NO771007L - Sm¦resystem for kompressorer med plungerstempel. - Google Patents

Description

Smøresystem for kompressorer med plunger-

stempel.

Oppfinnelsen vedrører et smøresystem for kompressorer med stempler av plungertypen. Kompressorer med resiproserende plungerstempler anvendes på mange forskjellige områder, eksempelvis ved fremstilling av polyetylen, med materialstrømmer under høye trykk, f.eks. rundt 1000 atmosfærer og over. For å oppnå praktisk utbyttbare resultater har man lagt meget arbeide i å redusere to grunnleggende konstruksjonsproblemer som fore-ligger ved resiproserende hyper-kompressjon, nemlig for det første tretthetsbrudd i komponenter som følge av sykliske trykkvariasjoner og for det andre vedlikeholdsvanskeligheter med høytrykkstetningene, særlig rundt omkretsen til det resiproserende plungerstempel.

For å få en tilfredsstillende og vedlikeholdbar tetning rundt omkretsen til plungerstempelet har det vært vanlig å benytte en aksial rekke av tetpassende ringpakningskopper forsynt med innvendige omkretsutsparinger hvor det er anordnet spe-sielt utformede og tilpassede tetningsringer. Disse pakningskoppene er fast montert slik at de danner en sylindrisk boring for plungerstempelet, med tetningsringene i anlegg mot stempelet.

For å redusere friksjonsvirkninger og slitasje føres vanligvis en smørevæske frem til omkretsen av plungerstempelet på ett eller flere steder, f.eks. som vist i US-patentskrift 3 490 77^.

Det har vært foreslått mange forskjellige tiltak for å hindre tretthetsbruddene. Her kan nevnes selvstrammingsbe-handlinger, krympepasningskonstruksjoner og lignende metoder for å sikre at kritiske deler holdes i komprimert tilstand under arbeidssyklusen. Eksempelvis viser fig. 1 i det nevnte US-patentskrift 3 ^90 77^ en tetningsanordning hvor de fleste pakningskopper har en sammensatt konstruksjon og består av en indre ring hvorpå en ytre ring er krympepasset.

En alternativ metode som har funnet en viss praktisk utspredelse på dette området er å utsette ytteromkretsen til tetningsanordningen for kompressoréns virkelige arbeidsfluidum og med hovedsakelig fullt utløpstrykk, slik det er beskrevet i US-patentskrift 3 128 94l. I dette patentskrifts fig. 4 er det'vist en tetningsanordning som muliggjør bruk av enkle, enhetlige pakningskopper som automatisk holdes hovedsakelig under kompressjons-spenning med arbeidsfluidet under kompressorens operasjon.

Ved å benytte slike spesielle tiltak har man i stor grad kunne dempe pakningskoppenes tendens til tretthetsbrudd i resiproserende kompressorer. Det har imidlertid vist seg vahskelig å overføre de derved vunne fordeler med hensyn til pakningskoppenes tretthetsmotstand til forlenget ubrutt kompressor-drift fordi det forekommer tretthetsbrudd i visse tilhørende kom-pressorkomponenter, som nødvendiggjør stopp for reparasjoner. Blant de hjelpekomponenter som er mest utsatt i så henseende er bunnendeavstandselementet ved kompressorsylinderens veivende og smøremiddel-materørene, tilbakeslagsventiler og andre elementer i smøresystemet.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å til-veiebringe et mer pålitelig smøremiddelsystem for en resiproserende kompressor. Det tas også sikte på å integrere smøresystemet i ringtetningsanordningen for plungerstempelet i kompressoren, slik at man får en mer effektiv og varig maskin med lengre on-line levetid for hele kompressoren.

