Mehrstufiger Kolbenkompressor Bei mehrstufigen Kolbenkompressoren wer den in neuerer Zeit mehr und mehr Bauarten bevorzugt, bei denen jeder Zylinder einen eigenen Kreuzkopf und eine eigene Pleuel stange zum Antrieb besitzt, da diese Bauart bessere Zugänglichkeit und bei den heute ver wendeten höhreren Drehzahlen einen besseren 3lassenausgleieh ergibt als die früher übliche Tandemanordnung der Zylinder. Dabei haben sieh zwei grundsätzliche Bauarten herausge bildet, je nachdem, ob die Zylinder vertikal oder horizontal angeordnet werden.
In Fig.1 ist. im Crrundriss schematisch die vorwiegend in Europa übliche vertikale Bau art am Beispiel einer sechsstufigen Maschine dargestellt. Mit 1. bis 6 sind die doppelt wirkenden Zylinder der 1.. bis 6. Stufe be- 2.eiehnet und mit 7 der Elektromotor, der zum Antrieb dient. Da man Interesse daran hat. die Länge der Maschine und der Kurbel welle zu beschränken, wird den Zylindern im < < rundriss zweekmässigerweise die Form ab geflaehter Rechtecke gegeben.
Die gegenseiti gen Abstände a der Kurbeln können im all gemeinen bei den Hoehdruekzylindern der 3. bis 6. Stufe gleich gehalten werden. Der Abstand b zwischen dem Zylinder der 2. und der 3. Stufe muss vergrössert werden, und der Abstand c zwischen den Zylindern der 1.. und 2. Stufe wird nochmals grösser gemacht, da die Niederdruekzylinder grössere Durchmes ser haben. Diese Bauart ergibt eine verhältnismässig gedrängte und gut zugängliche Konstruktion der Maschine, deren Massenausgleich allen Anforderungen genügt.
Als nachteilig muss jedoch angesehen werden, dass bei den Nie- derdruekkurbeln die Abstände b und c v er- grössert werden müssen und dass bei den eng nebeneinandergestellten Zylindern nur >die Schmalseite für die Unterbringung der Ven tile zur Verfügung steht. Bei den Zylindern höheren Druckes ist hiefür erfahrungsgemäss genügend Platz vorhanden; jedoch bereitet es insbesondere bei hohen Drehzahlen Schwie rigkeiten, die Ventile der Niederdruekzylin- der in dem verfügbaren Platz unterzubringen.
In Fig. 2 ist, ebenfalls schematisch, die in Amerika vorherrschende horizontale Bauart dargestellt, bei der ebenfalls für jeden Zylin der 1 bis 6 ein eigener Kreuzkopf und eine eigene Pleuelstange angeordnet ist. Auch diese Bauart entspricht bezüglich Zugänglichkeit und Massenausgleich den gewünschten Anfor derungen. Da die Zylinder frei stehen, kann man die Ventile am ganzen Umfang ohne Be hinderung durch den Nachbarzylinder ein bauen, so dass reichlich Platz für die Unter bringung grosser Ventilquerschnitte vorhan den ist.
Nachteilig ist jedoch, dass zwischen den Zylindern genügend Platz für die De montage der Ventile vorgesehen werden muss, wodurch die Achsabstände d sehr gross wer den und die totale Länge der Maschine grösser wird wie bei der Bauart nach Fig.1. Da jede dieser beiden Lösungen ihre Vor und Nachteile hat, sind Bauarten bekannt geworden, bei denen horizontale und vertikale Zylinder kombiniert werden.
So hat man von der gleichen Kurbel aus zwei horizontale gegenüberliegende Zylinder und einen in der Mitte stehenden dritten Zy linder angetrieben. Nachteilig ist hierbei, dass keine Öffnungen für die Zugänglichkeit des Triebwerkes vorgesehen werden können, und dass aus diesem Grunde der Bau mehrkurb- liger Maschinen in dieser Form (die einem auf dem Kopfe stehenden T gleicht) nicht möglich ist.
Es sind auch Bauarten bekanntgeworden, bei denen von der gleichen Kurbelwelle aus eine Reihe liegender Zylinder und eine Reihe stehender Zylinder angetrieben werden, so dass der Aufriss die Form eines L erhält. Hier bei ist zwar die Zugänglichkeit des Triebwer kes gewährleistet; jedoch bleibt die Notwen digkeit bestehen, die Achsabstände zwischen. den. horizontalen Zylindern der Zugänglich keit wegen sehr gross zu machen.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist eine Kombination von horizontalen und vertikalen Zylindern, die die Vorteile beider Bauarten wahrt und ihre Nachteile vermeidet.
