EP1541867A1 - Kolbenkompressor zum Verdichten gasförmiger Medien in wenigstens zwei Arbeitsräumen - Google Patents

Kolbenkompressor zum Verdichten gasförmiger Medien in wenigstens zwei Arbeitsräumen Download PDF

Info

Publication number
EP1541867A1
EP1541867A1 EP03028312A EP03028312A EP1541867A1 EP 1541867 A1 EP1541867 A1 EP 1541867A1 EP 03028312 A EP03028312 A EP 03028312A EP 03028312 A EP03028312 A EP 03028312A EP 1541867 A1 EP1541867 A1 EP 1541867A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
piston part
valves
working space
cylinder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03028312A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Beat Frefel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fritz Haug AG
Original Assignee
Fritz Haug AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fritz Haug AG filed Critical Fritz Haug AG
Priority to EP03028312A priority Critical patent/EP1541867A1/de
Priority to US10/581,614 priority patent/US20070116588A1/en
Priority to EP04803681A priority patent/EP1702162B1/de
Priority to DE502004005581T priority patent/DE502004005581D1/de
Priority to PCT/EP2004/014024 priority patent/WO2005059362A1/de
Publication of EP1541867A1 publication Critical patent/EP1541867A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • F04B5/00—Machines or pumps with differential-surface pistons
    • F04B5/02—Machines or pumps with differential-surface pistons with double-acting pistons
    • 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 piston compressor for compression gaseous media in at least two workrooms with the Features of the independent claim.
  • this object is achieved with a reciprocating compressor solved with the features of the independent claim.
  • a piston compressor for compressing gaseous media has a Stepped piston with a first piston part and at least one second coaxially arranged piston part.
  • the piston compressor has a first cylinder with an inner cylinder Bore for receiving the first piston part to form a first working space.
  • the second cylinder also has an inner bore for receiving the second piston part to Formation of a second workspace.
  • the second piston part a smaller diameter than the first piston part on.
  • Each of the at least two cylinders is through a plate closed with valve assemblies, wherein the second piston part with the smaller diameter through an opening in one of the Plates with valve assemblies is performed.
  • the stepped piston is in the compressor to and fro, whereby gaseous medium sucked and then compacted.
  • a working space is annular (annular gap), while the other working space is cylindrical is.
  • the strokes of the stepped piston for example via a connecting rod system with a drive via a crank mechanism respectively.
  • the stepped piston via a piston rod or a guide piston connected to the drive.
  • the plates with valve assemblies close the cylinders and serve for inlet and outlet control of the gaseous to be compressed Medium.
  • Such a valve arrangement has different Advantages. So the plates with the valve arrangements can be simple be assembled and disassembled.
  • a modular design is characterized also allows, as the necessary valves to simple Way to be attached to the plates.
  • the advantages of this design lies in the good utilization of the cylinder cross-section and the smoothly moving valve plates. The dead space, the wear and the flow losses are therefore low in this valve assembly and it is suitable therefore especially for smaller and high-speed compressors.
  • the first piston part is at one End of the second piston part arranged.
  • the piston part with the larger diameter thus forms the front end of the stepped piston.
  • the first piston part forms a cylindrical working space and the second smaller piston part forms an annular Working space.
  • the piston parts and the two cylinders are thus arranged such that compression in push-pull he follows .
  • the gaseous medium becomes in a direction of movement each compacted in one workspace and in the other workspace sucked in (and vice versa).
  • the second piston part becomes arranged at the end of the first piston part.
  • This forms the second piston part whose diameter is smaller than the diameter of the first piston part is the front end of the stepped piston.
  • the second smaller piston part forms a cylindrical Working space and the first larger piston part forms an annular Working space.
  • the piston parts and the two cylinders are arranged so that a compression in the "same clock" he follows. In this arrangement, one direction of movement is in each case equally effective for both workspaces. A compression finds So in the two workrooms simultaneously. The compression however, takes place in two stages. In a first Stage is a compression on the (through the second working space formed) annular gap. The compression in the second Stage takes place via the piston surface of the second piston part, which forms the front end of the stepped piston.
  • the piston parts are each preferably opposite by means of piston rings the inner bore of the cylinder parts sealed.