Ifølge oppfinnelsen er det således tilveiebragt

et smøremiddelsystem som angitt i krav 1. Ytterligere trekk er angitt i underkravene.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til tegningene hvor

fig. 1 viser et lengdesnitt gjennom en del av hu-set til en kompressorsylinder med plungerstempe1,

fig. IA viser et forstørret utsnitt av det med

A betegnede område i fig. 1,

fig. 2 viser et snitt gjennom pakningskoppene i fig. IA, i mindre målestokk,

fig. 3 viser et enderiss av "veivenden" til pakningskoppene i fig. 2, og

fig. 4 viser et lengdesnitt gjennom en annen kom-

pressorsylinder med andre pakningskopper.

I fig. 1 er det vist en del av et hus 10 for en kompressorsylinder med et plungerstempel 12. Plungerstempelets ende er vist ved slutten av et utpresningsslag 14, og med stip-lede linjer er plungerstempelets stilling vist ved avslutningen av et sugeslag 14'. Plungerstempelet 12 drives på vanlig måte ved hjelp av en ikkeRvist veivmekanisme som er forbundet med plungerstempelets bakre ende. Kompressjonskammeret hvori plungerstempelet 12 virker, dannes av flere aksialt etter hverandre an-ordnede ringelementer, i dette tilfelle et hodeende-hylseelement 16, et bunnendeavstandselement 18 og en mellomliggende ringformet tetningsanordning 20. Tetningsanordningen 20 består av flere pakningskopper som har egnede tetningsringer ved sine indre omkret-ser. I fig. 1 består tetningsanordningen 20 av seks separate pakningskopper 21 - 26 som ligger tett etter hverandre. Pakningskoppen 22 har på sin inneromkrets en slitering 29, mens de andre pakningskoppene 21, 23 - 26 har innvendige utsparinger 32 hvori det er anordnet tetningsringer 34. Tetningsringene 34 ligger an mot plungerstempelet 12 og mot de fremre endeflater på de respektive hosliggende pakningskopper og har til hensikt å hindre lek-kasje av komprimert fluidum i disse områder.

Arbeidsfluidet går inn i kompressjonskammeret gjennom en innløpskanal 36 ved hjelp av en vanlig høytrykksventil (ikke vist). Under kompressjonsslaget vil ventilen lukke seg og det komprimerte fluidum vil derfor tvinges til å gå ut gjennom ringrommet 38 som ved hjelp av ikke viste innvendige kanaler står i forbindelse med periferiske kanaler 40 rundt utsiden av hodeendehylsedelen 16. Derved tilføres fullt arbeidsfluidumtrykk til rommet 4l rundt tetningsanordningen 20, idet komprimert fluidum går ut gjennom utløpsporten 42. Kompressorventil- og manifold-anordningen 37 holdes på plass ved kompressorens fremre ende ved hjelp av et ikke vist sylinderhode som med egnede tetninger fes-tes til sy Underhuset 10 på frontenden (bortskåret i fig. l). En statisk tetning 30 er anordnet rundt ytterperiferien til bunnendeavstandselementet 18. Smørefluidumtilførselen skjer gjennom bunnendeavstandselementet 18 via de innvendige kanaler 44 og 44' som står i forbindelse med lignende innvendige kanaler gjennom pakningskopper i tetningsanordningen 20, slik at smøremiddel le-veres til pumpene 46 og 46' ved omkretsen til plungerstempelet 12. Smøresystemet innbefatter konvensjonelle elementer såsom en ikke vist høytrykkspumpe som sørger for en mating i retningen 47,

frem til en høytrykkskupling 48 som er montert på utsiden av sy Underhuset 10. Derfra går smøremiddelet gjennom et smøremid-delrør 50 og inn i bunnendeavstandselementet 18. Smøresystemet kan også innbefatte en ytre tilbakeslagsventil 49 utenfor kup-lingen 48. Systemet har minst en tilbakeslagsventil som er anordnet inne i tetningsanordningen 20, f.eks. de viste kuleventiler 52 og 52' i pakningskoppen 25.

