DE1228023B - Mehrstufiger, druckfluessigkeitsgetriebener Hochdruck-Schubkolbenverdichter - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

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DEUTSCHES #|Ä PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

F04c

Deutsche Kl.: 27b-4i

1228 023
B59566Ic/27b
29. September 1960
3. November 1966

Die Erfindung bezieht sich auf einen mehrstufigen, druckflüssigkeitsgetriebenen Hochdruck - Schubkolbenverdichter, dessen mit den Treibkolben starr verbundene Verdichterkolben gleiche Hübe bei veränderlicher Hubzahl haben.

Der Hochdruck-Schubkolbenverdichter ist insbesondere zur Erzeugung von Gasdrücken über 1500 kp/cm² in zwei oder mehreren Druckstufen gedacht.

Es sind mehrstufige, druckflüssigkeitsgetriebene Hochdruck - Schubkolbenverdichter bekannt, bei denen die antreibende Maschine über einen Kurbeltrieb starr mit einem hin- und hergehenden Antriebskolben verbunden ist, der unter Zwischenschaltung von schwingenden Flüssigkeitssäulen die starr mit den Verdichterkolben verbundenen Zwischenkolben antreibt, und bei denen Vorrichtungen vorhanden sind, durch welche den Flüssigkeitssäulen beliebige Volumina Flüssigkeit entnommen werden können, wodurch die Hübe der Verdichterkolben unabhängig vom Gang der antreibenden Maschine veränderlich werden. Bei anderen bekannten Hochdruck-Schubkolbenverdichtern ähnlicher Art erfolgt die Veränderung des Verdichterkolbenhubes dadurch, daß ein Teil des Volumens der schwingenden Flüssigkeitssäule mit Hilfe einer Umleitung in einen Raum geleitet wird, in welchem er nicht zur Wirkung kommt. Es ist ferner bekannt, bei einer vorgeschalteten Verdichterstufe an Stelle eines einzigen Verdichters zwei parallelgeschaltete Verdichter mit gleichen Kolbendurchmessern zu verwenden. Die ständige Entnahme beliebiger Flüssigkeitsvolumina .aus den Flüssigkeitssäulen erfordert eine zusätzliche Pumpe, die die Verluste der Flüssigkeitssäulenlängen wieder ausgleicht. Die notwendige Pumpenleistung vermindert den Wirkungsgrad der Anlage. Die Schubkolbenverdichter mit den Umleitungen von bestimmten, nicht zur Wirkung kommenden Treibfiüssigkeitsmengen benötigen eine Vielzahl von Armaturen und Leitungen, machen Steuerungsgestänge notwendig, um ein Verschalten der Armaturen zu vermeiden, und gestatten nur stufenförmige Veränderungen des Verdichterkolbenhubs. Alle bekannten mehrstufigen, druckfiüssigkeitsgetriebenen Hochdruck - Schubkolbenverdichter sind in der jeweils höheren Druckstufe entsprechend der Volumenabnahme der zu komprimierenden Gase der vorangehenden Druckstufe bei gleichbleibender Hubzahl in der Zeiteinheit mit Verdichtern kleineren Kolbendurchmessers und/oder kleineren Kolbenhubes ausgerüstet. Hierbei kommt man in den hohen Druckbereichen, z. B. bei über 1500 kp/cm², auf sehr kleine Abmessungen, die sich Mehrstufiger, druckflüssigkeitsgetriebener
Hochdruck-Schubkolbenverdichter

Anmelder:

Borsig Aktiengesellschaft,

Berlin-Tegel, Berliner Str. 19-37

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Heinz Boldt, Berlin-Charlottenburg - -

festigkeitsmäßig nicht mehr ausführen lassen, da die Knicksicherheit der meist stangenartig ausgebildeten Hochdruckkolben bei kleinem Durchmesser nicht mehr gegeben ist. Die Kolben müssen in den Stopfbuchsenpackungen geführt werden. Betriebsmäßig ergibt das Schwierigkeiten, da die Kolben die ohnehin hochbeanspruchten Packungen zusätzlich belasten. Ferner neigen dünne, verhältnismäßig lange Kolben zum Vibrieren. Hierdurch werden die teuren Hochdruckstopfbuchsen in kurzer Zeit zerstört.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die angegebenen Mängel zu beseitigen, wobei besonders die stangenartig ausgebildeten Hochdruckkolben vermieden werden sollen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens die beiden Endstufen gleiche Verdichterkolbendurchmesser haben und jeder Druckstufe eine besondere stufenlos regelbare Pumpe für den Antrieb des Treibkolbens zugeordnet ist.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind einer Druckstufe zwei oder mehrere parallelgeschaltete Verdichter mit gleichen Kolbendurchmessern vorgeschaltet.

