BRPI0716529B1

BRPI0716529B1 - compressor sem êmbolo

Info

Publication number: BRPI0716529B1
Application number: BRPI0716529A
Authority: BR
Inventors: Mayer Helmut; Adler Robert
Original assignee: Linde Ag
Priority date: 2006-09-13
Filing date: 2007-09-06
Publication date: 2019-08-27
Also published as: CN101523058A; JP2010503787A; WO2008031527A1; CN101523058B; EP2061974A1; EP2061974B1; DE102006042918A1; US20100034671A1; CA2661112A1; US8267670B2; BRPI0716529A2; KR20090059156A; CA2661112C; KR101422807B1; JP5200021B2

Abstract

compressor sem êmbolo a presente invenção refere-se a um compressor (1) para a compressão do meio gasoso com pelo menos um cilindro do compressor (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) que é conectado com um duto de entrada (6) e com um duto de saída (7) para o meio, um fluido de operação (5), em particular um fluido de operação iônico, sendo disposto no cilindro do compressor (4a, 4b, 4c, 4d, 4e), cujo fluido é conectado com uma máquina de deslocamento (2), a máquina de deslocamento (2) sendo construída como uma máquina de êmbolo com pelo menos uma câmara do cilindro (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) e cada câmara do cilindro (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) sendo conectada com um cilindro do compressor (4a, 4b, 4c, 4d, 4e). para resolver o problema de fornecer um compressor que garanta uma operação confiável com baixo gasto estrutural, é proposto de acordo com a invenção que um dispositivo de separação (8) para o fluido de operação (5) seja associado ao duto de saída (7) do compressor (1 ), o dispositivo de separação (8) sendo conectado com o duto de entrada (6) do compressor (1) para o retorno do fluido de operação (5).

Description

A presente invenção refere-se a um compressor para a compressão de meio gasoso com pelo menos um cilindro do compressor, que é conectado com um duto de entrada e um duto de saída para o meio, com um fluido de operação, em particular um fluido de operação iônico, sendo disposto no cilindro do compressor, cujo fluido é conectado com uma máquina de deslocamento, no qual a máquina de deslocamento é construída como uma máquina de êmbolo com pelo menos uma câmara do cilindro e cada câmara do cilindro é conectada com um cilindro do compressor.

Tais compressores são usados para a compressão de meios gasosos, por exemplo, gás natural ou hidrogênio. O meio é deslocado aqui por meio do fluido de operação no cilindro do compressor, por meio do que tais compressores são projetados como compressores sem êmbolo. Um fluido iônico pode ser usado como o fluido. Entretanto, é possível, da mesma forma, usar fluidos com uma pequena pressão de vapor ou fluidos com uma baixa solubilidade do gás. Tais fluidos têm em comum o fato que eles não dissolvem no meio e são capazes de ser separados do meio sem resíduo, de modo que o meio comprimido tem um alto grau de pureza.

Um compressor sem êmbolo para meios gasosos é conhecido de US 6 652 243 B2. Nesse compressor sem êmbolo, o fluido de operação nos cilindros do compressor é conectado com uma máquina de deslocamento, construída como uma bomba hidráulica, uma válvula de controle sendo proporcionada para controlar o influxo e escoamento do fluido de operação, a dita válvula de controle sendo controlada como uma função do nível do fluido do fluido de operação nos cilindros do compressor que é detectado por meio de sistemas de medição de movimento eletrônicos. Os cilindros do compressor são preferivelmente dispostos verticalmente, a fim de auxiliar o escoamento do fluido de operação para fora do cilindro de deslocamento através da gravidade. Em um tal compressor, a coluna de fluido do fluido de operação não pode ser acelerada pela aceleração gravitacional, de modo que a velocidade do ciclo do compressor é limitada pela aceleração gravita2 cional. Devido a esse tempo de ciclo grande e longos tempos de localização, tais compressores têm uma alta pulsação do fluxo de entrega do fluxo de entrega do meio comprimido. Onde um fluxo de entrega uniforme do meio comprimido é necessário, por exemplo, para o reabastecimento de veículos, um reservatório intermediário é necessário, para dentro do qual os cilindros do compressor conduzem. Para obter um alto desempenho do compressor, grandes dimensões de cilindro dos cilindros de compressor são necessárias graças ao grande tempo de ciclo. As dimensões de cilindro grandes e o reservatório intermediário acarretam altos custos de fabricação e a exigência de uma grande quantidade de espaço. Além disso, através dos sistemas de medição de movimento eletrônicos e da válvula de controle, um grande gasto estrutural é também acarretado. Além do mais, através das grandes dimensões do cilindro, uma grande quantidade de fluido de operação é necessária, o que acarreta altos custos de fabricação e altos custos de operação. Para conduzir a grande quantidade de fluido de operação, uma bomba hidráulica poderosa é necessária, o que tem correspondentemente altos custos de fabricação e tem um nível elevado de ruído em operação.

