EP0715689A1 - Hydraulischer gasverdichter - Google Patents

Hydraulischer gasverdichter

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EP0715689A1
EP0715689A1 EP94924224A EP94924224A EP0715689A1 EP 0715689 A1 EP0715689 A1 EP 0715689A1 EP 94924224 A EP94924224 A EP 94924224A EP 94924224 A EP94924224 A EP 94924224A EP 0715689 A1 EP0715689 A1 EP 0715689A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
gas
pressure
housing
chamber
Prior art date
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Application number
EP94924224A
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English (en)
French (fr)
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EP0715689B1 (de
Inventor
Manfred Margardt
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Hydac Technology GmbH
Original Assignee
Hydac Technology GmbH
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Application granted granted Critical
Publication of EP0715689B1 publication Critical patent/EP0715689B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B25/00—Multi-stage pumps
    • F04B25/02—Multi-stage pumps of stepped piston type

Definitions

  • the invention relates to a device for compressing gas, with a housing in which a separating element is arranged, along which a piston movable by means of a drive is guided and which passes through two dead center positions.
  • Related devices are available in a variety of designs and designs on the market. A distinction is essentially made between two designs, namely motor-driven or hydraulically / pneumatically driven compressors.
  • the known gas compressors which are also referred to as compressors, are large in size with a corresponding output and are complicated in construction, so that the manufacturing and maintenance costs are high due to the high assembly and maintenance costs involved.
  • the object of the invention is to create a device for compressing gas, with which a high compression value can be achieved with little assembly and maintenance effort and which is functionally reliable in operation.
  • a corresponding object is achieved by a device having the features of claim 1.
  • these each have at least one inlet and one outlet valve, the respective inlet valve of a separation chamber following in series being connected via a connecting line to the outlet valve of the preceding separation chamber assigned to it.
  • the inlet and outlet valves are preferably formed from non-return valves and are used in pairs for a compressor stage, it being possible to use so-called “Bernoulli valves”, as described in the applicant's German utility model G 94 08 660.5. It has been shown that these dynamically reversing check valves are almost insensitive to reactions from high-pressure lines, so that fail-safe operation of the compressor is ensured. With the "Bernoulli valves" mentioned, on the one hand the harmful spaces can be kept to a minimum and on the other hand no external devices for controlling the valves are required, for example in the form of a camshaft.
  • the separating element for driving the piston has two separate feeds for fluid, each of which opens into a fluid chamber of variable volume at one end, which is sealed off by means of a seal separated from each other and which are delimited by the piston and the separating element.
  • the stationary separating element which could also be regarded as the so-called “stator” of the device, therefore allows the fluid to be supplied directly via its interior, so that the movement of the piston which takes place along the outer circumference of the separating element, which is also called the “flying piston” be ⁇ "could not be hindered.
  • Pressure oil is preferably used as the fluid; however, a pneumatic drive for special applications of the compressor could also take the place of the fluid drive with the same effect.
  • the interior of the piston can be connected to the surroundings via a pressure relief duct, a relief space preferably kept at ambient pressure being delimited by the separating element, the piston and the housing. Because of this pressure relief towards the atmosphere, the oil and gas sides are reliably separated from one another in the device according to the invention. Possibly emerging Leakage oil can be returned directly to the tank, the gas pressure that is present increasing because of the pressure relief.
  • the movable piston has an anti-rotation device which is provided with a pointer device which indicates the position of the piston and which, in order to switch over the direction of movement of the piston in its two dead center positions, interacts with a switching device with limit switches.
  • a pointer device which indicates the position of the piston and which, in order to switch over the direction of movement of the piston in its two dead center positions, interacts with a switching device with limit switches.
  • the piston area of the piston acting in the respective separation chamber is made smaller than the piston area in the previous pressure stage.
  • the area ratios of the separation or pressure chambers mentioned also determine the maximum achievable final pressure of the compressor, with the selected graded area ratios simply stopping when a predeterminable maximum final pressure value is reached, so that an overload by pressure and Influence of temperature is avoided with certainty.
  • At least some of the connecting lines are connected to these heat exchangers.
  • the A coolant can be supplied inside the piston and / or into the relief chamber.
  • the gas discharge can be infinitely predetermined by controlling the fluid quantities that can be fed into the fluid chambers, preferably by means of a pump and / or a throttle.
  • the gas discharge from the compressor can therefore be regulated continuously, independently of the pressure conditions, by regulating the fluid delivery rate, setting on the predeterminable delivery rate of the pump being offered and, additionally or alternatively, setting on a controllable throttle.
  • a further possibility is a demand-controlled extension of the switchover time at the two dead center positions of the piston, so that a high degree of efficiency can be guaranteed even with a low throughput.
  • the device according to the invention is preferably used for an internal gas pressure system in which the gas quantities compressed to high pressure are stored in a memory from which the gas quantities necessary for an injection molding process for the mold can be called up. It has been shown that the device according to the invention can operate gas pressure systems more economically than with the compressors known hitherto. By retrieving the highly compressed gas quantities required for an injection molding process from the storage, smooth operation of injection molding machines of any kind is possible.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through the compressor
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through the compressor shown offset by 90 ° with respect to the illustration in FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a view of the compressor corresponding to the representation in FIG. 1;
  • FIG. 4 shows a view of the compressor corresponding to the illustration in FIG. 2;
  • FIG. 5 shows a view of the compressor in the direction of arrow X in FIG. 1;
  • FIG. 6 shows a view of the compressor in the direction of arrow Y in FIG. 1;
  • Fig.12 different. Volume and pressure curves, as they prevail in the chambers I to V of the device;
  • FIG. 13 shows a circuit diagram of a gas internal pressure system in which the compressor according to the invention is used.
  • the device according to the invention shown in FIG. 1 has a housing, designated as a whole by 10, but consisting of several parts.
  • a separating element 12 is provided in the lower half of the device and arranged inside the housing 10.
  • a piston 14 is movably guided along the separating element 12 and moves through two dead center positions for a three-stage compression cycle, and with the housing 10 three separating chambers III connected in series for receiving the gas to be compressed, preferably in the form of nitrogen gas , IV and V, which form the compression chambers of the compressor.
  • valves 16a, b, c For the series connection of the separation chambers III, IV and V, these have three inlet valves 16a, b, c and three outlet valves 18a, b, c.
  • the valve pair 16a, 18a is part of the first suction or pressure stage, whereas the valve pair 16b, 18b is part of the second suction or pressure stage and the valve pair 16c, 18c are part of the third suction or pressure stage of the compressor.
  • the respective inlet valve is
  • a connecting line 20 which is only shown schematically in FIG. 1, connected to the outlet valve 18a or 18b of the preceding separating chamber III or IV assigned to it.
  • a connecting line 20 which is only shown schematically in FIG. 1, connected to the outlet valve 18a or 18b of the preceding separating chamber III or IV assigned to it.
