DE494245C

DE494245C - Device for cooling the cylinders of single and multi-stage piston compressors

Info

Publication number: DE494245C
Application number: DES76732D
Authority: DE
Original assignee: TECH D ETUDES ET D ENTPR S POU
Current assignee: TECH D ETUDES ET D ENTPR S POU
Priority date: 1925-11-06
Filing date: 1926-10-30
Publication date: 1930-03-20

Description

Einrichtung zum Kühlen der Zylinder von ein- und mehrstufigen Kolbenverdichtern Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zum Kühlen der Zylinder von ein- oder mehrstufigen Kolbenverdichtern, die mit Zwischenkühlern versehen sind. Es ist bereits bekannt, verdichtete und gekühlte Gase vor Beginn des Druckhubes in die Zylinder einzuleiten, doch ist die durch die Expansion des Druckgases hervorgerufene Kühlung der Zylinderköpfe nur sehr gering, insbesondere beeinflussen die dabei notwendigen schädlichen Räume den Wirkungsgrad der Kompressionen außerordentlich ungünstig.Device for cooling the cylinders of single and multi-stage reciprocating compressors The invention relates to a device for cooling the cylinder of one or multi-stage piston compressors, which are provided with intercoolers. It is already known, compressed and cooled gases before the start of the pressure stroke in the cylinder to be initiated, but the cooling caused by the expansion of the compressed gas is of the cylinder heads only very slightly, especially the ones that are necessary harmful spaces the efficiency of the compressions extremely unfavorable.

Diese Mängel werden gemäß vorliegender Erfindung dadurch vermieden, daß das gekühlte Druckgas nach Beendigung des Druckhubes des Kolbens während des ersten Teiles seines Saughubes in regelbarer Menge durch die Ventile in die Zylinder eingeblasen wird.According to the present invention, these deficiencies are avoided by that the cooled compressed gas after completion of the pressure stroke of the piston during the first part of its suction stroke in an adjustable amount through the valves into the cylinders is blown in.

Durch diese Einrichtung ist man in der Lage, die schädlichen Räume des Kompressors auf das praktisch kleinste Maß zu bringen, und es wird trotzdem eine Kühlung der Zylinderköpfe und der Ventile erzielt, die die Anwendung von Zylindern ohne besondere Kühlvorrichtung gestattet.Through this facility one is able to clear the harmful spaces of the compressor to practically the smallest possible size, and it will anyway a cooling of the cylinder heads and the valves achieved, the application of the cylinders permitted without a special cooling device.

Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Einrichtung dargestellt, und zwar zeigt Abb. z einen Kompressor mit zwei doppeltwirkenden Zylindern, Abb. 2 ein elektromagnetisch gesteuertes Ventil, Abb. 3 einen Schnitt nach Linie 9-9 der Abb. 2, Abb. d. bis 7 die Steuereinrichtung der Auslaßventile.The drawing shows an embodiment of the device, namely Fig.z shows a compressor with two double-acting cylinders, Fig. 2 an electromagnetically controlled valve, Fig. 3 a section along line 9-9 of Fig. 2, Fig. d. to 7 the control device of the exhaust valves.

Der Verdichter gemäß Abb. z besitzt zwei doppeltwirkende Zylinder a und b und in deren Zylinderböden die selbsttätigen Einlaßv entile c, d und e, f beliebiger Bauart. Zylinder a trägt in den Zylinderdeckeln Druckventile g und h, während Druckventile i und k in ähnlicher Weise im Zylinder b angeordnet sind. In den Gehäusen der Druckventile g, h, t.' und k ist je ein gesteuerter Kolbenschieber Z, 7n, n und o angeordnet. Durch die Saugleitung gelangt das zu verdichtende Gas zu den Saugventilen der ersten Stufe, aus welcher es durch die Druckleitung q in den Zwischenkühler r gedrückt wird. Dem letzteren wird das Kühlwasser durch die Leitung s zugeführt und fließt durch die Leitung t wieder ab.The compressor according to Fig. Z has two double-acting cylinders a and b and the automatic inlet valves c, d and e, f of any type in their cylinder bases. Cylinder a has pressure valves g and h in the cylinder covers, while pressure valves i and k are arranged in a similar manner in cylinder b. In the housings of the pressure valves g, h, t. ' and k each controlled piston valve Z, 7n, n and o is arranged. The gas to be compressed passes through the suction line to the suction valves of the first stage, from which it is pressed through the pressure line q into the intercooler r. The cooling water is fed to the latter through line s and flows out again through line t.