De WO 2006/034748 A1, um compressor sem êmbolo é conhecido com um fluido de operação formado como fluido iônico. Um dispositivo de separação é provido a fim de recuperar do duto de saída o fluido iônico que é transportado para o meio comprimido. O fluido iônico é alimentado para dentro dos cilindros do compressor por meio de um dispositivo de alimentação. Para isso, um sistema de medição de nível é proporcionado, por meio do qual o nível do fluido de operação nos cilindros do compressor é medido, e com a queda abaixo de um valor de referência, o fluido de operação é alimentado para dentro do cilindro do compressor por meio do dispositivo de alimentação. Além das desvantagens já conhecidas de US 6 652 243 B2, um compressor conhecido de WO 2006/034748 A1 tem um alto gasto estrutural devido ao sistema de medição de nível.

Além disso, compressores genéricos são conhecidos, nos quais a máquina de deslocamento é construída como uma máquina de êmbolo com pelo menos uma câmara do cilindro e cada câmara do cilindro é conec3 tada com um cilindro do compressor. Dessa forma, o fluxo de entrega do meio comprimido é produzido por vários cilindros do compressor, que são respectivamente conectados com uma câmara do cilindro da máquina de êmbolo e transportam em sucessão e, portanto, uniformemente para dentro do duto de saída, por meio do que um fluxo de entrega do meio comprimido com uma baixa pulsação de fluxo de entrega é capaz de ser obtido. Tais compressores genéricos têm tempos de localização curtos e, portanto, um tempo de ciclo curto, por meio do que as dimensões do cilindro dos cilindros do compressor podem ser reduzidas. Com isto, uma pequena exigência de espaço estrutural e um baixo gasto de fabricação são o resultado. Além disso, a quantidade do fluido de operação pode ser reduzida, por meio do que da mesma forma um baixo gasto de operação é o resultado. Adicionalmente, é possível, além do mais, mover o fluido de operação com aceleração aproximadamente gravitacional, com a máquina de êmbolo sendo capaz de ser operada em uma alta velocidade de rotação. Com isto, para um alto desempenho do compressor, o gasto estrutural e o transtorno do ruído podem ser reduzidos para a máquina de deslocamento que é construída como uma máquina de êmbolo. Em tais compressores genéricos, entretanto, graças ao tempo de ciclo curto nos cilindros do compressor, uma medição de nível exata do fluido de operação não é mais possível, por meio do que uma operação segura do compressor com uma quantidade suficiente do fluido de operação nos cilindros de deslocamento não é mais garantida.

A presente invenção é baseada no problema de proporcionar um compressor do tipo mencionado na introdução, no qual uma operação confiável é garantida com pequeno gasto estrutural.

Esse problema é resolvido de acordo com a invenção em que um dispositivo de separação para o fluido de operação é associado com o duto de saída do compressor, o dispositivo de separação sendo conectado com o duto de entrada do compressor para o retorno do fluido de operação.

De acordo com a invenção, o fluido de operação transportado pelo compressor para dentro do duto de saída é, dessa maneira, separado do meio comprimido por meio do dispositivo de separação e é transportado de volta dire4 tamente para dentro do duto de entrada. Com isto, é possível em uma maneira simples manter um nível do fluido de operação nos cilindros do compressor que é necessário para a operação confiável do compressor, sem o sistema de medição de nível ser necessário nos cilindros do compressor para a operação do compressor. Com isto, uma operação confiável do compressor pode ser garantida com um pequeno gasto estrutural.

