(57)【要約】【課題】従来の圧縮機に対して圧縮機のパッキン箱パックの動作の信頼性および耐用年数を改善可能にする、往復圧縮機用、排他的ではないが具体的には、ポリエチレンポリマーおよびコポリマーを生成するハイパー圧縮機用のパッキン箱ケーシングを提供すること。【解決手段】往復圧縮機のシリンダ（１０）用のパッキン箱ケーシング（２２）は、第１の外側ディスク（２８）および第２の内側ディスク（３０）を備え、第２の内側ディスク（３０）は、外側ディスク（２８）に対して同心であり、少なくとも１つのピストン（１０）シーリング要素用のシートが内部に形成される。パッキン箱ケーシング（２２）の少なくとも一部分は、パッキン箱ケーシング（２２）の機械的特徴を改善するための、溶解ステップと、後続の塑性変形ステップと、最後の熱処理ステップとを含むプロセスによって準備される、高強度合金材料から作製される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復圧縮機シリンダ（１０）用のパッキン箱ケーシング（２２）において、第１の外側ディスク（２８）および第２の内側ディスク（３０）を備え、前記第２の内側ディスク（３０）が、前記第１の外側ディスク（２８）に対して同心であり、少なくとも１つのピストン（１８）シーリング要素のためのシートを内部に含む、パッキン箱ケーシング（２２）であって、
前記内側ディスク（３０）または外側ディスク（２８）の少なくとも一方が、それぞれ高強度合金材料の全重量に基づいた重量割合で示した合金元素、
炭素（０．１３％〜０．１７％）、
クロム（１．８０％〜２．２０％）、
ニッケル（９．５０％〜１０．５０％）、
コバルト（１３．５０％〜１４．５０％）、
モリブデン（０．９０％〜１．１０％）
を含む前記合金材料から作製されることを特徴とする、パッキン箱ケーシング（２２）。
【請求項２】
前記高強度合金材料が、それぞれ前記合金材料の全重量に基づいた重量割合で示した合金元素、
アルミニウム（０％〜０．０１５％）、
チタン（０％〜０．０１５％）、
マンガン（０％〜０．１０％）、
ケイ素（０％〜０．１０％）、
硫黄（０％〜０．００５％）、
リン（０％〜０．００８％）
をさらに含むことを特徴とする、請求項１記載のパッキン箱ケーシング（２２）。
【請求項３】
前記高強度合金材料が、真空誘導溶解法および／または制御された雰囲気もしくは真空のボルタアーク溶解法によって生成されることを特徴とする、請求項１または２記載のパッキン箱ケーシング（２２）。
【請求項４】
前記高強度合金材料が、その機械的特徴を改善するために塑性変形サイクルによって生成されることを特徴とする、請求項３記載のパッキン箱ケーシング（２２）。
【請求項５】
前記高強度合金材料が、硬度、靭性および強度の特徴を最大にするために、制御された雰囲気の炉で行われる熱処理サイクルによって生成されることを特徴とする、請求項３または４記載のパッキン箱ケーシング（２２）。
【請求項６】
前記２つの同心のディスク（２８、３０）が、締まり嵌めの連結によって組み付けられ、それにより前記内側ディスク（３０）を圧縮よって張力をかけることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項記載のパッキン箱ケーシング（２２）。
【請求項７】
前記内側ディスク（３０）が、前記少なくとも１つのシーリング要素を潤滑する潤滑油のための１つまたは複数の軸方向の貫通孔（３２）を備えることを特徴とする、請求項６記載のパッキン箱ケーシング（２２）。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項記載の１つまたは複数のパッキン箱ケーシング（２２）を備える往復圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排他的ではないが具体的には、エチレンポリマーおよびコポリマーを生成する高圧圧縮機（いわゆる「ハイパー圧縮機」）で用いられるように適合された、往復圧縮機用のパッキン箱ケーシングに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、圧縮機は、圧縮可能な（ガス状）流体の圧力を、機械動力を用いて上昇させる機械である。往復圧縮機では、流体は、各シリンダ中で往復駆動される１つまたは複数の可動式ピストンで圧縮される。圧縮する流体は、１つまたは複数の吸込みダクトを通してシリンダ中に吸引され、圧縮された流体は、１つまたは複数の送出ダクトを通してシリンダから排出される。往復圧縮機の１つまたは複数のピストンは通常、電動機、または駆動するクランクシャフトおよび本質的に周知のコネクティングロッド−クランク機構を介して内燃機関によって駆動される。