  • inlet line 22 for low-pressure gas connected to the inlet valve 16a and an outlet line 24 which is connected to the outlet valve 18c, via which the gas which is highly compressed by the compressor is passed on for its further use.
  • the separating element 12 For driving the piston 14, the separating element 12 has two separate feeds 26a, b for the fluid in the form of hydraulic oil, each of which ends at one end 28a, b in a fluid or oil chamber 1, 11 of variable volume, which separated from each other by means of a seal 30 and which are delimited by the piston 14 and the separating element 12.
  • the Sealing 30 is formed by a separating bead arranged on the separating element 12, along the outer circumference of which a sealing ring runs in the usual and therefore not described in detail.
  • a relief chamber VI arranged in the region of the underside of the compressor is delimited by the separating element 12, the piston 14 and the housing 10.
  • This relief chamber VI is kept at ambient pressure by, as is shown in particular in FIG. 7, it is connected to the environment via three lateral recesses 32 which are laterally delimited by four longitudinal webs 34 of the housing 10.
  • shell-like housing segments 36 are placed over the recesses 32 and are firmly connected to the longitudinal webs 34, the cover produced in this way is not pressure-tight, with the result that the ambient pressure in the relief chamber VI is established.
  • a further relief chamber VII is formed by the interior of the piston 14, which is connected to the environment via a pressure relief channel 38, so that the ambient pressure also arises in the relief chamber VII.
  • the pressure relief channel 38 mentioned can also be divided into two channel sections 38a, b at its end pointing towards the environment.
  • the movable piston 14 has an anti-rotation device, designated 40, which is provided with a pointer device 42 which indicates the position of the piston 14 and which switches over the direction of movement of the piston 14 in its two dead center positions with a switching device (not shown) cooperates with two end position switches 44 opposite each other in the direction of travel of the piston 14.
  • a pointer device 42 which indicates the position of the piston 14 and which switches over the direction of movement of the piston 14 in its two dead center positions with a switching device (not shown) cooperates with two end position switches 44 opposite each other in the direction of travel of the piston 14.
  • the individual chambers I to VII of the compressor are each separated from one another by customary and therefore not described sliding seals.
  • the piston 14 is jammed or to avoid tipping, as the only part of the device which is moved with a larger travel path, is guided by guide belts 46 at two widely spaced locations.
  • a guide is provided for the piston 14 between the chambers III and IV directly against the housing 10, whereas the second guide of the piston 14 takes place along the cylindrical outer circumference of the separating element 12.
  • a further third or center guide is provided between the seal 30 of the separating element 12 and the inner circumference of the piston 14 forming the spaces I and II.
  • a head part 52 is present as a further housing part, onto which the receptacles 54 with the check valves 16c and 18c are placed.
  • the receptacles 54 for the check valves are standardized components and, as shown in particular in FIG. 3, are used for all check valves 16, 18.
  • the head part 52 has a central bore 56, into which the piston 14 engages with a cylindrical extension 58, which in turn is penetrated by a centrally arranged blind bore 60.
  • the length of the extension 58 is dimensioned such that the extension 58 still engages in the cylinder or central bore 56 even in the lowest travel position of the piston 14.
  • the first effective piston surface 62 is formed by the end face of the piston 14 shown at the top in FIG. 1, which faces laterally from the outer circumference of the piston 14 in the region of the guide bands 46 and the outer circumference of the cylindrical extension 58 is limited.
  • the second effective piston surface 64 is arranged in the piston 14 like a shoulder below the upper guide band 46 and is delimited radially by the outer circumference of the piston 14 and the inner circumference of the housing 10 in the region of the chamber IV.
  • the third piston surface 66 is formed by the tip of the extension 58 and is delimited radially from the outer circumference of the extension 58.
  • the piston surface 62, 64, 66 of the piston 14, which acts on the compression as the pressure increases in the respective separating chamber III, IV, V, is designed to be smaller than the piston surface in the previous pressure stage.
  • the first piston surface 62 is thus larger than the second 64 and this in turn larger than the third piston surface 66.
  • the part of the housing 10 which delimits the separation chambers III and IV and which has a pair of receptacles 54 with valves 16a, 18a and 16b, 18b at the end is sealed at the end with appropriate seals from the environment, which, as already described, is carried out is not the case for the housing part with the lateral recesses 32 shown at the bottom in FIG.
  • a coolant (not shown) can be fed into the interior VII of the piston 14 and possibly into the further relief space VI.
  • the oil and gas sides of the compressor are safely separated by the described pressure-relieved rooms VI and VII.
  • the chamber VII achieves a minimally moving mass of the piston 14, which avoids the otherwise usual problems caused by the large inertial forces of the moving masses in known compressors.
  • the cooling medium can act directly on the inside of the piston 14, which is particularly thermally stressed.
  • the compression ratios, the dead spaces and the efficiencies of the individual stages are designed accordingly.
  • a transparent cap 68 to be placed on the pointer device 42 which is moved during the operation of the compressor and which is firmly connected to the outer circumference of the housing 10.
  • the fluid chambers II and I are alternately filled or emptied with hydraulic oil, so that the piston 14 is moved back and forth in the axial direction.
  • the pointer device of the anti-rotation device 40 alternately comes into proximity or comes into contact with the upper and lower limit switch 44 in the two dead center positions of the cylinder 14, which then switches as part of the switchover device (not shown) the reversing process of the hydraulic supply or removal Control from the fluid chambers 1.11.
  • the pointer device 42 consists of two collar-like neck parts which are clamped onto the outer circumference of the piston 14 by means of a screw connection and a dovetail lock.
  • the piston is guided by the pointer device 42, which is guided through two PTFE disks in one of the four longitudinal openings 32. This reliably prevents radial movement of the piston.
  • a heat exchanger 72 which serves as a cooling device and which extracts the heat of the gas occurring during the compression process, can be connected to the connecting lines 20 in each case.
  • the heat exchanger used for this purpose according to FIGS. 8 and 9 has connection points 74a, b which are connected to the respective connecting line 20 and which are used for introducing and discharging the gas into and out of the heat exchanger 72 .
  • the gas is passed through a coil 76 within the heat exchanger 72 and cooled in countercurrent by means of water which passes into and out of the heat exchanger 72 via the connections 78.
  • Such heat exchangers are sufficiently known to the specialist world, so that this will not be dealt with in any more detail.
  • connection line 20 again made available to the compressor.
  • measuring connections 79 are provided (FIG. 2), into which pressure indicators can be used to monitor the device. Such measurement indicators can also be used at other points in the device, if necessary.
  • FIG. 12 the volume and pressure ratios for the chambers I to V are shown, the ratios on the one in FIG 12, the left half of the picture between the two vertical dash lines relates to the switching process of the piston 14 from its lower dead center position shown in FIG. 11 to the upper dead center position according to FIG. 10 and to the right of this in FIG arranged curve courses up to the next vertical dash line course relate to the switching process from a representation according to FIG. 10 to FIG. 11.
