DE480173C

DE480173C - Piston compressor with several stages

Info

Publication number: DE480173C
Application number: DES76623D
Authority: DE
Original assignee: TECH D ETUDES ET D ENTPR S POU
Current assignee: TECH D ETUDES ET D ENTPR S POU
Priority date: 1925-11-05
Filing date: 1926-10-22
Publication date: 1929-08-05

Description

Kolbenverdichter mit mehreren Stufen Der wirtschaftliche Bau von Hochdruckverdichtern mit Kolben und mehreren Stufen muß zwei Arten von Schwierigkeiten überwinden, sobald Drücke von mehreren hundert Atmosphären in Betracht kommen.Reciprocating compressors with several stages The economical construction of high pressure compressors with pistons and multiple stages must overcome two kinds of difficulties once Pressures of several hundred atmospheres come into consideration.

Die Frage der Stopfbüchsen erhält in diesem Falle eine erhebliche Bedeutung, und zwar einerseits wegen der Mehrzahl, die sich unmittelbar aus der Anzahl der Kolben ergibt. Man sucht natürlich diese Schwierigkeit zu umgehen, indem man einfachwirkende Zylinder vorsieht und eine ganze Reihe von Zylindern mit einem Kolben vereinigt, derart, daß die Anzahl der Stopfbüchsen: auf den diese Zylinder mit den Pleuelstangenköpfen verbindenden Stangen auf eine herabgesetzt wird. Diese Anordnung hat jedoch. ernstliche flbelstände, denn der Kolben wird sehr schwer, und falls er wagerecht liegt, ergeben sich hieraus alle Nachteile des Unrundwerdens der Zylinder, welche Nachteile um so mehr hervortreten, als es sich um größere Drücke handelt, wodurch die Anordnung wenig zu empfehlen ist.In this case, the question of the stuffing boxes becomes a considerable one Significance, on the one hand because of the plural, which results directly from the Number of pistons results. One tries, of course, to avoid this difficulty by you have single-acting cylinders and a whole series of cylinders with one Pistons united in such a way that the number of stuffing boxes: on which these cylinders with the connecting rod ends connecting rods is reduced to one. These Arrangement has however. serious debris, because the piston becomes very heavy, and if it lies horizontally, all the disadvantages of becoming out of round result from this the cylinder, which disadvantages are all the more evident as the pressures are greater acts, whereby the arrangement is not recommended.

Ist der Kolben im Gegenteil senkrecht angeordnet, d. h. in der für das Unrundwerden günstigsten Lage, so fällt die Höhe des Verdichters übermäßig groß aus, weshalb diese Anordnung ebenfalls zu verwerfen ist. Andererseits besitzen für geläufige Ausströmmengen die letzten Verdichtungsstufen. gewöhnlich nur sehr kleine Durchmesser, wodurch die Abdichtung ernstlich behindert wird, und für geläufige Leistungen, selbst falls es sich um mittlere Verdichter handelt, um nicht von kleinen Verdichtern zu sprechen, wird dieser Nachteil sehr erheblich.On the contrary, if the piston is arranged vertically, i. H. in the for If the position becomes out of round in the most favorable position, the height of the compressor falls excessively large from, which is why this arrangement is also to be discarded. On the other hand own for common outflow quantities the last compression stages. usually very small Diameter, seriously hindering the seal, and for common ones Performances, even if they are medium-sized compressors, are not of small ones Speaking of compressors, this disadvantage becomes very significant.

Die Erfindung vermindert und beseitigt nun gleichzeitig diese beiden Nachteile.The invention now reduces and eliminates both of these at the same time Disadvantage.

Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind schematisch auf der Zeichnung dargestellt.Two exemplary embodiments of the subject matter of the invention are schematic shown on the drawing.

