[0001] 本发明涉及一种压缩机，特别是涉及一种密封性能较佳、可有效阻止原料气体外泄的往复活塞压缩机。

[0002] 目前，国内尚没有合适的设备以压缩稀有、贵重、有毒、有害的原料气体，一般是利用排气量、工作压力相当的现有压缩机替代。

[0003] 现有的往复活塞压缩机，包括原料气进气管线和原料气排气管线、氮气进气管线、泄漏气回收管线、电机、主机，主机的机身上装有曲轴，曲轴的外端与电机相连，曲轴上至少设有一个连杆，机身外至少接有一个十字头滑道，且机身通过每个十字头滑道均设置依次相连的中体、连接体、气缸，十字头滑道内装有与连杆相接的十字头，连接体内装有填料组件，气缸内装有活塞，填料组件包括内外依次相接的N组填料、法兰，N为自然数，且5≤N≤9，每组填料均由填料盒、填料环组成，填料盒内沿轴向设有内侧小、外侧大的圆形台阶空腔，填料环设置于填料盒内台阶空腔的外侧，法兰、与法兰贴靠的最外端那组填料的填料盒沿轴向开有氮气通道，氮气通道的进气口位于法兰的外侧面上、出气口位于与法兰贴靠的最外端那组填料的填料盒内台阶空腔的内侧，法兰、与法兰贴靠的最外端那组填料的填料盒、自外而内数的第二组填料的填料盒沿轴向开有泄漏气的回收通道，回收通道的进气口位于自外而内数的第二组填料的填料盒内台阶空腔的内侧、出气口位于法兰的外侧面上，活塞杆贯穿中体、法兰、N组填料后，其一端伸进气缸内与活塞相接、其另一端伸进十字头滑道内与十字头相接，原料气进气管线的出气端和原料气排气管线的进气端均与气缸相接，氮气进气管线穿过中体内腔与氮气通道的进气口连通，泄漏气回收管线穿过中体内腔与回收通道的出气口连通。

[0004] 可见，填料组件套装在活塞杆上，每组填料的填料盒内的填料环与活塞杆密封配合；因活塞杆伸进气缸内与活塞相接，故相对于气缸，填料为内、法兰为外的位置关系，自内而外数的第一组填料靠近气缸，圆形台阶空腔靠近气缸的一侧为内侧、远离气缸的另一侧为外侧；对于所述压缩机内的活塞杆，是利用可与压缩机气缸内的最高工作压力相匹配的填料组件进行密封，并利用注入的氮气加以保护，以防原料气体泄漏到主机的机身(即曲轴箱)内或大气中。

[0005] 所述的十字头滑道、中体、内装填料组件的连接体、气缸及相应的连杆、十字头、活塞杆、活塞组成一列压缩系统，压缩机中每列压缩系统的配置方向可以为竖直方向或水平方向，填料组件的方位由相应列压缩系统的配置方向而定。另，主机的固定部件有机身、十字头滑道、中体、连接体、气缸，主机的运动部件有曲轴、连杆、十字头、活塞杆、活塞。

[0006] 所述压缩机工作时，仅通过氮气进气管线从氮气通道的进气口注入压力为0.3～0.6Mpa的氮气，氮气将阻止原料气体沿活塞杆继续向曲轴箱内泄露，部分氮气进入自外而内数的第二组填料的填料盒内台阶空腔的内侧，并与沿着活塞杆泄漏到该处的少量原料气体混合，混合气通过回收通道、泄漏气回收管线被引出压缩机统一排放或经处理后回收。

[0007] 虽然所述的填料组件可发挥一定的气体密封作用，但仍有少量原料气体不可避免地要沿活塞杆向气缸外泄漏，一则造成该气体的浪费和空气污染，二则随着所泄漏原料气体的压力、温度的变化，将在活塞杆上产生不规则的镀层，破坏了活塞杆的精度，造成填料组件失效，压缩机只能被迫停机，这严重影响使用单位的经济效益，同时，有些原料气体(如羰基镍气体)泄漏将导致工作场地被该气体或其分解后所产生的有毒气体污染，严重威胁操作人员的人身安全和身心健康。

[0024] 下面通过实施方式及其附图对本发明作进一步详细的说明：

[0025] 参见图1-图9：

[0026] 本压缩机包括原料气进气管线A、原料气排气管线B、密封气体进气管线C、氮气进气管线D、泄漏气回收管线E、电机73、主机7。

[0027] 主机7的机身71上通过两只滚柱轴承装有曲轴72(附图中未标出所述滚柱轴承的件号)，曲轴72的外端(即驱动端)通过联轴器721与电机73的轴同轴相连，机身71上侧的互成90度角的两斜面上设有按90度角配置方式前后排列且结构相同的两列压缩系统，每列压缩系统包括十字头滑道75、中体76、连接体77(内装填料组件)、气缸78及相应的连杆74、十字头751、活塞杆G、活塞781，两气缸78为缸径相同、进排气压力相同的单作用气缸，气缸78的下部为平衡腔782、上部为工作腔783，平衡腔782有进气口、排气口，工作腔783也有进气口、排气口(附图中未标出所述两个进气口、两个排气口的件号)，平衡腔782的排气口、工作腔783的进气口之间接有管道K。这样，曲轴72上设有两个连杆74，机身71外接有两个十字头滑道75，且机身71通过每个十字头滑道75均设置依次相连的中体
76、连接体77、气缸78(后侧那列压缩系统中相应部件的件号在附图中加以省略)。