  • the losses via the piston rings from the second stage to the first stage escape and not get outside. This can cause gas losses be minimized considerably. Furthermore, the burdens lowered to the piston rings.
  • the diameter of the second smaller piston part compared to the diameter of the first larger piston part selected such that the annular gap volume the first stage has three to four times the volume, as the working space at the front end of the stepped piston.
  • the plates with valve arrangements at least an intake valve and at least one exhaust valve. This ensures that each in one direction of movement Air or other gaseous media via an inlet valve sucked and in the opposite movement the compressed air is expelled through the exhaust valves.
  • Advantageous have the plates to holes for the valve assemblies on. At these holes, the corresponding valves to be ordered. Such holes can be done with little effort on the plates, which are preferably made of metal such as steel or aluminum, are introduced.
  • the intake valves and exhaust valves as lamellar valves, as reed valves, or individual valves are designed with spring return.
  • a slat closes (opens respectively) the passage through one each Bore for the passage of the media.
  • a tongue closes (respectively opens) the passage through several holes to carry out the media at the same time.
  • a single valve closes (opens respectively) the passage through one each Drill hole or multiple holes to carry the media.
  • Such valves are particularly suitable for use in a compression unit with small displacement. These valve types are characterized by the fact that they produce easily and cheaply or to be referred to. Also they can be done easily be arranged in the plate.
  • the plates are sealed against the cylinder parts by seals, For example, gaskets, O-ring seal or possibly sealed metallic gaskets.
  • a piston compressor designated by 15 is provided with a Stepped piston 1 shown.
  • the stepped piston 1 consists of two piston parts: a first piston part 16 and a second Piston Part 17.
  • the pistons are of course basic arranged symmetrically and coaxially in an axis A.
  • the stepped piston 1 can go back and forth in the x-direction along the axis A. move around.
  • the first piston part 16, which is the front end of the stepped piston is arranged in a first cylinder 7.
  • the diameter of the first piston part 16 is larger as the diameter of the second piston part 17.
  • Above one Piston surface 30 of the first cylinder 7 is a through the first cylinder 7 formed working space 21, completed through the valve plate 9.
  • Another working space 22 is in the range of the second cylinder 8 and the second piston part 17. This working space 22 is evidently annular designed.
  • the compressor 15 further has a cylinder head 29.
  • the plate 9 is located between the Cylinder head 29 and the first cylinder 7.
  • the other plate 9 with the valve assemblies which the annular gap or working space 22 closes, is between the first Cylinder 7 and the second cylinder 8 is arranged.
  • Center points the plate 2 has a circular opening 20 whose diameter preferably the diameter of the inner bore 19 of the second cylinder 8 corresponds. But the opening 20 can also be configured such that a seal with the piston part 17 is present.
  • At the plates 2 and 9 are each at least one Inlet valve 3 and 13 and one exhaust valve 4 and 14th arranged.
  • the inlet valves 3 and 13 and the exhaust valves 4 and 14 as lamella valves 31 designed.
  • the piston parts 16 and 17 have on their lateral surfaces Piston rings 5 for sealing the respective working spaces 21 or 22 on.
  • the front Piston part 16 further has guide elements 6, on the one hand to increase the stability of the stepped piston 1 and on the other hand by the distance between the stepped piston 1 and the cylinder (here only the cylinder part 7) to minimize. This can increase the efficiency the reciprocating compressor 15 can be improved.
  • the stepped piston 1 compresses, for example, during the downward movement in the x-direction, a gaseous medium, in particular air, wherein the compressed medium ejected via the outlet valve 14 can be. With the same downward movement will be in the first Working chamber 21 sucked the gaseous medium. Emotional the stepped piston 1 in the reverse direction, takes place Process in the opposite way.
  • the arrows shown in Figure 1 illustrate the incoming and outgoing air.
  • FIG 2 an alternative embodiment of a reciprocating compressor 15 shown.
  • This piston compressor 15 compresses air or other gaseous media in common mode. So is about a stepped piston 1 forward, so in the direction of the cylinder head 29 moves, the air in the working spaces 21 and 22 is compressed. If the pressure in the workrooms exceeds a certain level Level, so the compressed air escapes over the respective Exhaust valves 4 or 14.