De acordo com uma modalidade preferida da invenção, o dispositivo de separação é conectado com o duto de entrada por meio de um duto de retorno, com um dispositivo de válvula sendo disposto no duto de retorno. O dispositivo de válvula pode ser construído, por exemplo, como uma válvula sem retorno abrindo na direção do duto de entrada. Além disso, é possível construir o dispositivo de válvula como uma válvula de retenção comutável. Com tais dispositivos de válvula, é possível em uma maneira simples transportar de maneira contínua ou cíclica para dentro do duto de entrada o fluido de operação que é separado do duto de saída por meio do dispositivo de separação, por meio do que, em uma maneira simples, o compressor é capaz de ser operado com uma quantidade constante do fluido de operação.

De acordo com um desenvolvimento adicional preferido da invenção, um recipiente é proporcionado que é conectado com a máquina de êmbolo por meio de um duto de vazamento. A quantidade de vazamento do fluido de operação que ocorre na operação da máquina de êmbolo pode ser suprida, com isto, em uma maneira simples para um recipiente.

Vantagens particulares resultam quando uma bomba de alimentação é proporcionada, que é conectada no lado de entrada com o recipiente e no lado de saída com o duto de entrada do compressor. A quantidade de vazamento do fluido de operação da máquina de êmbolo situada no recipiente pode ser fornecida, com isto, em uma maneira simples para o lado de entrada do compressor, por meio disso o compressor é capaz de ser operado com uma quantidade constante do fluido de operação.

A bomba de alimentação pode ser operada aqui de maneira contínua ou cíclica.

De acordo com um desenvolvimento da invenção, a bomba de alimentação é capaz de ser controlada como uma função da quantidade do fluido de operação situado no recipiente. Com isto, é possível, em uma maneira simples, manter a quantidade do fluido de operação no compressor constante, a fim de obter uma operação confiável do compressor.

Convenientemente, o recipiente é fornecido aqui com um sistema de medição de nível, com a bomba de alimentação sendo capaz de ser controlada como uma função do sistema de medição de nível. Com um sistema de medição de nível detectando a quantidade do fluido de operação no recipiente, a quantidade do fluido de operação nos cilindros do compressor pode ser mantida constante com baixo gasto estrutural.

De acordo com uma modalidade da invenção, a máquina de êmbolo pode ser construída como uma máquina de êmbolo radial. Com uma máquina de êmbolo radial, com cada câmara do cilindro da máquina de êmbolo radial sendo conectada com um cilindro do compressor, um fluxo de entrega do meio comprimido com uma pequena pulsação de fluxo de entrega pode ser obtido com um pequeno gasto estrutural e exigência de espaço. Além disso, as máquinas de êmbolo radial têm um longo período de duração, por meio disso um longo período de duração é capaz de ser obtido para o compressor.

De acordo com uma modalidade adicional da invenção, a máquina de êmbolo pode ser, da mesma maneira, construída como uma máquina de êmbolo axial. Com uma máquina de êmbolo axial, na qual cada câmara do cilindro é conectada com um cilindro do compressor, da mesma forma um fluxo de entrega do meio comprimido pode ser obtido com uma pequena pulsação de fluxo de entrega com pequeno gasto estrutural e exigência de espaço e um grande período de duração do compressor.

Vantagens adicionais e detalhes da invenção são explicados em mais detalhes com a ajuda da modalidade exemplar ilustrada na figura diagramática.

Na figura, um diagrama de circuito é ilustrado de um compressor de acordo com a invenção. O compressor 1 tem uma máquina de deslocamento que é construída como máquina de êmbolo 2, por exemplo, uma máquina de êmbolo radial, que é fornecida com várias câmaras do cilindro 2a, 2b, 2c, 2d, 2e. Cada câmara do cilindro 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, na qual respectivamente um êmbolo, que não é mais ilustrado, é montado com deslocamento, é conectada por meio de um duto de conexão 3a, 3b, 3c, 3d, 3e com um cilindro do compressor 4a, 4b, 4c, 4d, 4e. O fluido de operação 5, formado como fluido iônico, que é móvel por meio da máquina de êmbolo 2, fica situado nos cilindros do compressor 4a, 4b, 4c, 4d, 4e.