【０００３】
例えば、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）またはエチルビニルアセテート（ＥＶＡ）を生成する、ポリマーおよびコポリマー生成システムで動作する往復圧縮機は、非常に大きい疲労ストレスを受ける。例えば、ポリマーおよびコポリマーを生成するハイパー圧縮機の第２段階では、ガス（ガス状エチレン）を圧縮して圧力を３５００バール以上にすることができる。したがって、動作圧力および吸込みダクトと送出ダクトとの間の圧力変動が非常に大きいので、往復ハイパー圧縮機のシリンダは、高い疲労動作サイクルの疲労ストレスに対して抵抗するように作製しなければならない。
【０００４】
一般に、往復圧縮機のシリンダは、シーリング要素をそれぞれ含むパッキン箱ケーシング組立体を備え、このケーシング組立体は、通常「パッキン箱パック」と呼ばれる。圧縮機の耐疲労性能を改善するには、各パッキン箱ケーシングはさらに、２つの同心のリングまたはディスク要素を備える。それら同心のリングまたはディスク要素は、ガスの圧力変動によってより大きいストレスを受ける内側ディスクを予め圧縮した状態にするために、締まり嵌めタイプの連結によって互いに組み付けられる。
【０００５】
パッキン箱パックが、ハイパー圧縮機のシリンダの信頼性の高い動作に影響を及ぼす通常最も重要な構成要素であることが実験によって分かっている。実際に、この機械の通常の動作中に、パッキン箱ケーシングは、例えば、浸食および磨耗現象がその連結面に影響するので様々な形で破損し、疲労が原因で径方向および円周方向にひび割れが発生することがある。その結果、各圧縮機が破損すると、圧縮機は必要なメンテナンス作業を行うために停止しなければならず、これは、圧縮機のユーザにとって、使用する予備部品が高価であることおよびシステムの生産性が低下することによる経済的な損失を意味する。
【０００６】
現在では、通常弱く合金化された合金製のハイパー圧縮機のパッキン箱ケーシング組立体の強度を向上させるために、様々な方法が用いられる。具体的には、パッキン箱ケーシングの磨耗現象を減らし、疲労動作耐用年数を長くするために、その内側ディスクは、オートフレッテージ、ショットピーニングおよび表面被覆法によって加工しなければならない。しかし、従来のパッキン箱ケーシングの材料の性質および前記パッキン箱ケーシングに加えられる負荷のタイプが原因で、上記で言及した疲労破壊の問題を十分に解決していない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の主目的は、従来の圧縮機に対して圧縮機のパッキン箱パックの動作の信頼性および耐用年数を改善可能にする、往復圧縮機用、排他的ではないが具体的には、ポリエチレンポリマーおよびコポリマーを生成するハイパー圧縮機用のパッキン箱ケーシングを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、請求項１で請求される往復圧縮機パッキン箱によって上記の目的を達成することができる。
【０００９】
本発明のさらなる特徴を、この開示の組み込む部分を構成する従属請求項で説明する。
【００１０】
本発明による往復圧縮機パッキン箱ケーシングのさらなる特徴および利点は、本明細書の以下で、添付の概略図面を参照して非限定的な例によって与えられた以下の説明からより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による１つまたは複数のパッキン箱ケーシングを使用できる往復ハイパー圧縮機シリンダの部分断面図である。
【図２】図１に示す往復ハイパー圧縮機のパッキン箱パックの断面図である。