  • the compaction takes place in two stages. In a first stage is the medium via the annular gap 28 in the lower working space 21 compressed. In the second stage, the medium is in the front working space 22 over the piston surface 30 of the front piston 17th compacted. Due to the relatively small piston area 30 higher end pressures can be achieved here.
  • the order is characterized among other things by the fact that the losses over the piston rings 5 exit from the second stage in the first stage and thus not get outside. So can gas losses be minimized considerably.
  • the burdens minimized to the piston rings 5, since due to the high pressure support in the lower working space 21 of acting on the piston rings 5 Differential pressure with respect to the front working space 22 is smaller.
  • the second piston part 16 has in addition to piston rings 5 via additional guide elements 6. Depending on the dimensions and application, several such sealing elements and / or guide elements are arranged.
  • a stepped piston 1 is replaced by a oscillating drive, for example via a crank mechanism emotional.
  • the stepped piston 1 is preferably via a piston rod connected to the drive.
  • the leadership of the stepped piston 1 can in particular by a crosshead (also not shown) respectively.
  • FIG. 3 shows a section through an upper plate 9 the representation of an intake valve 3 in the embodiment as Lamella valve 31.
  • an inlet valve 3 is in the Plate 9 to provide a bore 23 in the form of a through hole, which is covered by a respective Lammelle.
  • the Lamella valves 31 are mounted eccentrically. At least each is a Lammelle as inlet and outlet valve to provide in total. The number of slats depends essentially from the size and the intended performance data.
  • the piston parts 16 and 17 recesses have at locations where components of the valves 3 and 4 in the Protrude displacement. The position of the stepped piston 1 to the Longitudinal axis A must be fixed.
  • the intake valves 3 and exhaust valves 4 may accordingly the version with louvered valves 31 each also as a tongue valve be executed, in which case a tongue several holes 23 at the same time (not shown).
  • FIG. 4 shows by way of example a valve arrangement on one side Plate 9, which also analog for the valve assembly of the plate 2 of the annular gap 28 apply.
  • the valves 3 and 4 are as individual valves executed with spring return 33, which centrally are arranged above the holes 23.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compressor (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

Ein Kolbenkompressor (15) zum Verdichten gasförmiger Medien enthält einen Stufenkolben (1) mit einem ersten Kolbenteil (16) und einem zweiten Kolbenteil (17), welche in einer Achse angeordnet sind. Zwei Zylinder (7, 8) mit inneren Bohrungen verschiedener Durchmesser bilden zwei Arbeitsräume (21, 22). Die Zylinder werden durch Platten (2, 9) mit Ventilanordnungen verschlossen. Dabei wird im Durchmesser kleinere der Kolbenteil (17) durch eine Öffnung (20) in der Platte (2) geführt. Als Ventile eignen sich insbesondere Lamellenventile, Zungenventile oder auch Ventile mit Federrückstellung. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolbenkompressor zum Verdichten gasförmiger Medien in wenigstens zwei Arbeitsräumen mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs.
Es sind bereits zahlreiche Kolbenkompressoren mit mehreren Arbeitsräumen bekannt und gebräuchlich. So beschreibt beispielsweise die US 4 889 039 einen Kolbenkompressor, in welchem die Ventile jeweils im Zylindermantel angeordnet sind. Solche Kompressoren sind verhältnismässig aufwendig herzustellen und entsprechend teuer. Ein wesentlicher Nachteil einer Ventilanordnung im Zylindermantel sind die relativ grossen Schadraumvolumen, welche speziell bei kleineren Kompressoren mit kleinen Hubvolumen einen schlechten Verdichtungswirkungsgrad verursachen.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Bekannten zu vermeiden, insbesondere einen Kompressor der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher sich durch eine einfache und günstige Herstellbarkeit und zugleich durch gute Leistungsdaten auszeichnet. Insbesondere soll eine leichte Montage in Modulbauweise möglich sein. Der Kompressor soll weiter eine lange Lebensdauer aufweisen.
Erfindungsgemäss werden diese Aufgabe mit einem Kolbenkompressor mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst.
