DE102006000835A1 - Arrangement for compressing cryogenic liquids - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Anordnung zum Verdichten von Flüssigkeiten, insbesondere von kryogenen Flüssigkeiten, aufweisend einen für die Verdichtung von Flüssigkeiten, insbesondere von kryogenen Flüssigkeiten, geeigneten Verdichter, insbesondere einen Kolbenverdichter, beschrieben. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist DOLLAR A a) dem Kolbenverdichter (4) saugseitig ein Zwischenspeicherbehälter (2) vorgeschaltet, DOLLAR A b) die Verbindungsleitung (3) zwischen dem Zwischenspeicherbehälter (2) und dem Kolbenverdichter (4) derart angeordnet, dass ausschließlich eine Flüssigentnahme aus dem Zwischenspeicherbehälter (2) erfolgt, und DOLLAR A c) der Druckraum (5) des Kolbenverdichters (4) über eine Verbindungsleitung (8) mit dem Zwischenspeicherbehälter (2) verbunden.An arrangement for compressing liquids, in particular cryogenic liquids, comprising a compressor, in particular a piston compressor, suitable for compressing liquids, in particular cryogenic liquids, is described. DOLLAR A According to the invention, DOLLAR A a) has an intermediate storage tank (2) connected upstream of the piston compressor (4) on the suction side, DOLLAR A b) the connecting line (3) between the intermediate storage tank (2) and the piston compressor (4) is arranged in such a way that only liquid is removed the intermediate storage container (2), and DOLLAR A c) the pressure chamber (5) of the piston compressor (4) is connected to the intermediate storage container (2) via a connecting line (8).

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Verdichten von Flüssigkeiten, insbesondere von kryogenen Flüssigkeiten, aufweisend einen für die Verdichtung von Flüssigkeiten, insbesondere von kryogenen Flüssigkeiten, geeigneten Verdichter, insbesondere einen Kolbenverdichter.The Invention relates to an arrangement for compressing liquids, in particular cryogenic liquids, having a for the compression of liquids, in particular cryogenic liquids, suitable compressor, in particular a reciprocating compressor.

Unter dem Begriff "kryogene Flüssigkeiten" seien nachfolgend sog. tiefkalte Flüssigkeiten, insbesondere flüssiger Wasserstoff, verflüssigtes Erdgas, flüssiger Stickstoff, flüssiger Sauerstoff und andere vertlüssigte Gase zu verstehen.Under the term "cryogenic Liquids "are below so-called deep-frozen liquids, especially liquid Hydrogen, liquefied Natural gas, more liquid Nitrogen, more liquid Oxygen and other saturated To understand gases.

Bei gattungsgemäßen Anordnungen zum Verdichten von Flüssigkeiten, insbesondere von kryogenen Flüssigkeiten, wird bisher die Flüssigversorgungsleitung unmittelbar an die Saugseite des verwendeten Kolbenverdichters angeschlossen. Hierbei stellt sich jedoch das Problem, dass während eines Saugtaktes nicht ausschließlich Flüssigkeit angesaugt werden kann, da diese während des Ansaugtaktes verdampft. Es kommt somit zu einem Abriss der Flüssigkeitssäule. Dies hat zur Folge, dass im Kolbenverdichter eine Gasphase entsteht, die sowohl Förderleistung als auch Energieverbrauch des verwendeten Kolbenverdichters negativ beeinflusst.at generic arrangements for compacting liquids, in particular cryogenic liquids, So far, the liquid supply line directly connected to the suction side of the piston compressor used. However, this poses the problem that during a suction cycle not exclusively liquid can be sucked, as it evaporates during the intake stroke. It comes thus to a demolition of the liquid column. This has the consequence that in the reciprocating compressor, a gas phase is created, which both conveying capacity as well as energy consumption of the piston compressor used negative affected.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Anordnung zum Verdichten von Flüssigkeiten, insbesondere von kryogenen Flüssigkeiten, aufweisend einen für die Verdichtung von Flüssigkeiten, insbesondere von kryogenen Flüssigkeiten, geeigneten Kolbenverdichter, anzugeben, bei der die vorgenannten Nachteile vermieden werden können.task The present invention is a generic arrangement for compacting liquids, in particular cryogenic liquids, having a for the compression of liquids, in particular cryogenic liquids, suitable piston compressor to specify, in which the aforementioned Disadvantages can be avoided.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine gattungsgemäße Anordnung zum Verdichten von Flüssigkeiten, insbesondere von kryogenen Flüssigkeiten, vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass

  • a) dem Kolbenverdichter saugseitig ein Zwischenspeicherbehälter vorgeschaltet ist,
  • b) die Verbindungsleitung zwischen dem Zwischenspeicherbehälter und dem Kolbenverdichter derart angeordnet ist, dass ausschließlich eine Flüssigentnahme aus dem Zwischenspeicherbehälter erfolgt, und
  • c) der Druckraum des Kolbenverdichters über eine Verbindungsleitung mit dem Zwischenspeicherbehälter verbunden ist.
To solve this problem, a generic arrangement for compressing liquids, in particular of cryogenic liquids, proposed, which is characterized in that
  • a) a reciprocating reservoir is connected upstream of the piston compressor on the suction side,
  • b) the connecting line between the intermediate storage container and the reciprocating compressor is arranged such that only a liquid taking takes place from the intermediate storage container, and
  • c) the pressure chamber of the reciprocating compressor is connected via a connecting line to the intermediate storage container.

Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäße Anordnung zum Verdichten von Flüssigkeiten, insbesondere von kryogenen Flüssigkeiten, sind dadurch gekennzeichnet, dass

  • – der Zwischenspeicherbehälter in Form eines Rohres oder Druckbehälters ausgebildet ist,
  • – die Verbindungsleitung zwischen dem Zwischenspeicherbehälter und dem Kolbenverdichter am tiefsten Punkt des Zwischenspeicherbehälters angeordnet ist,
  • – die den Druckraum des Kolbenverdichters mit dem Zwischenspeicherbehälter verbindende Verbindungsleitung von oben in den Zwischenspeicherbehälter führend angeordnet ist und
  • – die den Druckraum des Kolbenverdichters mit dem Zwischenspeicherbehälter verbindende Verbindungsleitung am höchsten Punkt des Verdichters angeordnet ist.
Further, advantageous embodiments of the inventive arrangement for compressing liquids, in particular of cryogenic liquids, are characterized in that
  • The intermediate storage container is designed in the form of a pipe or pressure vessel,
  • The connection line between the intermediate storage container and the reciprocating compressor is arranged at the lowest point of the intermediate storage container,
  • - The connecting the pressure chamber of the reciprocating compressor with the intermediate storage container connecting line is arranged leading from above into the intermediate storage container and
  • - The connecting the pressure chamber of the reciprocating compressor with the buffer tank connecting line is arranged at the highest point of the compressor.

Erfindungsgemäß wird dem Kolbenverdichter nunmehr zum einen ein Zwischenspeicherbehälter vorgeschaltet und zum anderen dieser Zwischenspeicherbehälter mittels einer Verbindungsleitung mit dem Druckraum des Kolbenverdichters verbunden. Dies hat zur Folge, dass der in dem Druckraum des Kolbenverdichters herrschende Druck unmittelbar an dem Zwischenspeicherbehälter und damit der darin befindlichen Flüssigkeit anliegt.According to the invention is the Reciprocating now preceded by a buffer storage tank and on the other hand, this temporary storage container by means of a connecting line connected to the pressure chamber of the reciprocating compressor. This has to Result that the ruling in the pressure chamber of the reciprocating compressor Pressure directly on the buffer tank and thus the therein liquid is applied.