In Fig.3 ist wiederum schematisch und im G-rundriss ein Ausführungsbeispiel der Er findung in Form eines sechsstufigen Kom- pressors dargestellt. Wiederum sind mit 1 bis 6 die Zylinder der 1. bis 6. Stufe bezeichnet und mit 7 die Antriebsmaschine.
Dabei werden von der 1. Kurbel zwei ein ander gegenüberliegende horizontale Zylin der angetrieben. Nach Fig.3 sind dies die Zylinder 1 und 2 der 1. und 2. Stufe. Sinn gemäss könnten es jedoch zwei Zylinder der 1. Stufe sein. Die Hochdruckzylinder 3 bis 6 sind vertikal angeordnet. Dadurch ergibt sich eine Maschine von ausserordentlich geringer Baulänge, gutem Massenausgleich und vor züglicher Zugänglichkeit. Die Abstände zwi schen den Kurbeln können sehr leicht überall das konstruktiv mögliche Mindestmass aufwei sen. Die Niederdruckzylinder liegen allseitig frei und bieten daher unbeschränkte Möglich- keit für die Unterbringung grosser Ventil querschnitte.
Die Zugänglichkeit zum Trieb werk ist ausgezeichnet, da die erste Kurbel nur zwei horizontale Zylinder antreibt, die folgenden Kurbeln jedoch nur vertikale Zy linder.
Es ist bei einer mehrstufigen Maschine auch möglich, die erste und die letzte Kurbel zum Antrieb der Kolben gegenüberliegender, horizontaler Zylinder zu verwenden, während alle dazwischenliegenden Kurbeln nur verti kale Zylinder antreiben.
Fig. 4 zeigt. einen Schnitt. durch die hori zontal liegenden Zylinder 1 und 2, und Fig. 5 einen.schnitt durch den vertikalen Zylinder 3. 12 ist das Kurbelgehäuse, das obere und seit liche Öffnungen besitzt. An den seitlichen Öffnungen sind Kreuzkopfführungen 13 an geschraubt, an welchen wiederum die horizon talen Zylinder 1 und 2 befestigt sind. Die zwischen den beiden seitlichen Öffnungen lie gende, obere Öffnung ist mit. einem Deckel 15 versehen, so dass die Zugänglichkeit zum Kur beltriebwerk gewährleistet ist.
Für die verti kalen Zylinder 3 bis 6 ist, je eine Kreuzkopf führung 16 an der entsprechenden obern Öff nung angeschraubt, während die beiden zuge hörigen seitlichen Öffnungen für die Zugäng lichkeit zum Kurbeltriebwerk durch je einen Deckel 17 verschlossen sind.
Eine andere Ausführung ist in Fig. 6 dar gestellt. Das Kurbelgehäuse besteht hier aus einer dtn untern Gehäuseteil bildenden Grundplatte 18 und einem damit verbunde nen, den obern Gehäuseteil bildenden Gestell 19, wobei die Fuge zwischen diesen beiden Teilen etwa auf der Höhe der Kurbelwellen achse liegt. Dieses Kurbelgehäuse könnte aber gewünschtenfalls auch aus einem einzigen Stück bestehen. Auf dem Gestell 19 sitzen in bekannter Weise die vertikalen Zylinder, wäh rend zum Antrieb der Kolben der horizontalen Zylinder 1 und 2 eine Kreuzkopfführung 20 an der Stirnwand des Kurbelgehäuses ange flanscht ist.
Die Kurbelwelle ist in diesem Falle nur im Gehäuse gelagert, und die erste Kur bel, die die Kolben der horizontalen Zylinder antreibt, ist eine frei fliegende Stirnkurbel.
Multi-stage piston compressor In the case of multi-stage piston compressors, more and more designs have recently been preferred in which each cylinder has its own cross head and its own connecting rod for the drive, as this type of construction provides better accessibility and, at the higher speeds used today, a better 3-class balance than the previously common tandem arrangement of the cylinders. There are two basic types of construction, depending on whether the cylinders are arranged vertically or horizontally.
In Fig.1 is. The vertical design, which is predominantly common in Europe, is shown schematically in the floor plan using the example of a six-stage machine. With 1st to 6th the double-acting cylinders of 1st to 6th stage are included and with 7th the electric motor, which is used for the drive. Because you are interested in it. To limit the length of the machine and the crankshaft, the cylinders in the circular outline are given the shape of flattened rectangles.
