Kompressor mit Brennkraftmascüinenantrieb, insbesondere in Freikolbenbauart. Die Erfindung betrifft einen Kompressor mit Brennkraftmaschinenantrieb, insbesondere in Freikolbenbauart, welcher zur Erhöhung der Fördermenge durch eine Vorverdichtungs- einrichtung aufgeladen wird.
Die Erfindung besteht darin, dass diese Vorverdichtungsein- richtung auch noch die Spülpumpe der Brenn- kraftmaschine auflädt, um in letzterer die durch die erhöhte Förderung des Kompressors verlangte grössere motorische Leistung zu er möglichen, und dass die Vorverdichtungsein- richtung aus einer Turbogruppe besteht, deren Motorteil aus wenigstens einer durch das Abgas der Brennkraftmaschine angetriebenen Gas turbine besteht.
Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungs gegenstandes sind auf der Zeichnung schema tisch dargestellt.
Fig. 1 und 2 zeigen eine Ansicht eines einstufigen Freikolbenkompressors.
In Fig. 3 und 4 ist ein Kompressor für höhere Drücke dargestellt.
In einem gemeinsamen Bremskraftzylinder 1 bewegen sich zwei gegenläufige Kolben 2. Die aus dem Brennkraftzylinder 1 austretenden Auspuffgase gelangen durch die Auspuffschlitze 3 in eine Gasturbine 4 und von dort durch eine Leitung 5 ins Freie. Von dieser Gastur bine 4 wird eile Vorverdichter 6 angetrieben, welcher durch eine Leitung 7 Luft ansaugt und durch eine Leitung 8 in die Spülpumpen 9 und 10 sowie in die Kompressorenzylinder 11 und 12 fördert.
An dem Brennkraftzylin- der 1 ist ein Brennstoffventil 15 für die Zu- führung des Brennstoffes vorgesehen, die von einer nicht gezeichneten Brennstoffpumpe direkt oder indirekt reguliert wird. Die Spülpumpen 9 und 10 liefern die nötige Spül- und Ver brennungsluft in einen Behälter 13, der durch eine Leitung 16 mit den Einlassschlitzen 25 des Brennkraftzylinders 1 verbunden ist. Die Kompressoren 11 und 12 fördern die Nutz luft durch eine Leitung 14 in den Verbrau cher A.
In Fig. 1 sind die beiden gegenläufigen Kolben 2 in ihrer äussern Totpunktlage ein gezeichnet. Für diesen Fall sind alle Einlass- ventile 17-20 und alle Auslassventile 21 -- 24 für die Luft geschlossen oder schliessen dem nächst. Der Arbeitsraum 26 des Breinikraft- zylinders 1 wird durch die im Behälter 13 gespeicherte Luft gespült und aufgeladen.
Die Auspuffschlitze 3 sind vollständig geöffnet, die Abgase treiben die CTasturbine 4, welche den Vorverdichter 6 antreibt.
Fig. 2 zeigt eine Lage, bei der sowohl die Spülschlitze 25 wie auch die Auspuffschlitze 3 geschlossen sind. Die Expansion der im schädlichen Raum der Kompressoren 11, 12 eingeschlossenen Luft ist soweit fortgeschritten, dass sich die Saugventile 17 und 20 bereits geöffnet haben. Die Druckventile 21, 24 sind geschlossen. Die Saugventile 18, 19 der Spül pumpen 10, 9 sind geschlossen. Die Druck ventile 22, 23 der Spülpumpen 10. 9 sind geöffnet und geben die Förderung in den Be hälter 13 frei.
In der Nähe des Einern Tot punktes wird von der Brennstoffpumpe der Brennstoff in an sich bekannter Weise ein gespritzt. Die beiden Kolben ,\2. werden durch die Verbrennung in die äussere Totpunktlage gefördert, so dass die Ventile 17 und 20 des Kompressors 12 bezw. 11 geschlossen werden und Luft durch die Druckventile 21 und 24 in die Druckluftleitung 14 zur Verbrauchs maschine A gelangt.
Fig. 3 und 4 zeigen einen Kompressor für höhere Förderdrücke. Die Einzelheiten ent sprechen den Fig. 1 und 2. Die (sasturbine 4 treibt den Vorverdicllter 6 an, der die Spül pumpen 9 und 10 sowie den Kompressor 12 auflädt. Vom Kompressor 12 geht die -Nutz luft durch einen Kühler c27 und dann in den eine zweite Kompressorstufe bildenden Kom pressor 28, der die verdichtete Nutzluft dein Verbraucher d zustellt.