Ein Kolbenkompressor zum Verdichten gasförmiger Medien weist einen Stufenkolben mit einem ersten Kolbenteil und wenigstens einen zweiten koaxial angeordneten Kolbenteil auf. Der Kolbenkompressor verfügt über einen ersten Zylinder mit einer inneren Bohrung zur Aufnahme des ersten Kolbenteils zur Bildung eines ersten Arbeitsraumens auf. Der zweite Zylinder verfügt ebenfalls eine innere Bohrung zur Aufnahme des zweiten Kolbenteils zur Bildung eines zweiten Arbeitsraumes. Dabei weist der zweite Kolbenteil einen kleineren Durchmesser als der ersten Kolbenteil auf. Jeder der wenigstens zwei Zylinder ist durch eine Platte mit Ventilanordnungen verschlossen, wobei der zweite Kolbenteil mit dem kleineren Durchmesser durch eine Öffnung in einer der Platten mit Ventilanordnungen geführt ist. Der Stufenkolben ist im Kompressor hin- und her beweglich, wodurch gasförmiges Medium angesaugt und dann verdichtet wird. Mit Hilfe des Stufenkolbens ist eine Verdichtung in wenigstens zwei getrennten Arbeitsräumen möglich. Ein Arbeitsraum ist dabei ringförmig (Ringspalt) ausgebildet, während der andere Arbeitsraum zylindrisch ausgebildet ist. Die Hubbewegungen des Stufenkolbens können beispielsweise über ein Pleuelsystem mit einem Antrieb über einen Kurbeltrieb erfolgen. Dazu ist der Stufenkolben über eine Kolbenstange oder einen Führungskolben mit dem Antrieb verbunden.
Die Platten mit Ventilanordnungen verschliessen die Zylinder und dienen zur Ein- und Auslasssteuerung des zu verdichtenden gasförmigen Mediums. Eine solche Ventilanordnung hat verschiedene Vorteile. So können die Platten mit den Ventilanordnungen einfach montiert und demontiert werden. Eine Modulbauweise wird dadurch ebenfalls ermöglicht, da die notwendigen Ventile auf einfache Art und Weise auf die Platten angebracht werden können. Der Vorteile dieser Bauart liegt in der guten Ausnützung des Zylinderquerschnittes und der sich reibungsfrei bewegenden Ventilplatten. Der Schadraum, die Abnutzung und die Strömungsverluste sind daher bei dieser Ventilanordnung gering und sie eignet sich daher besonders für kleinere und schnelllaufende Kompressoren.
In einer ersten Ausführungsform ist der erste Kolbenteil an einem Ende des zweiten Kolbenteils angeordnet. Das Kolbenteil mit dem grösseren Durchmesser bildet damit das vordere Ende des Stufenkolbens. Der erste Kolbenteil bildet einen zylindrischen Arbeitsraum und der zweite kleinere Kolbenteil bildet einen ringförmigen Arbeitsraum. Die Kolbenteile und die beiden Zylinder sind damit derart angeordnet, dass eine Kompression im Gegentakt erfolgt . Das gasförmige Medium wird in einer Bewegungsrichtung jeweils in einem Arbeitsraum verdichtet und im anderen Arbeitsraum angesaugt (und umgekehrt).
Da sich die Gaskräfte, die einerseits auf die ganze Kolbenfläche und andererseits nur auf den Ringspalt wirken, in den Arbeitsräumen teilweise aufheben, findet eine Entlastung der Kräfte auf den Antrieb statt. Ein weiterer Effekt dieser Anordnung ist ein ausgeglichener Drehmomentverlauf und damit eine bessere Laufruhe.
