DE102006040785A1

DE102006040785A1 - Pistonless compressor

Info

Publication number: DE102006040785A1
Application number: DE200610040785
Authority: DE
Inventors: Bernhard Adler; Robert Adler; Helmut Mayer
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2008-03-06
Also published as: WO2008025432A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verdichter (1) zum Verdichten von Medium, insbesondere gasförmigem Medium, mit zumindest einem senkrecht angeordneten Verdrängerzylinder (2), in dem eine Betriebsflüssigkeit (3), insbesondere eine ionische Flüssigkeit, angeordnet ist, wobei die Betriebsflüssigkeit (3) mit einer Verdrängereinrichtung (4), insbesondere einer Kolbenmaschine, in Wirkverbindung steht. Zur Lösung der Aufgabe, einen Verdichter zur Verfügung zu stellen, der bei geringem Bauaufwand einen hohen Wirkungsgrad und eine hohe Förderleistung aufweist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Verdrängerzylinder (2) in den Umkehrpunkten (U1; U2) der Betriebsflüssigkeit (3), insbesondere dem oberen Umkehrpunkt (U2), mit einer vergrößerten Zylinderquerschnittsfläche versehen ist. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung ist der Verdrängerzylinder (2) konkav ausgebildet.The invention relates to a compressor (1) for compressing medium, in particular gaseous medium, with at least one vertically arranged displacement cylinder (2), in which an operating liquid (3), in particular an ionic liquid, is arranged, wherein the operating liquid (3) a displacement device (4), in particular a piston engine, is in operative connection. In order to solve the problem of providing a compressor which has high efficiency and high delivery capacity with low construction costs, the invention proposes that the displacement cylinder (2) be in the reversal points (U1, U2) of the operating fluid (3), in particular the upper reversal point (U2) is provided with an enlarged cylinder cross-sectional area. According to a preferred embodiment of the invention, the displacement cylinder (2) is concave.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verdichter zum Verdichten von Medium, insbesondere gasförmigem Medium, mit zumindest einem senkrecht angeordneten Verdrängerzylinder, in dem eine Betriebsflüssigkeit, insbesondere eine ionische Flüssigkeit, angeordnet ist, wobei die Betriebsflüssigkeit mit einer Verdrängereinrichtung, insbesondere einer Kolbenmaschine, in Wirkverbindung steht.The The invention relates to a compressor for compressing medium, in particular gaseous medium, with at least one vertically arranged displacement cylinder, in which a working fluid, in particular an ionic liquid, is arranged, wherein the operating fluid with a displacement device, in particular a piston engine, is in operative connection.

Ein gattungsgemäßer Verdichter ist aus der WO2006/034748 A1 bekannt.A generic compressor is from the WO2006 / 034748 A1 known.

Derartige Verdichter werden zum Verdichten von gasförmigen oder flüssigen Medien, beispielsweise Erdgas oder Wasserstoff, eingesetzt. Das Medium wird hierbei mittels der Betriebsflüssigkeit in dem Verdrängerzylinder verdichtet, wodurch derartige Verdichter als kolbenlose Verdichter bezeichnet werden. Als Betriebsflüssigkeit kann eine ionische Flüssigkeit verwendet werden. Es ist jedoch ebenfalls möglich, Flüssigkeiten mit einem niedrigen Dampfdruck oder Flüssigkeiten mit einer geringen Gaslöslichkeit zu verwenden. Bei derartigen Verdichtern dienen als Trennung der Betriebsflüssigkeit und des zu verdichtenden Mediums ein ausreichender Dichteunterschied des Mediums und der Betriebsflüssigkeit sowie ein Gravitationsfeld. Bei senkrecht angeordneten Verdichterzylindern wird das Gravitationsfeld von der Erdbeschleunigung erzeugt und bestimmt.such Compressors are used to compress gaseous or liquid media, For example, natural gas or hydrogen used. The medium becomes in this case by means of the operating fluid in the displacer cylinder compacted, causing such compressors as pistonless compressor be designated. As operating fluid can be an ionic liquid be used. However, it is also possible to use liquids with a low vapor pressure or liquids with a low gas solubility to use. In such compressors serve as a separation of operating fluid and the medium to be compressed sufficient density difference of the medium and the working fluid and a gravitational field. For vertically arranged compressor cylinders the gravitational field is generated by the gravitational acceleration and certainly.

