DE2135075A1

DE2135075A1 - Hochdruck Presskolbenverdichter

Info

Publication number: DE2135075A1
Application number: DE19712135075
Authority: DE
Inventors: Leonid Fedorowitsch Konjaew Jurij Sergeewitsch Polyakow Ewgenij Walentmowitsch Moskau Surkow Iwan Efimowitsch Akademgowodok Weretschschagin (Sowjetunion) M
Original assignee: Institut Fisiki Wysokich dawlemj Akademn Nauk SSSR, Akademgowodok (Sowjetunion)
Priority date: 1970-07-23
Filing date: 1971-07-14
Publication date: 1972-01-27
Also published as: SU310569A2; FR2103106A5; GB1322105A; US3778196A

Description

Institut Fiziki vysokich davlenij Akademii

Nauk SSSR, UdSSR, Moskovskaja oblast¹, Podol'skij

rajon, p/o Akademgorodok

HOCHDEtTGK-FIffißKOLBBNVBHDICHTEB

Die vorliegende Erfindung betrifft Einrichtungen! welche zur Hochdruckerzeugung in Flüssigkeit oder Gas bestimmt sind, genauer genommen aber Hochdruck-Preßkolbenverdichter.

Es sind Hochdruck-Preßkolbenverdichter bekannt, die einen Kolben und Zylinder mit Kompressionsraum enthalten, wobei der Kolben an den Zylinder gepreßt ist. Der Preßkolben läuft durch diese Kammer unter Einhaltung eines Spielraumes· Im letzteren ist eine Dichtungsbüchse angeordnet, die an der Seite der Kompressionskammer des Verdichters eine hehl· *·£·!*- stuBpf-form aufweist, im anderen Teil aber mit Binlaßkanältn versehen ist, durch die das zu komprimierende Arbeitsmedium der Kompreesion8kammer zugeführt wird· Der Preßkolben ist mit einem Auslaßkanal ausgestattet, durch den das komprimierte Medium sum Verbraucher abgeleitet wird.

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·■ 2 —

Bei ausreichendem Hochdruck des komprimierten Mediums werden im Zylinder die Druckspannungen in Zugspannungen umgewandelt, was die Entstehung von wechselnden Belastungen, denen der Zylinder unterworfen wird, verursacht.

Bei den Verdichtem der erwähnten Bauart weist der Zylinder

infolge der Einwirkung von wechselnden.Belastungen eine nied-

Brmüduiu&L
rige ^festigkeit auf.

Brmüdunga
Zur Erhöhung der n.u :. >festigkeit des Zylinders werden

im letzteren Druckvorspannungen erzeugt u.zw. entweder durch Schrumpfsitz ein@«§_uv3atzea konsettitfiesher Hißg» auf dem Zylinder, die ihrerseits durch Schrumpfsitz zusammengebaut sind, oder durch **auto-frettage** des Zylinders (Erzeugung von Druckbeanspruchungen im Inneren des Zylinders, die den Betriebsdruck übertreffen und eine plastische Verformung verursachen) ·

Diese vorerzeugten Druckspannungen werden beim Einwirken des komprimierten Arbeitsmediums auf die innereEylinderflache vermindert.

Di« obenerwähnten Verfahren ermöglichen es jedoch nicht, beim Betrieb von Freßkolbenverdichtern unter Druckwerten von ca· 16 kilobar die Zugspannungen aufzuheben . und eben hiermit die wechselnden Belastungen zu beseitigen.

Die Irfinduns bezweckt, die Betriebsdauer des Zylinders, der einem Druck von ca. 16·..20 kbar dee komprimierten Arbeitsmittels unterworfen ist, zu verlängern und die Zuverlässigkeit des Verdichterbetriebes zu erhöhen.

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Um dieses Ziel zu erreichen, besteht die Aufgabe der Erfindung in der Entwicklung eines solchen Hochdruckverdichters, bei dem der Zylinder keinen wechselnden Belastungen unterworfen wird.

Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß der* Zylinder mit der Kompressionskammer in eine Hülse koaxial derart mit Spiel eingesetzt ist, daß. ein Ringhohlraum ent steht ,we Icher an der zur Kolbenstirnfläche gerichteten Seite und an der Seit· der Grundfläche des kegelförmigen Abschnittes an der Dichtungsbüchse luftdicht geschlossen wird und mit dem Auelaßkanal für komprimiertes Arbeitsmittel in Verbindung steht.

Dadurch wird der Zylinder mit der Kompressionskammer einer inneren und äußeren Druckbeanspruchung derselben Größe unterworfen· Unter solchen Bedingungen entstehen im Zylinder im Laufe des ganzen Arbeitsspieles des Verdichters nur Druckspannungen.