In der Arbeitsstellung gemäss Fig. 3 sind das Saugventil 17 des Kompressors 12 und das Saugventil 24 des Kompressors 28 geöff net, während die Druckventile 21 und 20 der Kompressoren geschlossen sind. Die Saugven- tile 19 und 18 der Spülpumpen 9 und 10 sind geschlossen, während die Druckventile 22 und 23 geöffnet sind und den Behälter 13 aufladen. Sobald ein entsprechender Druck im Kompressor 28 vorhanden ist, wird das Druckventil 20 geöffnet und die verdichtete Nutzluft wird einem Verbraucher :1 zugeführt.
Fig. 4 zeigt, dass die beiden Flugkolben 2 in ihrer innern Totpunktlage angekommen sind. Sämtliche Saug- und Druckventile sind geschlossen oder werden sofort schliessen.
Bewegen sich die Kolben auswärts, dann fördert der Kompressor 12 durch das offene Druckventil 21 in den Kühler 2 7 und der Kompressor 28 durch das Druckventil 20 in die Druckleitung 14 zum Verbraucher A. Durch den Vorv erdechter 6 werden die Spülpumpen 9 und 10 mit Luft geladen. Die Saugventile 18 und 19 sind offen, 17 und 24 geschlossen.
Die Regelung der gewünschten Nutzluft menge ist sehr einfach. Steigt der Bedarf, dann erhält der Brennkraftzy linder mehr Brenn stoff. Dadurch steigt die Abgastemperatur, das Abgasvolumen wird grösser, die Turbine läuft schneller, der Förderdruck des Vorverdichters steigt. Da nicht. nur der Nutzluftkompressor, sondern auch die Spülpumpe vom Vorverdich- ter aus aufgeladen wird, erhält der Brenn kraftzylinder ein grösseres Luftgewicht und seine Leistung kann weiter gesteigert werden.
Werden Kompressoren und Spülpumpen durch denselben V orverdicliter aufgeladen, so kann nian einen Aelisialverdichter verwenden, der direkt mit der Abgasturbine gekuppelt ist. Die Vorverdichtung wird automatisch geregelt, d. 1i. ohne irgendwelche Regulierung der vom Luftbedarf abhängigen Leistung des Freikol- benkompressors angepasst.
Für die ganze Kom- pressorengruppe, also Freikolbenkompressor und Vorverdichter, ist nur eine Regulierung nötig, die Brennstoffregulierung des Brenn- kraftzylinders.
Im Falle eifies Luftkompressors kann ein einziger Vorverdichter für sämtliche Luft vor handen sein. Es können aber auch mehrere Vorverdicliter vorhanden sein, wobei eine An zapfung hinter verschiedenen Stufen der Vor verdichter angeordnet sein kann.
Es könnten aber auch zum Beispiel für Kompressoren und Brennkraftzylinder (Spülpumpen) verschiedene Vorverdichter mit gemeinsamem oder getrenn tem Antrieb angeordnet seile. In jedem Falle würden der Vorverdiehter oder die Vorverdich- ter einer Turbogruppe angehören, deren Motor teil durch eine oder mehrere, von den Ab gasen der Brennkraftmaschine angetriebene Gasturbinen gebildet wird.
Statt Luft kann auch ein Gas bezw. Gas gemisch, z. B. Hochofengas (Koksgas), in Frage kommen.
Compressor with internal combustion engine, especially in the free piston design. The invention relates to a compressor with an internal combustion engine drive, in particular of the free piston design, which is charged by a pre-compression device to increase the delivery rate.
The invention consists in that this pre-compression device also charges the scavenging pump of the internal combustion engine in order to enable the greater motor power required by the increased delivery of the compressor in the latter, and that the pre-compression device consists of a turbo group The engine part consists of at least one gas turbine driven by the exhaust gas from the internal combustion engine.
Two embodiments of the subject invention are shown schematically in the drawing.
Figures 1 and 2 show a view of a single stage free piston compressor.
In Fig. 3 and 4, a compressor for higher pressures is shown.
Two pistons 2 rotating in opposite directions move in a common brake cylinder 1. The exhaust gases emerging from the internal combustion cylinder 1 pass through the exhaust slots 3 into a gas turbine 4 and from there through a line 5 to the outside. From this gas turbine 4 a precompressor 6 is driven, which sucks air through a line 7 and conveys it through a line 8 into the flushing pumps 9 and 10 and into the compressor cylinders 11 and 12.