Die Erdbeschleunigung bestimmt hierbei die Beschleunigung der Betriebsflüssigkeit an den Umkehrpunkten, die sogenannte Umkehrbeschleunigung. Übersteigt die Umkehrbeschleunigung, insbesondere am oberen Umkehrpunkt, der Betriebsflüssigkeit die Erdbeschleunigung, ist eine saubere und zuverlässige Trennung der Betriebsflüssigkeit und des zu verdichtenden Mediums nicht mehr gewährleistet. Dadurch können sich einzelne Moleküle oder Flüssigkeitstropfen aus der Betriebsflüssigkeit lösen und mit dem zu verdichteten Medium aus dem Verdichterzylinder ausgestoßen werden. Zudem besteht das Risiko von Gasblasenbildung in der Betriebsflüssigkeit.The Gravitational acceleration determines the acceleration of the operating fluid at the reversal points, the so-called reversal acceleration. exceeds the reverse acceleration, in particular at the upper reversal point, the operating fluid the gravitational acceleration is a clean and reliable separation the operating fluid and the medium to be compressed no longer guaranteed. This can help single molecules or drops of liquid from the operating fluid solve and be ejected with the medium to be compressed from the compressor cylinder. There is also the risk of gas bubble formation in the operating fluid.

Um eine hohe Reinheit des verdichteten Mediums sicherzustellen, ist eine Abtrennvorrichtung vorzusehen mittels der im verdichteten Medium befindliches Medium abgetrennt werden kann. Hierdurch ergibt sich jedoch ein hoher Bauaufwand für den Verdichter.Around To ensure a high purity of the compressed medium is to provide a separation device by means of the compressed medium befindliches medium can be separated. This results However, a high construction cost for the Compressor.

Zur sicheren Trennung der Betriebsflüssigkeit und des zu verdichtenden Mediums im oberen Umkehrpunkt kann die Beschleunigung der Betriebsflüssigkeit durch eine Verlangsamung der Bewegung der die Betriebsflüssigkeit antreibenden Verdrängereinheit zumindest am oberen Umkehrpunkt der Betriebsflüssigkeit verringert werden, wodurch erzielt werden kann, dass die Umkehrbeschleunigung der Betriebsflüssigkeit im oberen Umkehrpunkt die Erdbeschleunigung nicht übersteigt. Diese Verringerung der Bewegung der Verdrängereinheit führt jedoch zu einer verringerten Verdrängerleistung.to safe separation of the operating fluid and the medium to be compressed in the upper reversal point, the Acceleration of the operating fluid by slowing down the movement of the working fluid driving displacement unit be reduced at least at the upper reversal point of the working fluid, whereby it can be achieved that the reversal acceleration of the working fluid in the upper reversal point does not exceed the gravitational acceleration. However, this reduction in movement of the displacer unit results to a reduced displacement.

