DE2404722A1

DE2404722A1 - Im time-sharing arbeitende verdichtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2404722A1
Application number: DE2404722A
Authority: DE
Inventors: Roger Clark Weatherston
Original assignee: Calspan Corp
Current assignee: Calspan Corp
Priority date: 1973-02-02
Filing date: 1974-02-01
Publication date: 1974-08-08
Also published as: NL7400948A; FR2216463A1; AR207114A1; GB1420571A; US3844689A; IT1007109B; BR7400679D0; AU6466174A; JPS507109A; ES422808A1; FR2216463B1; AU473388B2; BE810458A

Description

Die Erfindung betrifft allgemein eine im Time-Sharing arbeitende Gasverdichtungsvorrichtung und bezieht sich im einzelnen auf eine Verdichtungsvorrichtung, welche, obwohl sie nur einen einzigen Kompressor enthält, auf wirkungsvolle Weise Verdichtungsverhältnisse erzielt, welche weit über den bisher mit einem einzigen Kompressor erzielten liegen. Beispielsweise, aber nicht ausschließlich findet die erfindungsgemäße Vorrichtung Verwendung

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in Verbindung mit einem Drehkolbenverdichter vom Verdrängertyp, d.h. vom Roots-Typ.

Es ist bekannt, daß kleine Kolbenkomnressoren bei kleinen Strömungsmengen, unter 2830 l/min (100 Kubikfuß pro Minute) beispielsweise, praktisch einzusetzen sind und wirkungsvoll arbeiten. Es ist ebenso bekannt, daß radiale Turboverdichter bevorzugt bei großen Strömungsmengen, beispielsweise oberhalb 56600 l/min (2000 Kubikfuß pro Minute), bevorzugt zum Einsatz gelangen. Im Gebiet zwischen 283O l/min und 566OO l/min (zwischen 100 und 2000 Kubikfuß pro Minute) wurden bisher entweder vergleichsweise große und teure Kolbenkompressoren oder vergleichsweise wenig wirksame kleine radiale Turboverdichter, je nach eingegangenem Kompromiß zwischen Kosten und Leistung, verwendet. Darüberhinaus gelangten im Bereich zwischen 2830 l/min und 566OO l/min (100 bis 2000 Kubikfuß pro Minute) ferner Vielzellen- und Schraubenverdichter zum Einsatz, jedoch benötigen diese Kompressoren große Menge an öl zur Schmierung und Dichtung. Dieses öl muß abgeschieden werden, um eine Verunreinigung der Luft oder des jeweiligen Gases zu verhindern, da jedoch diese ölabscheidung niemals vollständig ist und öl im jeweiligen Gas in der Regel nicht trap-bar ist, haben sich Vielzellen- und Schraubenverdichter nicht durchgesetzt.

Oftmals benötigt man Verdichtungsverhältnisse, welche das zulässige Verdichtungsverhältnis eines einzigen Kompressors übersteigen und in diesen Fällen hat es sich in der Praxis eingebürgert, eine Mehrstufenverdichtung mit Hilfe von

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Vielfachkompressoren durchzuführen. Hierzu ist eine Vervielfältigung der technischen Ausrüstung nötig, was kostspielig und umständlich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verdichtungsvorrichtung zu schaffen, welche die genannten Schwierigkeiten und Nachteile der bekannten Vorrichtungen überwindet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemMß durch eine im Time-Sharing arbeitende Gasverdichtungsvorrichtung verbesserter Leitungsfähigkeit gelöst, welche einen Kompressor mit einem Eingang und einen Ausgang und einen mit diesem in Verbindung stehenden Speicherbehälter zur Speicherung des Gases unter Druck umfaßt und gekennzeichnet ist durch einen Steuerschieber zwischen dem Kompressor und dem Speicherbehälter zur wechselnden Verbindung des Speicherbehälters zuerst mit dem Kompressorausgang zur Speicherung des Gases bei einem ersten vervielfachten Druck und dann zur Verbindung mit dem Kompressoreingang, so daß am Kompressorausgang ein zweiter Druck, welcher eine Vervielfachung des ersten Druckes ist, abgenommen werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung· macht es möglich, daß ein einziger Kompressor Verdichtungserfordernissen gerecht wird, welche normalerweise die Verwendung von zwei oder mehr in Reihe arbeitenden Kompressoren nötig machen würden. Durch den Time-Sharing-Betrieb läßt sich ein einziger Kompressor verwenden, um zuerst das Gas von einem Anfangsdruck auf einen Zwischendruck zu verdichten und danach