Die erfindungsgemäße Anordnung zum Verdichten von Flüssigkeiten, insbesondere von kryogenen Flüssigkeiten, sowie weitere Ausgestaltungen derselben seien anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The inventive arrangement for compacting liquids, in particular cryogenic liquids, and further embodiments thereof are based on in the Figure illustrated embodiment explained in more detail.

Die Figur zeigt eine lediglich schematisierte Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung zum Verdichten von Flüssigkeiten, wobei der Zwischenspeicherbehälter 2 sowie der Kolbenverdichter 4 lediglich in einer schematisierten, seitlichen Schnittansicht dargestellt sind.The figure shows a merely schematic representation of the arrangement according to the invention for compressing liquids, wherein the intermediate storage container 2 as well as the reciprocating compressor 4 are shown only in a schematic, side sectional view.

Die zu verdichtende Flüssigkeit wird über Leitung 1 dem erfindungsgemäß vorzusehenden Zwischenspeicherbehälter 2 zugeführt. Aus der Flüssigphase a des Zwischenspeicherbehälters 2 wird über Leitung 3 Flüssigkeit entnommen und saugseitig dem Kolbenverdichter 4 zugeführt. Die Verbindungsleitung 3 ist hierbei so anzuordnen, dass zu jedem Zeitpunkt eine Entnahme von Flüssigkeit aus dem Zwischenspeicherbehälter 2 gewährleistet ist. Sie ist daher vorzugsweise am tiefsten Punkt des Zwischenspeicherbehälters 2 vorzusehen.The liquid to be compressed is via line 1 the intermediate storage container to be provided according to the invention 2 fed. From the liquid phase a of the intermediate storage container 2 will be over line 3 Fluid removed and suction side of the reciprocating compressor 4 fed. The connection line 3 is to be arranged so that at any time a removal of liquid from the buffer tank 2 is guaranteed. It is therefore preferably at the lowest point of the intermediate storage container 2 provided.

Bei dem verwendeten Kolbenverdichter 4 handelt es sich im Falle der Verdichtung einer kryogenen Flüssigkeit um einen sog. Kryoverdichter; mittels derartiger Verdichter ist eine problemlose Verdichtung kryogener Flüssigkeit realisierbar.In the used piston compressor 4 is in the case of compression of a cryogenic liquid to a so-called. Kryoverdichter; By means of such compressors a trouble-free compression of cryogenic liquid can be realized.

Innerhalb des von einer Zylinderwand umgebenen Verdichterraumes wird ein Verdichterkolben 6 hin und her bewegt. Die beiden Umkehrpunkte des Verdichterkolbens 6 werden nachfolgend als druck- und saugseitige Endlage des Verdichterkolbens 6 bezeichnet.Within the surrounding of a cylinder wall compressor space is a compressor piston 6 moved back and forth. The two reversal points of the compressor piston 6 be subsequently as the pressure and suction end position of the compressor piston 6 designated.

In der Figur dargestellt ist ferner eine Druckleitung 7, über die das verdichtete Medium aus dem Verdichter abgegeben und seiner weiteren Verwendung zugeführt wird.Also shown in the figure is a pressure line 7 through which the compressed medium is discharged from the compressor and fed to its further use.

Erfindungsgemäß ist nunmehr zwischen dem Druckraum 5 des Kolbenverdichters 4 – also der Rückseite des Verdichterkolbens 6 – und dem Zwischenspeicherbehälter 2 eine Verbindungsleitung 8 vorgesehen. Hierbei ist die Verbindungsleitung 8 so angeordnet, dass sie zwingend zur Rückseite des Verdichterkolbens 6 korrespondiert. Dadurch wird erreicht, dass die Rückseite des Verdichterkolbens 6 permanent unter dem Saugdruck steht.According to the invention is now between the pressure chamber 5 of the reciprocating compressor 4 - So the back of the compressor piston 6 - and the buffer tank 2 a connection line 8th intended. Here is the connection line 8th arranged so that it is imperative to the back of the compressor piston 6 corresponds. This will ensure that the back of the compressor piston 6 permanently under the suction pressure.

