JP5538430B2

JP5538430B2 - 往復圧縮機の往復移動するピストンロッドをシールするためのシール装置

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Publication number: JP5538430B2
Application number: JP2011544881A
Authority: JP
Inventors: リントナー−ジルヴェスターティノ; ホルトクリスティアン; ブランドルアンドレアス; ケアンビヒラークリスティアン
Original assignee: Hoerbiger Kompressortechnik Holding GmbH
Current assignee: Hoerbiger Kompressortechnik Holding GmbH
Priority date: 2009-01-12
Filing date: 2010-01-11
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2030-01-11
Also published as: WO2010079227A1; US9027934B2; JP2012515298A; EP2376819A1; EP2376819B2; AT507564A4; BRPI1007292A2; US20110298183A1; EP2376819B1; AT507564B1; CN102272492A; CN102272492B

Description

本発明は、往復圧縮機の往復移動するピストンロッドをシールするためのシール装置であって、シール装置の切欠内で軸方向に間隔を保って配置された第１のシールエレメントと第２のシールエレメントとを有しており、これら第１及び第２のシールエレメントがそれぞれ、切欠の軸方向の一端部及びピストンロッドに当接するように配置されていて、前記シール装置内に、シール媒体のための供給管路が設けられていて、該供給管路が切欠に接続されている形式のものに関する。

従来では、例えば往復圧縮機の往復運動するピストンロッドと、高圧（例えば圧縮機のシリンダ内の作業圧）の空間を、低圧例えば圧縮機のクランクケース内の雰囲気圧を有する空間に対してシールするための定置の機械部分との間のシールは、一般的にシールパッキンとして構成されている。このようなシールパッキンは、軸方向で互いに相前後して配置された複数のパッキンリング若しくはパッキンリング組み合わせを有している。多くの場合、例えばヨーロッパ特許公開第１１４６２６４号明細書に記載されているように、半径方向及び接線方向に切り込みを入れられたパッキンリングより成る組み合わせが使用される。さらに、複数のリングセグメントを組み合わせて１つのパッキンリングを形成している分割型（セグメント状）のパッキンリングも使用される（例えば米国特許第４３５０３４９号明細書参照）。しかしながら、このようなシールは、１００％完全なシールシステムではなく、シールを通って漏れ出す所定量の漏れ量が常に存在する。

例えば天然ガスを搬送するコンプレッサステーション等の圧縮機を使用する場合、環境保護の理由により、作業媒体（例えば天然ガス）の漏れを最小にすることが常に重要である（当局の次第に厳しくなる規定によっても）。従って従来のシールパッキンによって高い要求を満たさなければならない。これは常に可能な訳ではなく、少なくともシールのためのコストを著しく高めることになる。

従来技術によれば、互いに相対的に可動な２つの部分、例えばピストンロッドと機械ハウジングとの間を、「液体バリア"Fluessigkeitssperre"」の原理に従って作業するシールも公知である。この場合、２つのシールエレメントの間に、周囲圧力（例えば圧縮機のシリンダ内の作業圧）よりも高い圧力下にあるシール媒体（例えば油又はその他の適当な液体）が供給される。これによって、作業媒体、例えばシール媒体の圧力よりも低い圧力レベルを有するガス又は空気が、シールを通って外へ抜け出さないようになっている。このようなシールの例としては、例えばドイツ連邦共和国特許公開第２８３９２４３号明細書ではシール媒体としてオイルが使用され、またドイツ連邦共和国特許公開第１０２００５０３４９０８号明細書ではシール媒体としてイオン性液体が使用される。従って、このようなシールは、気密なガスシールとも称呼され、シール媒体圧力が維持されている限りは、停止状態においても気密に維持される。この場合、普通は、シール媒体の漏れが生じる。このような漏れは、勿論、一般的に相応に回収されなければならない。

特に往復圧縮機においては、ピストンロッドの軸方向の往復運動の他に、ピストンロッドの軸方向に対して直交する横方向の運動も発生する。従って、往復圧縮機ピストンロッドのシールは、このような横方向運動においても機能し、かつ確実にシールできるものでなければならない。

そこで本発明の課題は、冒頭に述べた形式のシール装置を改良して、ピストンロッドの可能な横方向運動を、シール作用を維持しながら補償することができるような、シール媒体バリアの原理に従って機能する、ピストンロッドの気密なシールを提供することである。