【図３】本発明による往復圧縮機のパッキン箱ケーシングの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を参照すると、往復圧縮機のシリンダ１０、具体的には、例えば、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）またはエチルビニルアセテート（ＥＶＡ）コポリマーなど、エチレンポリマーおよびコポリマーを生成するために用いられる往復ハイパー圧縮機の第２段階のシリンダを部分断面図によって本明細書に概略的に示す。
【００１３】
シリンダ１０は、本質的に、図示していない圧縮機支持フレーム構造に連結するフランジ１２と、ガスを圧縮する吸込みおよび送出バルブ１６を収容するヘッド１４とを備える。このガスは、パッキン箱パック中で往復駆動される円柱形のロッド、いわゆる「プランジャ」を備える特別なピストン１８と、前記ヘッド１４とパッキン箱パックとの間に配置されたスペーサ要素２６とによって圧縮される。
【００１４】
パッキン箱パックは、複数のパッキン箱ケーシング２２を備える（図２）。そのパッキン箱パックの外側に、パッキン箱ケーシング２２の外側で循環する冷却油を保持する構成要素２０、いわゆる「シース」が設けられる。
【００１５】
さらに、潤滑および冷却システムは、（本明細書で以下に説明する）シーリング要素とプランジャ１８との間の摩擦を低減し、プランジャの摺動で生成する熱を除去するために、油供給ダクト２４（図１）を通して潤滑油および冷却油をパッキン箱ケーシング２２中に供給する。
【００１６】
パッキン箱ケーシング２２（図３）はそれぞれ、２つの同心のディスク、すなわち第１の外側ディスク２８と、シーリング要素用のシート）がその中に形成された第２の内側ディスク３０とを備える。それら２つの同心のディスク２８および３０は、締まり嵌めによって互いに組み付けられ、それにより圧縮機の通常の動作条件の下で圧縮により内側ディスク３０に負荷をかける。したがって、そのためには、潤滑ダクトまたはろうそく２４を通して前記シーリング要素を潤滑する潤滑油を供給する、１つまたは複数の軸方向の貫通孔３２が内側ディスク３０を通して形成される。
【００１７】
本発明によれば、各パッキン箱ケーシング２２の少なくとも内側ディスク３０は、前記パッキン箱ケーシング２２が非常に高い信頼性および疲労および磨耗強度の特徴を有するように適合された高強度合金材料から作製される。より具体的には、前記合金材料、典型的には鋼合金材料は、以下の化学組成を有する（値は材料の全重量に基づいた重量割合で表現されている）。
【００１８】
【表１】
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この材料は、最初に真空誘導溶解法（いわゆる「真空誘導溶解」すなわちＶＩＭ）、次に適切なアーク炉、すなわち制御された雰囲気または真空のボルタアーク溶解法で行われる再溶解法（いわゆる「真空アーク再溶解」すなわちＶＡＲ）によって生成され、それにより、存在する可能性のある不純物を最低限まで減少しながら、したがって破損強度が改善された合金材料を生成する。
【００１９】
最終的に、機械的特徴を改善するために合金材料を一連の塑性変形サイクルにかけた後で、前記材料は、合金材料の硬度、靭性および強度の特徴を最大にするために、制御された雰囲気の炉で行われる周期的な熱（高温）処理によってさらに処理される。
【００２０】
本発明によるパッキン箱ケーシング２２は、それらが作られた特定の材料およびそれらが受ける冶金処理の結果、同じ使用条件で従来のパッキン箱ケーシングより信頼性係数が４０％高いことが分かっている。
【００２１】
本発明による往復圧縮機用のパッキン箱ケーシングは上記で言及した目的を達成していることも分かった。
【００２２】
上記で開示した本発明の往復圧縮機用のパッキン箱ケーシングは、添付の特許請求の範囲で定義される同じ発明のアイデアおよび範囲内に全て包含される複数の改変および変更が可能であることが明らかなはずである。
【符号の説明】
【００２３】
１０  シリンダ
１２  フランジ
１４  ヘッド
１６  吸込みおよび送出バルブ
１８  ピストン
２０  構成要素、シース
２２  パッキン箱ケーシング
２４  油供給ダクト
２６  スペーサ要素
２８  第１の外側ディスク
３０  第２の内側ディスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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