  • both the volume and the pressure in the fluid chamber II decrease to zero and the fluid in the chamber II is discharged via the feed line 26a. Furthermore, the gas located in the medium pressure chamber IV is brought into the high pressure chamber V via the outlet valve 18b and the inlet valve 16c. This results in chamber IV in the compression process shown on the left in FIG. 12 and in chamber V the gas is sucked in.
  • the piston 14 moves again from its position shown in FIG. 10 to its former top dead center position as shown in FIG. 11. This movement is achieved in that fluid is pumped into the chamber II via the feed line 26a, whereas the chamber I is kept pressureless via the feed line 26b.
  • the gas in the chamber III is compressed, which is pressed into the medium-pressure chamber IV via the outlet valve 18a, the connecting line 20 and the inlet valve 16b. So there is a suction process in chamber IV as shown in the right half of FIG. 12. Furthermore, there is a compression process in high pressure chamber V, so that in the second phase after switching, the compressed to the desired final pressure Gas quantity is discharged from the compressor via the outlet valve 18c and the line 24. The gas discharged can then be highly compressed to 400 bar. In addition to nitrogen gas, the compressor is also suitable for the compression of air. At the end of the three-stage compression and suction process, a new cycle begins as just described, ie the piston 14 moves again from its position shown in FIG. 11 into a position according to FIG.
  • the use of the device according to FIGS. 1 to 12 for an internal gas pressure system is shown below with reference to FIG. 13, the internal gas pressure system known per se being described only to the extent that it is necessary to explain the invention.
  • the gas discharge from the compressor is infinitely variable via a control of the fluid quantities that can be fed into the fluid chambers I, II.
  • a continuously adjustable hydraulic pump 80 and / or an adjustable throttle 82 can be used.
  • the final pressure on the gas side of the compressor depends only on the inlet pressure and the ratio of the compressor chambers III to V, the final pressure being determined with the aid of
  • the switching of the fluid chambers I to II is carried out via a 4/3-way valve 84, which is controlled accordingly via the limit switches 44 of the switching device (not shown).
  • the gas quantities compressed to high pressure are delivered to a reservoir 88, for example in the form of a hydraulic reservoir, via the connecting line 24, which is secured by a check valve 86 of a known type.
  • the gas is stored there and the gas quantities necessary for an injection molding process for the mold 90 can then be called up.
  • a continuous gas introduction into an injection mold can be carried out via a hydraulic Reach storage 88, the compressor being supplied with gas for charging chamber III via supply line 22 from nitrogen storage containers 92. Since the compressor according to the invention has a small structure and can also be produced inexpensively, it can be used in a particularly advantageous manner for gas pressure systems of any kind.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verdichten von Gas, mit einem Gehäuse (10), in dem ein Trennelement (12) angeordnet ist, längs dessen ein mittels eines Antriebes bewegbarer Kolben (14) geführt ist, der zwei Totpunktstellungen durchfährt. Dadurch, dass erfindungsgemäss für einen dreistufigen Verdichtungszyklus der Kolben (14) für die Aufnahme des zu verdichtenden Gases mit dem Gehäuse (10) drei in Reihe hintereinander geschaltete Trennkammern (III, IV und V) begrenzt, ist eine Vorrichtung zum Verdichten von Gas geschaffen, mit der ein hoher Verdichtungswert erreichbar ist bei geringem Montage- und Wartungsaufwand und die funktionssicher im Betrieb ist.

Description

Hydraulischer Gasverdichter
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verdichten von Gas, mit einem Gehäuse, in dem ein Trennelement angeordnet ist, längs dessen ein mittels eines Antriebes bewegbarer Kolben geführt ist, der zwei Totpunktstellungen durchfährt. Dahingehende Vorrichtungen sind in einer Vielzahl von Bau- und Ausführungsformen auf dem Markt erhältlich. Man unterscheidet hierbei im wesentlichen zwei Bauformen, und zwar motorisch oder hydraulisch/pneumatisch angetriebene Verdichter. Die bekannten Gasverdichter, die man auch als Kompressor bezeich¬ net, bauen bei entsprechender zu erbringender Leistung groß auf und sind kompliziert im Aufbau, so daß aufgrund des damit eiπhergehenden hohen Montage- und Wartungsaufwandes auch die Herstell- bzw. Wartungskosten hoch sind.
Bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung zum Verdichten von Gas nach der EP 0 193 498 A2 sind drei miteinander über eine Kolbenstange verbundene Kolben vorhanden, die hydraulisch angetrieben in einem Gehäuse hin- und herbewegt werden und dabei im endseitigen Bereich des Verdichters wechselweise Gas niederen Druckes zu einem höheren Druck verdichten. Mit dem bekannten Gasverdichter findet also auf beiden Seiten der Vorrichtung immer abwechselnd ein zweistufiger Verdichtungs¬ prozeß statt. Das Trennelement der bekannten Vorrichtung ist durch zwei Gehäuseabschlüsse gebildet, zwischen denen der mittlere Kolben verfahrbar angeordnet ist und das eingebrachte Gas niederen Druckes abwechselnd in die Verdichterkammern für den höheren Druck ausstößt. Aufgrund des nur zweistufigen Verdichtungsprozesses lassen sich jedoch keine sehr hohen Drucke erreichen.
Bei einem gattungsfremden hydraulischen Gasverdichter nach der EP 0 064 177 Bl benötigt dieser für die Verwirklichung minde¬ stens dreier Verdichtungsstufen zwei Gehäuse mit jeweils in Längsrichtung in drei Bereiche unterteilte Verdichtungseinhei¬ ten, und zwar einen durch einen hydraulisch betriebenen Kolben in zwei Kammern geteilten zentralen Bereich sowie zwei seit¬ liche Gasverdichtungsbereiche, jeweils an den Seiten des zentralen Bereichs gelegen, die jeweils einen durch den ge¬ nannten Hydraulikkolben gesteuerten Kolben aufweisen. Dabei enthält die erste Verdichtungseinheit sowohl die erste als auch die dritte Verdichtungsstufe und die zweite Verdichtungs¬ einheit beinhaltet zumindest die zweite Verdichtungsstufe. Für einen dreistufigen Gasverdichtungsprozeß, der für das Errei¬ chen hoher Drucke notwendig ist, sind also zwei Gehäuse und insgesamt fünf räumlich voneinander getrennte Kolben notwen¬ dig, die seitens ihrer Dichtungen einem Verschleiß unterliegen und die Funktionssicherheit beeinträchtigen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Verdichten von Gas zu schaffen, mit der ein hoher Verdichtungswert erreichbar ist bei geringem Montage- und Wartungsaufwand und die funktions¬ sicher im Betrieb ist. Eine dahingehende Aufgabe löst eine Vorrichtung mit den Merkma.len des Anspruches 1.
