DE3417847A1

DE3417847A1 - Piston compressor with a delivery-regulating appliance

Info

Publication number: DE3417847A1
Application number: DE19843417847
Authority: DE
Inventors: Erich Dipl.-Ing. Wien Machu
Original assignee: Hoerbiger Ventilwerke GmbH and Co KG
Current assignee: Hoerbiger Ventilwerke GmbH and Co KG
Priority date: 1983-05-18
Filing date: 1984-05-14
Publication date: 1984-11-22

Abstract

Piston compressor with a delivery-regulating appliance, in which the suction valve (3) is intermittently held open by a lifting device (6) and at these times medium drawn in is pushed back into the suction line (8). In the suction chamber (7) of the cylinder head, cooling surfaces are provided. In order to avoid excessive heating of the medium pushed back and forth during regular operation between the suction chamber (7) and the cylinder chamber (1), there is arranged in the suction chamber (7), close to the suction valve (3) and in the flow path of the medium drawn in, a cooling coil (9) through which a coolant flows. <IMAGE>

Description

"Kol.benverdichter mit einer Einrichtung "Piston compressor with one device

zur Regelung der Fördermenge" Die Erfindung bezieht sich auf elnen Kolbenverdichter mit einer Einrichtung zur Regelung der Fördermenge, bel der das Saugventil durch eine Abhebevorrichtung zeitweise offengehalten und hlebei angesaugtes Medium wleder in die Saugleitung zurückgeschoben wird, wobei im Saugraum des Zylinderkopfes Kühlflächen vorgesehen sind. for regulating the delivery rate "The invention relates to elnen Reciprocating compressor with a device for regulating the flow rate, bel the Suction valve temporarily kept open by a lifting device and hlebei sucked in Medium is pushed back into the suction line, in the suction chamber of the cylinder head Cooling surfaces are provided.

Es ist bekannt, im Saugraum, Im Druckraum und auch In den Ventilen selbst des Verdichters Kühlkanäle vorzusehen. It is known in the suction chamber, in the pressure chamber and also in the valves provide cooling channels even for the compressor.

In der DE-PS 720 554 i-st eine Anordnung beschrleben, bel welcher der Saugraum des Verdichters gegenüber dem Boden des Zylinders und dem Druckraum durch Kühlkammern getrennt ist. Dadurch soll eine Wär.melsollerung des Saugraumes gegenüber dem Druckraum und dem Zylinderraum erreicht werden, um eine Aufheizung der angesaugten Luft und die damit erforderlich werdende größere Verdichtungsarbelt zu vermelde-n. Eine andere Ausführung sleht ein hohl ausgebildetes Ventilgehäuse vor, das mit einer KUhlfl-Ussigkeit gefüllt ist, wobei außerdem ein Teil de-r Kühlflüssigkeit in den Druckgasstrom eingespritzt wird. Gemäß der gleichen Patentschrift soll ein mit Kühlmittel gefüllter Hohlraum des Ventil gehäuses den vor dem Druckventil liegenden Rlngspalt allseitig umschließen. Diese Maßnahmen zielen darauf ab, die Temperatur des verdicfiteten Gases zu verrlngern, damit höhere Verdichtungen ermöglicht werden und die Bildung von Ulkoks verhindert wird.In DE-PS 720 554 i-st an arrangement describing which one the suction chamber of the compressor opposite the bottom of the cylinder and the pressure chamber is separated by cooling chambers. This is intended to provide a heat insulation in the suction chamber compared to the pressure chamber and the cylinder chamber can be achieved to a heating the sucked-in air and the resulting necessary larger compression area to report-n. Another version provides a hollow valve housing, which is filled with a KUhlfl-Ussigkeit, with a part of the coolant is injected into the pressurized gas stream. According to the same patent specification, a with coolant-filled cavity of the valve housing lying in front of the pressure valve Enclose the longitudinal gap on all sides. These measures are aimed at the temperature to lengthen the compressed gas, so that higher compressions are made possible and the formation of ulcoccus is prevented.

Aus der DE-OS 30 46 434 und der DE-OS 30 46 435 sind Kolbenverdichter mit in den Zylinderkopf. integrierten Kühleinrichtungen bekannt, mit denen eine verbesserte- AbkUhlung des während des Verdlchtungsvorganges erwärmten Druckgases und eine gute Ableitung der Wärme von den Druckventilen angestrebt wird. From DE-OS 30 46 434 and DE-OS 30 46 435 are reciprocating compressors with in the cylinder head. integrated cooling devices known with which a improved cooling of the pressurized gas heated during the evaporation process and a good dissipation of the heat from the pressure valves is sought.