Um soweit wie möglich das Unrundwerden der Zylinder zu vermeiden und einen ununfierbrochenen Gang von möglichst großer Dauer zu .gewährleisten, kann von einer liegendem Anordnung nicht die Rede sein, und um den Nachteil der übermäßig großen Höhe zu beseitigen, werden gemäß der Erfindung, wie dies aus den Abb. i und a zu ersehen ist, zwei, drei oder höchstens vier@Kolb@en in-einem gleichen Verdichterkörper vorgesehen, und die Kolbenstange wird durch einen Querbalken gekuppelt, der zwischen den Kolben angeordnet ist, derart, daß jede Stopfbüchse fortfällt und infolgedessen dem zuerst genannten Nachteil abgeholfen wird. Die Anordnung der gegenüberliegenden einfachwirkenden Zylinder ist allerdings an sich nicht neu, und duc'h der Querbalken ist für sich. allein schon ausgeführt worden. " Abb. i zeigt einen schematischen Längsschnitt durch einen Verdichter mit drei Körpern und zwei Zylindern pro Körper, d. h. sechs Stufen. Der erste Körper umfaßt die Zylinder i und 2, der zweite die Zylinder 3 und q. und der dritte die Zylinder 5 und ä, Die.großen Zylinder sind stets über den kleinen angeordnet, um möglichst den Zusammenbau und das Ausbauen der einzelnen Teile zu erleichtern.In order to avoid the cylinders becoming out of round as much as possible and to ensure an uninterrupted course of as long as possible There is no question of a recumbent arrangement, and the disadvantage of being excessively To eliminate great height, according to the invention, as shown in Figs. i and a can be seen, two, three or at most four @ piston @ s in-one same compressor body provided, and the piston rod is coupled by a crossbeam which is between the piston is arranged in such a way that each gland is omitted and consequently the first-mentioned disadvantage is remedied. The arrangement of the opposite single acting cylinder is not new in itself, however, and duc'h the crossbar is for itself. has already been carried out alone. "Fig. I shows a schematic longitudinal section through a compressor with three bodies and two Cylinders per body, d. H. six levels. The first body comprises the cylinders i and 2, the second cylinders 3 and q. and the third the cylinders 5 and 6, the large ones Cylinders are always placed over the small ones to facilitate assembly and as possible to facilitate the removal of the individual parts.

Eine gemeinsame Kammer a, die schemamatisch mit punktierten Strichen angedeutet ist, enthält die drei Querbalken und ist un mittelbar mit dem Saugstutzen des ersten Zylinders verbunden, so daß alle kleinen unvermeidlichen Undichtheiten, die sich aus Abdichtungsfehlern längs den Zylindern ergleben, in selbsttätiger Weise in den Saugstutzen des Verdichters zurückgeführt werden.A common chamber a, schematically marked with dotted lines is indicated, contains the three crossbeams and is un indirectly with the suction nozzle of the first cylinder, so that all small inevitable leaks, which arise from sealing faults along the cylinders, in an automatic manner be fed back into the suction port of the compressor.

Die Kurbelwelle trägt zwei Kurbeln b und b' für den ersten Verdichterkörper, zwei andere c und c' für den zweiten und schließlich zwei weitere d und d' für den dritten. Die Pleuelstangen e und e' des ersten Körpers sind mit zwei Gleitführungen beiderseits der Köpfe f und f versehen, und die. Stangen g und g' verbinden sie mit dem Querbalken h des ersten Körpers und infolgedessen mit der Stange der Kolben i und 2.The crankshaft carries two cranks b and b ' for the first compressor body, two others c and c' for the second and finally two more d and d ' for the third. The connecting rods e and e 'of the first body are provided with two sliding guides on both sides of the heads f and f, and the. Rods g and g 'connect them to the crossbeam h of the first body and consequently to the rod of pistons i and 2.