Hinter dem Zwischenkühler r ist eine Leitung u abgezweigt, die einen Teil der im Zwischenkühler gekühlten Gase zu den Druckventilen g und h leiten kann. Die Kolbenschieber l und m werden so gesteuert, daß sie entweder die Druckleitung q mit den Ventilen g und h verbinden oder aber mit der Rückleitung zc für die gekühlten Gase. Der Zylinder b ist durch die Druckleitung v mit dem Zwischenkühler w verbunden, dem das Kühlwasser durch die Leitung x zugeführt wird, während es durch die Leitung y wieder abfließt. Die Leitung z leitet einen Teil der aus dem Kühler kommenden gekühlten Gase zu den Gehäusen der Ventile i und k. Die gesteuerten Kolbenschieber n und o verbinden die Ventile i und k entweder mit der Leitung v für die verdichteten warmen Gase oder mit der Leitung z der gekühlten Gase.After the intercooler r, a line u is branched off, which can conduct part of the gases cooled in the intercooler to the pressure valves g and h. The piston valves l and m are controlled so that they either connect the pressure line q to the valves g and h or to the return line zc for the cooled gases. The cylinder b is connected by the pressure line v to the intercooler w, to which the cooling water is fed through the line x, while it flows off again through the line y. Line z conducts part of the cooled gases coming from the cooler to the housings of valves i and k. The controlled spool valves n and o connect the valves i and k either with the line v for the compressed warm gases or with the line z for the cooled gases.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende Beim Druckhube schließen die Schieber 1, m, n und o die Leitungen u und z ab, so daß das verdichtete Gas nach den Kühlern r bzw. w durch die Leitungen q und v strömt. Beim Beginn des jeweiligen Saughubes werden die Schieber 1, in, n und o umgesteuert und verbinden während eines kleinen Teiles der Verdichterkolbenhube die Leitungen u und z mit der Saugseite der Zylinder, so daß stark gekühlte Luft durch die beim Druckhube erhitzten Ventile einströmt und diese stark kühlt. Die Kühlung wird noch durch die Expansion des Druckgases unterstützt bzw. erhöht.The operation of the device is as follows: When the pressure stroke, the slides 1, m, n and o close the lines u and z , so that the compressed gas flows after the coolers r and w through the lines q and v . At the beginning of the respective suction stroke the slides 1, in, n and o are reversed and connect the lines u and z with the suction side of the cylinder during a small part of the compressor piston stroke, so that strongly cooled air flows in through the valves heated during the pressure stroke and these strongly cools. The cooling is supported or increased by the expansion of the compressed gas.