In einer alternativen Ausführungsform wird der zweite Kolbenteil am Ende des ersten Kolbenteils angeordnet. Damit bildet der zweite Kolbenteil, dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser des ersten Kolbenteils ist, das vordere Ende des Stufenkolbens. Der zweite kleinere Kolbenteil bildet einen zylindrischen Arbeitsraum und der erste grössere Kolbenteil bildet einen ringförmigen Arbeitsraum. Die Kolbenteile und die beiden Zylinder sind derart angeordnet, dass eine Kompression im "gleichen Takt" erfolgt. In dieser Anordnung ist jeweils eine Bewegungsrichtung gleichwirkend für beide Arbeitsräume. Eine Verdichtung findet also in den beiden Arbeitsräumen gleichzeitig statt. Die Verdichtung findet jedoch in zwei Stufen statt. In einer ersten Stufe erfolgt eine Verdichtung über den (durch den zweiten Arbeitsraum gebildeten) Ringspalt. Die Verdichtung in der zweiten Stufe erfolgt über die Kolbenfläche des zweiten Kolbenteils, welcher das vordere Ende des Stufenkolbens bildet.
Die Kolbenteile sind jeweils bevorzugt mittels Kolbenringen gegenüber der inneren Bohrung der Zylinderteile abgedichtet. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass die Verluste über die Kolbenringe aus der zweiten Stufe in die erste Stufe austreten und nicht ins Freie gelangen. Dadurch können Gasverluste erheblich minimiert werden. Im Weiteren werden die Belastungen auf die Kolbenringe gesenkt.
Vorzugsweise wird beispielsweise der Durchmesser des zweiten kleineren Kolbenteils im Vergleichs zum Durchmesser des ersten grösseren Kolbenteils derart gewählt, dass das Ringspaltvolumen der ersten Stufe ein drei bis vier Mal so grosses Volumen hat, wie der Arbeitsraum am vorderen Ende des Stufenkolbens.
Vorteilhaft ist es, wenn die Platten scheibenförmig ausgebildet sind und die Arbeitsräume stirnseitig begrenzen, wodurch auf einfache Art und Weise die Arbeitsräume verschlossen werden. Dadurch wird auch eine einfache und kompakte Bauweise von Kompressoren ermöglicht.
Vorteilhaft ist es, wenn die Platten mit Ventilanordnungen wenigstens ein Einlassventil und wenigstens ein Auslassventil verfügen. Damit wird sichergestellt, dass jeweils in einer Bewegungsrichtung Luft oder andere gasförmige Medien über ein Einlassventil angesaugt und bei der entgegengesetzten Bewegung die verdichtete Luft über die Auslassventile ausgestossen wird. Vorteilhaft weisen die Platten dazu Bohrungen für die Ventilanordnungen auf. An diesen Bohrungen können die entsprechenden Ventile angeordnet werden. Solche Bohrungen können mit geringem Aufwand auf die Platten, welche vorzugsweise aus Metall wie Stahl oder Aluminium bestehen, eingebracht werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Einlassventile und Auslassventile als Lamellenventile, als Zungenventile, oder Einzelventile mit Federrückstellung ausgestaltet sind. Eine Lamelle verschliesst (respektive öffnet) den Durchgang durch jeweils eine Bohrung zur Durchführung der Medien. Eine Zunge verschliesst (respektive öffnet) den Durchgang durch jeweils mehrere Bohrungen zur Durchführung der Medien gleichzeitig. Ein Einzelventil verschliesst (respektive öffnet) den Durchgang durch jeweils eine Bohrung oder mehrerer Bohrungen zur Durchführung der Medien. Solche Ventile eignen sich besonders zum Einsatz in einer Kompressionseinheit mit kleinen Hubvolumen. Diese Ventiltypen zeichnen sich dadurch aus, dass sie einfach und günstig herzustellen oder zu beziehen sind. Auch können sie auf einfache Weise in der Platte angeordnet werden.
Die Platten werden gegenüber den Zylinderteilen durch Dichtungen, beispielsweise Flachdichtungen, O-Ring-Dichtung oder allenfalls metallische Dichtungen abgedichtet.
Weitere Einzelmerkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele und aus den Zeichnungen. Es zeigen:
Figur 1:
Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Kolbenkompressors,
Figur 2:
Querschnitt durch ein alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Kolbenkompressors,
Figur 3:
vergrösserte Darstellung eines Schnittes durch den oberen Teil eines Kolbenkompressors mit Lamellenventilen und
Figur 4:
vergrösserte Darstellung eines TeilQuerschnittes durch einen weiteren Kolbenkompressor mit Ventilen, welche eine Federrückstellung aufweisen.
