CN113330213B - 活塞压缩机及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

活塞压缩机(1)，包括缸(11、12、13)和布置在所述缸内的活塞、具有安装其内的十字头的承载壳体、将所述缸(10)连接至所述承载壳体的间隔件(40)、以及沿纵向(L)延伸的活塞杆，所述活塞杆将所述十字头连接至所述活塞。间隔件(40)包括多个支撑臂(42、43)，所述支撑臂(42、43)连接至缸(10)并且对其进行支撑。

Description

活塞压缩机及其操作方法
技术领域
本发明涉及往复式压缩机和往复式压缩机的操作方法。
背景技术
液化天然气(英文为“liquefied natural gas”或简称为“LNG”)是已冷却到至少-160℃的温度并在这些低温下呈液态聚集状态的天然气。WO2009/112479A1公开了一种用于提供天然气燃料的往复式压缩机，其中所述天然气燃料通过借助往复式压缩机压缩从液化天然气排放的废气来获得。这种活塞压缩机本身已经得到了非常良好的验证，其允许通常在1巴的压力下具有约-160℃温度的液化天然气的废气被压缩至100巴至500巴范围内的优选可变的最终压力，优选压缩至210巴至350巴范围内的最终压力。此种往复式压缩机的优势在于天然气可被抽入并且接下来在较宽的温度范围内优选在-160℃至+100℃之间被压缩。该压缩机可用于在较宽的应用范围内压缩天然气。例如，此种往复式压缩机能够将具有-160℃温度的输入流体压缩成具有-40℃温度的压缩流体。在此应用中，由此在往复式压缩机的输入和输出之间具有120℃范围的温差。迄今为止，形成适用于压缩在输入流体和输出流体之间具有高温差的流体的低成本往复式压缩机尤其是迷宫式活塞压缩机是一项重大的技术挑战。
文件US2012/0152110A1公开一种往复式压缩机，其具有缸、活塞、承载壳体、十字头以及曲轴。该活塞压缩机具有增加的刚度。该往复式压缩机在流入流体和流出流体之间具有高温差时也会出现问题。
发明内容
本发明的任务是设计一种往复式压缩机，即使入口和出口之间存在高温差其仍适用于压缩流体，并且成本较低。
此任务通过具有权利要求1的特征的往复式压缩机实现。从属权利要求2至14涉及进一步有利的实施例。该任务进一步通过具有权利要求15的特征的方法来解决。从属权利要求16至21涉及进一步有利的方法步骤。
问题尤其通过这种活塞压缩机来解决，该活塞压缩机包括缸和布置在该缸内的活塞、具有十字头的承载壳体(十字头安装在承载壳体内)、将缸连接至承载壳体的间隔件以及将十字头连接至活塞的沿纵向延伸的活塞杆，其中间隔件具有多个支撑臂，该支撑臂连接缸至并且支撑缸。
该任务进一步尤其通过这种活塞压缩机得到解决，该活塞压缩机包括缸和布置在该缸内的活塞、具有十字头的承载壳体(十字头安装在承载壳体内)、将缸连接至承载壳体的间隔件以及将十字头连接至活塞的沿纵向延伸的活塞杆，其中间隔件包括多个沿纵向延伸的支撑臂，其中每个支撑臂均单独朝向缸地连接至缸。
该任务进一步尤其通过这种往复式压缩机的操作方法得到解决，该往复式压缩机包括缸和布置在缸内的活塞、具有十字头的承载壳体(十字安装在承载壳体内)、将缸连接至承载壳体的间隔件以及将十字头连接至活塞的沿纵向延伸的活塞杆，其中由缸和承载壳体之间存在的热量差引起的热能通过多个支撑臂进行交换。
该任务进一步尤其通过这种往复式压缩机的操作方法得到解决，该往复式压缩机包括缸和布置在缸内的活塞、具有安装其内的十字头的承载壳体、将缸连接至承载壳体的间隔件以及将十字头连接至活塞的沿纵向延伸的活塞杆，其中该间隔件包括多个沿纵向延伸的支撑臂，其中每个支撑臂均通过固定位置单独连接至缸，从而由于固定位置之间的热量差，热能并非在关于纵向的周向上在固定位置之间进行直接交换，而是通过纵向延伸的支撑臂进行交换。