この課題を解決した本発明によれば、第１及び第２のシールエレメントが、切欠の半径方向端部から半径方向に間隔を保って配置されていて、それによってシール媒体が軸方向に作用し、かつ第１及び第２のシールエレメントの半径方向外周面に作用するようになっている。切欠の半径方向端部から半径方向で間隔を保って配置したことによって、シールエレメントは、場合によっては発生するピストンロッドの横方向運動時に、シールエレメントはピストンロッドと一緒に妨げられることなく（場合によっては発生する摩擦力は度外視して）移動運動することができ、しかもシール作用が損なわれることはない。シール装置の第１の軸方向端部においてシール装置の第３の切欠内に、パッキンリング又はパッキンリング組み合わせとしても構成されている第３のシールエレメントが配置されている。この第３のシールエレメントは、一方では、シール内への汚れの侵入を阻止し、他方では隣接するシールエレメントが故障した時に確実なシール作用を維持し、これによって、シール媒体が少なくとも妨げられずに漏れ出すことは阻止される。またこれによって、シール装置の運転確実性が高められる。シール装置の第１の軸方向端部において第１のシールエレメントと第３のシールエレメントとの間で、シール装置の第７の切欠内に第７のシールエレメントが設けられており、この第７のシールエレメントは、場合によってはピストンロッドに付着するシール媒体を掻き取り、シール媒体循環路に戻し案内する掻き取りリングとして構成されている。

構造的に簡単な有利な実施態様によれば、シール装置内に切欠が２つのＬ字形のチャンバプレートによって形成されており、これらのチャンバプレートが軸方向で互いに当接するように配置されていて、それぞれ１つのシールエレメントが、Ｌ字形のチャンバプレートによって形成された切欠内に配置されている。このようなＬ字形のチャンバプレートは、例えば貫通するピンによって、非常に簡単にコンパクトなシール装置にまとめることができる。さらに、２つのＬ字形のチャンバプレートが同じ方向に向いて配置され、それによってＬ字形のチャンバプレートの半径方向の脚が、２つのシールエレメント間に配置されていて、２つのシールエレメントが、前記半径方向の脚から軸方向に間隔を保って配置されていれば、構造的に有利である。このような構成によれば、供給管路を前記中央の半径方向の脚内に簡単に配置することができる。

シールエレメントとしては、分割型又は切り込み型の、硬質のパッキンリング又はこれらのパッキンリングより成るパッキンリング組み合わせ、又は液圧式のシールリングが使用される。これによって、高い弾性が得られ、シール装置を、それぞれの具体的な使用例及び使用条件に最適に適合させることができる。

液圧式のシールリングを使用した場合、このシールリングは有利には硬質のＬ字形の支持リング内で該支持リングに軸方向に当接するように配置されており、支持リングは、切欠の半径方向端部から半径方向に間隔を保っている。この場合、支持リングと液圧式のシールリングとの間に補助シールユニットも配置されている。このような配置構成はコンパクトであって、主シール面（ピストンロッドに対する）も、また補助シール面も確実にシールすることができる。

第１のシールエレメントと第３のシールエレメントとの間に形成された中間室内に供給管路が開口しており、該供給管路が、往復圧縮機の吸込み圧に接続され、それによって運転に適した使用時にこの中間室内に吸い込み圧が作用するようになっていれば、特に有利である。これによって、この中間室は吸込み圧に維持されるので、第１のシールエレメントは、（低い）一定の吸込み圧をシールするだけでよい。（高い）ダイナミックな作業圧は、第３のシールエレメントによって減圧される。これによってシール装置の構造的な設計は簡単になり、第１のシールエレメントに対する要求、特に耐用年数に関する要求は著しく低くなる。しかもそれによって有利な形式で、シール媒体の運転圧は著しく低減され、従って関与したすべてのシステム内において低い圧力で作業することができる。

シール装置の第２の軸方向端部において、シール装置のさらに第４の切欠内に、第４のシールエレメントが配置されていて、該第４のシールエレメントがパッキンリング又はパッキンリング組み合わせとして、又は液圧式のシールリングとして構成されていれば、第２のシールエレメントに作用する差圧は縮小される。何故ならば、差圧は、第２のシールエレメントと第４のシールエレメントとに分割されるからである。このような手段によって、第２のシールエレメントに課せられた要求、特に耐用年数に関する要求は低くなる。しかもこれによって、シール装置の運転確実性は高められる。何故ならば、第２のシールエレメントが故障した場合でも、第４のシールエレメントが確実なシール作用を維持するからである。

