DE1924213A1

DE1924213A1 - Kompressor-Zylinder-Entlastungsvorrichtung

Info

Publication number: DE1924213A1
Application number: DE19691924213
Authority: DE
Inventors: Degroff Richard C; King Thomas L
Original assignee: Dresser Industries Inc
Current assignee: Dresser Industries Inc
Priority date: 1968-05-24
Filing date: 1969-05-05
Publication date: 1970-08-20
Also published as: GB1263160A; NL162177B; NL162177C; FR2009235A1; NL6907574A; US3518032A

Description

DRESSER INDUSTRIES INC. Republic National Bank Building Dallas, Texas, 75221, USA

Kompressor-Zylinder-Entlastungsvorrichtung

Zusammenfassung der Erfindung:

Erfindungsgemäß wird eine Entlastungsanordnung für einen Gaskompressor-Zylinder geschaffen, die ein Ansaugventil mit offenem Kanal und eine Hülse aufweist, deren eines Ende an das Ventil anstößt und mit dem Ventilkanal in Verbindung steht. Die Hülse begrenzt eine Kammer für einen hin- und hergehend bewegten Steuerkolben und weist eine Öffnung auf, die mit der Ansaugkammer des Kompressor-Zylinders in Verbindung steht. In der entlasteten Lage bedeckt der Kolben nicht die Öffnung, so daß sich ein Pließweg zwischen der Ansaugkammer und der Zylinderkompressor-Kammer durch den Ventilkanal ergibt und im belasteten Zustand bedeckt das Steuerventil die Hülsenöffnung unter Verschließen dieses Schließweges . Der Steuerkolben wird entlüftet unter Ausgleichen des Drucks, der auf denselben einwirkt und wird zwischen den Belastungs- und Entlastungslagen durch einen vermittels Strömungsmittel betätigten Kolben verschoben.

Bei Gaskompressoren mit einer allgemein bekannten Art einer Ansaugventilanordnung, die einen Sitz, eine Anschlagplatte und Ventilverschlüsse in Form von Scheiben, Ringen oder Blattfedern aufweist, die normalerweise gegen zugeordnete Sitze an dem Sitzteil gedrückt werden, ist es die übliche Arbeitsweise, den Kompressorzylinder vermittels mechanischem Anheben und Halten der Ventilverschlüsse weg von den zugeord-

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neten Sitzen zu entlasten. Dies wird gewöhnlich durch ein sich hin-und hergehend bewegendes Teil bewirkt, das Pinger aufweist, die sich durch die Luftkanäle in dem Ventilsitz unter Bingriff mit den Verschlüssen erstrecken. Diese Art des Entlastungsmechanismus arbeitet sehr wirksam bei niedrigen

2 Druckunterschieden, jedoch bei Druckunterschieden von 35 kg/cm und darüber ist diese Art des Entlastungsmechanismus nicht so wirksam. Bei den höheren Drücken kann die Ventilanordnung überhitzt werden, bedingt durch den relativ kleinen Öffnungskoeffizienten, die für das Lösen der Ventilverschlüsse von deren Ventilsitzen erforderliche Kraft kann übermäßig groß werden und die Ventilverschlüsse können beschädigt werden, aufgrund der hohen Schlagkräfte der Ventilverschlüsse auf die Sitze zum Zeitpunkt des Belastens. Eine übermäßige Temperatur stellt ein besonderes Problem bei höheren Druckunterschieden dar und zwar bedingt durch den beschränkten und verwickelten Pließweg durch die Ventile dieser Art und dieser Zustand wird noch erschwert dadurch, daß die Pinger des Entlastungsmechanismus sich notwendigerweise durch die Ventilkanäle erstrecken und weiterhin den Luftfluß sowohl in belastetem als auch entlasteten Zustand beschränken.

Eine der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine verbesserte Entlastungsanordnung für einen Kompressor-Zylinder zu schaffen, die besonders wirksam bei hohen Druckunterschieden ist und für die BEtätigung nur eine geringstmögliche Kraft erfordert.

