DE821993C

DE821993C - compressor

Info

Publication number: DE821993C
Application number: DEP51597A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Eberhard Schneller
Original assignee: Dipl-Ing Dr Eberhard Schneller
Current assignee: Dipl-Ing Dr Eberhard Schneller
Priority date: 1949-08-11
Filing date: 1949-08-11
Publication date: 1951-11-22

Description

Verdichter Bekannt sind die Schwierigkeiten, Kolbenverdichter mit hohem \\`irkungsgrad zu bauen. Die bisher bekannten Verbundkolbenverdichter mit Kühlrippen haben die Nachteile, daß die zu verdichtenden Gase zu hoch erhitzt werden, weshalb die aufzuNvendende Kompressionsarbeit schädlich anwächst. Ferner ist die Überschubleistung beim LUberschieben der Gase vom Nieder- zum Hochdruckzylinder eine zu hohe. Diese beiden genannten Nachteile werden durch eine einzige Anordnung, nämlich durch Drehung eines Kreisels im Innern jedes Zylinders, beseitigt.Compressors The difficulties involved in using reciprocating compressors are known high efficiency. The previously known compound piston compressors with Cooling fins have the disadvantages that the gases to be compressed are heated too high, which is why the compression work to be used increases detrimentally. Furthermore, the Overthrust performance when pushing the gases from the low to the high pressure cylinder too high. Both of these disadvantages are alleviated by a single arrangement, namely, by rotating a top inside each cylinder, eliminated.

Gemäß vorliegender Anordnung erteilt derKreisel einerseits, der Auf- und Niedergang des Kolbens andererseits den Gasen eine schraubenlinienförmige Bewegung. Diese schraubenlinienförmige Bewegung verlängert den Abkühlungsweg für die Gase, welche durch Kühlung der Zylinderwand, des Zylinderdeckels, des Kreisels und des Kolbens auf verlängertem Wege stärker abgekühlt werden. Die durch Drehung des Kreisels erzielte künstliche Vergrößerung der Abkühlungsfläche erstreckt sich nicht nur auf die Zylinderwände, den Kolben, den Zylinderdeckel und den Kreisel, sondern auch auf beispielsweise konzentrisch angeordnete Stahlrohre. Diese bisher beschriebenen Schraubenlinien der Gase verbessern die Wärmeabführung nach außen. Letztere kann im Innern des Zylinders wirksam unterstützt werden durch Einspritzung von Wasserstaub (destilliertes Wasser). Hierbei bewirkt aber die Drehung des Kreisels folgende zusätzliche Wirkung, welche durch die bisherigen Verdichter nicht erreicht werden konnte: Im Gegensatz zu den bisherigen Verdichtern verteilt die Kreiselwirkung den eingespritzten Wasserstaub gleichmäßig und schnell im Raum. Die kleinsten Wassertröpfchen erzielen eine verbesserte, intensive Abkühlung der schraubenlinienförmig bewegten Gase., Die Einspritzung von Wasserstaub in das Innere erfolgt mittels Schlitzen von unten an den Kreisel, wobei die Zirkulation der verdichteten Gase eine intensive Kühlung des Wasserstaubes unterstützt.In accordance with the present arrangement, the gyro and piston descent, on the other hand, gives the gases a helical movement. This helical movement extends the cooling path for the gases, which by cooling the cylinder wall, the cylinder cover, the gyro and the Pistons are cooled more strongly over a longer distance. The by turning the top achieved artificial enlargement of the cooling surface extends not only to the cylinder walls, the piston, the cylinder cover and the top, but also on, for example, concentrically arranged steel pipes. These previously described Helical lines of the gases improve the heat dissipation to the outside. The latter can inside the cylinder are effectively supported by the injection of water dust (distilled water). Here, however, the rotation of the top has the following additional effects Effect that could not be achieved by previous compressors: Im In contrast to the previous compressors, the centrifugal effect distributes the injected Water dust evenly and quickly in the room. Achieve the smallest water droplets an improved, intensive cooling of the helically moving gases., The water dust is injected into the interior through slots from down at the top, the circulation of the compressed gases being intense Supports cooling of the water dust.

Oberhalb des Kreisels kann `destilliertes Wasser zusätzlich eingespritzt werden. Durch Anwendung von destilliertem Wasser wird schädlicher Kalkansatz vermieden.Distilled water can also be injected above the top will. By using distilled water, harmful calcium deposits can be avoided.

Bei den bisherigen Verdichtern war die aufzuwendende Überschubleistung eine zu hohe infolge der relativ hohen Viskosität der zu verdichtenden Gase.With the previous compressors, the required overtravel capacity was too high due to the relatively high viscosity of the gases to be compressed.