シール媒体の漏れを阻止するために、シール装置の第２の軸方向端部に、掻き取りリングとして構成された第５のシールエレメントが配置されていてよい。これによって、ピストンロッドに付着したシール媒体も掻き取られ、シール媒体循環路に戻し案内される。

第１のシールエレメントと第２のシールエレメントとの間で、シール装置のさらに第６の切欠内に、さらに第６のシールエレメントが配置されており、該第６のシールエレメントがパッキンリングとして又はパッキンリング組み合わせとして又は液圧式のシールリングとして構成されており、該第６のシールエレメントが、運転に適した使用時に、ピストンロッドから半径方向に間隔を保って配置されていることによって、運転確実性も高められる。この第６のシールエレメントは通常運転中には作動しないが、第１のシールエレメントが故障すると、第６のシールエレメントにシールしようとする圧力が作用することによって、作動する。

掻き取りリングとして作用する第７の切欠は、この掻き取りリングの前に作用する圧力が第７の切欠に接続されていれば、簡単に差圧無しに維持される。

本発明の有利な実施態様は、以下に図１乃至図６を用いて概略的に示されているが、本発明は図示の実施例のみに限定されるものではない。

本発明による気密なシールの概略的な部分断面図である。本発明の別の実施態様による気密なシールの概略的な部分断面図である。本発明の別の実施態様による気密なシールの概略的な部分断面図である。本発明の別の実施態様による気密なシールの概略的な部分断面図である。本発明の別の実施態様による気密なシールの概略的な部分断面図である。本発明の別の実施態様による気密なシールの概略的な部分断面図である。

図１には、作業媒体のシールしようとする圧力ｐ_d例えばシリンダ圧に対する往復圧縮機の軸方向に往復移動するピストンロッド３をシールするための、本発明によるシール装置１が示されている。シール装置１は、圧縮機の定置のハウジング部分２内に配置されていて、このハウジング部分２と可動なピストンロッド３との間をシールする。

シール装置１は、図示の実施例では２つのＬ字形のチャンバプレート４，５を有しており、これらのチャンバプレート４，５は、図示の実施例では分離プレート６によって軸方向で分離されている。ピストンロッド３がチャンバプレート４，５に接触することを阻止し、ピストンロッド３が往復ストローク運動（２重矢印で示されている）に対して直交する横方向で移動可能にするために、Ｌ字形のチャンバプレート４，５及び分離プレート６は、軸方向で互いに当接して配置されていて、半径方向ではピストンロッド３から間隔を保って配置されている。最も簡単なケースでは、分離プレート６を省いてもよい。しかしながらその他の実施例、例えばＴ字形の分離プレートを用いた実施例も考えられる。チャンバプレート５の半径方向外側には、フランジが設けられており、該フランジによってシール装置１はハウジング部分２に固定することができる。チャンバプレート４，５及び場合によっては分離プレート６は、公知の形式で、貫通するピンによって結束することができる。このような配置によって、Ｌ字形のチャンバプレート４，５及び場合によっては分離プレート６とピストンロッド３との間に切欠１０が形成される。この切欠１０内に、第１及び第２のシールエレメント８，９が配置されており、この場合、シールエレメント８，９は、切欠１０内に供給されたシール媒体の圧力作用によって、それぞれ切欠１０の軸方向両端部、つまりＬ字形のチャンバプレート４，５の半径方向の脚部に当接し、軸方向では互いに分離して配置されている（「軸方向」及び「半径方向」の整列は、ピストンロッド３の整列を基準にしている）。第１及び第２のシールエレメント８，９は、チャンバプレート４，５に対して、つまりチャンバプレート４，５の軸方向の脚部に対して半径方向外方で間隔を保って配置されていて、ピストンロッド３のシール面に半径方向内方で当接している。これによって、シールエレメント８，９はピストンロッド３と一緒に、ストローク運動に対して直交する横方向に自由に運動することができる（シールエレメント８，９とチャンバプレート４，５との間の摩擦力は度外視して）。シール装置１内にはさらに供給管路７が設けられており、該供給管路７は切欠１０に接続されていて、該切欠１０を介して、シールしようとする圧力ｐ_dよりも大きい圧力ｐ_oil下にあるシール媒体例えばオイルが切欠１０内に供給される。ダイナミックに変化する作業圧力ｐ_dにおいては、ｐ_oil＞ｐ_d,maxが当てはまるか、又はシール媒体の圧力が作業媒体の圧力にダイナミックに適合されるので、常にｐ_oil＞ｐ_dが当てはまる。これによってシール媒体はシールエレメント８，９によって切欠１０内に閉じ込められ、半径方向外方及び軸方向でシールエレメント８，９に作用し、それによってシールエレメント８，９は、半径方向で内方に向かってピストンロッド３に押し付けられ、また軸方向でチャンバプレート４，５に押し付けられ、こうしてシールが得られる。これによって、シールしようとする、圧縮機のガス状の作業媒体の漏れを阻止するシール媒体遮断が得られる。場合によっては生じる、ストローク運動に対して直交する横方向のピストンロッド３の運動時には、シールエレメント８，９は、シール作用に悪影響を及ぼすことなしに一緒に移動する。