Darüber hinaus kann die Umkehrbeschleunigung der Betriebsflüssigkeit durch einen Verdrängerzylinder mit vergrößertem Zylinderdurchmesser verringert werden. Hierdurch wird bei gleich bleibendem Verdrängervolumen ein verringerter Hub und somit eine verringerte Umkehrbeschleunigung der Betriebsflüssigkeit erzielt. Die Vergrößerung des Zylinderdurchmessers des Verdrängerzylinders bewirkt jedoch eine verschlechtere Wärmeabfuhr und somit Kühlung aufgrund einerseits der verringerter Bewegungsgeschwindigkeit und des verringerten Anteils an turbulenter Strömung der Betriebsflüssigkeit und des dadurch bedingten geringeren Wärmeübergangs und andererseits durch die verringerte Zylindermantelfläche pro Volumeneinheit der Betriebsflüssigkeit und des zu verdichtenden Mediums. Hierdurch ergibt sich ein schlechter Wirkungsgrad des Verdichters.Furthermore can the reversal acceleration of the operating fluid through a positive displacement cylinder with enlarged cylinder diameter be reduced. This will be at the same displacement volume a reduced stroke and thus a reduced reverse acceleration the operating fluid achieved. The enlargement of the Cylinder diameter of the displacer cylinder However, causes a worse heat dissipation and thus cooling due on the one hand the reduced speed of movement and the reduced one Proportion of turbulent flow the operating fluid and the consequent lower heat transfer and on the other hand by the reduced cylinder surface area per unit volume of the working fluid and the to be compressed Medium. This results in a poor efficiency of the compressor.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einem gattungsgemäßen Verdichter zur Verfügung zu stellen, der bei geringem Bauaufwand und hohem Wirkungsgrad eine hohe Förderleistung aufweist.Of the present invention is based on the object, a generic compressor to disposal to provide, with low construction costs and high efficiency one has high capacity.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Verdrängerzylinder in den Umkehrpunkten der Betriebsflüssigkeit, insbesondere dem oberen Umkehrpunkt, mit einer vergrößerten Zylinderquerschnittsfläche versehen ist. Durch eine derartige Zylindergeometrie des Verdrängerzylinders, bei der die Zylinderquerschnittsfläche lediglich lokal im Bereich des oberen Umkehrpunktes der Betriebsflüssigkeit vergrößert ist, wird erzielt, dass bei gleich bleibend schneller Bewegung der die Betriebsflüssigkeit antreibenden Verdrängereinheit an dem oberen Umkehrpunkt durch die lokale Vergrößerung der Zylinderquerschnittsfläche die Umkehrbeschleunigung der Betriebsflüssigkeit unter den Wert der Erdbeschleunigung reduzierbar ist, wobei bei hoher Verdrängerleistung eine sichere und zuverlässige Trennung der Betriebsflüssigkeit und des zu verdichtenden Mediums erzielbar ist. Hierdurch ist eine hohe Drehzahl der die Betriebsflüssigkeit antreibenden Verdrängereinheit möglich, wodurch eine hohe Verdrängerleistung erzielt wird. Bei Verwendung eines Drehstrommotors zum Antrieb der Verdrängereinheit kann weiterhin durch die hohe Drehzahl ein Betreib des Drehstrommotors bei einem hohen Wirkungsgrad erzielt werden. Darüber hinaus weist der Verdrängerzylinder bis auf den Bereich des oberen Umkehrpunktes der Betriebsflüssigkeit eine geringe Zylinderquerschnittsfläche auf, wodurch pro Volumeneinheit der Betriebsflüssigkeit und des zu verdichtenden Mediums eine große Zylindermantelfläche des Verdrängerzylinders zur Verfügung gestellt, die eine hohe Kühlung bewirkt und somit der erfindungsgemäße Verdichter einen hohen Wirkungsgrad aufweist.This object is achieved in that the displacer cylinder is provided in the reversal points of the operating fluid, in particular the upper reversal point, with an enlarged cylinder cross-sectional area. By such a cylinder geometry of the displacer cylinder, in which the cylinder cross-sectional area is increased only locally in the region of the upper reversal point of the operating fluid, it is achieved that with constant rapid movement of the operating fluid driving displacer unit at the upper reversal point by the local increase in the cylinder cross-sectional area, the reversal acceleration of Operating fluid can be reduced below the value of gravitational acceleration, with a high positive displacement performance, a safe and reliable separation of the operating fluid and the medium to be compressed is achieved. As a result, a high speed of the operating fluid driving the displacer unit is possible, whereby a high displacement performance is achieved. When using a three-phase motor to drive the displacer unit can continue to be achieved by the high speed operation of the three-phase motor at a high efficiency. In addition, the displacement cylinder, except for the region of the upper reversal point of the operating fluid to a small cylinder cross-sectional area, which per volume unit of the operating fluid and the medium to be compressed a large cylinder jacket surface of the displacer provided, which causes a high cooling and thus the compressor according to the invention has a high efficiency.

Der Verdrängerzlinder kann mit einem stufenförmigen Zylinderquerschnitt versehen werden, wodurch im Bereich des oberen Umkehrpunktes auf einfache Weise eine vergrößerte Zylinderquerschnittsfläche erzielbar ist.Of the Verdrängerzlinder can with a step-shaped Cylinder cross-section are provided, whereby in the area of the upper Reversal easily achieves an enlarged cylinder cross-sectional area is.

Der Verdrängerzylinder ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit einer sich vom unteren Umkehrpunkt der Betriebsflüssigkeit zum oberen Umkehrpunkt der Betriebsflüssigkeit zunehmenden Zylinderquerschnittsfläche ausgebildet. Mit einer derartigen kontinuierlich zunehmenden Zylinderquerschnittsfläche kann ebenfalls am oberen Umkehrpunkt eine Reduzierung der Umkehrbeschleunigung der Betriebsflüssigkeit erzielt werden.Of the displacer is according to one preferred embodiment the invention with a from the lower reversal point of the operating fluid formed to the upper reversal point of the operating fluid increasing cylinder cross-sectional area. With such a continuously increasing cylinder cross-sectional area can also at the upper reversal point, a reduction in the reversing acceleration the operating fluid be achieved.