[0028] 原料气进气管线A包括依次连通的管道A1、A2、A3，原料气排气管线B包括依次连通的管道B1、B2、B3，密封气体进气管线C包括依次连通的管道C1、C2，氮气进气管线D包括依次连通的管道D1、D2，泄漏气回收管线E包括依次连通的管道E1、E2。管道A2、B2为两列压缩系统相应管线中的共用管道。

[0029] 前侧那列压缩系统中相应部件的具体连接方式及工作原理具体描述如下：

[0030] 曲轴72的曲柄销上设有连杆74(附图中未标出所述曲柄销的件号)，机身71外的上侧接有十字头滑道75，且机身71通过十字头滑道75设置自下而上依次倾斜相连的中体76、连接体77、气缸78，十字头滑道75内装有下侧与连杆74另一端相接的十字头751，连接体77内装有用来密封活塞杆G的填料组件，以阻止气缸78内的原料气体沿活塞杆G外泄，气缸78内装有活塞781。

[0031] 填料组件包括十二组填料3、法兰1，它们通过两个双头螺栓2及相应的紧固件内外依次定位固定。

[0032] 所述十二组填料3由一组减压填料31、二组双向密封主填料32、一组减压填料33、六组单向密封主填料34、二组脉动密封填料35自内而外依次层叠而成。每组填料均由填料盒、填料环组成，填料盒内沿轴向设有内侧小、外侧大的圆形台阶空腔，填料环设置于填料盒内台阶空腔的外侧(附图中未标出所述台阶空腔、填料环的件号)。所述十二组填料3中相应组数的具体填料为现有技术部分，且均可外购。

[0033] 法兰1、与法兰1贴靠的最外端那组脉动密封填料35的填料盒351(即与法兰1贴靠的最外端那组填料的填料盒)、自外而内数的第二组脉动密封填料35的填料盒351(即自外而内数的第二组填料的填料盒)沿轴向开有泄漏气的回收通道4，回收通道4的进气口位于所述第二组填料盒351(即自外而内数的第二组填料的填料盒)内台阶空腔的内侧、出气口12位于法兰1的外侧面上。

[0034] 法兰1、与法兰1贴靠的最外端那组脉动密封填料35的填料盒351(即与法兰1贴靠的最外端那组填料的填料盒)沿轴向开有氮气通道6，氮气通道6的进气口13位于法兰1的外侧面上、出气口位于所述填料盒351(即与法兰1贴靠的最外端那组填料的填料盒)内台阶空腔的内侧。

[0035] 减压填料33的填料盒331、六组单向密封主填料34的填料盒341、2组脉动密封填料35的填料盒351(即自内而外数的第四组填料与最外端那组填料之间的每组填料的相应填料盒)、法兰1沿轴向开有密封气体通道5，密封气体通道5的进气口11位于法兰1的外侧面上、出气口位于所述填料盒331(即自内而外数的第四组填料的填料盒)内台阶空腔的内侧。

[0036] 氮气通道6的进气口13、回收通道4的出气口12、密封气体通道5的进气口11呈三角形布置。

[0037] 活塞杆G贯穿中体76、法兰1、十二组填料3后，其上端伸进气缸78内与活塞781相接、其下端伸进十字头滑道75内与十字头751的上侧相接。这样，填料组件套装在活塞杆G上，十二组填料3中每组填料的填料盒内的填料环与活塞杆G密封配合，减压填料31(即自内而外数的第一组填料)靠近气缸78。因本压缩机中两列压缩系统的配置方向为倾斜方向，故两个填料组件使用状态的方位为倾斜方向。

[0038] 原料气进气管线A的出气端(即管道A3开口端)与平衡腔782的进气口连通，原料气排气管线B的进气端(即管道B1开口端)与工作腔783的排气口连通，原料气体经原料气进气管线A、平衡腔782、管道K进入工作腔783。密封气体进气管线C中的管道C2穿进中体76的内腔中与密封气体通道5的进气口11连通，氮气进气管线D中的管道D2穿进中体76的内腔中与氮气通道6的进气口13连通，泄漏气回收管线E中的管道E1穿进中体76的内腔中与回收通道4的出气口12连通，为能简洁说明问题起见，对于管道C2、管道D2、管道E1各自处于中体76内腔中的相应管体加以省略。

[0039] 机身71、曲轴72、连杆74、十字头滑道75、十字头751、连接体77、气缸78、活塞杆G、活塞781的自身结构与现有技术相同，机身71、曲轴72、连杆74、十字头滑道75、十字头751、中体76、连接体77、气缸78、活塞杆G、活塞781相互间的连接方式与现有技术相同。