迷宫式活塞压缩机包括活塞以及缸，其中至少活塞和缸的缸壁形成了迷宫式密封。该迷宫式密封为非接触式密封。此密封效果是基于流动路径穿过待密封间隙的延伸，这明显增加流动阻力。行进的延伸是通过活塞的表面结构以及如果必要还通过缸壁的表面结构来实现。优选地，活塞的表面具有多个周向凹陷，该凹陷在活塞的纵向上彼此分隔。通过此种非接触设计无法实现绝对的密封。为此，包括迷宫式密封的迷宫式活塞压缩机所具有的优势在于，迷宫式密封是非接触的，因为活塞和缸壁彼此不接触，由此在活塞和缸壁之间无需润滑剂。此种迷宫式活塞压缩机允许对液体进行所谓的无油压缩，因为无需润滑剂尤其是无需油来压缩流体。此迷宫式活塞压缩机的活塞不具有密封环，因为迷宫式密封提供了密封。
根据本发明的迷宫式活塞压缩机具有的优势在于，即使待抽吸入流体的温度和待排放压缩流体的温度具有大温差，例如100℃至120℃或者甚至更高，其也能够安全运行。根据本发明的活塞压缩机被设计为使得所施加的温差不会引起任何实质性热应力，或者活塞压缩机被设计为使得所施加的温差不会引起任何实质性的热应力或引起活塞压缩机的各个部件的任何较大变形，或者活塞压缩机被设计为使得由所施加的温差所引起的活塞压缩机的部件的膨胀，以使得各个部件由于温差几乎不能相对于彼此移位的方式产生，从而活塞压缩机不受所施加的温差影响地安全且可靠地运行。
根据本发明的活塞压缩机具有的优势为，至少一个入口阀和至少一个出口阀被布置在缸盖中，这形成了这样的优势，即待压缩流体在流经入口阀之后直接流入缸内部，或者待压缩流体在流经出口阀之后立即离开缸内部，以使往复式压缩机具有极其小的或者没有在其内可进行流体和往复式压缩机之间的温度传递的气体死区或损坏空间，从而往复式压缩机具有相对少的可与流体进行热交换的接触面积。根据本发明的活塞压缩机因此优选地具有：除了待压缩流体流入的强制性的接触面之外，待压缩流体的压缩和压缩流体的排出在活塞压缩机与传送流体之间有可以忽略不计地很小的或没有额外的接触面和接触点，这限制了流体与活塞压缩机之间的热传递。另外，往复式压缩机的缸和/或活塞有利地由热导率在100至300(W/m·K)范围内的金属优选地为铝或铝合金制成。相对高的热导率意味着在往复式压缩机的运行期间，在其各部件之间建立了温度平衡，其温差明显小于流入流体和压缩的流出流体之间的温差。特别有利的是，缸和活塞由相同的材料制成。
入口阀和出口阀也优选在缸内关于沿着缸的中心线延伸的对称平面对称布置。由此，在往复式压缩机的运行过程中，在对称平面的区域内将建立位于流入流体的温度和流出流体的温度之间的平均温度，这降低了在缸中出现的最大可能温差。
在另一有利实施例中，布置在入口阀或出口阀处的用于供应或排放流体的法兰或软管关于缸具有小接触面积，其会进一步减少法兰或软管与缸之间的热传递。该法兰或软管还具有优势。
往复式压缩机包括承载壳体，该承载壳体内优选布置有曲轴和至少一个十字头。根据本发明的活塞压缩机包括连接至承载壳体和缸的间隔件，以在一方面关于承载壳体将缸保持在限定位置，而在另一方面减小缸和承载壳体之间的任何温度流动。在特别有利的实施例中，间隔件在施加平均温度或者基本上平均温度的那些区域中连接至缸。由此，在往复式压缩机的运行过程中，缸和承载壳体之间的间隔件处产生的温差保持位于限值内，间隔件优选被布置为使得其具有关于对称平面对称的热分布，这意味着由于施加至间隔件的温度使间隔件产生很小的变形或者不产生变形。由此，在活塞压缩机的运行过程中，尤其不会产生或者产生可忽略不计的小的非对称热膨胀或变形，而是有利地至多由于所施加的温度而关于对称平面对称地产生热膨胀或变形，该影响尤其发生在缸处、活塞处和间隔件处。由此，在承载壳体和缸之间延伸的活塞杆也不会经受任何变形。
在一个有利实施例中，缸和/或活塞由铝或铝合金这样导热良好的金属制成。该良好的热传导所相应具有的优势在于，在往复式压缩机的连续运行过程中压缩机的各个部件的平均温度或平均运行温度能够非常快速地建立，由此避免温度峰值。
根据本发明的活塞压缩机所具有的优势在于，在优选实施例中其需要相对少的部件并且移动部件可被选取为具有相对小的质量。这还赋予了此优势，即根据本发明的活塞压缩机可高速(例如高达1800rpm)运行。
根据本发明的往复式压缩机将借助实施例示例详细说明。