Dies soll durch Ausbildung der KUhivorrichtungen als Im Kreuzgegenstrom arbeltende Wärmetauscher und durch Verlängerung derselben bis in den Bereich des-Zylindermantels erreicht werden.This is to be done by training the KUhi devices as in cross-countercurrent Working heat exchangers and by extending them to the area of the cylinder jacket can be achieved.

In beiden Fällen handelt es sich um die Kühlung des verdichteten Gases und sind die KUhivorrichtungen daher im Berelch des Druckventils und des Druckraumes des Zylinderkopfes angeordnet Der Erfindung Itegt eine andere Aufgabe zugrunde. Sie geht von der Erkenntnis aus, daß bei Kolbenverdichtern mit einer Regelung der Fördermenge durch Zurückschieben von angesaugtem Gas in die Saugleitung die mittlere Temperatur des Gases in der-Saugkammer beim Hin- und Herschieben aufgrund der Ventilverluste ansteigt, weil z.B. bei Teillast nur mehr ein verkleinerter Gasstrom für die Abführung der Wärme zur Verfügung steht. Dabei sind vor allem bei längerem Regel betrieb die Anordnung eines KUhlwassermantels im Ventil .oder im Zylinderkopf und die Wärmeabgabe an -dle Umgebungsluft nicht ausrelchend. Durch die Temperaturerhöhung Im Ansaugbereich wird die erforderliche Verdlchtungsarbelt erhöht. Aufgabe der Erfindung ist-es deshalb nl.cht, während der Verdlchtung woanders entstehende Verdichtungswärme von der Saugseite fernzuhalten, sondern es soll vielmehr die durch die Regelung im Saugraum selbst entstehende Verlustwärme aus dem Saugraum abgeführt werden.In both cases it is a question of cooling the compressed gas and the cooling devices are therefore in the area of the pressure valve and the pressure chamber of the cylinder head arranged The invention It is based on a different object. It is based on the knowledge that with reciprocating compressors with a regulation of the The delivery rate by pushing sucked gas back into the suction line is the middle one Temperature of the gas in the suction chamber when sliding back and forth due to valve losses increases, because e.g. at part load there is only a reduced gas flow for the discharge the heat is available. Are there especially for longer periods Usually the arrangement of a cooling water jacket in the valve or in the cylinder head and the heat dissipation to the ambient air is not sufficient. Due to the temperature increase The required evacuation area is increased in the intake area. Object of the invention It is therefore not possible to generate heat of compression elsewhere during evaporation to keep away from the suction side, but rather it should be controlled by the regulation The heat loss that occurs in the suction chamber itself can be dissipated from the suction chamber.

Die Erfindungsaufgabe wird bei einem Kolbenverdichter der elngangs angefUhrten Bauart dadurch gelöst, daß lm Saugraum, In der Nähe des Saugventils, eine von einem Kühlmittel durchströmte Kühlschlange Im Strömungsweg des angesaugten Medlums angeordnet ist. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung der KUhlschlange unmittel.bar in der stärksten Gasströmung wird eine wirksame Kühlung des beim Regelvorgang durch das Saugventil hin- und hergeschobenen Gases erreicht, was durch Anordnung der bekannten Kühltaschen und KUhlkanäle nicht zu verwirklichen ist. Die mit einer Temperaturerhöhung im Saugraum verbundenen Nachteile und Energieverluste werden dadurch weitgehend vermieden. Trotzdem Ist die erfindungsgemäß vorgeschlagene KUhlung einfach herzustellen und praktisch in zudem Verdichter zu verwenden. In the case of a reciprocating compressor, the task of the invention is the initial The design mentioned is solved by the fact that in the suction chamber, in the vicinity of the suction valve, a cooling coil through which a coolant flows in the flow path of the sucked in Medlums is arranged. With the arrangement of the cooling coil according to the invention directly in the strongest gas flow, an effective cooling of the during the control process is achieved the suction valve reciprocated gas achieved what by arranging the known Cooling bags and cooling channels cannot be realized. The ones with a temperature increase The disadvantages and energy losses associated with the suction chamber are thereby largely eliminated avoided. Nevertheless, the cooling proposed according to the invention is easy to produce and also practical to use in a compressor.