Gemäß vorliegender Erfindung ist die Gastemperatur eine relativ geringe, die Viskosität der Gase also relativ hoch. Deshalb muß eine besondere Einrichtung getroffen werden, um- aufzuwendende Überschubleistung einzusparen. Dies geschieht gleichzeitig mit der Einsparung der aufzuwendenden Kompressionsarbeit dadurch, daß .durch die Drehung des Kreisels dieGase in tangentialerRichtung durch Schlitzkanäle angesaugt bzw. ausgeschleudert werden. Die Drehung des Kreisels erteilt den Gasen eine Drehwucht, welche beim Aus schleudern der Gase in tangentiale Richtung übergeht. Diese tangentiale Bewegungsrichtung erleichtert infolge Schubwirlkung das Ansaugen im Hochdruckzylinder.According to the present invention, the gas temperature is a relatively low, the viscosity of the gases is therefore relatively high. Therefore, a special facility must be used be taken in order to save the overtaking power that is to be expended. this happens at the same time as saving the compression work to be expended in that .by the rotation of the gyro, the gases in the tangential direction through slit channels sucked in or ejected. The rotation of the top releases the gases a torsional balance which merges into the tangential direction when the gases are thrown out. This tangential direction of movement facilitates the suction due to the thrust effect in the high pressure cylinder.

Das Ansaugen bzw. Ausschleudern in tangentialer Richtung erfolgt besonders leicht dadurch, daß ein Gasring außen liegt, d. 'h. ,der axiale Teil braucht nicht angesaugt bzw. ausgeschleudert zu werden. Um Störungen der Bewegung des Kreisels, welcher dünner ist als der Zylinderdeckel, zu vermeiden, kann überschüssiges destilliertes Wasser abgelassen werden.The suction or ejection in the tangential direction takes place in a special way easily in that a gas ring is on the outside, d. 'H. , the axial part does not need to be sucked in or ejected. To avoid disturbances in the movement of the top, which is thinner than the cylinder cover, can avoid excess distilled Water to be drained.

An Hand der nachfolgenden Figuren wird die erfindungsgemäße Anordnung erläutert: Fig. i zeigt einen Kolbenverdichter im Längsschnitt durch die Zylinderachse. Die Zylinderwände sind mit i i bezeichnet. Der Kolben 12 besitzt zwecks Abfließens überschüssigen Kühlwassers die Konizi tät "iß, welche dem Zylinderdeckel 13 und dem Kreisel Hk entspricht. Letzterer ist ein wesentlicher Teil der vorliegenden Erfindung. Der Kreisel Hk wird angetrieben durch einen Elektromotor 15, dessen Anker mit 16, Feldmagnet mit 17 und Lager mit 18 bezeichnet sind.The arrangement according to the invention is illustrated in the following figures explained: Fig. i shows a piston compressor in a longitudinal section through the cylinder axis. The cylinder walls are labeled i i. The piston 12 has the purpose of drainage excess cooling water the Konizi ity "eats which the cylinder cover 13 and corresponds to the top Hk. The latter is an essential part of the present Invention. The gyro Hk is driven by an electric motor 15 whose armature with 16, field magnet with 17 and bearing with 18 are designated.

Durch Schlitze i9 wird destilliertes Wasser D-W, welches z. B. aus den Abgasen einer Wärmekraftturbine oder auf andere Weise gewonnen werden kann, von unten an den Kreisel Hk angespritzt., Die durch Drehung des Kreisels Hk erzielte Verdunstungskälte erfährt eine verbesserte Wirkung durch folgende Luftzirkulation: Beim Niedergang des Kolbens 12 strömt die verdichtete Luft oder das Gas durch das Ventil h, welches durch Federn F an das Kreiselzentrum angepreßt wird, mittels Schlitzkanäle 14 zunächst in den Kühlraum 13a. Der Kühlraum 13a befindet sich unterhalb des Kreisels. Die im Kühlraum 13a unterkühlte verdichtete Luft bzw. das Gas wird durch Drehung des Kreisels Hk nach außen geschleudert, wobei die Drehzahl des Kreisels Hk der jeweiligen Viskosität der zu verdichtenden Gase angepaßt ist., Die Drehbewegung der zu verdichtenden Gase G im Zylinder ist schraubenlinienförmig und entsteht aus der Drehung des Kreisels Hk einerseits und dem Auf-und Niedergang des Kolbens 12 andererseits. Die schraubenlinienförmige Bewegung der zu verdichtenden Gase G bewirkt eine Vergrößerung der Abkühlungsfläche im Gegensatz zu den bisherigen Kolbenverdichtern. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Anordnung besteht darin, daß die zum Überschieben derGase benötigteLeistunggering ist.Distilled water D-W, which z. B. off can be obtained from the exhaust gases of a thermal power turbine or in some other way, Injection molded onto the top Hk from below. Which was achieved by rotating the top Hk Evaporation cooling has an improved effect through the following air circulation: When the piston 12 descends, the compressed air or gas flows through the Valve h, which is pressed against the center of the gyro by springs F, by means of slotted channels 14 first in the cooling space 13a. The cooling space 13a is located below the top. The supercooled compressed air or gas in the cooling space 13a is rotated of the gyro Hk thrown outwards, the speed of the gyro Hk being the is adapted to the respective viscosity of the gases to be compressed., The rotary movement of the gases to be compressed G in the cylinder is helical and arises from the rotation of the top Hk on the one hand and the rising and falling of the piston 12 on the other hand. The helical movement of the gases to be compressed G causes an enlargement of the cooling surface in contrast to the previous reciprocating compressors. Another advantage of the present arrangement is that it can be pushed over the power required by the gases is low.