Dadurch, daß erfindungsgemäß für einen dreistufigen Verdich¬ tungszyklus der Kolben für die Aufnahme des zu verdichtenden Gases mit dem Gehäuse drei in Reihe hintereinander geschaltete Trennkammern begrenzt, ist eine Druckerhöhung des Gases bei ausgesprochen klein aufbauender Vorrichtung von sehr kleinen auf sehr hohe Werte ohne weiteres möglich, beispielsweise von 5 auf 400 bar. Im übrigen ist mit nur einem bewegbaren Kolben, der zwei Totpunktstellungen durchfährt, ein dreistufiger Verdichtungsprozeß möglich, so daß der erfinduπgsgemäße Gas¬ verdichter wenig einem Verschleiß unterliegende Bauteile hat, was einem niedrigen Herstell- und Wartungsaufwand zugute kommt. Darüber hinaus ist ein funktionssicherer Betrieb ge¬ währleistet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weisen für die Reihenschaltung der Treπnkammern diese jeweils mindestens ein Ein- und ein Auslaßventil auf, wobei das jeweilige Einlaßventil einer in der Reihe nachfol¬ genden Trennkammer über eine Verbindungsleitung mit dem ihm zugeordneten Auslaßventil der vorangegangenen Trennkammer verbunden ist. Auf diese Art und Weise läßt sich mit nur sechs Ventilen der dreistufige Verdichtungsvorgang realisieren, was der Betriebssicherheit der Vorrichtung zugute kommt.
Vorzugsweise sind die Einlaß- und Auslaßventile aus gegenläu¬ fig arbeitenden Rückschlagventilen gebildet und paarweise für eine Verdichterstufe eingesetzt, wobei vorzugsweise sog. "Bernoulli-Ventile" zum Einsatz kommen können, wie sie in der deutschen Gebrauchsmusterschrift G 94 08 660.5 der Anmelderin beschrieben sind. Es hat sich gezeigt, daß diese dynamisch umsteuernden Rückschlagventile nahezu unempfindlich gegen Rückwirkungen aus Hochdruckleitungen sind, so daß ein stö¬ rungssicherer Betrieb des Verdichters gewährleistet ist. Mit den angesprochenen "Bernoulli-Ventilen" können zum einen die Schadräume minimal gehalten werden und zum anderen werden keine externen Einrichtungen zum Ansteuern der Ventile benö¬ tigt, beispielsweise in Form einer Nockenwelle.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungs¬ gemäßen Vorrichtung weist für den Antrieb des Kolbens das Trennelement zwei voneinander getrennte Zuführungen für Fluid auf, die mit ihrem einen Ende jeweils in eine Fluidkammer veränderlichen Volumens münden, die mittels einer Abdichtung voneinander getrennt und die von dem Kolben und dem Trennele¬ ment begrenzt sind. Das stationär angeordnete Trennelement, das man auch als sog. "Stator" der Vorrichtung ansehen könnte, erlaubt mithin unmittelbar die Fluidzuführung über sein Inne¬ res, so daß die längs des Außenumfanges des Trennelementes stattfindende Bewegung des Kolbens, den man auch als "Flugkol- beπ" bezeichnen könnte, keinesfalls behindert ist. Als Fluid kommt vorzugsweise Drucköl zum Einsatz; es könnte jedoch auch ein pneumatischer Antrieb für besondere Anwendungen des Ver¬ dichters gleichwirkend an die Stelle des Fluidantriebes tre¬ ten .
Mit der angesprochenen innenliegenden hydraulischen Ansteue- rung des Kolbens ist eine Art doppeltwirkender Zylinder aufge¬ baut, wobei der Stator die Funktion der Kolbenstange und der Flugkolben die Funktion des sonst üblicherweise feststehenden Zylindergehäuses übernehmen. Hiermit entsteht eine zu einem sonstigen bekannten Zylinder "inverse" Arbeitsweise mit dem Vorteil, daß Stator und Flugkolben nicht gegeneinander zu führen sind, sondern vielmehr nur der Flugkolbeπ gegen das Gehäuse geführt ist. Somit werden die für die Führung notwen¬ digen und grundsätzlich problematischen Abdichtstellen redu¬ ziert. Ferner wirken auf den Stator keine Reaktionskräfte ein und die bei den Zylindern üblicher Art oft benutzten Zuganker entfallen. Der Flugkolben selbst wird bei der erfindungsgemä¬ ßen Vorrichtung nur auf Zug beansprucht, so daß alle konstruk¬ tiven Maßnahmen gegen die sonst üblicherweise auftretende Knickbeanspruchung des Kolbens bei Zylindern entfallen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung ist das Innere des Kolbens über einen Druckentlastungskanal mit der Umgebung verbindbar, wobei ein vorzugsweise auf Umgebungsdruck gehaltener Entlastungsraum von dem Trennelement, dem Kolben und dem Gehäuse begrenzt ist. Aufgrund dieser Druckentlastung zur Atmosphäre hin sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Öl- und die Gasseite zuverlässig voneinander getrennt. Eventuell austretendes Lecköl kann unmittelbar in den Tank rückgeführt werden, wobei wegen der vorgenommenen Druckentlastung der anstehende Gas¬ druck immer größer ist.
Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist der bewegbare Kolben eine Verdrehsicherung auf, die mit einer die Lage des Kolbens anzeigenden Zeigereinrichtung versehen ist, die zum Umschalten der Bewegungsrichtung des Kolbens in seinen beiden Totpunkt¬ stellungen mit einer Umschalteinrichtung mit Endlagenschaltern zusammenwirkt. Auf diese Weise werden drei Funktionen - Ver¬ drehsicherung, Positionsanzeige des Kolbens und Aπsteuerung desselben - mit nur einer Baueinheit an zentraler Stelle der Vorrichtung verwirklicht, was wiederum deren geringer Baugröße zugute kommt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist mit fortschreitender Druckerhöhung die in der jeweiligen Trennkammer wirkende Kolbenfläche des Kolbens kleiner als die Kolbenfläche in der vorangegangenen Druckstufe ausgebildet. Die angesprochenen Flächenverhältnisse der Trenn¬ oder Druckkammern bestimmen neben dem Fluid- oder Öldruck des Antriebes den maximal erreichbaren Enddruck des Verdichters, wobei bei den gewählten abgestuften FlächenVerhältnissen bei Erreichen eines vorgebbaren maximalen Enddruckwertes der Kolben einfach stehen bleibt, so daß eine Überlastung durch Druck- und Temperatureinfluß mit Sicherheit vermieden ist.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungs¬ gemäßen Vorrichtung sind, zumindest bei einem Teil der Verbin¬ dungsleitungen, an diese Wärmetauscher angeschlossen. Hier¬ durch kann die bei der Kompression des Verdichters entstehende Wärme abgeführt werden, was wiederum der Funktionssicherheit der Vorrichtung zugute kommt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungs¬ gemäßen Vorrichtung ist über den Druckentlastungskanal in das Innere des Kolbens und/oder in den Entlastungsraum ein Kühl¬ mittel zuführbar. Hierdurch läßt sich die beim Verdichtungs¬ vorgang im Bereich des Kolbens auftretende Wärme besser ab¬ führen .