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das wieder in ihn eingeleitete, auf dem Zwischendruck befindliche Gas auf den Enddruck zu verdichten. Eine Sammelvorrichtung bzw. DruckspeicherbehSlter speichert das Gas für eine kurze, durch den Arbeitszyklus der Schiebervorrichtung bestimmte Zeit auf dem Zwischendruck. Die Schiebervorrichtung gestattet es, daß der Kompressoreingang zuerst mit dem Gas im Anfangsdruck und dann mit dem Speicherbehälter auf dem Zwischendruck in Verbindung steht und gestattet ferner, daß der Kompressorausgang zuerst mit dem Speicherbehälter, welcher das Gas auf dem Zwischendruck speichert und dann mit dem Ausgang der Vorrichtung in Verbindung steht, wo der Enddruck vorliegt und wo eine zweite auf dem Enddruck befindliche Speichervorrichtung vorliegen kann. Die Betätigung der Schiebervorrichtung kann durch den Druck im Zwischenspeicherbehälter oder durch einen Zeitschalter gesteuert werden.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung, deren einzige Figur ein schematisches Flußdiagramm der erfindungsgemäßen Verdichtungsvorrichtung zeigt.

Bei 10 ist schematisch ein Kompressor, welcher vorzugsweise vom Roots- oder einem anderen Verdränger-Typ sein kann, dargestellt, welcher eine Eingangsleitung 12 und eine Ausgangsleitung lh aufweist. Ferner ist eine zur Veranschaulichung und allgemein als Mehrwegssteuerschieber 16 dargestellte Ventilvorrichtung vorgesehen, welche wechselnd eine Verbindung zwischem dem Kompressor 10 einer Riederdruckzuführungj

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einem Speicherbehälter 20 auf Zwischendruck und einer Hochdruckausgangsleitung 22 herstellt, wie sich aus dem folgenden ergeben wird.

Der Steuerschieber 16 umfaßt ein Gehäuse 24, in welchem ein hin- und hergehender Kolben 25 mit Dichtflächen 26, 28 und angeordnet ist. Das Gehäuse 24 enthält eine mit der Niederdruckzuführung 18 gasleitend in Verbindung stehende Öffnung 32, eine mit der Eingangsleitung des Kompressors' gasleitend in Verbindung stehende Öffnung 34, eine über Leitung 38 mit dem Speicherbehälter 20 auf Zwischendruckniveau gasleitend in Verbindung stehende Öffnung 36, eine mit der Ausgangsleitung 14 des Kompressors gasleitend in Verbindung stehende Öffnung 40 und eine mit der Hochdruckausgangsleitung 22 gasleitend in Verbindung stehende Öffnung 42. Die Hochdruckausgangsleitung 22 kann einen Hochdruckbehälter 44 enthalten, von dem das Gas über Leitung 46 an seinen Verwendungsort gelangt.

In der dargestellten Stellung des Schieberkolbens 25 steht Öffnung 32 mit Öffnung 34 in Verbindung, wodurch Gas auf niedrigem Druck aus der Niederdruckzuführung 18, oder der Atmosphäre im Falle von Luft, der Eingangsleitung 12 des Kompressors zugeführt wird. Das Niederdruckgas wird im Kompressor auf einen Zwischendruck komprimiert und über die Ausgangsleitung 14 des Kompressors über die Öffnungen 34 und 36 an den Zwischendruck-SpeicherbehSlter 20 über Leitung 38 weitergeleitet. In dieser Stellung ist die Verbindung zwischen der Öffnung 42 und der Öffnung 40 durch die Dichtfläche 30 unterbrochen.