[0040] 主机7、电机73设置在底架79上，底架79上还设置密封气体储存容器Q3，密封气体储存容器Q3与密封气体进气管线C相连通(仅在图1中示出密封气体储存容器Q3，其它相关视图中予以省略)，密封气体为不影响压缩机气缸78内原料气体(如羰基镍气体)的性能和质量的气体(如一氧化碳)。底架79外设置氮气储存容器Q2、泄漏气储存容器Q1，氮气储存容器Q2、泄漏气储存容器Q1、密封气体储存容器Q3分别通过氮气进气管线D、泄漏气回收管线E、密封气体进气管线C与进气口13、出气口12、进气口11连通(仅在图9中示出氮气储存容器Q2、泄漏气储存容器Q1，其它相关视图中予以省略)。

[0041] 曲轴72通过其上的曲柄销驱动连杆74和十字头751，将电机73的旋转运动变为十字头751在十字头滑道75内的往复直线运动，再通过活塞杆G带动活塞781在气缸78内作往复直线运动，从而促使气缸78内的工作容积由小到大，再由大到小，周而复始变化，让本压缩机连续不断地实现膨胀、吸气、压缩、排气的功能。

[0042] 本压缩机工作时，氮气储存容器Q2中一定压力的氮气通过氮气进气管线D从氮气通道6的进气口13注入填料组件内，氮气将进入自外而内数的第一组脉动密封填料35的填料盒351(即与法兰1贴靠的最外端那组填料的填料盒)内台阶空腔的内侧，且少量氮气会沿活塞杆G泄漏到自外而内数的第二组脉动密封填料35的填料盒351(即自外而内数的第二组填料的填料盒)内台阶空腔的内侧，与此同时，密封气体储存容器Q3中一定压力的密封气体通过密封气体进气管线C从密封气体通道5的进气口11注入填料组件内，密封气体的进气压力要较压缩机气缸78内原料气体的工作压力高出5～10％。密封气体进到减压填料33的填料盒331(即自内而外数的第四组填料的填料盒)内台阶空腔的内侧，将气缸78内沿活塞杆G泄漏到自内而外数的第一组双向密封主填料32的填料盒321(即自内而外数的第二组填料的填料盒)内台阶空腔内侧的原料气体顶住，阻止原料气体沿活塞杆G继续泄漏(即将气缸78内沿活塞杆G泄漏的原料气体阻止在所述的填料盒321之前)，并允许密封气体进入气缸78。另，减压填料33、六组单向密封主填料34、自外而内数的第二组脉动密封填料35之间的每一组填料(即自内而外数的第四组填料与自外而内数的第二组填料之间的每一组填料)都是用来阻止密封气体沿活塞杆G泄漏，少量密封气体会沿活塞杆G泄漏到自外而内数的第二组脉动密封填料35的填料盒351(即自外而内数的第二组填料的填料盒)内台阶空腔的内侧，并在此处与泄漏到此的氮气混合，混合气通过回收通道4、出气口12、泄漏气回收管线E被引出压缩机统一排放到泄漏气储存容器Q1中。

[0043] 可见，进入自外而内数的第一组脉动密封填料35的填料盒351内台阶空腔内侧的氮气的作用是：将上述的少量密封气体阻止在自外而内数的第二组脉动密封填料35的填料盒351内台阶空腔的内侧。

[0044] 后侧那列压缩系统中相应部件之间的具体连接方式及工作原理不再赘述。

[0045] 采用以上的结构后，填料组件可发挥较强的气体密封作用，有效阻止了原料气体沿活塞杆G的泄漏，因此，本压缩机的密封性能较佳。

[0046] 以上所述的仅是本发明的一种实施方式。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提外，还可以作出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。比如：

[0047] 在确保N为自然数，且7≤N≤12的前提条件外，若干组填料还可由形式不同的相应组数填料自内而外依次层叠而成。

[0048] 一般地，当压缩机气缸内的原料气最高工作压力在10～21Mpa之间时，双向密封主填料32采用二组，单向密封主填料34采用六组，其余的相应组数填料不变；当压缩机气缸内的原料气最高工作压力低于10Mpa时，双向密封主填料32采用一组，单向密封主填料34采用二～五组，其余的相应组数填料不变。

[0049] 主机的机身上还可设有一列或二列以上的压缩系统；原料气进气管线、原料气排气管线、氮气进气管线、密封气体进气管线还可通过气体控制柜及其内的相应控制阀进行控制。

[0050] 另外，自内而外数的第三组填料与最外端那组填料之间的每组填料的相应填料盒、法兰沿轴向还可开有密封气体通道，密封气体通道的进气口位于法兰的外侧面上、出气口位于所述第三组填料盒内台阶空腔的内侧。

[0051] 再者，填料组件使用状态的方位还可随着压缩机中相应列压缩系统的配置方向作相应变化，比如：压缩机中相应列压缩系统的配置方向为水平方向，则填料组件使用状态的方位也随之变为水平方向。