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung ist der Gasaustrag stufenlos über eine Ansteuerung der in die Fluidkammern, vorzugsweise mittels einer Pumpe und/oder einer Drossel, zuführbaren Fluidmengen vorgebbar. Der Gasaustrag des Verdichters kann mithin unabhän¬ gig von den Druckverhältnissen stufenlos durch eine Regelung der Fluidfördermenge geregelt werden, wobei sich einmal eine Einstellung über die vorgebbare Fördermenge der Pumpe anbietet und zusätzlich oder alternativ eine Einstellung über eine regelbare Drossel erfolgt. Eine weitere Möglichkeit bietet eine bedarfsgesteuerte Verlängerung der Umschaltzeit an den beiden Totpunktstellungen des Kolbens, so daß auch bei niedri¬ gem Durchsatz ein hoher Wirkungsgrad garantiert werden kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird vorzugsweise für eine Gasinnendruckanlage verwendet, bei der die zum Hochdruck verdichteten Gasmengen in einem Speicher bevorratet werden, von dem aus die für einen Spritzgußvorgang für die Form not¬ wendigen Gasmengen abrufbar sind. Es hat sich gezeigt, daß mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sich Gasinnendruckanlagen wirtschaftlicher betreiben lassen, als mit den bisher bekann¬ ten Kompressoren. Durch Abrufen der für einen Spritzgußvorgang notwendigen, hochverdichteten Gasmengen aus dem Speicher ist ein reibungsfreier Betrieb von Spritzgußmaschinen jedweder Art möglich.
Im folgenden ist die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig.l einen Längsschnitt durch den Verdichter;
Fig.2 einen um 90° gegenüber der Darstellung in Fig.l versetzt dargestellten Längsschnitt durch den Verdichter;
Fig.3 eine der Darstellung in Fig.l entsprechende Ansicht des Verdichters;
Fig.4 eine der Darstellung in Fig.2 entsprechende Ansicht des Verdichters;
Fig.5 eine Ansicht des Verdichters in Richtung des Pfeiles X in Fig.l gesehen;
Fig.6 eine Ansicht des Verdichters in Richtung des Pfeiles Y in Fig.l gesehen;
Fig.7 einen Schnitt längs der Linie Z - Z in Fig.3;
Fig.8, 9 eine Darstellung eines Wärmetauschers, teilwei¬ se im Längsschnitt und in Ansicht bzw. eine Ansicht in Richtung des Pfeiles W in Fig.8 gesehen ;
Fig.10,11 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Darstellung des Kolbens in seinen beiden Totpunktstellungen;
Fig.12 verschiedene. Volumen- und Druckverlaufe , wie sie in den Kammern I bis V der Vorrichtung herrschen ;
Fig.13 die Darstellung eines Schaltbildes einer Gasin¬ nendruckanlage, bei dem der erfindungsgemäße Verdichter Anwendung findet. Die in Fig.l dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein als Ganzes mit 10 bezeichnetes, jedoch aus mehreren Teilen bestehendes Gehäuse auf. Gemäß der Darstellung in Fig.l ist in der unteren Hälfte der Vorrichtung und innerhalb des Gehäuses 10 angeordnet ein Trennelement 12 vorhanden. Längs des Trenn¬ elementes 12 ist bewegbar ein Kolben 14 geführt, der für einen dreistufigen Verdichtuπgszyklus zwei Totpunktstellungen durch¬ fährt und der für die Aufnahme des zu verdichtenden Gases, vorzugsweise in Form von Stickstoffgas , mit dem Gehäuse 10 drei in Reihe hintereinander geschaltete Trennkammerπ III, IV und V begrenzt, die die Verdichtungskammern des Verdichters bilden .
Für die Reihenschaltung der Trennkammern III, IV und V weisen diese drei Einlaßventile 16a, b,c sowie drei Auslaßventile 18a, b,c auf. Das Veπtilpaar 16a, 18a ist dabei Teil der ersten Saug- bzw. Druckstufe, wohingegen das Ventilpaar 16b, 18b Teil der zweiten Saug- bzw. Druckstufe und das Ventilpaar 16c, 18c Teil der dritten Saug- bzw. Druckstufe des Verdichters sind. Wie insbesondere die Fig.l zeigt, ist das jeweilige Einlaßven-
/ til 16b, 16c einer in der Reihe nachfolgenden Trennkammεr IV, V über eine Verbindungsleitung 20, die in der Fig.l nur schema¬ tisch dargestellt ist, mit dem ihm zugeordneten Auslaßventil 18a bzw. 18b der vorangegangenen Trennkammer III bzw. IV verbunden. Neben den beiden Verbindungsleitungen 20 ist eine an das Einlaßventil 16a angeschlossene Einlaßleitung 22 für Gas niederen Druckes und eine Auslaßleitung 24, die an das Auslaßventil 18c angeschlossen ist, vorhanden, über die das mittels des Verdichters hoch verdichtete Gas für seine weitere Verwendung weitergeleitet wird.
Für den Antrieb des Kolbens 14 weist das Trennelement 12 zwei voneinander getrennte Zuführungen 26a, b für das Fluid in Form von Hydrauliköl auf, die mit ihrem einen Ende 28a, b jeweils in eine Fluid- bzw. Olkammer 1,11 veränderlichen Volumens münden, die mittels einer Abdichtung 30 voneinander getrennt und die von dem Kolben 14 und dem Trennelement 12 begrenzt sind. Die Abdichtung 30 ist durch einen am Trennelement 12 angeordneten Trennwulst gebildet, längs dessen Außenumfang in üblicher und daher nicht näher beschriebener Weise ein Dichtring verläuft.
Ein im Bereich der Unterseite des Verdichters angeordneter Entlastungsraum VI ist von dem Trennelement 12, dem Kolben 14 und dem Gehäuse 10 begrenzt. Dieser Entlastungsraum VI wird auf Umgebungsdruck gehalten, indem, wie dies insbesondere die Fig.7 zeigt, er über drei seitliche Ausnehmungen 32 mit der Umgebung in Verbindung steht, die von vier Längsstegen 34 des Gehäuses 10 seitlich begrenzt werden. Zwar sind über die Ausnehmungen 32 schalenartige Gehäusesegmente 36 gelegt, die mit den Längsstegen 34 fest verbunden sind, jedoch ist die derart hergestellte Abdeckung nicht druckdicht, mit der Folge, daß sich der Umgebungsdruck im Entlastungsraum VI einstellt. Ein weiterer Entlastungsraum VII ist durch das Innere des Kolbens 14 gebildet, der über einen Druckentlastungskanal 38 mit der Umgebung in Verbindung steht, so daß auch im Entla¬ stungsraum VII sich der Umgebungsdruck einstellt. Wie dies insbesondere die Fig.6 zeigt, kann sich der angesprochene Druckentlastungskanal 38 an seinem zur Umgebung hinweisenden Ende auch in zwei Kanalabschnitte 38a, b aufteilen.