Bisher sind Im Ansaug strom von Kolbenverdlchtern nur sogenannte Zwischenkühler verwendet worden, die meist zwischen zwei aufelnanderfolgenden Verdlchtungsstufen angeordnet und außerhalb des Zylinderkopfes, in beträchtlicher Entfernung vom Saugventil vorgesehen sind. Die Zwflschenkühler sind deshalb für die KUhlung des Saugraumes während der Regelung der Fördermenge unwirksam, weil das aus dem Zylinder durch das Saugventil zurUckgeschobene Gas garnicht bis In den Bereich des Zwlschenkühlers gelangt. So far there are only so-called in the intake stream of piston compressors Intercoolers have been used, mostly between two successive compression stages located outside the cylinder head, at a considerable distance from the suction valve intended are. The intermediate coolers are therefore used to cool the suction chamber during the Regulation of the delivery rate ineffective because that from the cylinder through the suction valve The pushed back gas does not reach the area of the intermediate cooler at all.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Kühlschlange als elgener Bautell ausgefUhrt und nachträglich in den Zylinderkopf oder das Ventilgehäuse des Verdlchters einbaubar. Da die erfindungsgemäß vorgesehene.Kühlung im Strömungsweg des angesaugten Medlums praktisch nur bel geregelten Kolbenverdlchtern sinnvoll ist und die Regelung einrichtung oft nachträglich vorgesehen wird, ist es von besonderem Vorteil, wenn auch ein elnfacher nachträglicher Elnbau der KUhlschlange möglich ist. In a preferred embodiment of the invention, the cooling coil is Executed as a separate component and subsequently in the cylinder head or the valve housing of the compressor can be installed. Since the cooling provided according to the invention in the flow path of the sucked-in medium is practically only useful for piston-type compressors and the control device is often provided at a later date, it is special Advantage, even if a subsequent installation of the cooling coil is possible is.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß eine Absperrvorrichtung zur Regelung des KUhlmitteldurchflusses durch die Kühlschlange vorgesehen ist. Another embodiment of the invention is that a Shut-off device for regulating the coolant flow through the cooling coil is provided.

Es hat sich nämlich gezeigt, daß bei stark gedrosselter -Förderung des Verdichters, insbesondere im Leerlaufbetrieb, eine KUhlung des hin- und hergeschobenen Mediums nicht immer sinnvoll ist. Durch die Verrlngerung der Temperatur des angesaugten Gases wird zwar die adiabatische Verdichtungsarbeit verklelnert, gleichzeitig aber die Ventilverlustarbeit vergrößert. D-ie Kühlung ist also nur so lange sinnvoll, wie der adiabatische Anteil. an der Gesamtarbelt deutlich Uberwlegt, Die erfindungsgemäß vorgesehene Absperrvorrichtung macht es möglich, die KUhlung bel Bedarf zu drosseln oder auch ganz abzuschalten.It has been shown that with greatly reduced promotion of the compressor, especially in idle operation, a cooling of the back and forth Medium does not always make sense. By increasing the temperature of the sucked The adiabatic compression work is reduced by the gas, but at the same time the valve loss work increases. The cooling is only useful as long as like the adiabatic part. clearly considered in the overall work, the invention provided shut-off device makes it possible to keep the cooling ill If necessary, to throttle or to switch off completely.

In den Zeichnungen- sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Flg..l zeigt In schematischer Darstellung einen Kolbenverdlchter mit der erfindungsgemäßen KUhlung, Flg. 2 einen Mlttelschnitt durch ein geregeltes Saugventil eines Kolbenverdichters mit einer anderen Ausbildung der Kühlvorrichtung und Fig. 3 ein welteres Ausführungsbeisplel der Kühivorrichtung lm Mittelschnitt. In the drawings, exemplary embodiments of the invention are shown. Flg..l shows a schematic representation of a piston compressor with the invention COOLING, Flg. 2 a middle section through a regulated suction valve of a reciprocating compressor with a different design of the cooling device and FIG. 3 shows a welterer exemplary embodiment of the cooling device in the middle section.