Vorzugsweise ist die den Druckraum 5 des Kolbenverdichters 4 mit dem Zwischenspeicherbehälter 2 verbindende Verbindungsleitung 8 – wie dies in der Figur dargestellt ist – von oben in den Zwischenspeicherbehälter 2 führend angeordnet ist.Preferably, that is the pressure chamber 5 of the reciprocating compressor 4 with the buffer tank 2 connecting connection line 8th - As shown in the figure - from above into the buffer tank 2 is arranged leader.

Ferner ist die Verbindungsleitung 8 – entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung – vorzugsweise am höchsten Punkt des Verdichters 4 angeordnet.Further, the connection line 8th - According to a further advantageous embodiment of the inventive arrangement - preferably at the highest point of the compressor 4 arranged.

Mittels dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung wird sichergestellt, dass über die Verbindungsleitung 8 Flüssigkeit aus dem Zwischenspeicherbehälter 2 in den Druckraum (5) gelangen kann. Würde dies geschehen, käme es zu einer Verdampfung der Flüssigkeit im Druckraum (5) und damit einhergehend zu einem unerwünschten, erhöhten Gasanfall.By means of this embodiment of the arrangement according to the invention it is ensured that via the connecting line 8th Liquid from the buffer tank 2 into the pressure room ( 5 ) can get. Would this happen, there would be an evaporation of the liquid in the pressure chamber ( 5 ) and concomitantly to an undesirable, increased gas attack.

Bewegt sich der Verdichterkolben 6 während eines Saugtaktes in seine saugseitige Endlage, verdrängt er das auf seiner Rückseite 5 befindliche Gas über die Verbindungsleitung 8 in den Gasraum b des Zwischenspeicherbehälters 2. Gleichzeitig wird an der Saugseite exakt dieses Volumen vom Kolbenverdichter 4 über die Verbindungsleitung 3 und das Saugventil angesaugt.Moves the compressor piston 6 during a suction stroke in its suction end position, he displaces this on his back 5 located gas via the connecting line 8th in the gas space b of the temporary storage tank 2 , At the same time, exactly this volume from the reciprocating compressor becomes available on the suction side 4 over the connecting line 3 and sucked the suction valve.

Wäre die Verbindungsleitung 8 nicht vorgesehen, käme es während des Ansaugvorganges zu einer Beschleunigung der Flüssigsäule und damit einhergehend zu einem Abriss derselben.Would be the connection line 8th not provided, it would come during the intake to an acceleration of the liquid column and, consequently, to a demolition of the same.

Die erfindungsgemäß vorzusehende Verbindungsleitung 8 stellt somit sicher, dass während des Saugtaktes an der Kolbenrückseite 5 verdrängtes Gas zur Saugseite des Kolbenverdichters 4 geführt wird.The invention to be provided connection line 8th thus ensures that during the suction cycle at the back of the piston 5 displaced gas to the suction side of the reciprocating compressor 4 to be led.

Während des Drucktaktes wird das vorher in den Zwischenspeicherbehälter 2 eingeschobene Gas nunmehr wieder in den Kolbenverdichterrückraum 5 gesaugt. Das im Zwischenspeicherbehälter 2 "fehlende" Gasvolumen wird dabei durch über die Leitung 1 nachströmende Flüssigkeit ersetzt.During the pressure cycle, this is previously stored in the buffer tank 2 inserted gas now back into the piston compressor back space 5 sucked. The in the storage tank 2 "Missing" gas volume is thereby through the line 1 replenished liquid replaced.