A fuel valve 15 for supplying the fuel is provided on the internal combustion cylinder 1, which valve is regulated directly or indirectly by a fuel pump (not shown). The scavenging pumps 9 and 10 supply the necessary scavenging and combustion air to a container 13 which is connected to the inlet slots 25 of the internal combustion cylinder 1 by a line 16. The compressors 11 and 12 promote the useful air through a line 14 into the consumer A.
In Fig. 1, the two opposing pistons 2 are drawn in their outer dead center position. In this case, all inlet valves 17-20 and all outlet valves 21-24 for the air are closed or close next. The working space 26 of the pulp power cylinder 1 is flushed and charged by the air stored in the container 13.
The exhaust slots 3 are fully open, the exhaust gases drive the C gas turbine 4, which drives the supercharger 6.
Fig. 2 shows a position in which both the scavenging slots 25 and the exhaust slots 3 are closed. The expansion of the air trapped in the harmful space of the compressors 11, 12 has progressed so far that the suction valves 17 and 20 have already opened. The pressure valves 21, 24 are closed. The suction valves 18, 19 of the flushing pumps 10, 9 are closed. The pressure valves 22, 23 of the flushing pumps 10. 9 are open and give the delivery in the loading container 13 free.
In the vicinity of the one dead point, the fuel is injected by the fuel pump in a manner known per se. The two pistons, \ 2. are promoted by the combustion in the outer dead center position, so that the valves 17 and 20 of the compressor 12 respectively. 11 are closed and air passes through the pressure valves 21 and 24 into the compressed air line 14 to the consumption machine A.
3 and 4 show a compressor for higher delivery pressures. The details correspond to FIGS. 1 and 2. The (sasturbine 4 drives the pre-compressor 6, which charges the flushing pumps 9 and 10 and the compressor 12. From the compressor 12, the useful air goes through a cooler c27 and then into the a second compressor stage forming compressor 28, which delivers the compressed useful air to your consumer d.
In the working position according to FIG. 3, the suction valve 17 of the compressor 12 and the suction valve 24 of the compressor 28 are geöff net, while the pressure valves 21 and 20 of the compressors are closed. The suction valves 19 and 18 of the flushing pumps 9 and 10 are closed, while the pressure valves 22 and 23 are open and charge the container 13. As soon as a corresponding pressure is present in the compressor 28, the pressure valve 20 is opened and the compressed useful air is fed to a consumer: 1.
Fig. 4 shows that the two flying pistons 2 have arrived in their inner dead center position. All suction and pressure valves are closed or will close immediately.
If the pistons move outwards, then the compressor 12 delivers through the open pressure valve 21 into the cooler 27 and the compressor 28 through the pressure valve 20 into the pressure line 14 to consumer A. The flushing pumps 9 and 10 are supplied with air through the Vorv erdechter 6 loaded. The suction valves 18 and 19 are open, 17 and 24 are closed.
The regulation of the desired amount of useful air is very easy. If the demand increases, the Brennkraftzy cylinder receives more fuel. This increases the exhaust gas temperature, the exhaust gas volume increases, the turbine runs faster, and the feed pressure of the pre-compressor rises. Not there. Only the useful air compressor, but also the flushing pump is charged from the pre-compressor, the internal combustion cylinder receives a greater air weight and its output can be further increased.
If the compressors and scavenging pumps are charged by the same pre-compressor, then you can use an air compressor that is directly coupled to the exhaust gas turbine. The pre-compression is regulated automatically, i. 1i. adapted to the air demand-dependent performance of the free-piston compressor without any regulation.
For the entire group of compressors, that is, the free piston compressor and the pre-compressor, only one regulation is necessary, the fuel regulation of the internal combustion cylinder.
In the case of a single air compressor, a single pre-compressor can be available for all air. But there can also be several Vorverdicliter available, whereby a tap can be arranged behind various stages of the pre-compressor.
However, different pre-compressors with a common or separate drive could also be arranged for compressors and internal combustion cylinders (flushing pumps). In any case, the pre-compressor or pre-compressor would belong to a turbo group, the engine of which is partly formed by one or more gas turbines driven by the exhaust gases from the internal combustion engine.
Instead of air, a gas can bezw. Gas mixture, e.g. B. blast furnace gas (coke gas) come into question.