Der Verdrängerzylinder kann hierzu gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung kegelförmig ausgebildet sein, wodurch eine kontinuierlich zunehmende Zylinderquerschnittsfläche auf einfache Weise erzeugbar ist.Of the displacer can do this according to a preferred embodiment of the invention formed conically be, whereby a continuously increasing cylinder cross-sectional area to simple Way is generated.

Besondere Vorteile ergeben sich, wenn der Verdrängerzylinder gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung konkav ausgebildet ist. Mit einer konkav ausgebildeten Mantelfläche des Verdrängerzylinders, wobei die Zylinderquerschnittsfläche vom unteren zum oberen Umkehrpunkt der Betriebsflüssigkeit zunimmt, kann einerseits auf einfache Weise eine geringe Zylinderquerschnittsfläche und somit ein großer Hub der Betriebsflüssigkeit mit einer großen Zylindermantelfläche pro Volumeneinheit der Betriebsflüssigkeit für eine verbesserte Kühlung und andererseits am oberen Umkehrpunkt der Betriebsflüssigkeit eine vergrößerte Zylinderquerschnittsfläche zur Reduzierung der Umkehrbeschleunigung der Betriebsflüssigkeit unter den Wert der Erdbeschleunigung auf einfache Weise erzielt werden.Special Benefits arise when the displacement cylinder according to a advantageous embodiment of the invention concave is. With a concave lateral surface of the displacement cylinder, the cylinder cross-sectional area from the lower to the upper reversal point of the operating fluid increases, on the one hand in a simple way a small cylinder cross-sectional area and thus a big one Stroke of the operating fluid with a big one Cylinder surface per unit volume of operating fluid for improved cooling and on the other hand at the upper reversal point of the operating fluid an enlarged cylinder cross-sectional area for Reduction of reverse acceleration of the working fluid achieved under the value of gravitational acceleration in a simple manner become.

Darüber hinaus ist es möglich, gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung den Verdrängerzylinder zylindrisch auszubilden, wobei im Verdrängerzylinder ein Kern angeordnet ist. Mit einem im Verdrängerzylinder angeordneten Kern kann auf einfache Weise die Zylinderquerschnittsfläche des Verdrängerzylinders verändert werden, wobei der zylinderförmige Verdrängerzylinder auf einfache Weise herstellbar ist und eine hohe Sicherheit bei gleicher Festigkeit aufweist. Zudem ist durch die Mantelfläche des Kerns eine verbesserte Kühlung und somit ein verbesserter Wirkungsgrad des Verdichters erzielbar.Furthermore Is it possible, according to an advantageous embodiment the invention, the displacement cylinder cylindrically form, wherein arranged in the displacement cylinder a core is. With one in the displacement cylinder arranged core can easily the cylinder cross-sectional area of the displacer changed be, with the cylindrical displacer can be produced in a simple manner and high security at the same Has strength. In addition, through the lateral surface of the Kerns improved cooling and Thus, an improved efficiency of the compressor can be achieved.

Zweckmäßigerweise weist der Kern im unteren Umkehrpunkt der Betriebsflüssigkeit eine größere Querschnittsfläche auf als im oberen Umkehrpunkt der Betriebsflüssigkeit. Hierdurch ist auf einfache Weise eine sich vom unteren Umkehrpunkt zum oberen Umkehrpunkt der Betriebsflüssigkeit abnehmende Querschnittsfläche des Kerns und somit eine sich vom unteren Umkehrpunkt zum oberen Umkehrpunkt der Betriebsflüssigkeit vergrößernde Zylinderquerschnittsfläche des Verdrängerzylinders erzielbar.Conveniently, the core points in the lower reversal point of the operating fluid a larger cross-sectional area as in the upper reversal point of the operating fluid. This is on easy way one from the lower turning point to the upper turning point the operating fluid decreasing cross-sectional area of the core and thus one from the lower reversal point to the upper one Reversal point of the operating fluid increasing cylinder cross-sectional area of displacer achievable.

Der Kern kann gemäß einer Ausgestaltungsform der Erfindung kegelförmig ausgebildet sein.Of the Kern can according to a Embodiment of the invention be formed cone-shaped.