Durch die spiralige Form der Schlitzkanäle Sk (vgl. auch Fig. 2, 5, 6) wird ermöglicht, daß die Gase G in tangentialer Richtung angesaugt bzw. ausgeschleudert werden. Der Zylinderdeckel 13 ist durch Schrauben Sr an die Zylinderwände i i angeschraubt. Die Dichtung 1)i dichtet die Zylinderwände ii gegen den Zylinderdeckel 13 ab.Due to the spiral shape of the slot channels Sk (see also Fig. 2, 5, 6) enables the gases G to be sucked in or ejected in a tangential direction will. The cylinder cover 13 is screwed to the cylinder walls i i by screws Sr. The seal 1) i seals the cylinder walls ii from the cylinder cover 13.

Fig. 2 stellt den Schnitt A-B durch Fig. i dar. Die Drehung des Kreisels Hk ist von oben gesellen im Sinne des Uhrzeigers. Der Kreisel Hk erscheint in Fig. 2 als geschlossener Ring; von den drei Ringen der Labyrinthdrosselung LY (vgl. Fig. i) gehört der mittlere, feststehende LY,," zu dem Zylinderdeckel 13.. Die Kanäle 14 sind in Fig. 2 nur leicht gestrichelt angedeutet. Das Ventil h erscheint in Fig.2 als geschlossener Punkt. Das spiralige Rohr R ermöglicht gemäß Fig. 2.das Ausschleudern der Gase 6 in tangentialer Richtung, wodurch im Gegensatz zu den bisherigen Verdichtern Überschubleistung eingespart wird.Fig. 2 shows section A-B through Fig. I. The rotation of the gyroscope Hk is companion from above in the clockwise sense. The top Hk appears in Fig. 2 as a closed ring; of the three rings of the labyrinth restriction LY (see Fig. i) the middle, fixed LY ,, "belongs to the cylinder cover 13 .. The channels 14 are only indicated by dashed lines in FIG. 2. The valve h appears in Fig. 2 as a closed point. The spiral tube R enables centrifugation as shown in Fig. 2 the gases 6 in the tangential direction, which is in contrast to the previous compressors Overthrust is saved.

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch einen Verdichter ähnlich Fig.. i und unterscheidet sich von Fig. i zunächst durch ein Stahlrohr 20 (konzentrisch zu Ax), welches eine weitere Abkühlung der zu verdichtenden Gase G bewirkt. Während nämlich in Fig, i der axiale Teil der zu verdichtenden Gase G nur eine geringe Umfangsgeschwindigkeit besitzt, also wenig gekühlt wird, wird gemäß Fig. 3 der- axiale Teil der Gase G durch Rohr 20 stark gekühlt. Das Röhr 20 ist dünnwandig und überträgt den gegen Achse A.r gerichteten Gasdruck mittels Fächerstützen 21 auf das starkwandige Rohr 22 (vgl. Fig. 3a, Schnitt E-F der Fig. 3). Zwischen Rohr 2o einerseits und Rohr 22 andererseits wird Wasserstaub hindurchgewirbelt zur Erzielung von Verdunstungskälte. Der abzukühlende Gaszylinderring G wird also gegenüber Fig. i durch zusätzliche Einführung von Rohr 20,22 besser gekühlt. Nach Fig. 3 wird ferner durch ein Stahlrohr 23 mit geringem Durchmesser destilliertes Wasser D-W unter Staubbildung oberhalb des Kreisels Hk in das Innere des Zylinders eingeführt.Fig. 3 shows a longitudinal section through a compressor similar to Fig. i and differs from Fig. i first of all by a steel tube 20 (concentric to Ax), which causes a further cooling of the gases G to be compressed. While namely, in FIG. 1, the axial part of the gases G to be compressed only has a low peripheral speed possesses, so is little cooled, the axial part of the gases G is shown in FIG strongly cooled by tube 20. The tube 20 is thin-walled and transmits the counter Axis A.r directed gas pressure by means of fan supports 21 on the thick-walled pipe 22 (see. Fig. 3a, section E-F of Fig. 3). Between pipe 2o on the one hand and pipe 22 on the other hand, water dust is whirled through to achieve evaporative cooling. The gas cylinder ring G to be cooled is therefore compared to FIG Introduction of tube 20,22 better cooled. According to Fig. 3 is also through a steel pipe 23 small diameter distilled water D-W with dust formation above of the gyro Hk introduced into the interior of the cylinder.

