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Hochdruck-Kolbenkompressor Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochdruck-Kolbenkompressor
nach dem Hauptpatent 477 235 mit mehreren Zylindern und besteht darin, daß mindestens
eine oder ein Teil für die einzelnen Zylinder vorgesehenen Flüssigkeitssäule bzw.
Säulen durch eine bzw. mehrere abschließbare Umlaufleitungen derart umgeleitet wird,
daß ein oder mehrere Zylinder außer Betrieb gesetzt werden können, ohne den Betrieb
der übrigen Zylinder zu unterbrechen. In die Umlaufleitung kann ein Steuerorgan
eingebaut sein, welches z. B. erst in der Nähe des Totpunktes der Kurbel der antreibenden
Maschine bzw. des Zwischenkolbens geöffnet werden kann, zum Zweck, ein Aufschlagen
der Zwischenkolben durch vorzeitiges Öffnen der Umleitung zu verhindern.
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Einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind auf der
Zeichnung schematisch dargestellt.
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Abb. i ist ein Schnitt durch einen dreistufigen, hydraulisch angetriebenen
Kolbenkompressor; Abb. 2 zeigt ein Schema eines vierstufigen, zum Teil aus mechanisch
angetriebenen, zum Teil aus hydraulisch angetriebenen Stufen bestehenden Kompressors,
dessen hydraulisch betätigte Stufen in vergrößertem Maßstab in Abb. 3 im Schnitt,
entsprechend der Linie ca-a von Abb. 2, dargestellt sind, Abb.4 zeigt schließlich
eine aus vier Zylindern bestehende Stufe eines Kompressors.
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Durch die Kurbel i (Abb.i) und die Schubstange 2 wird der durch den
Kreuzkopf 3 mit der Kolbenstange 4 verbundene, aus einem einfachwirkenden und einem
doppeltwirkenden Teil bestehende Antriebskolben 5 in Bewegung gesetzt. Die Kompressorkolben
6, 7 und 8 der I., II. und III. Stufe sind mit ihren Zwischenkolben 9, io und ii
durch je eine Kupplung 12 verbunden und werden durch die Flüssigkeitssäulen 13,
14 und 15 bewegt.
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Nach der Erfindung ist zwischen den Flüssigkeitssäulen 14 und 15 eine
Umlaufleitung 16 vorgesehen, die durch ein Steuerorgan 17 geöffnet oder geschlossen
werden kann. Die Einrichtung ist dabei zweckmäßig so getroffen, daß das Steuerorgan
17 erst in der Nähe des Totpunktes der Kurbel i bzw. des Zwischenkolbens 5 geöffnet
werden kann. Auf diese `eise läßt sich ein Aufschlagen der Kolben 9, io und ii durch
vorzeitiges Öffnen der Umlaufleitung 16 verhindern.
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`trenn nun z. B. in der dritten Stufe die Stopfbüchse 18 undicht geworden
ist und ausgewechselt werden muß, braucht die erste Stufe nicht stillgesetzt zu
werden. Indem das Steuerorgan 17, das in Abb. i in geschlossener Stellung eingezeichnet
ist, geöffnet wird, wird die Flüssigkeitssäule i5 in der Richtung des
Pfeiles
z9 durch die Umlaufleitung 16 gepreßt und füllt das beim Vorwärtsgang durch die
Bewegung des Kolbens 5 in der Säule 14 entstandene Vakuum aus, ohne daß der Zwischenkolben
tz bewegt wird. Beim Rückwärtsgang des Kolbens 5 wird die Flüssigkeitssäule 14 in
der Richtung des Pfeiles 2o umgeleitet, ohne daß der Zwischenkolben zo bewegt wird.
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Der Vorteil des Erfindungsgegenstandes kommt noch deutlicher an Hand
von Alb. 2 zum Ausdruck. Gemäß derselben werden z. B. die IV., V., VI. und VII.
Stufe von der gleichen Kurbel = angetrieben, wobei die IV. und V. Stufe als mechanisch
angetriebene Kompressoren ausgebildet sind, die VI. und VII. Stufe dagegen unter
Zwischenschaltung einer schwingenden Flüssigkeitssäule von der Antriebsmaschine
betätigt werden. Wenn nun, was am ehesten eintreffen wird, an den obersten Stufen
eine Ausbesserung oder eine Umwechslung der Dichtungen -vorzunehmen ist, braucht
nicht der ganze Kompressor stillgelegt zu werden, sondern die IV. und V. Stufe können
weiter betrieben werden, indem durch das gemäß der Erfindung vorgesehene Umlauforgan
nur die Kompressorkolben der VI. und- VII. Stufe außer Betrieb gesetzt werden, für
welche in diesem Falle das entsprechende Aushilfsaggregat die Förderung übernimmt.
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Der in Abb. 3 am Ende der Kolbenstange 21 angeordnete doppeltwirkende
Anthebskolben 5 wirkt auf die Flüssigkeitssäulen 22 und 23, welche die mit den Zwischenkolben
25 und 26 verbundenen Kompressorkolben 27 der VI. und 28 der VII. Stufe betätigen.
Zwischen den Säulen 22 und 23 ist eine kuppelnde Säule 24 eingeschaltet.