Den detaljerte utførelse av dette vesentlige trekk skal forklares nærmere under spesiell henvisning til fig. IA, 2 og J. Av fig. IA går det frem at kanalene 44 og 44' står i direk-te forbindelse med de; innvendige kanaler 45 og 45' i pakningskoppen 26. Den endeflaten av pakningskoppen 25 som vender mot koppen 26 har utvidede boringer 51 og 51' som er konsentriske i forhold til de respektive kanaler 45 og.45'. I disse utvidede boringer er det anordnet en kuleventil, nemlig en kule 53*en fjær 55 og et fjærbur 54. Fra bunnen av boringene 51 og 51' går det kanaler 56 og 56' gjennom koppen 25. Kanalen 56 fører frem til et punkt 46, mens .kanalen 56' fører til en kommuniserende kanal 58 i koppen 24. ;De relative plasseringer av boringene 51 og 51' går best frem av fig. 2 og 3*idet sistnevnte figur også viser plasseringen av hull 59 som er beregnet for opptak av tapper eller bolter som benyttes under sammensettingen av de enkelte deler.

Det viste utførelseseksempel er naturligvis bare

å betrakte som et rent utførelseseksempel idet man kan tenke seg enkelte modifikasjoner. Avhengig av slike faktorer som f.eks. plungerstempelets dimensjoner, arbeidsbetingelser og konstruk-sjonsmaterialer som benyttes kan man således eksempelvis bruke bare et.leveringspunkt for smøremiddelet, og i så tilfelle er det bare nødvendig med en innvendig tilbakeslagsventil i tetningsanordningen. Når det benyttes to eller flere innvendige tilbakeslagsventiler kan også mer enn en pakningskopp modifiseres med egnede foringer for disse. Eksempelvis kan man istedenfor å for-syne koppen 25 med begge boringer 51 og 51' plassere en av disse i pakningskoppen 24. Det tør også være klart at et smøremiddel-system som er forsynt med, en innvendig tilbakeslagsventil anord-

net i en av pakningskoppene i tetningsanordningen, kan benyttes med eller uten en ytre tilbakeslagsventil såsom f.eks. ventilen 49, selv om man av økonomiske grunner vil forsøke å ha så få slike ventiler som mulig. Istedenfor en kuleventil kan det også benyttes tallerkenventiler eller andre typer av tilbakeslagsventiler.

I utførelsen i fig. 4 er det for mange av de grunnleggende elementer benyttet samme henvisningstall som i fig. 1.

I fig. 4 innbefatter tetningsanordningen 20 i alt åtte sammensatte pakningskopper. Disse sammensatte pakningskopper består av innerringene 21a - 28a med krympepassede ytre ringer 21b - 28b. Kompressorventilblokken 37 er montert og holdt på plass ved hjelp av sylinderhodet 11 og en avstandsring 13- De ventiler som sørger for tilførsel av arbeidsfluidum gjennom inntakskanalen 36 og utløp for arbeidsfluidet gjennom utløpskanalen 38', er ikke vist. Ved denne utførelsen er det tre smøremiddelleveringssteder 46, 46' og 46'' ved plungerstempelet 12. Disse smøremiddelleve-ringssteder tilføres smøremiddel gjennom kanalene 56, 56' og 56'' fra respektive tilbakeslagsventiler 52, 52' og 52'' anordnet i paknlngskoppelementet 28a. De ekstra smøremiddelrør og smøremid-delkanaler som er nødvendig for fremføring til tilbakeslagsven-tilene 52, 52' og 52'' er ikke vist i fig. 4, men .er naturligvis ekvivalente med røret 50 og kanalen 44. Som allerede nevnt i forbindelse meddet første utførelseseksempel kan man etter behov benytte en ventil 49 i smøremiddeltilførselsystemet.