Der Kolbenverdlchter nach Flg. 1 besteht aus einem Zylinder. 1 mit einem darln verschiebbaren Kolben 2, der das geförderte Medlum durch ein Saugventil 3 ansaugt und durch ein Druckventil 4 in einen Druckkanal 5 schiebt. Das Saugventil 3 ist mit einer Regelungseinrichtung 6 versehen, die im Saugraum 7 angeordnet ist, an den die Saugleitung 8 anschließt. Im Saugraum 7 sind zwei Kühlschlangen 9 angeordnet, die in Richtung der eingezeichneten Pfeile von einer KUhlflüsslgkeit, z.B. von Kühlwasser durchströmt sind. Die beiden Kühlschlangen 9 sind Je an einem Ring 10 befestigt und die Rlnge 10 sind zwlschen dem Saugraum 7 und der Saugleitung 8 eingespannt. Dadurch ist ein nachträglicher Einbau der Kühlschlangen 9 in den Saugraum 7 einfach'möglich. The piston compressor according to Flg. 1 consists of a cylinder. 1 with a piston 2 which can be displaced therein and which transports the conveyed medium through a suction valve 3 sucks in and pushes through a pressure valve 4 into a pressure channel 5. The suction valve 3 is provided with a control device 6, which is arranged in the suction chamber 7, to which the suction line 8 connects. Two cooling coils 9 are arranged in the suction chamber 7, those in the direction of the arrows drawn from a cooling liquid, e.g. cooling water are flowed through. The two cooling coils 9 are each attached to a ring 10 and the lengths 10 are clamped between the suction space 7 and the suction line 8. Subsequent installation of the cooling coils 9 in the suction chamber 7 is thus easily possible.

Belm Regeln der Fördermenge des Verdlchters wird das Saugventil 3 gegen die in Schließrichtung auf es wirkenden Strömungskräfte offengehalten, so daß ein Teil'des angesaugten Mediums aus dem Zylinder 1. in den Saugraum 7 zurUckgeschoben werden kann. Bei diesem Htn- und Herschleben des Medlums ergeben sich Energieverluste, die als Wärme auftreten. Die Kühlschlangen 9, die in unmittelbarer Nähe des Saugventils 3 angeordnet sind, führen die auftretende Wärme ab und verhindern dadurch, daß im Saugraum 7 eine nachteilig hohe Temperatur a-uftritt. Wie sich gezeigt hat, haben solche KUhlschlangen 9 eine etwa zehnmal bessere Wirkung als bekannte Kühltaschen oder Kühlkanäle, die im Zylinderkopf oder auch im Ventilgehäuse selbst ausgespart sind. When regulating the flow rate of the compressor, the suction valve 3 kept open against the flow forces acting on it in the closing direction, so that part of the sucked in medium is pushed back out of the cylinder 1 into the suction chamber 7 can be. During this life of the medlum, there is a loss of energy, which appear as heat. The cooling coils 9 that is in the immediate vicinity Are arranged near the suction valve 3, dissipate the heat and prevent it in that a disadvantageously high temperature occurs in the suction chamber 7. As shown has, such cooling snakes 9 have an effect about ten times better than known ones Cooling pockets or cooling channels that are in the cylinder head or in the valve housing itself are recessed.

Im Ausführungsbelspiel nach Fig. 2 Ist nur ein Teil des Zylinders 1 des Kolbenverdichters dargestellt. In der Zylind-erwandung befindet sich ein Kühlwassermantel 11, für die KUhlun< des Zylinders 1. Das Saugventil 3 ist In eine seltilche Tasche 12 der Zylinderwandung eingesetzt und mittels einer Laterne 13 auf eine Sitzfläche in der Tasche 12 gedrückt. Die Laterne 13 wird an ihrem anderen Ende durch elnen Ventil deckel 14 gehalten, der durch nicht dargestellte-Schrauben am Verdichtergehäuse 15 befestigt ist. Innerhalb des Verdichtergehäuses 15 befindet sich der Saugraum 7, der ufer Durchbrechungen In der Laterne 13 mit der Ventil tasche 12 in Verbindung steht. In the Ausführungsbelspiel according to Fig. 2 is only part of the cylinder 1 of the reciprocating compressor. There is a cooling water jacket in the cylinder wall 11, for the cooling of the cylinder 1. The suction valve 3 is in a seltilche pocket 12 of the cylinder wall used and by means of a lantern 13 on a seat pressed in the pocket 12. The lantern 13 will pass through at its other end Valve cover 14 held by screws, not shown, on the compressor housing 15 is attached. The suction chamber is located inside the compressor housing 15 7, the bank perforations in the lantern 13 with the valve pocket 12 in connection stands.