附图说明
用于说明实施例的附图示出了：
图1是往复式压缩机沿剖面线A-A的纵截面；
图2是根据图1的活塞压缩机的细节图，尤其示出了缸和活塞；
图3是在缸中阀的布置的细节图；
图4是具有间隔件的缸的侧视图；
图5是具有间隔件的缸的另一侧视图；
图6是具有活塞的缸沿剖面线A-A的纵截面；
图7是具有活塞的缸的沿剖面线B-B的另一纵截面；
图8是往复式压缩机的侧视图；
图9是处于应用构型的往复式压缩机。
原则上讲，在附图中相同的部件被赋予相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出了往复式压缩机1的纵截面，该往复式压缩机包括缸10和布置在缸内的活塞20，包括承载壳体60，承载壳体具有布置在其中的十字头63，该十字头具有支承部件63a，十字头63能够通过曲轴61和连杆62驱动，还包括具有支撑部段41的间隔件40，该间隔件40将缸10连接至承载壳体60并且如图1所示在往复式压缩机1被直立布置时支撑缸10。该往复式压缩机1包括活塞杆24，活塞杆将十字头63连接至活塞20并且驱动活塞20。往复式压缩机1具有沿着活塞杆24的中心延伸的纵轴线L。该缸10包括第一缸盖11、第二缸盖12和布置在它们二者之间的缸套13。第一缸盖11包括入口阀容置开口11a和出口阀容置开口11b，其中分别布置入口阀90和出口阀91。另外，法兰14连接至每一个开口11a、11b，法兰14用于在缸10的外部和缸10的内部之间供应或移除流体。流体可例如通过连接至对应法兰14的软管15供应或移除。第二缸盖12也包括入口阀容置开口12a和出口阀容置开口12b，其中分别布置入口阀90和出口阀91。第二缸盖12包括具有贯通口12g的中心部分12h，活塞杆24沿着其行进方向L可移动地布置在该贯通口内。缸10或活塞20具有两作用，其中活塞20限定第一缸内部10a和第二缸内部10b。在另一个实施例中，可通过使第一和第二缸盖11、12在纵向L上变得更长而省去缸套13。
在纵向L上，第一、第二和第三填料函室50、51、52布置在中心部分12h的下游。间隔件40具有间隔件内部40a，仅示意性示出布置在间隔件内部40a中的刮油垫55，优选包括包围活塞杆24的导向件。另外，油筛54被布置在活塞杆24上。承载壳体60包括孔60a，该孔形成用于十字头63的滑动表面以使十字头63、连接至十字头63的活塞杆24和连接至活塞杆24的活塞20能够沿纵向L往复运动。优选地，用于十字头的滑动表面优选采用油来润滑，尽管此润滑并未详细示出。
缸10和/或活塞20以及优选的还有承载壳体60和十字头63由热导率优选在100至300(W/m·K)范围内的金属优选铝或铝合金制成。有利地，缸10和活塞20以优选的还有承载壳体60和十字头63由相同材料制成，从而它们具有相同的热膨胀性能。
图2示出根据图1的活塞压缩机1的细节图，主要示出缸10、活塞20、法兰14以及入口阀和出口阀90、91。在可行的实施例中，缸10和活塞20具有单作用，例如为仅一个入口阀90和一个出口阀91被布置在第一缸盖11内。然而，尤其优选的是，缸10和活塞20为两作用设计，如图2所示，其具有第一缸内部10a、第二缸内部10b以及两个入口阀90和两个出口阀91。根据本发明，入口阀90和出口阀91由此被至少布置在第一缸盖11或第二缸盖12中，并且优选入口阀90和出口阀91被布置在两个缸盖11、12的每一个中，如图2所示。在对应缸盖11、12中，入口阀90和出口阀91关于沿着活塞杆24在纵向L延伸的对称平面S对称布置。优选地，两个入口阀90和两个出口阀91被布置在缸10的相同侧，如图2所示，即两个在对称平面S的左侧，而两个在对称平面S的右侧，如图2所示。