In Figur 1 ist ein mit 15 bezeichneter Kolbenkompressor mit einem Stufenkolben 1 dargestellt. Der Stufenkolben 1 besteht aus zwei Kolbenteilen: einem ersten Kolbenteil 16 und einem zweiten Kolbenteil 17. Die Kolben sind selbstverständlich grundsätzlich symmetrisch und koaxial in einer Achse A angeordnet. Der Stufenkolben 1 kann sich in x-Richtung entlang der Achse A hin- und her bewegen. Der erste Kolbenteil 16, welcher das vordere Ende des Stufenkolbens definiert, ist in einem ersten Zylinder 7 angeordnet. Der Durchmesser des ersten Kolbenteils 16 ist grösser als der Durchmesser des zweiten Kolbenteils 17. Oberhalb einer Kolbenfläche 30 des ersten Zylinders 7 befindet sich ein durch den ersten Zylinder 7 gebildeter Arbeitsraum 21, abgeschlossen durch die Ventilplatte 9. Ein weiterer Arbeitsraum 22 ist im Bereich des zweiten Zylinders 8 und des zweiten Kolbenteils 17 angeordnet. Dieser Arbeitsraum 22 ist ersichtlicherweise ringförmig ausgestaltet.
In Figur 1 verfügt der Kompressor 15 weiter über einen Zylinderkopf 29. In diesem Fall befindet sich die Platte 9 zwischen dem Zylinderkopf 29 und dem ersten Zylinder 7. Allenfalls ist vorstellbar, auf den dargestellten Zylinderkopf 29 zu verzichten und nur eine Platte 2 mit Ventilanordnung als Abschluss des Zylinders 7 einzusetzen.
Die andere Platte 9 mit den Ventilanordnungen, welche den Ringspalt bzw. Arbeitsraum 22 verschliesst, ist zwischen dem ersten Zylinder 7 und dem zweiten Zylinder 8 angeordnet. Mittig weist die Platte 2 eine kreisförmige Öffnung 20 auf, dessen Durchmesser vorzugsweise dem Durchmesser der inneren Bohrung 19 des zweiten Zylinders 8 entspricht. Die Öffnung 20 kann aber auch derart ausgestaltet sein, dass eine Dichtung mit dem Kolbenteil 17 vorliegt. An den Platten 2 und 9 sind jeweils wenigstens ein Einlassventil 3 bzw. 13 und jeweils ein Auslassventil 4 bzw. 14 angeordnet. So sind beispielsweise in Figur 1 die Einlassventile 3 und 13 sowie die Auslassventile 4 und 14 als Lamellenventile 31 ausgestaltet. Selbstverständlich sind auch andere Ventilarten einsetzbar. Die Kolbenteile 16 und 17 weisen auf ihren Mantelflächen Kolbenringe 5 zum Abdichten der jeweiligen Arbeitsräume 21 bzw. 22 auf. Andere Abdichtungen wie Labyrinth-Dichtungen oder Stangenpackungen sind ebenfalls vorstellbar. Der vordere Kolbenteil 16 weist weiter Führungselemente 6 auf, um einerseits die Stabilität des Stufenkolbens 1 zu erhöhen und andererseits um den Abstand zwischen Stufenkolben 1 und des Zylinders (hier nur des Zylinderteils 7) zu minimieren. Dadurch kann der Wirkungsgrad des Kolbenkompressors 15 verbessert werden.
Der Stufenkolben 1 verdichtet beispielsweise bei der Abwärtsbewegung in x-Richtung ein gasförmiges Medium, insbesondere Luft, wobei das verdichtete Medium über das Auslassventil 14 ausgestossen werden kann. Mit derselben Abwärtsbewegung wird in den ersten Arbeitsraum 21 das gasförmiges Medium angesaugt. Bewegt sich der Stufenkolben 1 in die umgekehrte Richtung, erfolgt der Prozess auf umgekehrte Weise. Die in Figur 1 dargestellten Pfeile veranschaulichen die einströmende bzw. ausströmende Luft.