Auch hier ist das Saugventil 3 mit einer Einrichtung 6 zur Regelung der Fördermenge versehen. Dlese besteht aus einem Abhebegreifer 16, der in bekannter Weise mit Hil.fe von Abhehefingern 17 auf die Verschlußplatte des Saugventils 3 wirkt und durch eine Abhebefeder 18 belastet ist. Die Abhebefeder 18 kann Uber einen Federteller 19 durch eine pneumatisch oder hydraulisch betätigte Stellvorrichtung 20 vorgespannt werden. Here, too, the suction valve 3 is provided with a device 6 for regulation the delivery rate. Dlese consists of a lifting gripper 16, which is known in Way with the help of lifting fingers 17 on the closure plate of the suction valve 3 acts and is loaded by a lifting spring 18. The lifting spring 18 can over a Spring plate 19 by a pneumatically or hydraulically operated adjusting device 20 are biased.

Auch ein Handrad 21 zur allfälligen manuellen Betätigung ist vorgesehen. Im Inneren der Laterne 13 ist eine Kühlschlange 9 - Leerseiteangeordnet, die eingängig ausgeführt ist und deren Enden an Sohlschrauben 22 und 23 befestigt sind. Dlese durchsetzen den Ventil deckel 14, so daß die Kühischlange 9 am Ventil deckel 14 hängend befestigt ist. Es- ist leicht zu erkennen, daß die KUhlschlange 9 einfach nachträglich in die Laterne 13 und damit in den Saugraum 7 eingebaut werden kann. Auch ist eine verhältnismäßig große Dimensionierung der Kühlschlange 9 möglich, weil hiefür ausreichend Raum zur Verfügung steht. Dle Kühlschlange 9 liegt unmittelbar über dem Saugventil 3 im Strömungsweg des angesaugten Mediums. Es wird deshalb auch in diesem Ausführungsbelspiel eine wirksame Kühlung des im Regel betrieb durch das Saugventil 3 hin- und hergeschobenenMediums erzielt Fig. 3 zeigt eine Ausführungsvarlante der KUhlschlange 9, die in diesem Ausführungsbeispiel zwelgängig ausgeführt ist.A handwheel 21 for any manual operation is also provided. A cooling coil 9 is located inside the lantern 13 - blank page arranged, the is made catchy and the ends of which are attached to base bolts 22 and 23. Dlese pass through the valve cover 14, so that the cooling coil 9 on the valve cover 14 is attached hanging. It is easy to see that the cooling coil 9 is simple can be installed subsequently in the lantern 13 and thus in the suction chamber 7. A relatively large dimensioning of the cooling coil 9 is also possible, because there is enough space available for this. The cooling coil 9 is located directly above the suction valve 3 in the flow path of the sucked in medium. So it will In this Ausführungsbelspiel an effective cooling of the normal operation by the Suction valve 3 is achieved with the medium pushed back and forth. Fig. 3 shows an embodiment variant the KUhlschlange 9, which is executed in this embodiment as a twofold.

Di.e Kiihlschlange 9 liegt auch hler im Inneren einer Laterne 13 und damit unmittelbar in der Nähe elnes Saugventils, das durch die dargestellte Laterne 13 auf seinem Sitz festgehalten wird.The cooling coil 9 is also located inside a lantern 13 and so in the immediate vicinity of the suction valve, which is represented by the lantern 13 is held in his seat.

Durch die zweigänglge Ausbildung der Kühlschlange 9 wird eine verhältnismäßig große Kühlkapazität erreicht.Due to the two-course design of the cooling coil 9 is a relatively large cooling capacity achieved.

Im Rahmen der Erfindung sind-Ab-welchungen von den dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie Ergänzungen mögllch. Insbesondere kann eine Absperrvorrichtung, z.B. ein einfaches Absperrventil, in den KUhlkreislauf der Kühlschlange 9 eingebaut sein, um den Kühlmitteldurchfluß zu drosseln oder auch ganz abzusperren. In the context of the invention there are deviations from those shown and described exemplary embodiments as well as additions are possible. In particular a shut-off device, e.g. a simple shut-off valve, can be installed in the cooling circuit the cooling coil 9 may be installed in order to throttle the flow of coolant or else shut off completely.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e: 1. Reciprocating compressor with one device to regulate the delivery rate at which the suction valve is lifted by a lifting device Temporarily kept open and the medium sucked back into the suction line is pushed back, provided cooling surfaces in the suction chamber of the cylinder head are, characterized in that in the suction chamber (7), in the vicinity of the suction valve (3), a cooling coil (9) through which a coolant flows in the flow path of the sucked-in medium is arranged.

2. Piston compressor according to claim 1, characterized in that the cooling coil (9) designed as a separate component and subsequently in the cylinder head or the valve housing of the compressor can be installed.

3. Piston compressor according to claim 1 or 2, thereby marked, that a shut-off device for regulating the coolant flow through the cooling coil (9) is provided.