Fig. 4 zeigt den hohlkegelförmigen Kreisel Hk perspektivisch., Die Konizität des Kreisels ist ß. Vom Elektromotor 15 (Fig. i) erscheint in Fig.4 lediglich der Feldmagnet 17. Der Kreisel Hk kann leicht mittels Magnet nach Herausziehen des Kolbens 12 zur Reinigung von Hk abgehoben werden.Fig. 4 shows the hollow cone-shaped top Hk in perspective., The The conicity of the top is ß. From the electric motor 15 (FIG. I) only appears in FIG the field magnet 17. The gyro Hk can easily be opened by means of a magnet after pulling out the Piston 12 can be lifted off to clean Hk.

Fig. 5 stellt den Hohlikegelschnitt C-D-D' von Fig. i für nebeneinanderliegende Hoch- und Niederdruckzylinder dar. Die Drehung des KreiselsHk erfolgt, wie bereits erwähnt, im Sinne des Uhrzeigers. Durch das Ansaugen bzw. Ausschleudern der Gase G in tangentialer Richtung mittels spiralenförmiger Schlitzkanäle Skl, SkQ, Sks, Sk4 und einer parabelförmigen Verbindungsleitung Pb wird Überschubleistung von einem Niederdruckzylinder I nach einem Hochdruckzylinder 1I eingespart.Fig. 5 shows the hollow conic section C-D-D 'of Fig. I for adjacent ones High and low pressure cylinders represent. The rotation of the gyroHk he follows, as already mentioned, in the clockwise direction. By sucking in or ejecting the gases G in the tangential direction by means of spiral-shaped slot channels Skl, SkQ, Sks, Sk4 and a parabolic connecting line Pb is overthrust power from a low pressure cylinder I to a high pressure cylinder 1I saved.

Fig. 6 zeigt den Hohlkegelschnitt C-D-D' von Fig. i. Das Rohr R trägt am radial nach außen gerichteten Teildes spiralenförmigen Schlitzkanals Ski, der das Gas in tangentialer Richtung ausschleudert, den Auslaßschieber Sil. Durch den Einlaßschieber Si3, das spiralige Rohr R1, welches tiefer liegt als R, und durch den Schlitzkanal Ski wird die zu verdichtende Frischluft in den Niederdruckzylinder 1 (Fig. 6) in tangentialer Richtung angesaugt.FIG. 6 shows the hollow conic section CDD 'of FIG. The tube R carries the outlet slide Sil on the radially outwardly directed part of the spiral-shaped slot channel Ski, which ejects the gas in the tangential direction. The fresh air to be compressed is sucked in tangential direction into the low-pressure cylinder 1 (FIG. 6) through the inlet slide Si3, the spiral pipe R1, which is lower than R, and through the slotted channel Ski.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Piston compressor with water cooling, marked by one rotating concentrically around the cylinder axis within the working space Spinning top.

2. Kolbeükompressor according to claim i, characterized in that the gyro is cooled by sprayed, preferably distilled water.

3. Piston compressor according to claims 1 and 2, characterized in that the top is located just above of the lower bottom of the cylinder and the same taper as that above Has located piston. .

4. Piston compressor according to claim i to 3, characterized characterized in that a labyrinth throttling is attached to the outer edge of the gyro is.

5. Piston compressor according to claim 1, 2 and 3, characterized in that by Rotation of the gyroscope releases the compressed gas by means of spiral slit channels ejected in the tangential direction, on the other hand the fresh gas to be compressed is sucked in also tangential direction.