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Gemäß der Erfindung ist nun einerseits die Flüssigkeitssäule 23 durch
die Umlaufleitung 29, welche durch ein Organ 30 abgeschlossen werden kann,
andererseits die Flüssigkeitssäule 22 durch die Umlaufleitung 3i, welche durch ein
Organ 32 abgeschlossen werden kann, mit der Flüssigkeitssäule 24 verbinden. Um die
VI. und VII. Stufe auszuschalten, brauchen nur die Organe3o und 32 in die eingezeichnete,
offene Stellung gebracht zu werden, dann wird, wenn der Kolben 5 sich im Sinne des
Pfeiles 32 bewegt, die Flüssigkeitssäule 22 durch die Umleitung 31 in die Umleitung
30 und die Säule 23 zurückströmen. Bewegt sich der Kolben 5 im Sinne des
Pfeiles 34, dann strömt die Flüssigkeitssäule 23 durch die Umleitung 30 in
die Umleitung 32 und zurück in die- Säule 22, ohne die Zwischenkolben zu beeinflussen.
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Soll z. B. nur die VII. Stufe allein ausgeschaltet werden, so ist
das Organ 30 zu schließen, wodurch beim Druckhub - des Kolbens 5 (Pfeil 33)
die Flüssigkeit statt über den Zwischenkolben 26 in die Leitung 31 fließt. Beim
Rückwärtsgang des Kolbens 5 strömt diese Flüssigkeit wieder durch die Leitung
31 zurück, so daß der Zwischenkolben 26 und der damit verbundene Kompressorkolben
28 stillsteht.
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Eine Abänderungsform ist strichpunktiert eingezeichnet. Nach dieserAbänderung
ist die Säule 22 durch eine Umlaufleitung 35 mit der Flüssigkeitssäule 23 verbunden.
Die Umleitung 35 kann durch ein Organ 36 abgeschlossen werden.
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Eine weitere Abänderungsform ist gestrichelt eingezeichnet. Hiernach
sind die Umlaufleitungen 29 und 31 durch eine dritte Umlaufleitung 37, die durch
ein Organ 38 abgeschlossen werden kann, verbunden.
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Durch die Erfindung werden aber außer den bereits erwähnten Vorteilen
noch weitere erreicht. Diese seien an Hand von Abb. 4 erläutert.
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Die auf der Kolbenstange 4 befestigten Antriebskolben 40 und 41 werden
von der Kurbel r bewegt und bewirken durch die Verschiebung der Flüssigkeitsgäulen
44, 45, 46 und 47 die Bewegung der mit den Zwischenkolben 48, 49, 5o und 51 verbundenen
Kompressorkolben 52, 53, 54 und 55. Die oberen Flächen der Zwischenkolben sind durch
eine kuppelnde Flüssigkeitssäule 42 bzw: 43 miteinander verbunden. Ferner sind zwischen
der Kuppelsäule 43 einerseits und den Flüssigkeitssäulen 44 bzw. 45 andererseits
die mit Abschlußorganen 56 und 57 versehenen Umlaufleitungen 58 und 59 angeordnet.
In ähnlicher Weise sind die Umlaufleitungen 6o und 61 vorgesehen und können durch
die Organe 62 und 63 gesteuert, d. h. geöffnet oder geschlossen werden.
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Durch diese Umlaufleitungen können einer oder mehrere Zylinder ausgeschaltet
werden, ohne die übrigen stillegen zu müssen. Das hat zur Folge, daß, wenn z. B.
für den gezeichneten Kompressor, dessen oberste Stufe aus den vier Zylindern 66,
67, 68 und 69 besteht, die normale Fördermenge föoo- m3jh beträgt und einer von
den vier Zylindern ausgeschaltet wird, die Fördermenge von 1000 auf 750 m3/h
verkleinert wird. Bei Ausschaltung von z. B. zwei Zylindern sinkt die Menge des.
durch die Leitung 7o angesaugten und durch die Leitung 71 zur Verbrauchsstelle gefördezten
Mittels auf die Hälfte der normalen Fördermenge, also auf 500 m3/h.
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Soll z: B. der Kompressorkolben 52 ausgeschaltet werden, so ist das
Umlauforgan 56 zu öffnen. Dadurch wird bei der Bewegung des Kolbens 40 im Sinne
des Pfeiles 64 die von ihm verdrängte Flüssigkeit durch die Umleitung 58 über den
Zwischenkolben 48 gedrückt, so daß derselbe stillsteht, während der Zwischenkolben
49 in Tätigkeit bleibt. Bewegt sich der Kolben 40 im Sinne des Pfeiles 65, dann
wird der Kolben 49 hinaufgedrückt und die von ihm verdrängte Flüssigkeit durch die
Umlaufleitung 58 in die Flüssigkeitssäule 44
gepreßt, so daß der
Zwischenkolben .4S nicht beeinflußt wird und in seiner Ruhelage verharrt. In gleicher
Art und Weise können die übrigen Zylinder einzeln oder mehrere zusammen ein-und
ausgeschaltet werden.
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Durch die Erfindung wird also nicht nur erreicht, daß bei mehrstufigen
Kompressoren, die von der gleichen Kurbel betätigt werden, ein oder mehrere Zylinder
abgeschaltet werden können, ohne den Betrieb der übrigen stillzulegen, sondern daß
auch auf einfache Art und Weise die Regelung der Fördermenge möglich ist und die
Anordnung der Aushilfsaggregate auch in wirtschaftlich günstiger Beziehung erfolgen
kann.