シールエレメント８，９としては、例えばリップシールリング又はコンパクトシールリング等の、ピストンロッド３に当接するシールリップを備えた公知の液圧式のシールリング、或いは従来公知の切り込み型又は分割型の硬質パッキンリング又はこれらのパッキンリングの組み合わせ、例えば半径方向切り込み型パッキンリングと接線方向切り込み型パッキンリングとの組み合わせが使用される。液圧式のシールリングは、公知の形式でストローク運動中にシールリップによって圧縮されるシール媒体が、戻りストローク中にシールリップによって再び「吸い戻され」、それによって全体的に、液圧式のシールリングを通ってシール媒体の漏れが生じることがないように、構成することもできる。パッキンリング又はパッキンリング組み合わせを使用した場合に、シール媒体がシールを通って僅かに漏れるが、このような少量の漏れは全く問題にならない。パッキンリングにおいては、一般的に静止状態においても漏れが生じるが、少なくともシール媒体圧力が維持されている限りは、液圧式のシールリングはシール媒体圧力によって静止状態においてもシールを行う。

図２には、本発明によるシール装置１の別の有利な実施態様が示されている。シール装置１は、直列に配置された複数のＬ字形のチャンバプレート２０，２１，２２，２３，２４を有しており、これらのＬ字形のチャンバプレート２０，２１，２２，２３，２４は、全体的に同じ方向に向けて整列されており、従って軸方向の脚は、すべて同じ方向を向いている。その他の構成、例えばＴ字形の分離プレートを備えた構成も考えられる。クランクケース側の端部Ｋにおいて、このシール装置１は軸方向でエンドプレート２５によって閉じられている。このエンドプレート２５は、ハウジング部分２内に固定するためのフランジとして構成されている。チャンバプレート２０，２１，２２，２３，２４及びエンドプレート２５は、やはりピストンロッド３から半径方向で間隔を保って配置されている。これによって、Ｌ字形のチャンバプレート２０，２１，２２，２３，２４と、隣接するチャンバプレート２０，２１，２２，２３，２４半径方向の脚部若しくはエンドプレート２５との間に、切欠３０，３１，３２，３３，３４が形成され、これらの切欠３０，３１，３２，３３，３４内に、異なる機能を有するシールエレメントが、軸方向で互いに間隔を保って配置される。各シールエレメントは、前記切欠３０，３１，３２，３３，３４のそれぞれの半径方向端部から半径方向に間隔を保って配置されており、それによってピストンロッド３は、ストローク運動に対して直交する横方向で妨げられることなく可能である。