Wie insbesondere die Fig.2 bis 4 sowie 7 zeigen, weist der bewegbare Kolben 14 eine mit 40 bezeichnete Verdrehsicherung auf, die mit einer die Lage des Kolbens 14 anzeigenden Zeiger¬ einrichtung 42 versehen ist, die zum Umschalten der Beweguπgs- richtung des Kolbens 14 in seinen beiden Totpunktstellungen mit einer Umschalteinrichtung (nicht dargestellt) mit zwei einander in Verfahrrichtung des Kolbens 14 gegenüberliegenden Endlagenschaltern 44 zusammenwirkt.
Wie insbesondere aus den Fig.l und 2 hervorgeht, sind die einzelnen Kammern I bis VII des Verdichters jeweils durch übliche und daher nicht näher beschriebene Gleitdichtungen voneinander getrennt. Der Kolben 14 wird, um ein Verklemmen oder Kippen zu vermeiden, als einzig mit größerem Verfahrweg bewegtes Teil der Vorrichtung an zwei weit auseinanderlie¬ genden Stellen durch Führungsbänder 46 geführt. So ist einmal für den Kolben 14 zwischen den Kammern III und IV eine Führung unmittelbar gegen das Gehäuse 10 vorgesehen, wohingegen die zweite Führung des Kolbens 14 längs des zylindrischen Außenum- fanges des Trennelementes 12 erfolgt. Eine weitere dritte oder Mittenführung ist zwischen der Abdichtung 30 des Trennelemen¬ tes 12 und den die Räume I und II bildenden Innenumfang des Kolbens 14 gegeben. Besonders wichtig bei der Herstellung ist demgemäß, zwei Toleranzen für die Führungsqualität zu beach¬ ten, nämlich zum einen die Konzentrizität zwischen Lauffläche des Kolbens 14 und der Öldruckkammer II und zum anderen das Fluchten der Gehäuselängsachse mit der Längsachse des Trenn¬ elementes 12. Durch die feste Einbaulage des Trenπele entes 12 über eine Endkappe 48 kann die fluchtende Lage mit Hilfe einer mit 50 bezeichneten sog. "Stuewe-Reibschlußverbindung" (Schrumpfscheibe HSD 50) genau eingestellt werden.
Gegenüber der das Fußteil des Gehäuses 10 bildenden Endkappe 48 ist als weiteres Gehäuseteil ein Kopfteil 52 vorhanden, auf den die Aufnahmen 54 mit den Rückschlagventilen 16c und 18c aufgesetzt sind. Die Aufnahmen 54 für die Rückschlagventile sind standardisierte Bauteile und werden, wie dies insbesonde¬ re die Fig.3 zeigt, für alle Rückschlagventile 16,18 zum Einsatz gebracht. Das Kopfteil 52 weist eine Mittenbohrung 56 auf, in die der Kolben 14 mit einer zylindrischen Verlängerung 58 eingreift, die wiederum von einer mittig angeordneten Sackbohrung 60 durchgriffen ist. Die Länge der Verlängerung 58 ist derart bemessen, daß.auch in der untersten Verfahrstellung des Kolbens 14 die Verlängerung 58 noch in die Zylinder- oder Mittelbohrung 56 eingreift.
Die erste wirksame Kolbenfläche 62 ist durch die in der Fig.l oben dargestellte Stirnseite des Kolbens 14 gebildet, die seitlich von dem Außenumfang des Kolbens 14 im Bereich der Führungsbänder 46 und dem Außenumfang der zylindrischen Ver- längerung 58 begrenzt ist. Die zweite wirksame Kolbenfläche 64 ist unterhalb des oberen Führungsbandes 46 absatzartig im Kolben 14 angeordnet und ist radial von dem Außenumfang des Kolbens 14 sowie dem Innenumfang des Gehäuses 10 im Bereich der Kammer IV begrenzt. Die dritte Kolbenfläche 66 ist durch die Spitze der Verlängerung 58 gebildet und radial vom Außen¬ umfang der Verlängerung 58 begrenzt. Die bei der Verdichtung mit fortschreitender Druckerhöhung in der jeweiligen Trennkam¬ mer III, IV, V wirkende Kolbenfläche 62,64,66 des Kolbens 14 ist kleiner ausgebildet als die Kolbenfläche in der jeweils vorangegangenen Druckstufe. Die erste Kolbenfläche 62 ist also größer ausgebildet als die zweite 64 und diese wiederum größer als die dritte Kolbenfläche 66.
Der Teil des Gehäuses 10, der die Trennkammern III und IV begrenzt und der endseitig jeweils ein Paar an Aufnahmen 54 mit Ventilen 16a, 18a und 16b, 18b aufweist, -ist endseitig über entsprechende Dichtungen druckdicht gegenüber der Umgebung abgeschlossen, was, wie bereits beschrieben, für den in der Fig.l unten dargestellten Gehäuseteil mit den seitlichen Ausnehmungen 32 nicht der Fall ist. Über den Druckentlastungs¬ kanal 38 des Trennelementes 12 ist in das Innere VII des Kolbens 14 und gegebenenfalls in den weiteren Entlastungsraum VI ein Kühlmittel (nicht dargestellt) zuführbar. Durch die beschriebenen druckentlasteten Räume VI und VII ist die Öl- und Gasseite des Verdichters sicher getrennt. Zugleich wird durch die Kammer VII eine minimal bewegte Masse des Kolbens 14 erreicht, womit die sonst üblichen Probleme durch die großen Trägheitskräfte der bewegten Massen bei bekannten Verdichtern vermieden sind. Durch das .Einbringen eines Kühlmediums über die Entlastungsbohrung 38 kann das Kühlmedium direkt an der thermisch besonders druckbelasteten Innenseite des Kolbens 14 wirken. Um einen optimalen Wirkungsgrad des Verdichters zu erreichen, sind die Verdichtungsverhältnisse, die Schadräume und die Wirkungsgrade der einzelnen Stufen entsprechend ausge¬ legt. Wie dies insbesondere die Fig.2 zeigt, ist es vorgesehen, auf die im Betrieb des Verdichters bewegte Zeigereinrichtung 42 eine durchsichtige Kappe 68 aufzusetzen, die mit dem Außenum¬ fang des Gehäuses 10 fest verbunden ist. Durch Wechseln der Druckbeaufschlagung und Druckentlastung über die Zuführungen 26a, b werden die Fluidkammern II bzw. I abwechselnd mit Hy- drauliköl befüllt bzw. wieder entleert, so daß der Kolben 14 in axialer Richtung hin und her bewegt wird. Hierbei kommt die Zeigereinrichtung der Verdrehsicherung 40 in den beiden Tot¬ punktstellungen des Zylinders 14 abwechselnd in die Nähe oder in Berührung mit dem oberen und unteren Endlagenschalter 44, die dann geschaltet als Teil der Umschalteinrichtung (nicht dargestellt) den Umsteuervorgang der Hydraulikzufuhr bzw. -abfuhr aus den Fluidkammern 1,11 ansteuern. Wie insbesondere die Fig.7 zeigt, besteht die Zeigereinrichtung 42 aus zwei kragenartigen Halsteilen, welche mittels einer Schraubverbin¬ dung und einem Schwalbenschwanzschloß auf- den Außenumfang des Kolbens 14 festgeklemmt werden. Die Kolbenführung erfolgt über die Zeigereinrichtung 42, welche durch zwei PTFE-Scheiben in einer der vier Längsöffπungen 32 geführt werden. Hierdurch ist eine radiale Bewegung des Kolbens sicher vermieden.