Soll statt atmosphärischer Luft ein anderes Gas verdichtet werden, so werden zwei Stopfbüchsen i und h auf den Stangen ä und vorgesehen, um jedes Austreten des behandelten Gases in die Luft zu vermeiden. Diese Stopfbüchsen, i und h haben sozusagen keinen Druckunterschied auszuhalten und besitzen keinen anderen Zweck als denjenigen, das behandelte Gas von der Luft zu trennen für den Fall, wo diese beiden Gase verschieden sind.If another gas is to be compressed instead of atmospheric air, two stuffing boxes i and h are provided on the rods ä and, in order to prevent any escape of the treated gas into the air. These stuffing boxes, i and h, so to speak, do not have to withstand a pressure difference and have no other purpose than that of separating the treated gas from the air in the event that these two gases are different.

Die Antriebsvorrichtung der Kolben der anderen Körper ist vollkommen gleichgestaltet, und die Kurbeln der drei Körper sind natürlich um ungefähr izo° gegeneinander versetzt, um den günstigsten Massenausgleich zu erreichen.The drive mechanism of the pistons of the other bodies is perfect the same shape, and the cranks of the three bodies are, of course, at about izo ° offset against each other in order to achieve the most favorable mass balance.

'Um zu ermöglichen, daß den Zylindern der zweiten und dritten Stufe zweckmäßige Durchmesser gegeben werden können, die eine genügende Größe besitzen, um gut wirkende Kolbenringe aufnehmen zu können, nimmt der Radius der Kurbeln vom ersten zum dritten Körper hin ab, so daß: b=b' --- c =e' @d =d'. Diese Anordnung ergibt eine Reihe von Vorteilen, die gänzlich neu sind und diel großen Nachteile beseitigen, welche die Verdichter mit mehrstufigen Kolben für sehr hohe Drücke nach sich ziehen. Es ist in der Tat bekannt, daß mit abnehmendem Durchmesser Kolbendichtungsringe rasch an Zuverlässigkeit abnehmen, sobald es sich um kleine Durchmesser -(etwa unterhalb i oo mm) handelt. Diesem Nachteil kann bekanntlich nur durch Vermehrung der Anzahl der Dichtungsringe gesteuert werden, aber leider zieht dies eine Verlängerung des Kolbens nach sich und eine Verminderung seines auf Festigkeit wirkenden Durchmessers. `Diese Aushilfe vermindert infolgedessen die ohnehin schon gefährdete Knicksicherheit des Kolbens. Das Hauptübel wird also noch verschärft.In order to enable the cylinders of the second and third stages to be given suitable diameters which are of sufficient size to accommodate well-functioning piston rings, the radius of the cranks decreases from the first to the third body, so that: b = b '--- c = e' @d = d '. This arrangement gives a number of advantages which are entirely new and which eliminate the great disadvantages which the compressors with multistage pistons for very high pressures entail. It is in fact known that with decreasing diameter piston sealing rings rapidly decrease in reliability as soon as they are small diameters - (approximately below 100 mm). As is well known, this disadvantage can only be controlled by increasing the number of sealing rings, but unfortunately this entails a lengthening of the piston and a reduction in its diameter, which has an effect on strength. As a result, this temporary help reduces the kink resistance of the piston, which is already at risk. So the main evil is exacerbated.

Man hat auch schön zum Mittel in der Zylinderwand angeordneter, also nach innen dichtender federnder Ringe gegriffen, deren Dichtungsvermögen allerdings geringer ist als dasjenige von Kolbenringen, und die einzig neben derselben notwendigen Verlängerung des Kolbens wenigstens dessen Festigkeit durch Verminderung des wirksamen Durchmessers nicht verkleinern.One also has nicely arranged to the middle in the cylinder wall, so inwardly sealing resilient rings, but their sealing capacity is less than that of piston rings, and the only ones necessary besides them Extension of the piston at least its strength by reducing the effective Do not reduce the diameter.