Besondere Vorteile ergeben sich, wenn der Kern konvex ausgebildet ist. Hierdurch wird eine konvex abnehmende Querschnittsfläche des Kerns erzielt, wodurch ein großer Hub der Betriebsflüssigkeit mit einer entsprechend hohen Kühlleistung durch eine große Mantelfläche des Verdrängerzylinders und der Mantelfläche des Kerns und im oberen Umkehrpunkt durch eine entsprechend große Zylinderquerschnittsfläche eine unter den Wert der Erdbeschleunigung verringerte Umkehrbeschleunigung der Betriebsflüssigkeit erzielbar ist.Special Benefits arise when the core is convex. hereby a convex decreasing cross-sectional area of the core is achieved, whereby a large Stroke of the operating fluid with a correspondingly high cooling capacity through a big one lateral surface of the positive displacement cylinder and the lateral surface of the core and in the upper reversal point by a correspondingly large cylinder cross-sectional area a under the value of gravitational acceleration reduced reversing acceleration the operating fluid is achievable.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Kern mit einer Kühleinrichtung versehen. Mit einer beispielsweise als Innenkühlung ausgebildeten Kühleinrichtung des Kerns kann die Kühlung auf einfache Weise weiter verbessert werden.According to one advantageous development of the invention is the core with a cooling device Mistake. With a designed for example as internal cooling cooling device the core can be cooling be easily further improved.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigtFurther Advantages and details of the invention will be apparent from the in the Schematically illustrated embodiments illustrated embodiments. in this connection shows

1 einen gattungsgemäßen Verdichter des Standes der Technik, 1 a generic compressor of the prior art,

2 einen weiteren gattungsgemäßen Verdichter des Standes der Technik, 2 another generic compressor of the prior art,

3 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters und 3 a first embodiment of a compressor according to the invention and

4 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters. 4 a second embodiment of a compressor according to the invention.

In der 1 ist ein Verdichter 1 des Standes der Technik dargestellt. Der Verdichter 1 weist einen senkrecht angeordneten Verdichterzylinder 2 auf, in dem eine beispielsweise als ionische Flüssigkeit ausgebildete Betriebsflüssigkeit 3 angeordnet ist. Die Betriebsflüssigkeit 3 steht mit einer Verdrängereinrichtung 4 in Verbindung, die von einer Kolbenmaschine gebildet ist. Die Verdrängereinrichtung 4 weist hierzu einen in einem Zylinder 5, der mit dem Verdrängerzylinder 2 an dessen unteren Ende in Verbindung steht, angeordneten Kolben 6 auf, der mittels eines von einer Pleuelstange und einer Kurbelwelle gebildeten Kurbeltriebs 7 antreibbar ist. Der obere Bereich des Verdrängerzylinders 2 bildet einen Verdrängerraum 8 zur Verdichtung eines gasförmigen oder flüssigen Mediums.In the 1 is a compressor 1 of the prior art. The compressor 1 has a vertically arranged compressor cylinder 2 in which a working fluid formed, for example, as an ionic liquid 3 is arranged. The operating fluid 3 stands with a displacement device 4 in connection, which is formed by a piston engine. The displacer device 4 has one in a cylinder 5 that with the displacement cylinder 2 at the lower end in Verbin tion, arranged piston 6 on, by means of a crank drive formed by a connecting rod and a crankshaft 7 is drivable. The upper area of the displacement cylinder 2 forms a displacement room 8th for the compression of a gaseous or liquid medium.

Bei dem in der 1 dargestellten Verdichter 1 des Standes der Technik weist der Verdrängerzylinder 2 einen zylinderförmigen Querschnitt mit einer konstanten Zylinderquerschnittsfläche auf.In the in the 1 shown compressor 1 The prior art has the displacement cylinder 2 a cylindrical cross section with a constant cylinder cross-sectional area.

Bei einer Drehung des Kurbeltriebs 7 wird durch den Kolben 6 die Betriebsflüssigkeit 3 im Verdrängerzylinder 2 zwischen dem unteren Umkehrpunkt U1 und dem oberen Umkehrpunkt U2 bewegt, wodurch Medium auf nicht mehr dargestellte Weise bei der Bewegung der Betriebsflüssigkeit 3 nach unten in den Verdichterraum 8 angesaugt und bei einer Bewegung der Betriebsflüssigkeit 3 nach oben verdichtet und auf nicht mehr dargestellte Weise aus dem Verdichterraum 8 ausgestoßen wird.With a rotation of the crank mechanism 7 is through the piston 6 the operating fluid 3 in the displacer cylinder 2 moved between the lower reversal point U1 and the upper reversal point U2, whereby medium in a manner not shown in the movement of the operating fluid 3 down into the compressor room 8th sucked in and on a movement of the operating fluid 3 condensed upward and not shown manner from the compressor room 8th is ejected.