本来のシールはシールエレメント８，９によって実施される。これらのシールエレメント８，９は、図１の上に記載されているように、隣接し合う３つのチャンバプレート２１，２２，２３によって形成された切欠３１，３２内に配置されている。シール媒体のための供給管路７は、Ｌ字形のチャンバプレート２２の半径方向の脚部を通ってガイドすることができる。シールエレメント８，９の詳細は図３に示されている。図３に示されているように、シールエレメント８，９は、それぞれ１つのＬ字形の硬質の支持リング３６を有しており、この支持リング３６は、軸方向で外側のチャンバプレート２２，２３の半径方向の脚部に当接して、軸方向で外側のチャンバプレート２１，２３の軸方向の脚部から半径方向で間隔を保って配置されている。支持リング３６の半径方向の脚部に、軸方向で液圧式のシールリング３８が当接している。支持リング３６の軸方向の脚部と液圧式のシールリング３８との間に、別の弾性的な補助シールユニット３９例えばＯリングが配置されている。この補助シールリング３９は、補助シール面、図示の実施例では支持リング３６の半径方向の脚部と液圧式のシールリング３８との間で補助シール面をシールするために、また液圧式のシールリング３８をピストンロッド３のシール面に押し付けるためにも用いられる。補助シールユニット３９としてＯリングを使用すれば特に有利である。何故ならば、弾性的であるが圧縮不能なＯリングは、生じたシール媒体圧力を、シールリング３８をピストンロッド３に対して押し付ける半径方向の押圧力に変換するからである。この補助シールユニット３９は省いてもよい。その場合、液圧式のシールリング３８は支持リング３６の軸方向の脚部にも当接し、この補助シール面をシールする。Ｌ字形の支持リング３６、場合によってはサブシールユニット３９及び液圧式のシールリング３８は、チャンバプレート２２の中央の半径方向の脚部から軸方向に間隔を保っており、それによってシール媒体は、シールのためにシールエレメント８，９を、チャンバプレート２１，２３のそれぞれの半径方向の脚部に軸方向で押し付けることができる。ピストンロッド３が半径方向で移動すると、シールエレメント８，９（図示の実施例ではＬ字形の支持リング３６と場合によっては弾性的な支持リング３９と液圧式のシールリング３８とから成っている）は、シール作用を維持しながらピストンロッド３と一緒に移動運動する。

シール装置１のシリンダ側の端部Ｚには、シールエレメント８，９の前方に軸方向で間隔を保って、Ｌ字形のチャンバプレート２０の切欠３０内に第３のシールエレメント１１（図示の実施例では半径方向切り込み型のパッキンリング１２と接線方向切り込み型のパッキンリング１３との組み合わせ）が配置されている。第３のシールエレメント１１は、硬質のパッキンリング又は分割されたパッキンリングとして、或いはこれらのパッキンリングの組み合わせとして構成されていてもよい。これによって、第３のシールエレメント１１には、シール装置１が挿入された運転状態で作業媒体の高い作業圧力ｐ_dが作用する。この第３のシールエレメント１１は主に、一方では、２つのシールエレメント８，９によって形成された本来のシール装置に汚れが侵入するのを阻止し、他方ではシールエレメント８が故障した場合に、第３のシールエレメント１１によって所定のシール作用が維持され、それによってシール媒体がシリンダ室内に妨げられることなく流出することは少なくとも避けられる。

クランクケース側の端部Ｋには、シールエレメント８，９に向かってＬ字形のチャンバプレート２３の切欠３３内に第４のシールエレメント１４（図示の実施例では、Ｌ字形の支持リングと場合によっては補助シールエレメントと上述のような液圧式のシールリングとから成る組み合わせ）が配置されている。この第４のシールエレメント１４によって、一方では、シール媒体の圧力ｐ_oilとクランクケース内の大気圧ｐ_atとの間の差圧がシールエレメント９及び１１に分割され、他方ではこのシールエレメント１４は、シールエレメント９が故障した場合の安全を保証することができる。液圧式のシールリングの代わりに、シールエレメント１４として、切り込み型又は分割型の硬質のパッキンリング若しくは、このようなパッキンリングの組み合わせを使用してもよい。

また、シール装置１はクランクケース側の端部Ｋにおいて第５のシールエレメント１５（図示の実施例では最後のＬ字形のチャンバプレート２４の切欠３４内に配置された掻き取りリング１７）によって閉鎖される。この場合、差圧のない掻き取りリング１７は、硬質のＬ字形の支持リング１６内に配置されていて、掻き取りリング１７の軸方向の往復運動を阻止するために、ばね又はその他の付勢手段によって軸方向で支持リング１６に押し付けられる。掻き取りリング１７によって、ピストンロッド３に付着する過剰なシール媒体がピストンロッド３から取り除かれる。この過剰なシール媒体は切欠３４内に収集され、この切欠３４から相応の導出部を通って導出され、シール媒体貯蔵部に供給される。さらに、第５のシールエレメント１５は、２つのシールエレメント８，９と場合によってはシールエレメント１４とによって形成された本来のシール内に汚れが侵入するのを阻止する。