Einzig eine wesentliche Vergrößerung des Kolbendurchmessers kann -günstige Abhilfe verschaffen. Die Steuerung der einzelnen Zylinder kann, genau wie bisher üblich, entweder durch selbsttätig wirkende federnde Ventile oder Tellerventile für -die großen Drücke oder auch durch gesteuerte Ein-und Auslaßorgane erfolgen.Only a substantial increase in the piston diameter can be beneficial Get a remedy. The control of the individual cylinders can, as before common, either by self-acting resilient valves or poppet valves for -the high pressures or through controlled inlet and outlet organs.

Die Abb.2 zeigt das Schema einer etwas abweichenden Anordnung, welche jedoch alle Merkmale der vorstehend beschriebenen Einrichtung besitzt. Diese Anordnung ist nur ein Beispiel einer ganzen Reihe von abweichenden Anordnungen, welche auf dem gleichen Grundgedanken aufgebaut werden können.The Fig.2 shows the scheme of a slightly different arrangement, which however, has all the features of the device described above. This arrangement is just one example of a number of different arrangements that appear can be built on the same basic idea.

Der erste Körper des Verdichters besitzt dort drei Stufen, d. `h. den Zylinder i über dem Querbalken- und die Zylinder 2 und 3 darunter, und in diesem Falle wird zweckmäßig der Zylinder i eine Arbeit verrichten, die gleich ist der Summe der Teilarbeiten, welche die beiden Zylinder 2 und 3 zusammen verrichten, damit auf diese Weise ständig der Massenausgleich gewährleistet ist. Der zweite Körper besitzt beispielsweise vier Zylinder, und zwar zwei über und zwei untter dem Querbalken, wobei die größten Zylinder stets über dem Querbalken-und die kleinsten darunter angeordnet sind. Bei dieser Anordnung besitzen ebenfalls die beiden Kurbeln L und L' des ersten Körpers einen größeren Hub als die Kurbeln m und m' des zweiten Körpers, damit es auf diese Weise möglich wird, den Zylindern des zweiten Körpers zweckmäßige Durchmesser geben zu können. Der gemeinsame Antrieb der Kolbenstangen zwischen den verschiedenen Zylindern vermindert in erheblicher Weise die Bauhöhe des Verdichters und gleicht gleichzeitig in vollkommener Weise in jedem Körper die Verdichtungsarbeit aus, die von jedem Kolben geleistet wird, welches auch die Anzahl der Zylinder für jeden Körper sei. Durch diesen Antrieb wird auch die Anwendung der Stopfbüchsen überflüssig, und das Unrundwerden der Zylinder fällt fort.The first body of the compressor has three stages there; `h. the cylinder i above the crossbar and the cylinders 2 and 3 below, and in this case the cylinder i will expediently perform a work that is equal to the sum of the partial work that the two cylinders 2 and 3 do together, thus in this way the mass balance is always guaranteed. The second body has, for example, four cylinders, namely two above and two below the crossbeam, the largest cylinders always being arranged above the crossbeam and the smallest ones underneath. In this arrangement, the two cranks L and L 'of the first body also have a greater stroke than the cranks m and m' of the second body, so that it is possible in this way to be able to give the cylinders of the second body suitable diameters. The common drive of the piston rods between the various cylinders significantly reduces the overall height of the compressor and at the same time perfectly balances the compression work performed by each piston, whatever the number of cylinders for each body. This drive also eliminates the need for stuffing boxes and eliminates the need for cylinders to become out of round.

Mit den schematisch dargestellten Anordnungen ist natürlich die Reihe der Ausführungsformen nicht erschöpft, die auf dem gleichen Grundgedanken aufgebaut werden können.With the arrangements shown schematically, of course, is the turn not exhausted of the embodiments which are based on the same basic idea can be.

Claims

PATENT ANSPRLJCli multi-stage reciprocating compressor for high pressure in upright, single-acting cylinders with a common piston rod and connection the same by a crossbeam with two sets of connecting rods per compression body, characterized in that the stroke lengths from one compression body to the other decrease with increasing compression pressure.