Am oberen Umkehrpunkt U2 der Betriebsflüssigkeit 3 begrenzt die Erdbeschleunigung die zulässige Umkehrbeschleunigung der Betriebsflüssigkeit 3, um eine saubere und zuverlässige Trennung der Betriebsflüssigkeit 3 und des zu verdichtenden Mediums sicherzustellen.At the upper reversal point U2 of the operating fluid 3 The gravitational acceleration limits the permissible reversal acceleration of the working fluid 3 to ensure a clean and reliable separation of the working fluid 3 and the medium to be compressed.

Es ist daher erforderlich, bei dem Verdichter 1 gemäß der 1 die Drehzahl des Kurbeltriebs 7 entsprechend zu begrenzen oder die Drehbewegung des Kurbeltriebs 7 derart zu steuern, dass im oberen Umkehrpunkt U2 eine Umkehrbeschleunigung der Betriebsflüssigkeit 3 sichergestellt wird, die geringer als die Erdbeschleunigung ist.It is therefore necessary with the compressor 1 according to the 1 the speed of the crank mechanism 7 limit accordingly or the rotational movement of the crank mechanism 7 to be controlled such that in the upper reversal point U2, a reversal acceleration of the operating fluid 3 is ensured, which is less than the gravitational acceleration.

Durch diese Begrenzung bzw. Steuerung der Drehzahl des Kurbeltriebs 7 ergibt sich jedoch eine geringe Verdrängerleistung. Bei Verwendung eines Drehstrommotors als Antriebsmotor des Kurbeltriebs 7 ergibt sich durch die niedrige Drehzahl des Drehstrommotors ein geringer Wirkungsgrad des gesamten Verdichters 1, da der Wirkungsgrad des Drehstrommotors mit zunehmender Drehzahl ansteigt und somit der Drehstrommotor für eine hohen Wirkungsgrad mit einer entsprechend hohen Drehzahl zu betreiben ist.By this limitation or control of the speed of the crank mechanism 7 However, results in a low displacement. When using a three-phase motor as the drive motor of the crank mechanism 7 results from the low speed of the three-phase motor, a low efficiency of the entire compressor 1 because the efficiency of the three-phase motor increases with increasing speed and thus the three-phase motor is to operate for a high efficiency with a correspondingly high speed.

Eine höhere Drehzahl des als Drehstrommotor ausgebildeten Antriebsmotors des Kurbeltriebs 7 ist erzielbar, wenn gemäß der 2, in der ein weiterer Verdichter 1 des Standes der Technik dargestellt ist, der als Zylinder ausgebildete Verdrängerzylinder 2 gegenüber der 1 als Zylinder mit einer vergrößerten Zylinderquerschnittsfläche versehen ist.A higher speed of the drive motor designed as a three-phase motor of the crank mechanism 7 is achievable if, in accordance with 2 in which another compressor 1 is shown in the prior art, designed as a cylinder displacement cylinder 2 opposite the 1 is provided as a cylinder with an enlarged cylinder cross-sectional area.

Hierdurch kann bei gleich bleibendem Verdrängervolumen ein verringerter Hub der Betriebsflüssigkeit 3 zwischen dem unteren Umkehrpunkt U1 und dem oberen Umkehrpunkt U2 erzielt werden und somit eine entsprechend geringe Umkehrbeschleunigung der Betriebsflüssigkeit 3 am oberen Umkehrpunkt U2 erzielt werden. Die Vergrößerung des Zylinderdurchmessers des Verdrängerzylinders 2 bewirkt jedoch eine verschlechtere Wärmeabfuhr und somit Kühlung aufgrund einerseits der verringerter Bewegungsgeschwindigkeit und des verringerten Anteils an turbulenter Strömung der Betriebsflüssigkeit 3 und des dadurch bedingten geringeren Wärmeübergangs und andererseits durch die verringerte Zylindermantelfläche des Verdrängerzylinders 2 pro Volumeneinheit der Betriebsflüssigkeit 3 und des zu verdichtenden Mediums. Hierdurch ergibt sich ein schlechter Wirkungsgrad des Verdichters 1.This can be a reduced stroke of the operating fluid at the same displacement volume 3 be achieved between the lower reversal point U1 and the upper reversal point U2 and thus a correspondingly low reversal acceleration of the operating fluid 3 be achieved at the upper reversal point U2. The enlargement of the cylinder diameter of the displacer cylinder 2 However, causes a worse heat dissipation and thus cooling due on the one hand, the reduced speed of movement and the reduced proportion of turbulent flow of the working fluid 3 and the consequent lower heat transfer and on the other hand by the reduced cylinder jacket surface of the displacer cylinder 2 per unit volume of operating fluid 3 and the medium to be compressed. This results in a poor efficiency of the compressor 1 ,

In der 3 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters dargestellt.In the 3 a first embodiment of a compressor according to the invention is shown.