Zur Vermeidung der beschriebenen Mängel der bekannten mehrstufigen, druckflüssigkeitsgetriebenen Hochdruck-Schubkolbenverdichter kommen weitere wesentliche Vorteile durch die Erfindung. Vielfach sind bei mehratomigen Gasen die Volumenabnahmen in hohen Druckbereichen nicht genügend bekannt, so daß es nicht möglich ist, die Kolbenabmessungen bei gleicher Hubzahl in den einzelnen Druckstufen vorher genau festzulegen. Die erfindungsgemäße stufenlose Regelung der Fördermenge der beispielsweise als regelbare Axial- oder Radialkolbenpumpen ausgebildeten Förderpumpen ermöglicht eine feinfühlige und genaue Einhaltung der gewünschten Drucksteigerungen in den einzelnen Druckstufen, ohne daß es hierzu der genauen Kenntnis der Volumenabnah-

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men bei mehratomigen Gasen in den hohen Druckbereichen bedarf. Die Möglichkeit stufenloser Änderung des Fördervolumens der Pumpe und die dadurch bedingte stufenlose Änderung der Hubzahl des Verdichterkolbens schaffen die Voraussetzungen dafür, daß in der Verdichteranlage die einzelnen Stufendrücke zu jeder Zeit auf das jeweils gewünschte Maß eingeregelt werden können. Hinzu kommt als Folge der gleichen baulichen Hauptabmessungen der Verdichter in den einzelnen Druckstufen eine einfache und geringe Ersatzteilhaltung.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die in der Zeichnung schematisch dargestellte Verdichteranlage besteht beispielsweise aus den beiden Druckstufen I und II, von denen in der Druckstufe I eine Gasverdichtung von 300 auf 1100 kp/cm², in der Druckstufe II eine weitere Verdichtung von 1100 auf 2500 kp/cm² erfolgt.

In der Druckstufe I läuft im hydraulischen Treibzylinder 1 der hydraulische Treibkolben 2, während in den beiden Verdichterzylindern 3, 4 die Verdichterkolben 5, 6 laufen, die mit- dem Treibkolben 2 starr, und zwar entweder fest oder lösbar, verbunden sind. Vom Schiebergehäuse 7 führen Leitungen 8, 9 zu den beiden entgegengesetzten Enden des Treibzylinders 1. Die Verdichterzylinder sind an den Stellen 10, 11 mit Einlaß- oder Saugventilen und an den Stellen 12, 13 mit Auslaß- oder Druckventilen versehen. Das zu verdichtende Gas wird durch die Leitang 14 zugeleitet! Mit 15 und 16 sind die Leitungen bezeichnet, durch die das verdichtete Gas abgeleitet wird. Beide Leitungen 15, 16 vereinigen sich in der Sammelleitung 17, von der aus die verdichteten und dabei erwärmten Gase durch einen Zwischenkühler 18 in die Zwischendruckleitung 19 geschickt werden.

Die Leitung 19 entspricht für die Druckstufe II der Leitung 14 für die Druckstufe I. Die höhere Druckstufe II ist grundsätzlich ebenso ausgebildet wie die beschriebene Druckstufe I. Einander entsprechende Bauteile beider Druckstufen sind in der Druckstufe II mit apostrophierten gleichen Bezugszahlen versehen worden. Die Teile 1, 2, 3, 4, 5 und 6 der Druckstufe I haben die gleichen baulichen Abmessungen wie die entsprechenden Teile 1', 2', 3', 4', 5' und 6' der Druckstufe II.

Durch feinfühlige Regelung der durch die Leitungen 25 und 25' geförderten Treibflüssigkeit für die

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40 Treibkolben 2 und 2' können also etwa gewünschte Drücke von 300 kp/cm² in der Leitung 14, von 1100 kp/cm² in der Zwischendruckleitung 19 und von 2500 kp/cm² in der Enddruckleitung 26 sehr genau erreicht werden. Sollten andere Drücke in den Leitungen 19 und 26 gewünscht werden, so können auch diese durch Änderung der Treibflüssigkeitsmengen in den Leitungen 25, 25' und damit durch Änderung der Hubzahlen der Treibkolben 2, 2' bei entsprechender Änderung des Sollwertes im Meßwertwandler (Transmitter) 20, 20' jederzeit eingeregelt werden. 21, 21', 22 und 22' sind Impulsleitungen. Mit 23, 23' sind Antriebsmotoren und mit 24, 24' stufenlos regelbare Pumpen bezeichnet.

Da die Druckstufe I mit größerer Hubzahl und die Druckstufe II mit geringerer Hubzahl arbeitet, werden im niedrigeren Druckbereich der Stufe I größere Fördermengen an Öl oder sonstigem flüssigem Treibmittel benötigt als für die im höheren Druckbereich arbeitende Stufe II, was den betrieblichen Eigenschaften und Bedürfnissen der Förderpumpe entspricht.

Es würde im Rahmen der Erfindung liegen, wenn die Zwischendruckleitung 19 von zwei oder mehreren parallelgeschalteten Verdichtern der Druckstufe I gespeist wird.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Mehrstufiger, druckflüssigkeitsgetriebener Hochdruck-Schubkolbenverdichter, dessen mit den Treibkolben starr verbundene Verdichterkolben gleiche Hübe bei veränderlicher Hubzahl haben, dadurch gekennzeichnet, da/3 wenigstens die beiden Endstufen (I, II) gleiche Verdichterkolbendurchmesser haben und jeder Druckstufe (I, II) eine besondere stufenlos regelbare Pumpe (24, 24') für den Antrieb des Treibkolbens (2,2') zugeordnet ist.

2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer Druckstufe (II) zwei oder mehrere parallelgeschaltete Verdichter mit gleichen Kolbendurchmessern vorgeschaltet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 306 576, 487 976,

487 548, 487 128;

Linde Berichte, Nr. 9, Juli 1960, »Mengenregelung

bei Kolbenverdichtern«.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 709/66 10.66 © Bundesdruckerei Beriin