Os cilindros do compressor 4a, 4b, 4c, 4d, 4e são conectados no lado de entrada através de, respectivamente, uma válvula de entrada 6a, 6b, 6c, 6d, 6e com um duto de entrada 6 para o meio que é para ser comprimido, por exemplo, gás natural ou hidrogênio. Para aumentar a pressão de entrada e, portanto o desempenho de saída, um pré-compressor pode ser associado ao duto de entrada 6. No lado de saída, os cilindros do compressor 4a, 4b, 4c, 4d, 4e são conectados em um duto de saída 7 através de, respectivamente, uma válvula de saída 7a, 7b, 7c, 7d, 7e.

No duto de saída 7, um dispositivo de separação 8 é disposto, construído, por exemplo, como um separador de fluido, por meio do qual o fluido de operação 5 que é transportado pelos cilindros do compressor 4a, 4b, 4c, 4d, 4e para dentro do duto de saída 7 pode ser separado.

De acordo com a invenção, o dispositivo de separação 8 é conectado com um duto de retorno 9, que é conectado no duto de entrada 6. No duto de retorno 9, um dispositivo de válvula 10 é disposto. Por meio do duto de retorno 9, o fluido de operação 5 que é separado do duto de saída 7 pelo dispositivo de separação 8 pode ser transportado de volta para o duto de entrada 6. Com isto, é possível, de uma maneira simples, manter a quantidade do fluido de operação 5 nos cilindros do compressor 4a, 4b, 4c, 4d, 4e constante.

A máquina de êmbolo 2 é conectada com um duto de vazamento

11, que é direcionado para um recipiente 12. A quantidade de vazamento do fluido de operação 5 que ocorre na operação da máquina de êmbolo 2 flui aqui através do duto de vazamento 11 para o recipiente 12. O recipiente 12 é fornecido com um sistema de medição de nível 15. Por meio de uma bom7 ba de alimentação 13, que é conectada no lado de entrada com o recipiente 12 e é conectada no lado de saída através de um duto de alimentação 14 com o duto de entrada 6, a quantidade de vazamento do fluido de operação 5 da máquina de êmbolo 2 fluindo através do duto de vazamento 11 para dentro do recipiente 12 pode ser transportada para o duto de entrada 6. A bomba de alimentação 13 pode ser operada aqui como uma função do sistema de medição de nível 15. Com isto, é possível, de uma maneira simples, manter a quantidade do fluido de operação 5 nos cilindros do compressor 4a, 4b, 4c, 4d, 4e constante.

Na operação do compressor 1, o fluido de operação situado nos cilindros do compressor 4a, 4b, 4c, 4d, 4e é movido pela máquina de êmbolo 2 com aceleração quase gravitacional, tal que o meio que é para ser comprimido nos cilindros do compressor 4a, 4b, 4c, 4d, 4e é sugado para fora do duto de entrada 6 e o meio comprimido é transportado para dentro do duto de saída 7. Os cilindros do compressor 4a, 4b, 4c, 4d, 4e transportam aqui com um pequeno tempo de localização e, portanto com uma alta velocidade de ciclo em sucessão para dentro do duto de saída 7, por meio disso um fluxo de entrega do meio comprimido com uma pequena pulsação de fluxo de entrega é obtido. A quantidade do fluido de operação 5 nos cilindros do compressor 4a, 4b, 4c, 4d, 4e é medida aqui tal que o transporte do fluido de operação 5 para dentro do duto de saída 7 ocorre continuamente. Com isto, é obtido que o meio que é sugado para fora do duto de entrada 6 seja totalmente comprimido e transportado para dentro do duto de saída 7, por meio disso o volume morto e, portanto as perdas de transporte do meio que é para ser comprimido são reduzidas.

O fluido de operação 5 que é transportado aqui pelo compressor para dentro do duto de saída 7 é separado do meio comprimido por meio do dispositivo de separação 8. A quantidade separada do fluido de operação pode ser transportada de volta para o duto de entrada 6 de maneira contínua ou cíclica aqui através do duto de retorno 9 e do dispositivo de válvula e por meio disso, a quantidade do fluido de operação nos cilindros do compressor 4a, 4b, 4c, 4d, 4e pode ser mantida constante.