In die Verbindungsleitungen 20 kann jeweils ein Wärmetauscher 72 geschaltet werden, der als Kühleinrichtung dient und der die beim Verdichtungsvorgang auftretende Wärme des Gases diesem entzieht. Der hierfür zum Einsatz kommende Wärmetau¬ scher nach den Fig.8 und 9 weist Anschlußstellen 74a, b auf, die an die jeweilige Verbindungsleitung 20 angeschlossen werden und die dem Ein- bzw. Ausleiten des Gases in den bzw. aus dem Wärmetauscher 72. dienen. Wie insbesondere die Fig.8 zeigt, wird das Gas über eine Wendel 76 innerhalb des Wärme¬ tauschers 72 geführt und im Gegenstrom mittels Wasser gekühlt, das über die Anschlüsse 78 in den und aus dem Wärmetauscher 72 gelangt. Dahingehende Wärmetauscher sind der Fachwelt hinrei¬ chend bekannt, so daß hierauf nicht mehr näher eingegangen wird. Das mittels des Wärmetauschers 72 gekühlte Gas wird dann für einen weiteren Komprimierungsvorgang über die jeweilige Verbindungsleitung 20 erneut dem Verdichter zur Verfügung gestellt. Im Kopfteil 52 sowie im mittleren Abschnitt des Gehäuses 10 der die Trennräume III und IV umfaßt, sind Meßan¬ schlüsse 79 vorgesehen (Fig. 2), in die Druckindikatoren zur Überwachung der Vorrichtung eingesetzt werden können. Solche Meßindikatoren können auch an anderer Stelle der Vorrichtung, sofern notwendig, entsprechend eingesetzt werden.
Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand der Fig. 10 bis 12 näher erläutert, wobei der besseren Darstellung und Übersichtlichkeit wegen die Fig. 10 und 11 die Vorrichtung nur in prinzipieller Darstellung zeigen. Die zu der prinzi¬ piellen Darstellung gemachten Ausführungen gelten jedoch ebenso für den Verdichter nach den Fig. 1 bis 9. In der Fig. 12 sind die Volumen- und Druckverhältnisse für die Kammern I bis V wiedergegeben, wobei die Verhältnisse auf der in der Fig. 12 gesehen linken Bildhälfte zwischen den beiden senk¬ recht angeordneten Strichlinien den Umschaltvorgang des Kol¬ bens 14 von seiner unteren in der Fig. 11 dargestellten Tot¬ punktstellung in die obere Totpunktstellung nach der Fig. 10 betreffen und in die Fig. 12 rechts davon angeordneten Kurven¬ verläufe bis zum nächsten senkrechten Strichlinienverlauf den Umschaltvorgang von einer Darstellung nach der Fig. 10 in die Fig. 11 betreffen. Die gesamte Darstellung der Fig. 12 zwi¬ schen den beiden äußersten einander abgewandten senkrechten Strichlinien betreffen also das Durchlaufen des Kolbens 10 zwischen zwei aufeinander folgenden Totpunktstellungen und bilden einen dreistufigen Verdichtungszyklus. Nach Ablauf dieses Zyklusses beginnt ein neuer Vorgang, was in der Fig. 12 andeutungsweise auf der rechten Bildhälfte randseitig darge¬ stellt ist.
Durch Druckbeaufschlagung über die Zuführleitung 26b mit Hydrauliköl wird die Fluidkammer I befüllt und der Kolben 14 fährt von seiner in der Fig. 11 darstellten linken Totpunkt- oder Endstellung in seine in der Fig. 10 gezeigte rechte Endstellung. Der damit einhergehende Druckverlauf in der Fluidkam er I ist in Fig. 12 dargestellt. Mit dem Bewegen des Kolbens 14 in seine rechte Endstellung wird über die Sauglei¬ tung 22 und das Rückschlagventil 16a Gas, beispielsweise Stickstoffgas, aus einem Behälter mit einem Druck von 5 bar in die Niederdruckkammer III gesaugt.
Bei dieser Verfahrbewegung des Kolbens 14 geht sowohl das Volumen als auch der Druck in der Fluidkammmer II auf Null zurück und das in der Kammer II befindliche Fluid wird über die Zuführleitung 26a abgeführt. Ferner wird das in der Mit¬ teldruckkammer IV befindliche Gas über das Auslaßventil 18b und das Einlaßventil 16c in die Hochdruckkammer V gebracht. Hierbei ergibt sich in der Kammer IV der in der Fig. 12 links gezeigte Verdichtungsvorgang und für die Kammer V ein Ansaugen des Gases. Beim anschließenden Umschalten mittels den Endla¬ genschaltern 44 der Umschalteiπrichtung bewegt sich der Kolben 14 von seiner in der Fig. 10 dargestellten Stellung erneut in seine frühere obere Totpunktlage gemäß der Darstellung in Fig. 11 zurück. Diese Verfahrbewegung wird dadurch erreicht, daß über die Zuführleitung 26a Fluid in die Kammer II gepumpt wird, wohingegen die Kammer I über die Zuführleitung 26b drucklos gehalten ist.