Der Verdrängerzylinder 2 ist erfindungsgemäß mit einer vom unteren Umkehrpunkt U1 zum oberen Umkehrpunkt U2 der Betriebsflüssigkeit 3 zunehmenden Zylinderquerschnittsfläche versehen, wodurch am Verdrängerzylinder 2 im oberen Umkehrpunkt U2 eine vergrößerte Zylinderquerschnittsfläche erzielt wird.The displacer cylinder 2 is according to the invention with one of the lower reversal point U1 to the upper reversal point U2 of the operating fluid 3 provided increasing cylinder cross-sectional area, whereby an enlarged cylinder cross-sectional area is achieved on the displacement cylinder 2 in the upper reversal point U2.

Der Verdrängerzylinder 2 gemäß der 3 ist hierbei mit einer konkav ausgebildeten Mantelfläche 10 versehen.The displacer cylinder 2 according to the 3 is here with a concave lateral surface 10 Mistake.

Gemäß der 4, in der eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters 1 dargestellt ist, ist der Verdrängerzylinder 2 zylindrisch ausgebildet, wobei eine vom unteren Umkehrpunkt U1 zum oberen Umkehrpunkt U2 der Betriebsflüssigkeit 3 zunehmende Zylinderquerschnittsfläche des Verdrängerzylinders 2 durch einen im Verdrängerzylinder 2 angeordneten Kern 11 erzeugbar ist.According to the 4 in which a second embodiment of a compressor according to the invention 1 is shown, is the displacement cylinder 2 cylindrically shaped, one of the lower reversal point U1 to the upper reversal point U2 of the operating fluid 3 increasing cylinder cross-sectional area of the displacer cylinder 2 by one in the displacement cylinder 2 arranged core 11 can be generated.

Der Kern 11 weist hierbei eine vom unteren Umkehrpunkt U1 zum oberen Umkehrpunkt U2 abnehmende Querschnittsfläche auf und ist mit einer konvexen Mantelfläche 12 versehen. Der Kern 11 ist am oberen Ende spitzförmig ausgebildet, wobei die Spitze 11a des Kerns 11 bevorzugt am oberen Umkehrpunkt U2 angeordnet ist.The core 11 in this case has a decreasing from the lower reversal point U1 to the upper reversal point U2 cross-sectional area and is with a convex lateral surface 12 Mistake. The core 11 is pointed at the upper end, with the tip 11a of the core 11 is preferably arranged at the upper reversal point U2.

Der Kern 11 kann mit einer Innenkühlung versehen sein, wozu im Kern 11 eine Kühleinrichtung 13 angeordnet ist.The core 11 can be provided with an internal cooling, what the core 11 a cooling device 13 is arranged.