O fluido de operação 5 ocorrendo como quantidade de vazamento na operação da máquina de êmbolo 2 flui através do duto de vazamento 11 para dentro do recipiente 12. Por meio do sistema de medição de nível 15, a quantidade de vazamento do fluido de operação 5 que ocorre é medida no recipiente 12 e a bomba de alimentação 13, regulada por frequência, por exemplo, é controlada de acordo com a quantidade de vazamento medida do fluido de operação 5 no recipiente 12, por meio disso o fluido de operação 3 que ocorre como vazamento da máquina de êmbolo 2 é transportado para fora do recipiente 12 para o duto de entrada 6. Com isto, é garantido que uma quantidade constante do fluido de operação 5 esteja presente nos cilindros do compressor 4a, 4b, 4c, 4d, 4e.

O compressor 1 de acordo com a invenção é adequado, através dos baixos tempos de localização, da alta velocidade do ciclo e das pequenas pulsações do fluxo de entrega, para consumidores que exigem um fluxo de entrega constante e uniforme do meio comprimido, por exemplo, para o reabastecimento de veículos.

Através do transporte do fluido de operação 5 para dentro do duto de saída 7 e o transporte de volta do fluido de operação 5 através do dispositivo de separação 8 para o duto de entrada 6 do compressor 1 e o retorno da quantidade de vazamento da máquina de êmbolo 2 por meio da bomba de alimentação 13 para o duto de entrada 6 do compressor 1, em uma maneira simples, uma quantidade suficiente do fluido de operação 5 pode ser garantida nos cilindros do compressor 4a, 4b, 4c, 4d, 4e. Para controlar a bomba de alimentação 13, meramente um sistema de medição de nível simplesmente construído 15 é necessário aqui. Além disso, através do transporte do fluido de operação 5 para dentro do duto de saída 7, as perdas de espaço morto e, portanto as perdas de transporte são evitadas. Com isto, uma alta eficiência do compressor 1 é capaz de ser obtida.

A máquina de êmbolo 2 pode ser operada aqui com uma alta velocidade de rotação, por meio disso, com uma pequena quantidade do fluido de operação 5, um pequeno espaço estrutural e pequeno desenvolvimento de ruído, uma alta eficiência de entrega do compressor 1 é capaz de ser obtida.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Compressor (1) para a compressão de meio gasoso com pelo menos um cilindro do compressor (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) que é conectado com um duto de entrada (6) e com um duto de saída (7) para o meio, um fluido de operação (5), em particular um fluido de operação iônico, sendo disposto no cilindro do compressor, cujo fluido é conectado com uma máquina de deslocamento (2), a máquina de deslocamento sendo construída como uma máquina de êmbolo com pelo menos uma câmara do cilindro (2a, 2b, 2c, 2d, 2e), e cada câmara do cilindro sendo conectada com um cilindro do compressor, e o duto de saída (7) do compressor (1) sendo associado a um dispositivo de separação (8) para o fluido de operação (5) e o dispositivo de separação (8) sendo conectado com o duto de entrada (6) do compressor (1) para o retorno do fluido de operação (5) caracterizado pelo fato de que são fornecidos um recipiente (12), que é conectado com a máquina de êmbolo (2) por meio de um duto de vazamento (11), e uma bomba de alimentação (13) que é conectada no lado de entrada com o recipiente (12) e no lado de saída com o duto de entrada (6) do compressor (1).
2. Compressor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a bomba de alimentação (13) é capaz de ser controlada como uma função da quantidade do fluido de operação (5) situado no recipiente (12).
3. Compressor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o recipiente (12) é fornecido com um sistema de medição de nível (15), a bomba de alimentação (13) sendo capaz de ser controlada como uma função do sistema de medição de nível (15).
4. Compressor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de separação (8) é conectado com o duto de entrada (6) por meio de um duto de retorno (9), um dispositivo de válvula (10) sendo disposto no duto de retorno (9).
5. Compressor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a máquina de êmbolo (2) é construída como uma máquina de êmbolo radial.

Petição 870180169010, de 28/12/2018, pág. 6/11
6. Compressor, de acordo com qualquer uma das reivindicações

1 a 4, caracterizado pelo fato de que a máquina de êmbolo (2) é construída como uma máquina de êmbolo axial.