Die erfindungsgemäße Anordnung zum Verdichten von Flüssigkeiten, insbesondere von kryogenen Flüssigkeiten, ermöglicht einen höheren Füllgrad der verwendeten Kolbenverdichter. Daraus resultiert eine Verringerung des für die Verdichtung erforderlichen Leistungsaufwandes sowie eine Erhöhung der Förderleistung des Kolbenverdichters.The inventive arrangement for compacting liquids, in particular cryogenic liquids, allows a higher one Filling level of used reciprocating compressor. This results in a reduction of for the compaction required effort as well as an increase in production capacity of the reciprocating compressor.

Claims (5)

Anordnung zum Verdichten von Flüssigkeiten, insbesondere von kryogenen Flüssigkeiten, aufweisend einen für die Verdichtung von Flüssigkeiten, insbesondere von kryogenen Flüssigkeiten, geeigneten Verdichter, insbesondere einen Kolbenverdichter, dadurch gekennzeichnet, dass a) dem Kolbenverdichter (4) saugseitig ein Zwischenspeicherbehälter (2) vorgeschaltet ist, b) die Verbindungsleitung (3) zwischen dem Zwischenspeicherbehälter (2) und dem Kolbenverdichter (4) derart angeordnet ist, dass ausschließlich eine Flüssigentnahme aus dem Zwischenspeicherbehälter (2) erfolgt, und c) der Druckraum (5) des Kolbenverdichters (4) über eine Verbindungsleitung (8) mit dem Zwischenspeicherbehälter (2) verbunden ist.Arrangement for compressing liquids, in particular cryogenic liquids, comprising a compressor suitable for the compression of liquids, in particular cryogenic liquids, in particular a reciprocating compressor, characterized in that a) the reciprocating compressor ( 4 ) a buffer tank on the suction side ( 2 ), b) the connecting line ( 3 ) between the intermediate storage container ( 2 ) and the reciprocating compressor ( 4 ) is arranged such that only a liquid taking from the buffer tank ( 2 ), and c) the pressure chamber ( 5 ) of the reciprocating compressor ( 4 ) via a connecting line ( 8th ) with the temporary storage container ( 2 ) connected is. Anordnung zum Verdichten von Flüssigkeiten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenspeicherbehälter (2) in Form eines Rohres oder Druckbehälters ausgebildet ist.Arrangement for compressing liquids according to claim 1, characterized in that the intermediate storage container ( 2 ) is formed in the form of a tube or pressure vessel. Anordnung zum Verdichten von Flüssigkeiten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (3) zwischen dem Zwischenspeicherbehälter (2) und dem Kolbenverdichter (4) am tiefsten Punkt des Zwischenspeicherbehälters (2) angeordnet ist.Arrangement for compressing liquids according to claim 1 or 2, characterized in that the connecting line ( 3 ) between the intermediate storage container ( 2 ) and the reciprocating compressor ( 4 ) at the lowest point of the intermediate storage tank ( 2 ) is arranged. Anordnung zum Verdichten von Flüssigkeiten nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die den Druckraum (5) des Kolbenverdichters (4) mit dem Zwischenspeicherbehälter (2) verbindende Verbindungsleitung (8) von oben in den Zwischenspeicherbehälter (2) führend angeordnet ist.Arrangement for compressing liquids according to one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the pressure chamber ( 5 ) of the reciprocating compressor ( 4 ) with the temporary storage container ( 2 ) connecting connecting line ( 8th ) from above into the intermediate storage container ( 2 ) is arranged leader. Anordnung zum Verdichten von Flüssigkeiten nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die den Druckraum (5) des Kolbenverdichters (4) mit dem Zwischenspeicherbehälter (2) verbindende Verbindungsleitung (8) am höchsten Punkt des Verdichters (4) angeordnet ist.Arrangement for compressing liquids according to one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that the pressure chamber ( 5 ) of the reciprocating compressor ( 4 ) with the temporary storage container ( 2 ) connecting connecting line ( 8th ) at the highest point of the compressor ( 4 ) is arranged.
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