Sobald der Druck im Speicherbehälter 20 den gewünschten Zwischenwert erreicht hat, wird der Schieberkolben 25 durch

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einen Antrieb 48 in seine zweite Stellung umgeschaltet, wodurch dann öffnung 34 mit öffnung 36 einerseits und öffnung 40 mit öffnung 42 andererseits in Verbindung steht; die Verbindung der öffnung 32 mit der öffnung 34 wird durch die Dichtfläche 26 unterbrochen. In dieser zweiten Stellung wird auf dem Zwischendruck befindliches Gas vom Speicherbehälter 20 über die Leitung 38 und die öffnungen 36 und an die Eingangsleitung 12 des Kompressors geleitet. Das Gas erfährt eine weitere Verdichtung von dem Zwischendruck auf den-Enddruck und wird von der Ausgangsleitung 14 des Kompressors über die öffnungen 40 und 42 an die Hochdruckausgangsleitung 22 weitergeleitet. Nach einer geeigneten Zeit wird der Schieberkolben 25 in seine erste Stellung bewegt und der Zyklus wiederholt sich.

Der Schieberkolben 25 sollte so oft geschaltet werden, daß der Druck im Zwischenspeicher auf dem gewünschten durchschnittlichen Zwischendruckwert plus oder minus 10 oder 20? gehalten wird, aber so selten, daß in jeder Schieberstellung viele Kompressorumlaufe ausgeführt werden. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß das Gasvolumen in den Leitungen 12 und 14, welches beim Schalten eine unökonomische Druckänderung durchmacht, klein im Vergleich zum Durchsatzvolumen des Kompressors ist. Die Leitungen 12 und 14 sollten kurz gehalten werden, was erfordert, daß der Kompressor sich so nahe wie möglich am Steuerschieber 16 befindet. Für die meisten Anwendungsfälle sollte der Steuerschieber in jeder seiner Stellungen eine Zeit zwischen 0,1 und 20 see verweilen. Der Antrieb 48 kann ein bekannter Schieberbzw· Ventilantrieb sein und auf einen Zeitschalter oder aber auf den Druck im Speicherbehälter 20 ansprechen. Der tatsächliche Aufbau des Steuerantriebs 48 ist dem Fachmann

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bekannt und wird deshalb hier nicht weiter beschrieben.

Es ist ersichtlich, daß mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Druckverhältnis zwischen der Hochdruckausgangsleitung 22 und der Niederdruckzuführung 18 größer ist, als zwischen Eingang und Ausgang des allein betriebenen Kompressors 10.

Obwohl eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung hier beschrieben worden ist, liegen für den Fachmann Abwandlungen auf der Hand. So könnten beispielsweise zwei oder mehr Speicherbehälter auf zwei oder mehr Zwischendruckwerten verwendet werden, um so das notwendige Verdichtungsverhältnis des Kompressors selbst zu reduzieren. Auf diese Weise wird die Ausbeute des gesamten Verdichtungsprozesses erhöht oder bei gleicher Ausbeute ein höheres Gesamtverdichtungsverhältnis erreicht.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

! 1„/ Im-Time-Sharing arbeitende Gasverdichtungsvorrichtung, welche einen Kompressor mit einem Eingang und einen Ausgang und einen mit dem Kompressor in Verbindung stehenden Speicherbehälter zur Speicherung des Gases unter Druck umfaßt, gekennzeichnet durch einen Steuerschieber (16) zwischen dem Kompressor (10) und dem Speicherbehälter (20) zur wechselnden Verbindung des Speicherbehälter (20) zuerst mit der Ausgangsleitung (1*0 des Kompressors zur Speicherung von Gas auf einem ersten vervielfachten Druck und dann mit der Eingangsleitung (12) des Kompressors zur Erzeugung eines zweiten Druckes, welcher eine Vervielfachung des ersten Druckes ist, am Kompressorausgang.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Hochdruckausgangs leitung (22), wobei der Steuerschieber (16) eine Öffnung (42) umfaßt, über welche die Hochdruckausgangsleitung (22) mit der Ausgangsleitung (lh) des Kompressors in Verbindung steht, wenn der Speicherbehälter (20) mit der Eingangsleitung (12) des Kompressors in Verbindung steht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Niederdruckzuführung (18), wobei der Steuerschieber (16) eine Öffnung (32) umfaßt, über welche die Niederdruckzuführung (18) mit der Eingangsleitung (12) des Kompressors in Verbindung steht, wenn der Speicherbehälter (20) mit der Ausgangs leitung (lh) des Kompressors in Verbindung steht.' 409832/0381

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (16) ein Mehrwegventil mit zwei ArbeitsStellungen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber sich in jeder seiner Arbeitsstellungen zwischen ungefähr 0,1 und 20 Sekunden befindet.

31.Januar 197¹i/95ⁱ*cL

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