Die erfindungsgemäße Entaastungsanordnung weist ein herkömmliches Ansaugventil auf, das mit einem mittleren Kanal versehen ist. Ein mit der äußeren Fläche des Ventils in Eingriff stehendes röhrenförmiges Teil steht mit dem Ventilkanal in Verbindung und weist eine Wandöffnung auf, die mit der Zylinder ans aug-Kammer in Verbindung steht. Ein Steuerkolben, der gleitbar im Inneren des röhrenförmigen Teils vorliegt, verschließt die Verbindung zwischen dem Ventilkanal und der Öffnung in einer Lage und öffnet die Verbindung zwischen dem Ventilkanal und der Öffnung in einer anderen Lage.

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Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, die eine weggebrochene Ansicht im Schnitt eines Kompressorzylinders darstellt, wobei der Schnitt axial durch das Ansaugventil und die Entlastungsanordnung geführt ist.

In der Zeichnung ist weggebrochen ein Teil eines Kompressorzylinders gezeigt, der ein inneres Wandteil 11 aufweist, das eine Wand 12 der Kompressorkammer begrenzt, sowie ein äußeres Wandteil 13 aufweist, das eine äußere Wand begrenzt. Es liegt eine Zylinderansaugkammer 1*1 zwischen den Wänden 11 und 13 vor. Es ist eine Ansaugventilöffnung 15 in der inneren Wand 11 vorgesehen und steht in Verbindung mit der Ansaugkammer Ik und der Kompressionskammer. Diese Öffnung 15 ist mit einer nach außen gerichteten Schulter 16 versehen, die das Ansaugventil 18 aufnimmt. Die äußere Wand 13 weist eine größere Öffnung 17 auf, die mit der Ventilöffnung 15 ausgerichtet ist.

Das Ansaugventil 18 weist herkömmliche Bauart auf und besteht aus einem Anschlagplattenteil 19 und einem Sitzteil 20 unter Ausbilden einer Ventilhebekaramer 21, und ein Paar konzentrischer Ventilverschlußrxnge 22 wird gegen deren entsprechende Ventilsitze durch Federn 23 gedrückt. Radial und winkelförmig im Abstandsverhältnis vorliegende querseitige Kanäle 2k in dem Ventilsitzteil verbinden die Ventilhebekammer 21 mit der Ansaugkammer I¹I. Radial und winkelförmig im Abstandsverhältnis vorliegende querseitige Kanäle 25 in dem Anschlagplattenteil verbinden die Ventilhebekammer 21 mit der Kompressionskammer. Bei dem Ansaughub werden sodann die Verschlußringe 22 angehoben, und das Gas fließt in die Kompresionskammer durch die Kanäle 2k vorbei an dem Verschluß 22 und sodann durch die Kanäle 25· Bei dem Kompressionshub kommen natürlich die Verschlußringe 22 zum Anliegen gegen die Ventilsitze und verhindern einen Fluß durch das Ventil in der entgegengesetzten Richtung.

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Das Ventil 18 ruht auf der Schulter 16 und ist relativ hierzu durch eine geeignete Dichtung abgedichtet. Das Ventil ist mit einem querseitigen, mittleren Kanal 26 versehen, der zu einem wahlweisen Pließweg durch das Ventil zwischen der Ansaugkammer 14 und der Kompressionskammer führt. Die äußere Oberfläche des durch das Sitzteil 20 begrenzten Ventils weist eine innere Umfangsschulter 27 benachbart zu dem Kanal 26 und eine äußere Umfangsschulter 28 auf.

Das Ansaugventil 18 wird an der Zylinderschulter 16 durch ein Ventilteil 29 gehalten, bestehend aus einem Planschteil 30 und einem einstückig sich nach unten erstreckenden Hülsenteil 31. Das Hülsenteil 31 erstreckt sichdurch die öffnung 17 in der äußeren Zylinderwand 13 und das untere Ende des Hülsenteils 31 liegt auf der Ventilschulter 28 auf. Das Ventilteil ist an der Zylinderwand 13 vermittels geeigneter Bolzen 33 befestigt, die durch öffnungen in dem Flanschteil 30 hindurchtreten. Das Hülsenteil führt zu einer engen Anpassung an der Zylinderwandöffnung 17 und ist relativ hierzu vermittels eines geeigneten O-Rings abgedichtet, der in einer ringförmigen Ausnehmung in dem Hülsenteil aufgenommen ist.