第３、第４及び第５のシールエレメント１１，１４，１５は、必要に応じて任意の組み合わせで、シール装置１内に追加的に挿入される。

本発明のその他の実施例は図４乃至図６に示されている。この実施例によれば、第１のシールエレメント８の前方、つまりシリンダ側の圧力が、圧縮機の吸込み圧ｐ_sに維持される。これによって、第１及び第２のシールエレメント８，９によって、（低い）静的な吸込み圧ｐ_sだけシールすればよい、という利点が得られる。（高い）動的なシリンダ圧ｐ_d−ｐ_sは、第１及び第２のシールエレメント８，９の前に位置するシールエレメント１１によって低下される。従ってシール媒体の必要な圧力ｐ_oilは、相応に大きく低下される。また各シールエレメント８，９において、より小さい差圧が形成され、それによってシールエレメント８，９に課せられる要求も低下される。例えば、シール装置１が破壊されることのない、圧縮機の運転時間は、典型的には８０００時間である。従って、例えば所定の使用条件においては、シールエレメント８，９とピストンロッド３との間の相対的に高い速度、並びにシールしようとする、可能な大きい差圧に基づいて、液圧式のシールリングをシールエレメント８，９として使用するには適してない。何故ならば、このような運転条件においては、要求される耐用年数は得られないからである。しかしながら、シールしようとする差圧を、前記手段によって縮小させることによって、シールエレメント８，９に課せられる要求は低下され、それによって液圧式のシールリングも使用することができる。

図４に示したような、シール装置１の可能な構成では、第１及び第２のシールエレメント８，９が、図１に示されているように２つの液圧式のシールリングによって形成される。シリンダ側の前方及び、第１のシールエレメント８に対して間隔を保って、第３のシールエレメント１１（図示の実施例ではパッキンリング組み合わせとして構成されている）が配置されている。しかしながら第３のシールエレメント１１は、硬質の又は分割されたパッキンリングとして、又はパッキンリング組み合わせとして構成されていてもよい。第１のシールエレメント８と第３のシールエレメント１１とは、互いに軸方向で間隔を保って配置されているので、これらのシールエレメント８，１１間に中間室４９が形成され、この中間室４９は、図示の実施例では半径方向で第１のチャンバプレート２１によって仕切られている。この中間室４９内における圧力は、第１のチャンバプレート２１内の管路４０を介して、吸込み圧ｐ_sに維持される。前記管路４０は、供給管路４５を介して、吸い込み圧ｐ_s、例えば圧縮機の吸込み管路６０に接続されている。これによって、第１のシールエレメント８と第３のシールエレメント１１との間の中間室４９内に静的な吸込み圧ｐ_sが作用する。従って、シール媒体によって、吸込み圧ｐ_sよりも高い圧力でシールされなければならない。動的な差圧ｐ_d−ｐ_sは、第３のシールエレメント１１、この実施例ではパッキンリング組み合わせによって、縮小される。パッキンリング組み合わせとしての第３のシールエレメント１１は、液圧式のシールリングよりも、より高い圧力に耐えられる。従って、作用する圧力に関連して、ｐ_oil ＞ｐ_sの関係が満たされる。

クランクケースＫ側に、図２に示したように液圧式のシールリングとして構成された第４のシールエレメント１４、及びやはり図２に記載したような掻き取りリングとして構成された第５のシールエレメント１５が設けられている。これらのシールエレメント１４，１５の機能については、図２及び図３の実施例が参照される。第４のシールエレメント１４は省いてもよい。特に前記のように「吸い戻し作用」を有する液圧式のシールリングが使用されている場合は、第５のシールエレメント１５も省くことができる。第５のシールエレメント１５が設けられている場合は、第５のシールエレメント１５（掻き取りリング）によって、ピストンロッド３に付着したシール媒体を取り除くことができ、これによって、圧力媒体がクランクケース内に達することは殆どない。取り除かれたシール媒体は、シール媒体管路４１を介してシール媒体リザーバ４２に供給される。シール媒体リザーバ４２から、シール媒体は圧力ｐ_oil下で、ポンプ４３によって供給管路４４を介して供給管路７に供給される。特に第１のシールエレメント８としてのパッキンリング又はパッキンリング組み合わせが使用されている場合には、シリンダ室から失われたシール媒体は、規則的にシール媒体リザーバに後補充する必要がある。