Es ist zweckmäßig, den Ringhohlraum von der Stirnseite aus mit dem Auelaßkanal für komprimiertes Arbeitsmittel durch Kanäle zu verbinden, die entweder in der Kolbenstirnfläche oder in der Zylinderstirnfläche ausgeführt sind.

Die Zuführung des komprimierten Arbeitsmediums in den Ringhohlraum an der Stirnseite durch Kanäle, die entweder in der Kolben-oder in der Zylinderstirnfläche ausgeführt sind ermöglichen es, die Lebensdauer der Hülse zu verlängern u.zw. infolge des NichtVorhandenseins von querlaufenden Bohrungen in der letzteren, die sonst zu Spannungsspitzen führen würden.

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Dadurch wird die Zuverlässigkeit des Verdichters bei Arbeitsdrücken von ca. 16-20 kbar erhöht.

Ein erfindungsgemäße¹'Preßkolbenverdichter gewährleistet ν

von bei Abmessungen des Verdichters mit Antrieb^y2000x900x1700 mm ein Komprimieren von Flüssigkeiten unter einem Druck bis 20 kbar bei einer Leistung von 16 L pro Stunde der komprimierten Flüssigkeit und eine Kompiession _V0I1 (j_asen unter einem Druck bis 18 kbar bei einer Leistung von 8, 9· 10 ^J mr/St unter einem Saugdruck von 800 bar.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles und der beigelegten Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Längsschnittes des erfindungsgemäßen Hochdruck-Preßkolbenverdichters;

Pig. 2 eine Konstruktion des Zylinders und der Dichtungsbüchse, dargestellt in vergrößertem Maßstab; Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeils A zu Fig. 2j

andere
Fig. 4 eine^vAusführungsart der Zuleitung des komprimierten

Arbeitsmittels in den Ringhohlraum;

Fig. 5 eine Ansicht in Richtung des Pfeils B zu Fig· 4.

Der Preßkolbenverdichter (Fig. 1) enthält den teilbaren Kopf 1, der durch die Büchse 2 mit dem Gehäuse 3 gebildet ist, und das Schubkurbe Iget riebe 4. Die Büchse 2 ist durch den Bügel 5 mit dem Schubkurbelgetriebe verbunden. In der Büchse 2 sitzen

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der Kolben 6 mit dem Druckventil 7 und die Hülse 8. Der Kolben 6 ist mit den Auslaßkanälen 9i 10 und 11 ausgeführt. In der Hülse 8, die, z.B. in Form von konzentrischen Eingen, die aufeinander mit Schrumpfsitz montiert sind, ausgeführt ist, wird der Zylinder 12 mit der Kompressionskammer angeordnet. Der Zylinder 12 sitzt dabei koaxial mit solchem Spiel, daß ein Ringhohlraum 13 ent steht. j)±_e Zentrierung des Zylinders 12 in bezug auf die Hülse 8 erfolgt durch den Hing 14. Der Preßkolben 15 läuft durch die Kompressionskammer des Zylinders 12 unter Einhaltung eines Spielraumes. In diesem Spielraum sitzt eine Dichtungsbüchse 16, die einen Kegelförmigen Abschnitt 17 (Fig. 2) an der Seite der Korapressionskammer und eine Grundfläche 18 (Fig. 2) aufweist, in der die Einlaßkanäle 19 (Fig. 2) zur Zuführung

des zu komprimierenden Arbeitsmittels, das eine Flüssigkeit oder Gas sein kann, ausgeführt sind.

Der Einghohlraum 13 ist an der Seite der Stirnfläche des Kolbens 6 durch den Dichtungsbund 20 (Fig. 2) luftdicht abgeschlossen, an der gegenüberliegenden Seite aber durch die Grundfläche 18 des kegelförmigen Abschnittes 17 an der Dichtungsbüchse 16 u.zw. infolge Druckbeanspruchung des Kolbens 6. Die Druckbeanspruchung z.B. durch öl erfolgt von zwei Druckgeneratoren aus: von der Pumpe 21 aus durch das Rückschlagventil 22 und vom Druckumformer 23 aus, der den Differentialkolben 24 aufweist. Auf die Klein- bzw. Großfläche des Kolbens 24 wirken der Verdichterpreßdruck bzw. der dem Kolben 6 zugeführte Dichtungsdruck.