Das Flanschteil 30 ist mit einer mittleren öffnung 35 versehen, die bezüglich des Kanals 26 des Ventils 18 ausgerichtet ist. Die öffnung 35 nimmt die röhrenförmie Hülse 38 auf und das untere Ende derselben liegt auf der inneren Ventilschulter 27 auf und ist an dem Ventil vermittels einer geeigneten Dichtung abgedichtet. Das obere Ende der Hülse 38 führt zu einer engen Anpassung bezüglich der öffnung 35 und ist mit einer äußeren ringförmigen Ausnehmung versehen, die einen geeigneten O-Ring unter Ausbilden einer Abdichtung zwischen der Hülse und der öffnung aufnimmt.

Die Hülse 38 begrenzt eine zylinderförmige Kammer 40 für einen länglichen, zylinderformigen Steuerkolben 41 und ist mit einer mehrereren Wandöffnungen 42 versehen, die mit dem Inneren und Äußeren der Hülse in Verbindung stehen. Der Kolben 41 weist eine axiale Länge auf, die größer als die axiale Abmessung der öffnungen 42 ist und ist mit Kolbenringen 43 benachbart

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zu seinen Enden versehen, um so eine Abdichtung zwischen dem Kolben und derHülse sowohl über als auch unter den öffnungen 42 zu ergeben, wenn sich der Kolben in der Lage befindet, die in der Zeichnung fest ausgezogen gezeichnet ist. Dies ist die belastete Lage des Kolbens 41, in der der Kolben 41 die Verbindung zwischen dem Ventilkanal 26 und den Hülsenöffnungen 42 verschließt. Das Hülsenteil 31 ist ebenfalls mit einer oder mehreren öffnungen 44 versehen, so daß die Hülsenöffnungen 42 kontinuierlich in Verbindung mit der Zylinderansaugkammer 14 stehen.

Der Steuerkolben 41 wird vermittels eines Strömungsmittel betätigten Betätigungsteils 48 betätigt, das ein allgemein zylinderförmiges Gehäuse aufweist, welches durch einen becherförmigen Körper 49 und eine Abdeckung 50 begrenzt wird. Die Bodenwand des Körpers 49 weist einen sich nach unten erstreckenden, zylinderförmigen Vorsprung 51 auf, der in enger Anpassung im Inneren der Ventilöffnung 35 aufgenommen und relativ zu der öffnung vermittels eines O-Ringes abgedichtet ist, der in einer äußeren ringförmigen Ausnehmung in dem Vorsprung 51 vorliegt. Die Betätigungsvorrichtung 48 ist an dem Planschteil 30 vermittels Stiften 53 befestigt, die durch den Körper 49 und die Abdeckung 50 hindurchtreten, und es sind entsprechende Muttern für die Stifte vorgesehen. Die Betägigungsvorrichtung 48 befestigt somit die Hülse 38 an der Ventilschulter 27 und verschließt das obere Ende der Hülse.

Der Körper und die Abdeckung der Betätigungsvorrichtung begrenzen somit eine geschlossene Zylinderkammer 56 für einen Betätigungskolben 57, der im Inneren der Kammer hin-und hergehend abgedichtet bezüglich der Kammerwände beweglich ist. Der Betätigungskolben 57 und der Steuerkolben 41 sind zusammen in einem axialen Abstandsverhältnis vermittels einer Spindel 58 zusammengekuppelt und die Spindel tritt durch eine Bohrung 59 in dem Vorsprung 51 hindurch und ist relativ hierzu vermittels eines geeigneten O-Rings abgedichtet. Die Spindel 58 ist mit einer äußeren Verlängerung 61 versehen, die durch eine geeignete Bohrung 62 in der Abdeckung 50 abgedichtet hierzu hindurchtritt.