根据本发明的往复式压缩机尤其适用于压缩此种流体，该流体的通过入口阀90流入的流入流体FE与通过出口阀91流出的流出流体FA具有例如在100℃至150℃之间的高温差。例如，流入流体FE例如液化天然气的废气可以具有-160℃的温度，而流出流体FA可以具有-40℃的温度，因此其温差为120℃。入口阀90和出口阀91关于对称平面S的对称布置所具有的优点是缸10以及活塞20在运行期间在对称平面S和沿活塞杆24延伸的纵轴线L的区域中呈现平均温度，或者缸10和活塞20的垂直于纵轴线L的温度通常朝着入口阀90降低而朝着出口阀91升高。在纵轴线L的方向上，缸10优选仅呈现小温差。因为缸10和活塞20在运行过程中在纵轴线L的区域中具有平均温度，缸10、活塞20和活塞杆24不会经受或者经受可忽略不计的变形，该变形由这些部件中的温差或者由温差引起的长度变化所引起。在一个有利实施例中，缸10和/或活塞20由具有良好导热性的材料例如铝制成，其具有在运行中减小施加至缸10和活塞20的温差的优势。
根据本发明的活塞压缩机有利地在室温下运行。如果将根据本发明的往复式压缩机用于压缩来自液态天然气的废气，则缸10的外表面在室温下被空气加热，这进一步减小了施加到缸10的温差，特别是如果缸10或者至少缸盖11、12由导热性好的材料制成。
在往复式压缩机1中，气体空间被理解为是流体供应管线15和入口阀90之间的空间或出口阀91和流体排放管线16之间的空间。根据本发明的活塞压缩机1有利地不具有或只有很小的气体空间，因为流体供应管线15或法兰14在流体流动方向F上被直接布置在入口阀90的上游，流体通过入口阀从外部被供应到缸10，或者因为流体排放管线16或法兰14在流体流动方向F在被直接布置在出口阀91的下游，流体通过出口阀从缸10排放到外部。由此，泵送的流体不再与缸10直接导热接触，直到紧邻于入口阀90的上游或紧邻于出口阀91的下游。这造成缸10被不太深地冷却。
在另一有利实施例中，入口阀90、出口阀91和法兰14这些部件中的至少一个被设计为使得它们对缸盖11、12具有增加的热阻，以便因流经入口阀90、出口阀91和/或法兰14的冷却流体而仅以较小的程度从缸盖11、12处吸热。图3示出了用于增加热阻的实施例的细节图。出口阀91并非完全而是仅在其部分表面91a上与第一缸盖11接触，这增加了出口阀91与第一缸盖11之间的热阻。通过相同的方式，入口阀90也被可布置在第一或第二缸盖11、12内。如图3所示，增加热阻的另一种可行方案为法兰14也并非完全而是仅在其部分表面14a上与第一缸盖11接触，这增加了法兰14与第一缸盖11之间的热阻。通过相同的方式，法兰14也可被布置在第二缸盖12中。根据本发明的往复式压缩机1有利地在室温下运行，以使缸10在传送和压缩例如废蒸汽的过程中被环境空气所加热，从而上文描述的热阻增加会形成此优势即缸10由于流经其的流体F被较小程度地冷却，使得缸10在运行过程中具有更高的温度并且优选具有更加均匀的温度分布，这例如降低了由于所施加的温差而引起的使往复式压缩机1的部件变形的风险，尤其是缸10、活塞20、活塞杆24或间隔件40的变形。
在有利实施例中，第一或第二缸盖11、12的内表面和第一或第二活塞盖21、22的外表面被设计为彼此匹配以使所谓的损坏空间尽可能保持较小。
如图2和图3所示，在有利实施例中，两个活塞盖21、22中的至少一个具有活塞端面21a、22a，该活塞端面朝向相关联的缸盖11、12突出并且由此呈凸形，该相关联的缸盖11、12具有对应突出的缸盖外侧面11c、12c或者关于活塞端面21a、22a对应凹入的缸盖内侧面11d、12d。在活塞20的最上方位置，第一缸内部空间10a对应于损坏空间，该损坏空间如图3所示非常小。
在一个可行的实施例中，第一缸盖11和/或第二缸盖12可具有垂直于纵轴线L延伸的端面，入口阀90以及出口阀91被布置在该端面中。然而，特别有利的是，第一缸盖11和/或第二缸盖12如图2所示被设计为使得入口阀90和出口阀91被布置在缸盖11、12内以关于对称平面S倾斜。入口阀90和出口阀91被布置在缸盖11、12内以关于对称平面S倾斜。这允许采用具有更大直径的阀90、91，这会减小它们的流动阻力。