In Figur 2 wird eine alternative Ausführung eines Kolbenkompressors 15 gezeigt. Dieser Kolbenkompressor 15 verdichtet Luft oder andere gasförmige Medien im Gleichtakt . Wird also etwa ein Stufenkolben 1 nach vorne, also etwa in Richtung des Zylinderkopfs 29 bewegt, so wird die Luft in den Arbeitsräumen 21 und 22 verdichtet. Überschreitet der Druck in den Arbeitsräumen ein bestimmtes Niveau, so entweicht die verdichtete Luft über die jeweiligen Auslassventile 4 oder 14.
Die Verdichtung erfolgt zweistufig. In einer ersten Stufe wird das Medium über den Ringspalt 28 im unteren Arbeitsraum 21 verdichtet. In der zweiten Stufe wird das Medium im vorderen Arbeitsraum 22 über die Kolbenfläche 30 des vorderen Kolbens 17 verdichtet. Auf Grund der verhältnismässig kleinen Kolbenfläche 30 können hier höhere Enddrücke erzielt werden. Die Anordnung zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass die Verluste über die Kolbenringe 5 aus der zweiten Stufe in die erste Stufe austreten und somit nicht ins Freie gelangen. So können Gasverluste erheblich minimiert werden. Im Weiteren werden die Belastungen auf die Kolbenringe 5 minimiert, da auf Grund des Stützhochdrucks im unteren Arbeitsraum 21 der auf die Kolbenringe 5 wirkende Differenzdruck bezüglich des vorderen Arbeitsraums 22 kleiner ist. Der zweite Kolbenteil 16 verfügt neben Kolbenringen 5 über zusätzliche Führungslemente 6. Je nach Dimensionierung und Anwendungszweck können mehrere solche Dichtungselemente und/oder Führungselemente angeordnet werden.
In den Figuren 1 und 2 wird der eigentliche Antrieb des Stufenkolbens 1 nicht dargestellt. Ein Stufenkolben 1 wird durch einen oszillierenden Antrieb, beispielsweise über einen Kurbeltrieb bewegt. Der Stufenkolben 1 ist dabei bevorzugt über eine Kolbenstange mit dem Antrieb verbunden. Die Führung des Stufenkolbens 1 kann insbesondere durch einen Kreuzkopf (ebenfalls nicht dargestellt) erfolgen.
Die Figur 3 zeigt einen Schnitt durch eine obere Platte 9 mit der Darstellung eines Einlassventiles 3 in der Ausführung als Lamellenventil 31. Jeweils für ein Einlassventil 3 ist in der Platte 9 eine Bohrung 23 in Form einer Durchgangsbohrung vorzusehen, welches durch eine jeweilige Lammelle abgedeckt wird. Die Lamellenventile 31 sind dabei aussermittig angebracht. Mindestens jeweils eine Lammelle als Einlass- und Auslassventil ist insgesamt vorzusehen. Die Anzahl der Lamellen hängt im Wesentlichen von der Baugrösse und den vorgesehenen Leistungsdaten ab. Selbstverständlich müssen die Kolbenteile 16 und 17 Aussparungen an Stellen aufweisen, wo Bauteile der Ventile 3 und 4 in den Hubraum hineinragen. Die Position des Stufenkolbens 1 um die Längsachse A muss fixiert sein.
Die Einlassventile 3 und Auslassventile 4 können entsprechend der Ausführung mit Lamellenventilen 31 jeweils auch als Zungenventil ausgeführt sein, wobei dann eine Zunge mehrere Bohrungen 23 gleichzeitig abdecken würde (nicht dargestellt).
Die Figur 4 zeigt beispielhaft eine Ventilanordnungen auf einer Platte 9, welche analog auch für die Ventilanordnung der Platte 2 des Ringspalts 28 gelten. Die Ventile 3 und 4 sind als Einzelventile mit Federrückstellung 33 ausgeführt, welche zentral über den Bohrungen 23 angeordnet sind.
Selbstverständlich können die übrigen (jeweils in den Fig. 3 oder 4 nicht dargestellten) Platten ähnliche Ventilanordnungen aufweisen.
Die einzelnen Ventilkonstruktionen von Lamellen-, Zungen- oder Einzelventilen sind nicht Gegenstand der Erfindung. Diese wurden in vielen Fachpublikationen detailliert beschrieben und werden als bekannt vorausgesetzt.