Die gesteuerten Druckventile g, h, i und k können beispielsweise nach Abb. 2 und 3 ausgeführt werden. Als Beispiel ist ein elektromagnetisch gesteuertes Ventil beschrieben. Das Druckventil g besteht aus einem eigentlichen Ventilkegel d' mit der Ventilstange b'. Eine nichtmagnetische Metallbuchse c' vermeidet wegen der glockenförmigen Gestalt die Bildung von Wirbeln über dem Ventilkegel. Hinter dieser Buchse c' ist eine aus weichem Eisen bestehende Buchse d' auf die Ventilstange gesetzt, auf der sie durch eine weitere Buchse e' aus nichtmagneüischem Metall festgehalten wird. Die Buchse e' endet in einen Kolben f'. Das ganze Ventilgewicht wird durch eine Feder g' ausgeglichen. Die Ventilstange bewegt sich in einem feststehenden Zylinder h' aus nichtmagnetischem Metall, der im oberen Teile in einem Zylinder k' endet, in welchem sich der Kolben f' bewegt. Zylinder und Kolben sind derart ausgebildet, daß sie in bekannter Weise als Stoßdämpfer an beiden Hubenden des Ventils g wirken.The controlled pressure valves g, h, i and k can be designed according to Figs. 2 and 3, for example. An electromagnetically controlled valve is described as an example. The pressure valve g consists of an actual valve cone d 'with the valve rod b'. A non-magnetic metal sleeve c 'avoids the formation of eddies over the valve cone because of the bell-shaped shape. Behind this bushing c ', a bushing d' made of soft iron is placed on the valve rod, on which it is held by a further bushing e 'made of non-magnetic metal. The socket e 'ends in a piston f'. The whole weight of the valve is balanced by a spring g '. The valve rod moves in a stationary cylinder h 'made of non-magnetic metal, the upper part of which ends in a cylinder k' in which the piston f 'moves. The cylinder and piston are designed in such a way that they act in a known manner as shock absorbers at both stroke ends of the valve g.

Der Schieber l ist im mittleren Teile aus magnetischem Metall hergestellt, während der untere Teil i' und der obere Teil Z' aus nichtmagnetischem Metall bestehen. Sein Gewicht ist durch eine Reihe von Federn m' ausgeglichen. Der untere Teil des Gehäuses n' wie auch der Deckel o' sind derart ausgebildet, daß sie auf die Enden i' und l' des Kolbenschiebers l in selbsttätiger Weise als Stoßdämpfer wirken.The middle part of the slide l is made of magnetic metal, while the lower part i 'and the upper part Z' consist of non-magnetic metal. Its weight is balanced by a series of springs m '. The lower part of the housing n 'as well as the cover o' are designed in such a way that they act automatically as shock absorbers on the ends i ' and l' of the piston valve l.

Konzentrisch zur Achse des Ventils sind zwei Spulen p' und q' angeordnet, die nach Belieben auf die beiden Magnetkreise r' einwirken, die ihrerseits durch den Weicheisenkern d' vervollständigt sind, der mit dem Ventil g fest verbunden ist. Two coils p 'and q' are arranged concentrically to the axis of the valve and act as desired on the two magnetic circuits r ', which in turn are completed by the soft iron core d' which is firmly connected to the valve g.

In ähnlicher Weise wirken zwei zu den ersten konzentrisch angeordnete Spulen s' und t' mit Hilfe des magnetischen Feldes u' auf den mittleren magnetischen Teil l des Schiebers ein. Die Zuleitung des Stromes zu den Spulen erfolgt durch die Leitungen v' und w', welche die Ventilgehäusedeckel durch Isolierstücke x' und y' durchdringen. Die gestrichelte Lage z' zeigt das von seinem Sitz abgehobene Ventil.In a similar way, two coils s' and t ' arranged concentrically to the first act on the central magnetic part 1 of the slide with the aid of the magnetic field u'. The current is fed to the coils through lines v 'and w', which penetrate the valve housing cover through insulating pieces x ' and y'. The dashed position z 'shows the valve lifted from its seat.

Wird die eine oder die andere der Spulen p' oder q' und s' oder t' erregt, so werden sich das Ventil g und der Schieber l entweder im unteren oder im oberen Totpunkte befinden. Die Abb. 2 zeigt diese beiden Teile in der unteren Lage, wobei das Ventil g den Innenraum des Zylinders abschließt, und der Kolbenschieber l die kalten Gase durch die Leitung u in das Ventilgehäuse einläßt.If one or the other of the coils p 'or q' and s 'or t' is excited, the valve g and the slide l will either be in the lower or in the upper dead center. Fig. 2 shows these two parts in the lower position, the valve g closing the interior of the cylinder, and the piston valve l admitting the cold gases through the line u into the valve housing.

Beim Beginn des Saughubes wird das Ventil g gehoben und läßt gekühltes Gas aus dem Ventilgehäuse in regelbarer Menge in den Zylinder strömen.At the beginning of the suction stroke, the valve g is raised and leaves the cooled Gas flow into the cylinder from the valve housing in a controllable amount.