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Es sind geeignete Kanäle 65 und 66 in dem Gehäuse der Betätigungsvorrichtung vorgesehen, um so das der Betätigung dienende Strömungsmittel in undaus der Kammer 56 in entsprechender Weise über und unter dem Betätigungskolben 57 zu führen, um so die Anordnung der Kolben 57 und 41 zwischen den oberen und unteren Lagen zu verschieben. In der Zeichnung ist die Kolbenanordnung fest ausgezogen gezeichnet in der unteren Lage wiedergegeben, in der sich in die Entlastungsanordnung in dem "belasteten Zustand" befindet. Die Kolbenanordnung wird in diese Lage durch das unter Druck stehende Strömungsmittel verschoben und gehalten, das in die Kammer 56 durch den Kanal 65 eingeführt wird. In dieser Lage überbrückt der Steuerkolben 41 die Hülsenöffnungen 42, und die Kolbenringe 43 ergeben Abdichtungen zwischen dem Kolben und der Hülse sowohl über als auch unter den öffnungen 42. Der Steuerkolben 41 ist mit einem oder mehreren Entlüftungskanälen 45 versehen, die zu einer Verbindung zwischen den gegenüberliegenden Flächen des Kolbens führen und dazu dienen die auf die gegenüberliegenden Flächen einwirkenden Drücke auszugleichen. Bei dieser Anordnung ist es nicht erforderlich, den Druck der Kompressionskammer zu überwinden, um den Steuerkolben 41 in die belastete Lage zu verschieben. Bei Vorliegen der Entlastungsanordnung in dem belasteten Zustand wirkt das Ansaugventil 16 in der üblichen Weise unter Einführen von Gas in die Kompressionskammer.

Um die Kolbenanordnung in die obere Lage zu verschieben, in der die Entlastungsanordnung sich in der "entlasteten Lage" befindet, wird unter Druck stehendes Strömungsmittel der Kammer 56 durch den Kanal 66 zugeführt, während die Kammer 56 über dem Betätigungskolben 57 entlüftet wird. Die Kolbeaanordnung bewegt sich sodann in eine obere Begrenzungslage, die durch eine Anschlaghülse 52 ausgebildet ist, welche an der Abdeckung 50 befestigt ist. Die Anschlaghülse 52 begrenzt die nach oben gerichtete Bewegung der Kolbenanordnung in eine Lage, wo die Hülsenöffnung 42

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vollständig freiliegt. Eine volle Verbindung ergibt sich sodann zwischen der Zylinderansaugkammer 14 und der Zylinderkompressionskammer durch die Ventilöffnung 44, die Hülsenöffnung 42, die Hülsen 38 und den Ventilkanal 27.

Die Anschlagshülse 52 dient ebenfalls als ein die Lage bestimmender Anschlag für eine oder mehrere Druckfedern 67, die dazu dienen die Kolbenanordnung in die untere oder belastete Lage zu drücken.

Die Spindelverlängerung 61 dient als ein äußerer optischer Anzeiger für die Lage des Steuerkolbens 41.

Da bei der oben beschriebenen Entlastungsanordnung ein Ansaugventil mit offenem Kanal angewandt wird, ergibt sich eine wesentliche Verbesserung des Öffnungskoeffizienten des entlasteten Ventils. Dies bedingt die Vorteile, daß das Ventil wesentlich kälter während des entlasteten Zustandes arbeitet und weniger Energie während des entlasteten Zustandes erforderlich ist, da eine geringere Begrenzung des Luftflusses in und aus der Zylinderkompressionskammer vorliegt. Es ergibt sich auch eine Verbesserung des Öffnungskoeffizienten des Ansaugventils während des belasteten Zustandes aufgrund des Nichtvorliegen von Entlastungsfingern in den Ventilkanälen. Aufgrund des Aufbaues, wonach die Drücke an den gegenüberliegenden Seiten des Steuerkolbens abgeglichen werden, sind die für das Bewegen des Mechanismus entweder in die belastete oder entlastete Lage erforderlichen Kräfte lediglich diejenigen die erforderlich sind, um die Dichtungsreibung zu überwinden. Der Mechanismus ist somit insbesondere gut geeignet für den Betrieb mit Zylindern bei hohen Druckunterschieden und ermöglicht den Bau eines Entlastungsmechanismus vom Kompressoreinheiten, wie es bisher nicht möglich war.