Bei dieser erneuten Verfahrbewegung kommt es zu einem Ver¬ dichtungsvorgang des Gases in der Kammer III, welches über das Auslaßventil 18a, die Verbindungsleitung 20 und das Einlaßven¬ til 16b in die Mitteldruckkammer IV gepreßt wird. Es kommt also zu einem Ansaugvorgang in der Kammer IV gemäß der Dar¬ stellung auf der rechten Bildhälfte der Fig. 12. Ferner kommt es zu einem Verdichtungsvorgang in der Hochdruckkammer V, so daß in der zweiten Phase nach dem Umschalten die auf den gewünschten Enddruck verdichtete Gasmenge über das Auslaßven¬ til 18c und die Leitung 24 aus dem Verdichter abgeführt wird. Das abgeführte Gas -kann dann ohne weiteres auf 400 bar hoch¬ verdichtet sein. Neben Stickstoffgas ist der Verdichter auch für die Komprimierung von Luft geeignet. Nach Ablauf des dreistufigen Verdichtungs- und Saugvorganges beginnt ein eneuter Zyklus wie eben beschrieben, d. h. der Kolben 14 verfährt erneut von seiner in der Fig. 11 dargestellten Stel¬ lung in eine nach der Fig. 10. Da die Räume VI und VII vor¬ zugsweise drucklos gehalten sind, mithin dort also die Druck- werte konstant sind, wurde davon abgesehen, deren Druckverlauf in der Darstellung nach der Fig. 12 wiederzugeben. In den Zuführungen 38a, b können zur Erleichterung des Umschaltvor¬ ganges gegenläufig arbeitende Rückschlagventile (nicht darge¬ stellt) eingesetzt sein.
Im folgenden wird anhand der Fig. 13 die Verwendung der Vor¬ richtung nach den Fig. 1 bis 12 für eine Gasinnendruckanlage aufgezeigt, wobei die an sich bekannte Gasinnendruckanlage nur insoweit beschrieben wird als sie zur Erläuterung der Erfin¬ dung notwendig ist. Der Gasaustrag des Verdichters ist stufen¬ los über eine Ansteuerung der in die Fluidkammern I, II zu¬ führbaren Fluidmengen vorgebbar. Hierzu kann man eine stufen¬ los einstellbare Hydraulikpumpe 80 und/oder eine einstellbare Drossel 82 zum Einsatz bringen". Der Enddruck auf der Gasseite des Verdichters hängt dabei nur vom Eingangsdruck und dem Verhältnis der Verdichterkammern III bis V ab, wobei sich der Enddruck mit Hilfe des Eingangsdrucks regeln läßt. Die Um¬ schaltung der Fluidkammern I bis II wird über ein 4/3-Wegeven- til 84 vorgenommen, das über die Endlagenschalter 44 der Umschalteinrichtung (nicht darstellt) entsprechend angesteuert wird.
Die zum Hochdruck verdichteten Gasmengen werden über die Anschlußleituπg 24, die über ein Rückschlagventil 86 bekannter Bauart abgesichert ist, an einen Speicher 88 abgegeben, bei¬ spielsweise in Form eines Hydrospeichers . Das Gas wird dort bevorratet und die für einen Spritzgußvorgang für die Form 90 notwendigen Gasmengen sind dann abrufbar. Mit der in der Fig. 13 dargestellten Gasinnendruckanlage läßt sich also ein konti¬ nuierlicher Gaseintrag in eine Spritzgußform über einen Hydro- Speicher 88 erreichen, wobei der Verdichter über die Zuführ¬ leitung 22 aus Stickstoffvorratsbehaltern 92 mit Gas zum Laden der Kammer III versorgt wird. Da der erfindungsgemäße Verdich¬ ter klein aufbaut und im übrigen kostengünstig herstellbar ist, läßt er sich in besonders vorteilhafter Weise für Gasin¬ nendruckanlagen jedweder Art einsetzen.

Claims
P a t e n t a n s p r ü c h e
Vorrichtung zum Verdichten von Gas, mit einem Gehäuse (10), in dem ein Treπnelement (12) angeordnet ist, längs dessen ein mittels eines Antriebes bewegbarer Kolben (14) geführt ist, der zwei Totpunktstellungen durchfährt, dadurch gekennzeichnet, daß für einen dreistufigen Verdichtungszyklus der Kolben (14) für die Aufnahme des zu verdichtenden Gases mit dem Gehäuse (10) drei in Reihe hintereinander geschaltete Trennkammern (III,IV, V) begrenzt .
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Reihenschaltung der Trennkammern (III, IV, V) diese jeweils mindestens ein Ein (16a , b , c) - und ein Auslaßventil (18a, b,c) aufweisen und daß das jeweilige Einlaßventil (16b, c) einer in der Reihe nachfolgenden Treπnkammer (IV,V) über eine Verbindungsleitung (20) mit dem ihm zugeordneten Auslaßventil (18a, b) der vorangegangenen Trennkammer (111,1V) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich¬ net, daß für den Antrieb des Kolbens (14) das Trennelement (12) zwei voneinander getrennte Zuführungen (26a, b) für Fluid aufweist, die mit ihrem einen Ende (28a, b) jeweils in eine Fluidkam er (1,11) veränderlichen Volumens münden, die mittels einer Abdichtung (30) voneinander getrennt und die von dem Kolben (14) und dem Trennelement (12) begrenzt sind . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere (VII) des Kolbens (14) über einen Druckentlastungskanal (38) mit der Umgebung verbind¬ bar ist und daß ein vorzugsweise auf Umgebungsdruck gehal¬ tener Entlastungsraum (VI) von dem Trennelement (12) , dem Kolben (14) und dem Gehäuse (10) begrenzt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegbare Kolben (14) eine Ver¬ drehsicherung (40) aufweist, die mit einer die Lage des Kolbens (14) anzeigenden Zeigereinrichtung (42) versehen ist, die zum Umschalten der Bewegungsrichtung des Kolbens (14) in seinen beiden Totpunktstellungen mit einer Um¬ schalteinrichtung mit Endlagenschaltern (44) zusammen¬ wirkt .
Vorrichtung nach einem der Ansprüche l'bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit fortschreitender Druckerhöhung die in der jeweiligen Trennkammer (III,IV,V) wirkende Kolben¬ fläche (62,64,66) des Kolbens (14) kleiner als die Kolben¬ fläche in der vorangegangenen Druckstufe ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest bei einem Teil der Verbin- duπgsleituπgen an diese Wärmetauscher (72) angeschlossen sind .
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß über den Druckentlastungskanal (38) des Trennelemeπtes (12) in das Innere (VII) des Kolbens (14) und/oder in den Entlastungsraum (VI) ein Kühlmittel zuführbar ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasaustrag stufenlos über eine Ansteuerung der in die Fluidkammern (1,11) , vorzugsweise mittels einer Pumpe (80) und/oder einer Drossel (82) , zuführbaren Fluidmengen vorgebbar ist.
10. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 für eine Gasinnendruckanlage, bei der die zum Hoch¬ druck verdichteten Gasmengen in einem Speicher (88) bevor¬ ratet werden, von dem aus die für einen Spritzgußvorgang für die Form (90) notwendigen Gasmengeπ abrufbar sind.
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