential ausgerichtet. Dadurch wird in der Spülgaskammer 1, die im Querschnitt kreisförmig ist, eine Drallströmung erzeugt, die sich um die Kolbenstange 5 in Richtung zur Druckseite 8 bewegt.As can be seen in FIG. 2, the purge gas connection 2 is not only inclined at an angle α but is also oriented tangentially with respect to the piston rod 5 with the diameter d. As a result, a swirl flow is generated in the purge gas chamber 1 , which is circular in cross section, which moves around the piston rod 5 in the direction of the pressure side 8 .

Zur Unterstützung der Drallströmung ist die Buchse 6 im Bereich des druckseitigen Ringspaltes 3 mit mehreren gewindeähnlichen Rillen 4 versehen, die in der hier gezeigten Darstellung mehrgängig ausgebildet sind. Da die Ausrichtung des Spülgasanschlusses 2 in der in Fig. 2 gezeigten Darstellung zu einer Gasströmung mit Rechtsdrehung führt, sind die Rillen 4 in Form eines Rechtsgewindes ausgebildet. Außerdem ist die Steigung der Rillen an den Neigungswinkel α des Spülgasanschlusses 2 angepaßt, so daß sich der drallförmige Spülgasstrom ungehindert in den Rillen fortsetzen und somit wirksam dem Leckgasstrom entgegenwirken kann.To support the swirl flow, the bushing 6 is provided in the region of the pressure-side annular gap 3 with a plurality of thread-like grooves 4 , which in the illustration shown here have multiple threads. Since the orientation of the purge gas connection 2 in the illustration shown in FIG. 2 leads to a gas flow with clockwise rotation, the grooves 4 are designed in the form of a right-hand thread. In addition, the slope of the grooves is adapted to the angle of inclination α of the purge gas connection 2 , so that the swirl-shaped purge gas flow continues unhindered in the grooves and can thus effectively counteract the leakage gas flow.

BezugszeichenlisteReference list

1 Spülgaskammer
2 Spülgasanschluß
3 stirnseitiger Ringspalt
4 gewindeähnliche Rille
5 Kolbenstange
6 Buchse
7 Abdichtelement
8 Druckseite
9 Atmosphärenseite
d Kolbenstangendurchmesser
D_a Durchmesser der Spülgaskammer
s Kolbenhub
α Neigungswinkel 1 purge gas chamber
2 purge gas connection
3 end annular gap
4 thread-like groove
5 piston rod
6 socket
7 sealing element
8 printed page
9 atmosphere side
d piston rod diameter
D _a diameter of the purge gas chamber
s piston stroke
α angle of inclination

Claims

1. Pre or intermediate stuffing box for sealing the piston rod in reciprocating machines, in particular reciprocating compressors for aggressive, toxic gases, which have purging gas chambers with purging gas connections in addition to sealing elements, characterized in that the purging gas connection ( 2 ) is tangential with respect to the piston rod ( 5 ) and with respect to the piston rod axis is oriented at an angle of inclination α such that the purge gas flows obliquely towards the pressure side ( 8 ) of the bushing ( 6 ).

2. Socket according to claim 1, characterized in that the angle of inclination α is between 45 ° and 90 ° lies.

3. Socket according to claim 1 or 2, characterized in that the socket ( 6 ) has at its annular gap ( 3 ) between the purge gas chamber ( 1 ) and the pressure side ( 8 ) at least one multi-thread, thread-like groove ( 4 ).

4. Socket according to claim 3, characterized in that the direction of rotation of the groove ( 4 ) is adapted to the tangential orientation of the purge gas connection ( 2 ).

5. Socket according to claim 3 or 4, characterized in that the slope of the groove ( 4 ) corresponds to the angle of inclination α of the purge gas connection ( 2 ).

6. Socket according to claim 1 and / or 2, characterized in that the flushing gas chamber ( 1 ) with flushing gas connection ( 2 ) is arranged directly after the sealing elements of the main stuffing box of the pressure side ( 8 ) when configured as a pre-stuffing box.