図５に示した実施例では、液圧式のシールリングの代わりに、パッキンリング組み合わせが第１及び第２のシールエレメント８，９として使用される。従って、シリンダ室内及びクランクケース内において常に所定のシール媒体漏れが生じる。何故ならば、このようなパッキンリング組み合わせは、完全にシールされていないからである。しかも、別の第６のチャンバプレート２１ａの切欠３１ａ内において第１のシールエレメント８，９間に、別の第６のシールエレメント８ａ、図示の実施例では液圧式のシールリング（同様にパッキンリング又はパッキンリング組み合わせであってよい）が設けられている。この第６のシールエレメント８ａは過剰に構成されている。つまり第６のシールエレメント８ａは、最初は半径方向内ではピストンロッド３に気密に当接しておらず、従って作動していない。しかしながら第１のシールエレメント８が故障すると、第６のシールエレメント８ａの一方側に、吸込み圧ｐ_sが突然作用し、他方側にシール媒体圧Ｐ_oilが作用し、この際に、第６のシールエレメント８ａが作動され、圧力媒体ｐ_oilの圧力によってピストンロッド３に押し付けられてシールを行う。これによって、第６のシールエレメント８ａは、第１のシールエレメント８ａが故障した場合に、シール作用を確実に維持するために用いられる。このような第６のシールエレメント８ａは、勿論図２に示したようにシール装置にも使用することができる。

図４及び図５に示した実施例では、シリンダ内におけるシール媒体の漏れは生じない。このような漏れも避けるために、図６に示したように、シリンダ側に掻き取りリングを設けてもよい。このために、第１のシールエレメント８と第３のシールエレメント１１との間で、さらに別の第７のチャンバプレート５１内に、掻き取りリングとして構成された第７のシールエレメント５０が配置されている。掻き取りリングによって、ピストンロッド３から遠ざけられたシール媒体は、導出管路４８を介して、第７のチャンバプレート５１によって形成された切欠５２から導出される。この実施例では、導出管路４８は第２のシール媒体リザーバ４６内に開口しており、該第２のシール媒体リザーバ４６は、中間室４９を吸込み圧ｐ_sに維持し、ひいては掻き取りリングを差圧がないように維持するために、吸込み圧ｐ_sに保たれる。これと同じことは、例えば管路４０を切欠５２に接続する接続孔５４（図６で破線で示されている）によって、吸込み圧ｐ_sが第７のチャンバプレート５１の切欠５２内にガイドされることによっても得られる。第２のシール媒体リザーバ４６は、絞り５３及び接続管路４７を介して、第１のシール媒体リザーバ４２に接続されていてよい。第１のシール媒体リザーバ４２は一般的に例えば換気によって大気圧ｐ_atに維持され、しかもシール媒体が妨げられることなしに、第１のシール媒体リザーバ４２内に流入されるので、絞り５３が必要とされる。しかしながらこのような掻き取りリングは、図２に示したシール装置１内に挿入してもよい。この場合、掻き取りリングの前に作用する圧力が、相応の接続孔を通って、掻き取りリングを収容する切欠内にもガイドされることによって、掻き取りリングは、差圧なしに維持される。

本発明によるシール装置１の前記構成は、１例として挙げただけであり、前記シールエレメント８，８ａ、９，１１，１４，１５及び５０から成る任意の組み合わせも考えられる。

１シール装置、２ハウジング部分、３可動なピストンロッド、４，５チャンバプレート、６分離プレート、７供給管路、８，９シールエレメント、１０切欠、１１第３のシールエレメント、１２半径方向切り込み型のパッキンリング、１３接線方向切り込み型のパッキンリング、１４第４のシールエレメント、１５第５のシールエレメント、１６支持リング、１７掻き取りリング、２０，２１，２２，２３，２４チャンバプレート、２５エンドプレート、３６シールリング、３８液圧式のシールリング、３９補助シールユニット、４０管路、４１シール媒体管路、４２シール媒体リザーバ、４５供給管路、４７接続管路、４８導出管路、４９中間室、５３絞り、６０吸込み管路
Ｚシリンダ側の端部、Ｋクランクケース側の端部、ｐ_s 吸込み圧、ｐ_d−ｐ_s シリンダ圧