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Der Binghohlraum 13 steht mit dem Auslaßkanal 9 füz* komprimiertes Arbeitsmittel durch den in der Kolbenstirnflache ausgeführten Hingkanal 25 (Fig_e 3) und die radial laufenden Kanäle 26 (Pigs 3) in Verbindung, welche die Zuführung des zu komprimierenden Arbeitsmittels in den Hohlraum 13 an der Stirnseite aus dem direkt hinter dem Druckventil 7 liegenden Kanal 9 gewährleisten.

Der Betrieb des Hochdruck-Preßkolbenverdichters verläuft in folgender Weise.

Das zu komprimierende Arbeitsmittel wird durch den Kanal im Gehäuse 3 den Einlaßkanälen 19 in der Dichtungsbüchse 16 zugeführt und füllt im Augenblick, wenn der Preßkolben 15 die untere Stellung einnimmt, den Arbeitsraum der Kompressiönskammer voll. Beim Hub aufwärts schließt der Preßkolben 15» indem er die Grundfläche 18 des kegelförmigen Abschnittes 17 an der Dichtungsbüchse 16 erreicht hat, die Einlaßkanäle 19 der letzteren ab und beginnt das Komprimieren des Arbeitsmittels. Wenn der Druckwert des komprimierten Arbeitsmittels den Druckwert hinter dem Druckventil 7 übertreffen wird, öffnet sich das letztere, wobei es das komprimierte Arbeitsmittel durch die Kanäle 9 t 10 und 11 im Kolben 6 zum Verbraucher durchläßt.

Gleichzeitig läuft das komprimierte Arbeitsmittel durch den Hingkanal 25 und die radial gerichteten Kanäle 26 in den Ringhohlraum 13» erzeugt Druckspannungen im Werkstoff des Zylinders 12 und entlastet eben hiermit den Zylinder 12 von den wechselnden Belastungen. Durch die Entlastung des Zylinders 12 von den wechselnden Belastungen wird seine Betriebslebensdauer verlängert.

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Die Zuführung des komprimierten Arbeitsmittels in den Ringhohlraum 13 von der Stirnseite aus ermöglicht es, die Lebensdauer der Hülse 8 zu verlängern, infolge des NichtVorhandenseins in der Hülse querlaufender Bohrungen» die zu Spannungskonzentrationen führen wurden.

Bei einer anderen Ausführungsart für die Zuleitung des komprimierten Uittets in den Arbeitshohlraum steht der Binghohlraum 13, wie aus £ig. 4 ersichtlich ist, mit dem Auslaßkanal 9 für komprimiertes Arbeitsmittel durch die radial gerichteten Kanäle 27 in Verbindung, die in der Stirnfläche des Zylinders 12 ausgeführt sind. Dabei verläuft der Betrieb des ganzen Verdichters ähnlich demjenigen der oben beschrieben inirde. Der Unterschied besteht nur darin, daß das zuukomprimierende Arbeitsmittel durch die radial gerichteten Kanäle 27 in den Hinghohlraum 13 gelangt.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1.) Hochdruck-Preßkolbenverdichter, der einen Kolben mit

einen
Auslaßkanal enthält, der an ν Zylinder gepreßt wird, welcher

eine Kompressionskammer hat, durch die der Preßkolben unter

und

Einhaltung eines Spielraumes läuft, in dem eine Dichtungshohlbüchse sitzt, die auf der Seite der Kompressionskammer eine Kegel-stumpf, form aufweist, im anderen Teil dieser Büchse aber die Einlaßkanäle zur Zuführung des zu komprimierenden Arbeitsmittels in die Kompressionskammer ausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (12) mit der Kompressionskammer in^eine Hülse (8) koaxial

mit solchem Spiel eingesetzt ist, ^{daß ein} Hinghohlraum (13) £^e~ wirdx

bildet/iwelcher an der zur Stirnfläche des Kolbens (6) gerichteten Seite und an der Seite der Grundfläche (18) des kegelförmigen Abschnittes (1?) an der Dichtungsbüchse (16) luftdicht geschlossen ist und mit dem Außlaßkanal (9) für komprimiertes Arbeitsmittel in Verbindung steht.

2, Hochdruck-Preßkolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringhohlraum (13) von der Stirnseite aus mit dem Auslaßkanal (9) für komprimiertes Arbeitsmittel durch Kanäle (25 und 26) verbunden ist, die in der Stirnfläche des Kolbens (6) ausgeführt ist.

3· Hochdruck-Preßkolbenverdichter nach Anspruch 1, d a durch gekenzeich.net, daß der Ringhohlraum (13) von der Stirnseite aus mit dem Auslaßkanal (9) für komprimiertes Arbeitsmittel durch Kanäle (27) verbunden ist, die in der Stirnfläche des Zylinders (12) ausgeführt sind.

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