图4和图5以两个不同的侧视图而非截面图示出了与图2相同的缸10。缸10包括第一缸盖11、缸套13和第二缸盖12。法兰14被布置在缸盖11、12中。缸10通过间隔件40固定连接至承载壳体60并且与承载壳体60分隔。在示出的实施例中，间隔件40包括关于对称平面S对称布置的两个支撑臂42、43，第二缸盖12包括两个固定位置12e、12f，这两个固定位置中的每一个均被固定连接至支撑臂42、43。两个固定位置12e、12f中的每一个优选在周向上相同并且在周向上具有优选位于10°至30°范围内的宽度C，如图4所示。图4还示出了截交线B-B的走向和对称平面S的走向。图5还示出了截交线A-A的走向和第二对称平面S2的走向。固定位置12e、12f优选基本垂直于对称平面S延伸，如具有固定位置12f的图4所示，并且布置为关于对称平面S对称延伸。位置S3示出了固定位置12f与对称平面S的相交点。固定位置12f优选关于位置S3对称延伸或关于对称平面S对称延伸。如已经描述的那样，在往复式压缩机1的运行期间，缸10在对称平面S的区域中或者在位置S3的区域中具有平均温度。由于对称布置，在固定位置12e、12f处具有相同温度，或者缸10具有相同温度，从而第一支撑臂42和第二支撑臂43在两个固定位置12e、12f处也具有相同温度。缸10和附接至缸10的法兰14的对称设计、两个固定位置12e、12f的对称布置以及间隔件40的对称设计的支撑臂42、43所形成的优势在于支撑臂42、43在两个固定位置12e、12f处具有相同的温度，从而在两个支撑臂42、43处不会出现相互的热变形。如已经描述的那样，流入流体FE和流出流体FA可具有明显的温差，从而对应法兰14、还有缸10以及还可能有活塞20可沿流动方向C具有温差，这可能会导致缸或其部件尤其在流动方向C上变形。然而，这样的变形对位置S3或支撑臂42、43没有影响或者具有可忽略不计的影响，从而缸10在往复式压缩机1的运行过程中通过间隔件40被保持在限定位置。尤其重要的是此方面，即活塞杆24也穿过位于对称平面S的区域(阀盖12也具有平均温度的区域)的第二阀盖12的贯通口12g，从而应在贯通口12g和活塞杆24之间没有产生或者仅产生非常微小的由热引起的变形。
在图5中，间隔件40呈U形，包括第一支撑臂42和第二支撑臂43。但是，间隔件40也可具有更多个例如四个、五个或八个支撑臂，它们连接至第二缸盖12并且优选关于对称平面S对称布置。为了更好地说明，第二填料函室51和第三填料函室52以及间隔件壳体53未在图5中示出。
图6以沿着剖面线A-A的截面基本示出了缸10和活塞20，未示出法兰14。图7以沿着截交线B-B的截面基本示出了缸10和活塞20，未示出法兰14。
缸10包括至少三个部件，第一缸盖11、第二缸盖12以及优选的管状缸套13，其中缸套13被布置在第一缸盖11和第二缸盖13之间。
活塞20包括至少三个部件，第一活塞盖21、第二活塞盖22和布置在第一和第二活塞盖21、22之间的活塞裙23。缸和/或活塞的这种层状结构允许有利的维护，因为在维护时仅这些部件必须进行更换，它们可能呈现明显的磨损，例如缸套13和活塞套23。活塞套23有利地具有至少部分呈迷宫状的外表面23a，从而活塞压缩机1被设计为迷宫式活塞压缩机。
在另一有利实施例中，替代迷宫式外表面23a，至少一个密封环被布置在活塞裙23上，活塞裙23优选具有至少一个周向凹槽，密封环被布置在该周向凹槽中以使活塞压缩机1被设计为环形密封式活塞压缩机1。
第二活塞盖12具有优选位于其外缘12i上的固定位置12e、12f，支撑臂42、43通过未示出的紧固工具(优选螺钉)被紧固至该接位置12e、12f。固定位置12e、12f优选关于对称平面S互相对称。
在有利实施例中，两个活塞盖21、22中的至少一个具有活塞端面21a、22a，其朝向相关联的缸盖11、12突出并且尤其呈凸形，相关联的缸盖11、12具有对应突出的缸盖外侧面11c、12c或关于活塞端面21a、22a对应凹入的缸盖内侧面11a、12d，例如在图2中所示。
第二缸盖12在其中心具有沿纵向L延伸的贯通口12g，活塞杆24沿该纵向延伸，其中优选沿纵向L在贯通口12g的下游、缸盖12的外侧布置有至少一个填料函室50并且优选布置有多个填料函室50。