Bei den in den 3 und 4 dargestellten erfindungsgemäßen Verdichtern 1 ist durch die sich lediglich im Bereich des oberen Umkehrpunktes U2 lokal vergrößernde Zylinderquerschnittsfläche des Verdrängerzylinders 2 eine Reduzierung der Umkehrbeschleunigung der Betriebsflüssigkeit 3 am oberen Umkehrpunkt U2 unter den Wert der Erdbeschleunigung auf einfache Weise erzielbar. Hierdurch wird eine saubere und zuverlässige Trennung der Betriebsflüssigkeit 3 und des zu verdichtenden Mediums erzielt. Der Kurbeltrieb 7 kann hierdurch mit einer hohen Drehzahl betrieben werden, wodurch der erfindungsgemäße Verdichter 1 eine hohe Verdrängerleistung aufweist. Zudem ist bei der Verwendung eines Drehstrommotors als Antriebsmotor des Kurbeltriebs 7 durch die hohe Drehzahl ein hoher Wirkungsgrad des Drehstrommotors und somit ein hoher Wirkungsgrad des Verdichters 1 erzielbar ist. Darüber hinaus wird durch die lediglich im Bereich des oberen Umkehrpunktes U2 sich vergrößernde Zylinderquerschnittsfläche des Verdrängerzylinders 2 ein großer Hub der Betriebsflüssigkeit 3 ermöglicht und somit eine große Mantelfläche 10 des Verdrängerzylinders 2 pro Volumeneinheit der Betriebsflüssigkeit 3 und des zu verdichtenden Mediums zur Verfügung gestellt. Hierdurch ist ein hoher Kühleffekt und somit eine niedrige Austrittstemperatur des verdichteten Mediums erzielbar, wobei durch eine geringe spezifische Arbeit zur Verdichtung des Mediums ein hoher thermischer Wirkungsgrad und somit ein hoher Wirkungsgrad des Verdichters erzielbar ist.In the in the 3 and 4 illustrated compressors according to the invention 1 is by the only locally in the region of the upper reversal point U2 locally increasing cylinder cross-sectional area of the displacer cylinder 2 a reduction in the reverse acceleration of the working fluid 3 at the upper reversal point U2 below the value of the earthquake Acceleration achievable in a simple manner. This will provide a clean and reliable separation of the working fluid 3 and achieved the medium to be compacted. The crank mechanism 7 can thereby be operated at a high speed, whereby the compressor according to the invention 1 has a high displacement. In addition, when using a three-phase motor as the drive motor of the crank mechanism 7 Due to the high speed a high efficiency of the three-phase motor and thus a high efficiency of the compressor 1 is achievable. In addition, by only in the region of the upper reversal point U2 increasing cylinder cross-sectional area of the displacer cylinder 2 a big stroke of operating fluid 3 allows and thus a large lateral surface 10 of the displacer cylinder 2 per unit volume of operating fluid 3 and the medium to be compacted. As a result, a high cooling effect and thus a low outlet temperature of the compressed medium can be achieved, with a low specific work for compression of the medium, a high thermal efficiency and thus a high efficiency of the compressor can be achieved.

Bei einem erfindungsgemäßen Verdichter 1 gemäß der 4 wird durch den Kern 11 und dessen zusätzliche Mantelfläche 12 der Kühleffekt weiter verbessert. Durch die Kühleinrichtung 13 und die hierdurch erzielbare Innenkühlung des Kernes 11 kann der Kühleffekt weiter erhöht werden. Zudem ergibt sich bei dem Verdichter 1 gemäß der 4 durch die Ausbildung des Verdrängerzylinders 2 als Zylinder eine hohe Sicherheit bei gleicher Festigkeit sowie eine einfache Herstellung des Verdrängerzylinders 2.In a compressor according to the invention 1 according to the 4 gets through the core 11 and its additional lateral surface 12 the cooling effect further improved. By the cooling device 13 and the thereby achievable internal cooling of the core 11 the cooling effect can be further increased. In addition, results in the compressor 1 according to the 4 by the formation of the displacement cylinder 2 as a cylinder high security with the same strength and ease of production of the displacement cylinder 2 ,

Claims

Compressor for compressing medium, in particular gaseous medium, with at least one vertically arranged displacement cylinder, in which an operating fluid, in particular an ionic liquid, is arranged, wherein the operating fluid is in operative connection with a displacement device, in particular a piston engine, characterized in that the Displacement cylinder ( 2 ) in the reversal points (U1, U2) of the operating fluid ( 3 ), in particular the upper reversal point (U2), is provided with an enlarged cylinder cross-sectional area.

Compressor according to claim 1, characterized in that the displacement cylinder ( 2 ) with a from the lower reversal point (U1) of the operating fluid ( 3 ) to the upper reversal point (U2) of the operating fluid ( 3 ) Increasing cylinder cross-sectional area is formed.

Compressor according to claim 1 or 2, characterized in that the displacement cylinder ( 2 ) is cone-shaped.

Compressor according to claim 1 or 2, characterized in that the displacement cylinder ( 2 ) is concave.

Compressor according to claim 1 or 2, characterized in that the displacement cylinder ( 2 ) is cylindrical, wherein in the displacement cylinder ( 2 ) a core ( 11 ) is arranged.

Compressor according to claim 5, characterized in that the core ( 11 ) at the lower reversal point (U1) of the operating fluid ( 3 ) has a larger cross-sectional area than in the upper reversal point (U2) of the operating fluid ( 3 ).

Compressor according to claim 5 or 6, characterized in that the core ( 11 ) is cone-shaped.

Compressor according to claim 5 or 6, characterized in that the core ( 11 ) is convex.

Compressor according to one of claims 5 to 8, characterized in that the core ( 11 ) with a cooling device ( 13 ) is provided.