Claims

往復圧縮機の往復移動するピストンロッド（３）をシールするためのシール装置であって、シール装置（１）の切欠（１０，３１，３２）内で軸方向に間隔を保って配置された第１のシールエレメント（８）と第２のシールエレメント（９）とを有しており、これらの第１及び第２のシールエレメント（８，９）がそれぞれ、切欠（１０，３１，３２）の軸方向の一端部及びピストンロッド（３）に当接するように配置されていて、前記シール装置（１）内に、シール媒体のための供給管路（７）が設けられていて、該供給管路（７）が切欠（１０，３１，３２）に接続されており、第１のシールエレメント（８）と第２のシールエレメント（９）とが、切欠（１０，３１，３２）の半径方向端部から半径方向に間隔を保って配置されていて、それによってシール媒体が軸方向に作用し、かつ第１及び第２のシールエレメント（８，９）の半径方向外周面に作用する形式のものにおいて、
シール装置（１）の第１の軸方向端部において、シール装置（１）のさらに第３の切欠（３０）内に、第３のシールエレメント（１１）が配置されていて、該第３のシールエレメント（１１）が、パッキンリング又はパッキンリング組み合わせとして構成されており、第１のシールエレメント（８）と第３のシールエレメント（１１）との間で、シール装置（１）のさらに第７の切欠（５２）内に、掻き取りリング（５０）が配置されており、
シール装置（１）は、前記掻き取りリング（５０）が差圧なしに維持されるよう構成されていることを特徴とする、往復圧縮機の往復移動するピストンロッド（３）をシールするためのシール装置。
シール装置（１）内に、２つのＬ字形のチャンバプレート（４，５，２１，２２）が軸方向で互いに当接するように配置されていて、それぞれ１つのシールエレメント（８，９）が、Ｌ字形のチャンバプレート（４，５，２１，２２）によって形成された切欠（１０，３１，３２）内に配置されている、請求項１記載のシール装置。
２つのＬ字形のチャンバプレート（２１，２２）が同じ方向に向いて配置され、それによってＬ字形のチャンバプレート（２２）の半径方向の脚が、２つのシールエレメント（８，９）間に配置されていて、２つのシールエレメント（８，９）が、前記半径方向の脚から軸方向に間隔を保って配置されている、請求項２記載のシール装置。
前記供給管路（７）が、Ｌ字形のチャンバプレート（２２）の前記半径方向の脚内に配置されている、請求項３記載のシール装置。
少なくとも１つのシール装置（８，９）として、分割型又は切り込み型の、硬質のパッキンリング又はこれらのパッキンリングより成るパッキンリング組み合わせが設けられている、請求項１から４までのいずれか１項記載のシール装置。
少なくとも１つのシールエレメント（８，９）として液圧式のシールリング（３８）が設けられている、請求項１から４までのいずれか１項記載のシール装置。
液圧式のシールリング（３８）が、硬質のＬ字形の支持リング（３６）内で該支持リング（３６）に軸方向に当接するように配置されていて、前記支持リング（３６）が、切欠（１０，３１，３２）の半径方向端部から半径方向に間隔を保って配置されている、請求項６記載のシール装置。
支持リング（３６）と液圧式のシールリング（３８）との間に補助シールユニット（３９）が配置されている、請求項７記載のシール装置。
第１のシールエレメント（８）と第３のシールエレメント（１１）との間に形成された中間室（４９）内に供給管路（４０）が開口しており、該供給管路（４０）が、運転中に往復圧縮機の吸込み圧（ｐ_s）に接続されていて、それによって前記中間室（４９）内に吸込み圧（ｐ_s）が作用する、請求項１から８までのいずれか１項記載のシール装置。
シール装置（１）の第２の軸方向端部において、シール装置（１）のさらに第４の切欠（３３）内に、第４のシールエレメント（１４）が配置されていて、該第４のシールエレメント（１４）がパッキンリング又はパッキンリング組み合わせとして、又は液圧式のシールリングとして構成されている、請求項１から９までのいずれか１項記載のシール装置。
シール装置（１）の第２の軸方向端部において、シール装置（１）のさらに第５の切欠（３４）内に第５のシールエレメント（１５）が配置されていて、該第５のシールエレメント（１５）が掻き取りリング（１７）として構成されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載のシール装置。
液圧式のシールリング及び／又は掻き取りリング（１７）が、Ｌ字形の支持リング（１６）によって形成された切欠内に配置されている、請求項１０又は１１記載のシール装置。
第１のシールエレメント（８）と第２のシールエレメント（９）との間で、シール装置（１）のさらに第６の切欠（３１ａ）内に、さらに第６のシールエレメント（８ａ）が配置されており、該第６のシールエレメント（８ａ）がパッキンリングとして又はパッキンリング組み合わせとして又は液圧式のシールリングとして構成されており、該第６のシールエレメント（８ａ）が、運転中に、ピストンロッド（３）から半径方向に間隔を保って配置されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載のシール装置。
前記第７の切欠（５２）内の圧力が、運転中に、掻き取りリングの前に作用する圧力に接続されていて、それによって掻き取りリングは圧力差無しに維持される、請求項１記載のシール装置。