在往复式压缩机的有利实施例中，入口阀90、出口阀91和法兰14中的至少其中一个未以整个可用的表面积与第一或第二缸盖11、12接触，而是仅以部分表面积(即可用总表面的一部分)与第一或第二缸盖11、12接触，以增加入口阀90、出口阀91、法兰14和第一或第二缸盖11、12之间的热阻。
图8示出了活塞压缩机1的侧视图。该活塞压缩机1包括两个其内布置有活塞20的缸10，每个活塞20均通过间隔件40连接至承载壳体60，每个活塞杆24通过共用的曲轴61进行驱动。集油盘64位于承载壳体60的下方。在其他有利实施例中，往复式压缩机1还可仅包括一个具有活塞20的缸10，或者包括多个具有对应活塞20的缸10，例如三个至十个缸10。
图9示出压缩单元80，其包括往复式压缩机1、电机81、连接至流体供应管线15的供应歧管85和连接至流体排放管线16的排放歧管86。流体供应管线15和流体排放管线16优选设计为弹性的，以补偿与温度相关的膨胀，从而这些管线15、16例如由金属网构成。
在有利实施例中，往复式压缩机1包括缸10和布置在缸内的活塞20、具有十字头63的承载壳体60(该十字头63安装在承载壳体60中)、将缸10连接至承载壳体60的间隔件40以及沿纵向延伸且将十字头63连接至活塞20的活塞杆24，该间隔件40包括多个支撑臂42、43，该支撑臂42、43连接至缸并且支撑缸10。有利地，缸10包括固定位置关于纵轴线L互相对称布置的多个固定位置12e、12f，支撑臂42、43紧固至其上。活塞压缩机具有沿活塞杆24在纵向L上延伸的对称平面S，固定位置12e、12f和支撑臂42、43关于对称平面S对称布置。有利地，间隔件40呈U形，其具有沿纵向L延伸的两个支撑臂42、43，缸具有使支撑臂42、43固定其上的固定位置12e、12f。有利地，每个固定位置12e、12f在缸10的周向上具有位于10°至30°范围内的宽度C。有利地，缸10包括入口阀90和出口阀91，入口阀90和出口阀91关于对称平面S互相对称。
有利地，缸10包括第一缸盖11和第二缸盖12，其中第一和第二缸盖11、12均包括入口阀90和出口阀91，从而缸10和活塞20能够起到两作用。有利地，多个其内布置有活塞20的缸10在承载壳体60上互相间隔开并且分别通过单独的间隔件40连接至承载壳体60。有利地，每个活塞20分配有活塞杆24，承载壳体60被设计为整体缸座，该整体缸座具有与活塞杆24的数量相对应的多个孔，十字头63被可移位地安装在每个孔中，每个活塞20均通过活塞杆20分别连接至所分配的十字头63。有利地，整体缸座和十字头62由热导率位于100至300(W/m·K)范围内的金属优选铝或铝合金制成。优选地，缸10和/或活塞20由热导率位于100至300(W/m·K)范围内的金属优选铝或铝合金制成。活塞压缩机1包括缸10和布置在缸内的活塞20、具有十字头63的承载壳体60(该十字头63安装在承载壳体60中)、将缸10连接至承载壳体60的间隔件40、沿纵向L延伸并且将十字头63连接至活塞20的活塞杆24，该活塞压缩机有利地如此运行，即由缸10和承载壳体60之间存在的热量差引起的热能通过多个支撑臂42、43进行交换。流入流体FE有利地通过入口阀90被供应至缸10，而位于缸10内的流体通过出口阀91从缸10排出，作为流出流体FA，其中入口阀90和出口阀91关于沿着活塞杆24的纵向L延伸的对称平面S对称布置，以使缸10在对称平面S的区域传送流体的过程中被加热至流入流体FE和流出流体FA的温度之间的平均温度，支撑臂42、43在对称平面S的区域中通过固定位置12e、12f被连接至缸10。有利地，固定位置在传送流体的过程中固定位置12e、12f之间的两个中心位置S3被调节至基本相同的温度。有利地，活塞杆24在对称平面S的区域内延伸，并且在传送流体时被调节至与固定位置12e、12f的温度基本相同。