The mutual spacing a of the cranks can generally be kept the same for the 3rd to 6th stage Hoehdruekzylindern. The distance b between the cylinder of the 2nd and 3rd stage must be increased, and the distance c between the cylinders of the 1st ... and 2nd stage is made even larger, since the low pressure cylinders have larger diameters. This design results in a relatively compact and easily accessible construction of the machine, the mass balance of which meets all requirements.
However, it must be viewed as a disadvantage that the distances b and c v have to be increased in the case of the depressurizing cranks and that only the narrow side is available for the accommodation of the valves in the case of the cylinders positioned close together. Experience has shown that there is enough space for this in cylinders with higher pressure; however, it is difficult, especially at high speeds, to accommodate the valves of the low-pressure cylinders in the available space.
In Fig. 2, also schematically, the predominant horizontal type in America is shown, in which a separate cross head and a separate connecting rod is also arranged for each Zylin of the 1 to 6. This design also meets the desired requirements in terms of accessibility and mass balancing. Since the cylinders are free-standing, the valves can be installed over the entire circumference without being hindered by the neighboring cylinder, so that there is plenty of space to accommodate large valve cross-sections.
The disadvantage, however, is that enough space has to be provided between the cylinders for the de-assembly of the valves, which means that the center distances d are very large and the total length of the machine is greater than in the case of the design according to FIG. Since each of these two solutions has its advantages and disadvantages, designs have become known in which horizontal and vertical cylinders are combined.
So you have driven from the same crank from two horizontal opposite cylinders and a third cylinder in the middle. The disadvantage here is that no openings can be provided for the accessibility of the engine, and that for this reason the construction of multi-crank machines in this form (which resembles a T standing on its head) is not possible.
Designs have also become known in which a row of horizontal cylinders and a row of vertical cylinders are driven by the same crankshaft, so that the elevation is given the shape of an L. Here at the accessibility of the engine is guaranteed; however, the need remains, the center distances between. the. to make horizontal cylinders very large because of the accessibility.
The purpose of the present invention is a combination of horizontal and vertical cylinders that preserves the advantages of both types and avoids their disadvantages.
In FIG. 3, an exemplary embodiment of the invention in the form of a six-stage compressor is again shown schematically and in a plan view. The cylinders of the 1st to 6th stage are again designated with 1 to 6 and the drive machine with 7.
Here, two opposite horizontal cylinders are driven by the 1st crank. According to FIG. 3, these are cylinders 1 and 2 of the 1st and 2nd stage. According to sense, however, it could be two cylinders of the 1st stage. The high pressure cylinders 3 to 6 are arranged vertically. This results in a machine of extremely short overall length, good mass balance and easy accessibility. The distances between the cranks can very easily show the minimum constructive dimensions possible everywhere. The low-pressure cylinders are exposed on all sides and therefore offer unlimited possibilities for accommodating large valve cross-sections.
The accessibility to the engine is excellent as the first crank only drives two horizontal cylinders, the following cranks only vertical cylinders.
In the case of a multi-stage machine, it is also possible to use the first and the last crank to drive the pistons of opposing, horizontal cylinders, while all cranks in between drive only vertical cylinders.
Fig. 4 shows. a cut. by the horizontal cylinders 1 and 2, and Fig. 5 ein.schnitt by the vertical cylinder 3. 12 is the crankcase, which has upper and lateral openings. At the side openings cross-head guides 13 are screwed to which in turn the horizon tal cylinder 1 and 2 are attached. The upper opening between the two side openings is with. a cover 15 is provided, so that access to the spa is guaranteed.
For the vertical cylinder 3 to 6, a crosshead guide 16 is screwed to the corresponding upper Publ opening, while the two associated side openings for accessibility to the crank drive are each closed by a cover 17.
Another embodiment is shown in Fig. 6 represents. The crankcase consists here of a dtn lower housing part forming base plate 18 and a related NEN, the upper housing part forming frame 19, the joint between these two parts is approximately at the level of the crankshaft axis. This crankcase could, if desired, also consist of a single piece. On the frame 19 sit in a known manner, the vertical cylinder, while rend to drive the piston of the horizontal cylinder 1 and 2, a crosshead guide 20 is flanged to the end wall of the crankcase.
In this case, the crankshaft is only supported in the housing, and the first cure that drives the pistons of the horizontal cylinders is a free-flying front crank.