Forsøk har vist at smøremiddelsystemkomponentene

i en hyperkompressor av den type som er vist i fig. 1 ikke har vist noen tendens til tretthetsbrudd. Forsøkene har vært gjennom-ført som kontinuerlige forsøk i perioder på fra 9 - 18 måneder og med trykk på over 1000 atmosfærer. I motsetning hertil, under de samme arbeidsforhold har samme kompressor, uten de innvendige tilbakeslagsventiler, vist dårlige resultater. Det var nødvendig å stoppe dem for vedlikehold gjennomsnittlig ca. 1 gang pr. måned. Dette skyldtes tretthetsbrudd i enten bunnendeavstandselementet 18, smørerørene 50 eller forskjellige deler av de ytre tilbakeslagsventiler 49.

Det har også vist seg at smøremiddelsystemet i fig. 1 har arbeidet mer pålitelig og effektivt, hvilket man har kunnet fastslå ved redusert slitasje på plungerstempelet 12 og tetningsringene 34, medøket levetid for hele tetningsanordningen

Claims (10)

1. Smø remiddelsystem for en med resiproserende plungerstempel arbeidende kompressor, hvor det rundt plungerstempe-• let er anordnet en tetningsanordning som innbefatter flere tett inntil hverandre liggende, ringformede tetningselementer hvis innerperiferier ligger umiddelbart hosliggende overflaten til plungerstempelet, i det i det minste ett av de nevnte ringformede tetningselementer inneholder en smøremiddel-tilførselskanal, karakterisert ved at det er anordnet en tilbakeslagsventil i den nevnte kanal i tetningselementet, hvorved en overføring av kompressorsylinder-trykkvariasjoner til smøremid-deltilførselen på oppstrømssiden av tetningselementet forhindres.

2. Smøremiddelsystem ifølge krav 1, karakterisert ved at tilbakeslagsventilen er anordnet i en del av den nevnte kanal som strekker seg på langs i forhold til plungerstempelet.

3- Smøremiddelsystem ifølge krav 2, karakterisert ved at tetningsanordningen innbefatter flere tett hosliggende ringformede pakningskopper og at tilbakeslagsventilen er anordnet i en utvidet boring i den bakre endeflaten til en av pakningskoppene, hvilken boring står i forbindelse med den nevnte langsgående del av kanalen.

4. Smøremiddelsystem ifølge krav 3>karakterisert ved at tilbakeslagsventilen innbefatter en fjær-påkjent kule eller et tallerkenlukkeelement.

5- Smøremiddelsystem ifølge krav 3. karakterisert ved at tetningsanordningen innbefatter i det minste tre ringformede pakningskopper.

6. Smøremiddelsystem ifølge krav 5, karakterisert ved at tetningsanordningen innbefatter mer enn tre ringformede pakningskopper og at pakningskoppen hvor tilbakeslagsventilen er anordnet, er en som ligger nærmest kompressorens ve ivende.

7. Pakningskopp for anordning i en trykkomgitt tetningsanordning for et smurt plungerstempel i en kompressorsylinder, karakterisert ved at den er oppbygget som en ring med en indre og ytre omkretsflate og med hovedsakelig ra- dielt forløpende endeflater, idet det i i det minste en av endeflatene er anordnet en innvendig omkretsutsparing for opptak av en tetningsring, og ved at i det minste en smøremiddelkanal strekker seg gjennom i det minste en del av koppen i aksialretningen og i en radiell avstand utenfor den nevnte utsparing, idet en utvidet boring i en av endeflatene står i forbindelse med den nevnte smøremiddelkanal og er beregnet for opptak av en fluidum-tilbakeslagsventil.

8. Pakningskopp ifølge krav 7, karakterisert ved at utsparingen og boringen er anordnet i samme endeflate.

9. Pakningskopp ifølge krav 7, karakterisert ved at flere smøremiddelkanaler strekker seg i det minste delvis gjennom koppen.

10. Pakningskopp ifølge krav 9*karakterisert ved at i det minste to slike smøremiddelkanaler hver står i forbindelse med en separat, utvidet boring.