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Claims

Patentansprüche

\ΛGaskompressor mit einem Kompressorzylinder, einem in diesem Zylinder gleitbaren Kompressorkolben, einer Ansaugkammer und einem Ansaugventil, das die Ansaugkammer und den Zylinder verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entlastungsanordnung für den Zylinder, ein röhrenförmiges Teil im Eingriff mit der äußeren Seite des Ansaugventils, wobei dasselbe einen offenen Kanal aufweist, der durch dasselbe hinducchtritt und mit dem röhrenförmigen Teil in Verbindung¹ steht, das röhrenförmige Teil eine Wandöffnung besitzt unter Ausbilden einer mit der Ansaugkammer in Verbindung stehenden öffnung, ein Steuerkolben gleitbar in dem röhrenförmigen Teil, wobei der Steuerkolben die Ver- * bindung zwischen der öffnung und dem Ventilkanal in einer ersten Lage verschließt, und eine Verbindung zwischen der öffnung und dem Vetilkanal in einer zweiten Lage öffnet und eine Anordnung für das Bewegen des Steuerkolbens zwischen den ersten und zweiten Lagen aufweist.
2. Gaskompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung, die das äußre Ende des röhrenförmigen Teils verschließt, wobei der Steuerkolben eine längssei- ■ tige Abmessung größer als diejenige der öffnung aufweist, sowie der Kolben die öffnung in der ersten Lage bedeckt, und ein Kanal, der sich zwischen den gegenüberliegenden Flächen des Steuerkolbens unter Ausgleich der darauf lastenden Drücke erstreckt, vorgesehen sind.

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3· Gas !compress or nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Betätigungsanordnung für den Steuerkolben einschließlich eines Gehäuses unter Ausbilden einer Verschlußwand für das äußere Ende des röhrenförmigen Teils, ein Betätigungskolben gleitbar im Inneren des Gehäuses, eine Spindel, die den Steuerkolben.und den Betätigungskolben verbindet, wobei die Spindel sich durch die Verschlußwand abgedichtet hierzu erstreckt und eine Anordnung für das überführen des der Betätigung dienenden Strömungsmittel an die gegenüberliegenden; Flächen des Betätigungskolbens vorgesehen ist.
4. Gaskompressor nach Anspruch 3_f dadurch gekennzeichnet, daß sich eine Anzeigestange nach außen von dem Betätigungskolben parallel zu der Spindel erstreckt, die Anzeigestange sieh durch die äußere V7and des Gehäuses der Betätigungsvorrichtung erstreckt, um so optisch die Lage des Steuerkolbens im Inneren des röhrenförmigen Teils anzuzeigen.
5. Gaskompressor naah Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Federanordnung in dem Gehäuse der Betätigungsvorrichtung im Eingriff mit dem Betätigungskolben so steht,, daß der STeuerkolben in die erste Lage gedruckt wird.
6. Gas kompressor nach Anspruch I_x, dadurch gekennzeichnet» daß der Zylinder eine nach außen gerichtete Schulter begrenzt für die Aufnahme des Ansaugventils, die äußere Fläche des Änsaugventils eine nach außen gerichtete Umfangsschulter begrenzt, ein Ventilteil mit der Ventilschulter in Eingriff steht, eine Anordnung das Ventilteil an dem Zylinder befestigt, wodurch das Ventil gegen die Zylinderschulter' gehalten wird, das Venteilteil eine 'iandöffnung axial ausgerichtet zu dem Ventilkanal und im axialen Abstandsverhältnis hierzu begrenzt, das röhrenförmige Teil mit dem Ansaugventil abgedichtet an dessen innerem Ende in Eingriff steht, sowie im Eingriff steht mit der Wandöffnung des Ventilteils, abgedichtet hierzu an dem äußeren Ende desselben.
7. Gaskompressor nach Anspruch S₃ dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse der Betätigungsvorrichtung eine äußere Verschluß-· wand für das röhrenförmige Teil begrenzt, dieses Gehäuse einen Be.&ätigungssylinder begrenzt_y ein. Betätigungskolben in dem

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Zylinder gleitbar vorliegt, eine Spindel den Betätigungskolben und den Steuerkolben verbindet, die Spindel durch die Verschlußwand in einem abgedichteten Verhältnis hindurchtritt und eine Anordnung für das überführen des der Betätigung dienenden Strömungsmittel an den gegenüberliegenden Flächen des Betätigungskolbens vorgesehen ist, um so den Steuerkolben zwischen den ersten und zweiten Lagen zu verr schieben.
8. Gaskompressor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung für das Befestigen des Gehäuses mit der Betätigungsvorrichtung an dem Ventilteil vorliegt, das gehäuse der Betätigungsvorrichtung mit demäußeren Ende des röjirenförmigen Teils unter Halten desselben im Eingr/// ni§ dem Ventil in Eingriff steht.

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