Die elektrische Steuerung der Druckventile erfolgt von der Kurbelwelle A aus. Dieselbe trägt zu diesem Zweck ein Zahnrad B, welches eine Dynamomaschine C antreibt, die Strom für die periodische Erregung der Spulen der Elektromagnete liefert. Mit Hilfe von Zahnrädern D, E und F werden die beiden parallel zur Kurbelwelle liegenden Wellen G und H angetrieben, und zwar in entgegengesetzter Richtung. Die Welle G dreht im Sinne der Uhrzeiger, während die Welle H entgegengesetzt umläuft, und zwar von der Stirnseite aus betrachtet. Die Welle G trägt eine Reihe von Exzentern, welche in Abb. r, ¢ und 5 schematisch dargestellt sind. Diese Exzenter sind mit je einer Stange K gekuppelt, deren eines Ende in einer Führung L gleitet, und deren anderes Ende M eine Kurve N im Sinne des Pfeiles X' beschreibt. Die Abb. 6 gibt für vier Hauptstellungen die Lage der Exzenter I an und zeigt ebenfalls die Teile der Kurve N, welche durch das Ende M beschrieben wird.The pressure valves are electrically controlled by the crankshaft A off. The same carries for this purpose a gear wheel B, which is a dynamo machine C drives the current for the periodic excitation of the coils of the electromagnets supplies. With the help of gears D, E and F the two become parallel to the crankshaft lying shafts G and H driven in opposite directions. the Wave G rotates clockwise, while wave H rotates in the opposite direction, namely viewed from the front. The shaft G carries a number of eccentrics, which are shown schematically in Fig. r, ¢ and 5. These eccentrics are with each coupled to a rod K, one end of which slides in a guide L, and whose the other end M describes a curve N in the direction of the arrow X '. The Fig. 6 gives for four main positions the position of the eccentric I and also shows the parts the curve N, which is described by the end M.

Die Welle H trägt in ähnlicher Weise Exzenterscheiben 0, unter deren Einwirkung das Ende der Exzenterstange O eine Kurve P in Richtung des Pfeiles X" beschreibt, während das andere Ende R in einer Führung S gleitet. Die beiden Stangen K und Q der Exzenter I und 0 bewegen einen Schalter T in entgegengesetzten Richtungen.The shaft H similarly carries eccentric disks 0, under the action of which the end of the eccentric rod O describes a curve P in the direction of the arrow X ", while the other end R slides in a guide S. The two rods K and Q of the eccentrics I and 0 move a switch T in opposite directions.

Mit Hilfe von Schrauben U und L' können die Führungen L und S (Abb. 5) verstellt werden, um die Lage der Stangen K und Q zu verändern.With the help of screws U and L 'the guides L and S (Fig. 5) can be adjusted to change the position of rods K and Q.

Dieses Getriebe gestattet es somit, in leichter Weise die Bewegungen der Druckventile und des Kolbenschiebers nach Belieben zu regeln.This transmission thus allows the movements in an easy way to regulate the pressure valves and the piston valve at will.

Der Antrieb der Ventile und Schieber kann auch mechanisch, hydraulisch oder in sonst geeigneter Weise erfolgen.The valves and slide valves can also be driven mechanically or hydraulically or in any other suitable manner.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for cooling the cylinders of single or multi-stage piston compressors by means of pressurized gases taken from the intercooler, characterized in that the pressurized gas is blown into the cylinder through the valves in a controllable amount after the end of the pressure stroke of the piston during the first part of its suction stroke. a. Device according to claim i, characterized by the arrangement of a valve housing which is connected on the one hand to the cylinder by a pressure valve (g) and on the other hand to the inlet and the outlet of the cooler by two lines (q and u) which are connected by a slide (i ') are alternately opened and closed, so that the pressure valve (g) serves both for the exit of the compressed gases after the cooler and for the inlet of some of these gases into the cylinder.