图1所示出的活塞压缩机1包括缸10和布置在缸内的活塞20、具有十字头63的承载壳体60(十字头63安装在承载壳体60中)、将缸10连接至承载壳体60的间隔件40、沿纵向L延伸并且将十字头63连接至活塞20的活塞杆24，间隔件40包括多个沿纵向L延伸的支撑臂42、43，支撑臂42、43朝向缸10分别单独地连接至缸10。
缸10具有多个固定位置12e、12f，每一个固定位置12e、12f均附接有一个支撑臂42、43。
固定位置12e、12f在纵向上关于彼此对称布置。
根据本发明的压缩机可被设计为迷宫式活塞压缩机或者包括至少一个带有密封环的活塞的压缩机。
往复式压缩机1的运行方法，往复式压缩机包括缸10和布置在缸内的活塞20、具有十字头63的承载壳体60(该十字头63支撑在承载壳体60中)、将缸10连接至承载壳体60的间隔件40、沿纵向L延伸并且将十字头63连接至活塞20的活塞杆24，其中间隔件40包括多个沿纵向L延伸的支撑臂42、43，其中支撑臂42、43通过固定位置12e、12f分别单独连接至缸10，从而由于固定位置12e、12f之间存在的热量差，热能未在固定位置12e、12f之间关于纵向L沿周向直接交换，而是通过沿纵向延伸的支撑臂42、43交换。
在此过程中，流入流体FE优选以位于-162℃和-40℃范围内的温度供应，流出流体FA由于压缩优选由100℃至150℃范围内的温差被加热。
在此过程中，在对称平面S的区域中，固定位置12e、12f分别具有中心位置S3，该中心位置在传送流体过程中可被保持在基本相同的温度。
在该方法中，间隔件40呈U形，支撑部段41和两个支撑臂42、43沿纵向L延伸，其中热能通过支撑臂42、43和支撑部段42在缸10和承载壳体60之间进行交换。
在该方法中，每个固定位置(12e、12f)在缸10的周向上均具有位于10°至30°范围内的宽度C，每个固定位置12e、12f均关于中心位置S3对称布置，从而热能沿固定位置12e、12f从对应支撑臂42、43沿周向传递。

Claims (21)

1.一种活塞压缩机(1)，包括缸(10)和布置在所述缸(10)内的活塞(20)、具有安装在其内的十字头(63)的承载壳体(60)、将所述缸(10)连接至所述承载壳体(60)的间隔件(40)和沿纵向(L)延伸的活塞杆(24)，所述活塞杆将所述十字头(63)连接至所述活塞(20)，所述间隔件(40)包括多个沿纵向(L)延伸的支撑臂(42,43)，其特征是，每个所述支撑臂(42,43)均朝向所述缸(10)单独地连接至所述缸(10)。
2.根据权利要求1所述的活塞压缩机，其特征是，所述缸(10)具有多个固定位置(12e,12f)，并且各有一个支撑臂(42,43)被分别固定至一个固定位置(12e,12f)。
3.根据权利要求2所述的活塞压缩机，其特征是，所述固定位置(12e,12f)关于纵向(L)互相对称布置。
4.根据权利要求3所述的活塞压缩机，其特征是，所述缸(10)具有沿着所述活塞杆(24)在纵向(L)上延伸的对称平面(S)，所述固定位置(12e,12f)和所述支撑臂(42,43)关于所述对称平面(S)对称布置。
5.根据前述权利要求中任一项所述的活塞压缩机，其特征是，所述间隔件(40)呈U形，具有沿纵向延伸的两个支撑臂(42,43)，并且所述缸(10)具有所述支撑臂(42,43)紧固于其上的两个固定位置(12e,12f)。
6.根据权利要求2所述的活塞压缩机，其特征是，每个固定位置(12e,12f)在该缸(10)的周向上具有在10°至30°范围内的宽度(C)。
7.根据权利要求4所述的活塞压缩机(1)，其特征是，所述缸(10)包括入口阀(90)和出口阀(91)，并且所述入口阀(90)和所述出口阀(91)关于所述对称平面(S)互相对称布置。
8.根据权利要求7所述的活塞压缩机，其特征是，所述缸(10)包括第一缸盖(11)和第二缸盖(12)，并且所述第一缸盖(11)和第二缸盖(12)均包括入口阀(90)和出口阀(91)，因而所述缸(10)和所述活塞(20)起到两作用。
9.根据权利要求1所述的活塞压缩机，其特征是，具有布置于其内的活塞(20)的多个缸(10)在所述承载壳体(60)上互相间隔布置并且通过单独的间隔件(40)分别连接至所述承载壳体(60)。
10.根据权利要求9所述的活塞压缩机，其特征是，每个活塞(20)配设有活塞杆(24)，所述承载壳体(60)被设计为整体缸座，所述整体缸座具有与所述活塞杆(24)的数量相对应的多个孔，各有一个十字头(63)被可移位地安装在所述孔中，每个所述活塞(20)通过所述活塞杆(24)被连接至对应的十字头(63)。
11.根据权利要求10所述的活塞压缩机，其特征是，所述承载壳体(60)和所述十字头(62)由热导率在100至300(W/m·K)范围内的金属制成。
12.根据权利要求11所述的活塞压缩机，其特征是，所述承载壳体(60)和所述十字头(62)由铝或铝合金制成。
13.根据权利要求1所述的活塞压缩机，其特征是，所述缸(10)和/或所述活塞(20)由热导率在100至300(W/m·K)范围内的金属制成。
14.根据权利要求13所述的活塞压缩机，其特征是，所述缸(10)和所述活塞(20)由铝或铝合金制成。
15.一种活塞压缩机(1)的操作方法，所述活塞压缩机包括缸(10)和布置在该缸内的活塞(20)、具有安装在其内的十字头(63)的承载壳体(60)、将所述缸(10)连接至所述承载壳体(60)的间隔件(40)和沿纵向(L)延伸且将所述十字头(63)连接至所述活塞(20)的活塞杆(24)，其中所述间隔件(40)包括多个沿纵向(L)延伸的支撑臂(42,43)，其特征是，每个所述支撑臂(42,43)均通过固定位置(12e,12f)朝向所述缸(10)被单独连接至所述缸(10)，从而由在所述固定位置(12e,12f)之间的热量差所决定的热能没有在纵向(L)的周向上在所述固定位置(12e,12f)之间被直接交换，而是通过沿纵向(L)延伸的所述支撑臂(42,43)进行交换。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征是，流入流体(FE)通过入口阀(90)被供给至该缸(10)，位于该缸(10)内的流体通过出口阀(91)作为流出流体(FA)从该缸(10)排出，其中所述入口阀(90)和出口阀(91)关于沿该活塞杆(24)的纵向(L)延伸的对称平面(S)对称布置，使得所述缸(10)在所述对称平面(S)的区域内传送流体的过程中被加热至在所述流入流体(FE)的温度与所述流出流体(FA)的温度之间的平均温度，所述支撑臂(42,43)在所述对称平面(S)的区域中通过固定位置(12e,12f)被连接至所述缸(10)。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征是，流入流体(FE)以在-162℃至-40℃范围内的温度供应，所述流出流体(FA)通过压缩以在100℃至150℃范围内的温差被加热。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征是，所述固定位置(12e,12f)在所述对称平面(S)的区域中分别具有中心位置S3，所述中心位置在传送流体过程中被加热至基本相同的温度。
19.根据权利要求15至17中任一项所述的方法，其特征是，所述间隔件(40)呈U形，具有支撑部段(41)和沿纵向(L)延伸的两个支撑臂(42,43)，其中所述缸(10)和所述承载壳体(60)之间通过所述支撑臂(42,43)和所述支撑部段(41)进行热能交换。
20.根据权利要求18所述的方法，其特征是，每个固定位置(12e,12f)均在所述缸(10)的周向上具有在10°至30°范围内的宽度(C)，每个固定位置(12e,12f)关于所述中心位置S3对称布置，热能沿所述固定位置(12e,12f)从对应的支撑臂(42,43)沿周向传递。
21.根据权利要求16所述的方法，其特征是，所述活塞杆(24)在所述对称平面(S)的区域内延伸，并且在传送流体时被调节至与所述固定位置(12e,12f)基本相同的温度。
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