Claims (8)

  1. Kolbenkompressor (5) zum Verdichten von gasförmigen Medien in wenigstens zwei Arbeitsräumen mit
    einem Stufenkolben (1) enthaltend einen ersten Kolbenteil (16) und wenigstens einen koaxial angeordneten zweiten Kolbenteil (17),
    einen ersten Zylinder (7) zur Aufnahme des ersten Kolbenteils (16) und zur Bildung eines ersten Arbeitsraumes (21)
    und wenigstens einen zweiten Zylinder (8) zur Aufnahme des zweiten Kolbenteils (17) und zur Bildung eines zweiten Arbeitsraumes (22),
    wobei der zweite Kolbenteil (17) einen kleineren Durchmesser als der erste Kolbenteil (16) aufweist,
    wobei jeder der wenigstens zwei Zylinder (16, 17) durch eine Platte (2, 9) mit Ventilanordnungen verschlossen ist
    und wobei der zweite Kolbenteil (17) durch eine Öffnung (20) in einer der Platten (2) geführt ist.
  2. Kolbenkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kolbenteil (16) am einen Ende des zweiten Kolbenteils (17) angeordnet ist, wobei der erste Kolbenteil (16) das vordere Ende des Stufenkolbens (1) bildet und wobei der erste Kolbenteil (16) einen zylindrischen Arbeitsraum (21) und der zweite Kolbenteil (17) einen ringförmigen Arbeitsraum (22) bildet.
  3. Kolbenkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kolbenteil (17) am einen Ende (27) des ersten Kolbenteils (16) angeordnet ist, wobei der zweite Kolbenteil (17) das vordere Ende des Stufenkolbens (1) bildet und wobei der zweite Kolbenteil (17) einen zylindrischen Arbeitsraum (22) und der erste Kolbenteil (16) einen ringförmigen Arbeitsraum(21) bildet.
  4. Kolbenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (2, 9) scheibenförmig ausgebildet sind und die Arbeitsräume stirnseitig begrenzen.
  5. Kolbenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (2, 9) mit Einlassventilen (3, 13) und Auslassventilen (4, 14) versehen sind.
  6. Kolbenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile (3, 4, 13, 14) Lammellenventile (31) sind.
  7. Kolbenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile (3, 4, 13, 14) Zungenventile (32) sind.
  8. Kolbenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile (3, 4, 13, 14) Einzelventile mit Federrückstellung (33) sind.
EP03028312A 2003-12-09 2003-12-09 Kolbenkompressor zum Verdichten gasförmiger Medien in wenigstens zwei Arbeitsräumen Withdrawn EP1541867A1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP03028312A EP1541867A1 (de) 2003-12-09 2003-12-09 Kolbenkompressor zum Verdichten gasförmiger Medien in wenigstens zwei Arbeitsräumen
US10/581,614 US20070116588A1 (en) 2003-12-09 2004-12-09 Piston compressor for compressing gaseous media in at least two working chambers
EP04803681A EP1702162B1 (de) 2003-12-09 2004-12-09 Kolbenkompressor zum verdichten gasförmiger medien in wenigstens zwei arbeitsräumen
DE502004005581T DE502004005581D1 (de) 2003-12-09 2004-12-09 Kolbenkompressor zum verdichten gasförmiger medien in wenigstens zwei arbeitsräumen
PCT/EP2004/014024 WO2005059362A1 (de) 2003-12-09 2004-12-09 Kolbenkompressor zum verdichten gasförmiger medien in wenigstens zwei arbeitsräumen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP03028312A EP1541867A1 (de) 2003-12-09 2003-12-09 Kolbenkompressor zum Verdichten gasförmiger Medien in wenigstens zwei Arbeitsräumen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1541867A1 true EP1541867A1 (de) 2005-06-15

Family

ID=34486159

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP03028312A Withdrawn EP1541867A1 (de) 2003-12-09 2003-12-09 Kolbenkompressor zum Verdichten gasförmiger Medien in wenigstens zwei Arbeitsräumen
EP04803681A Not-in-force EP1702162B1 (de) 2003-12-09 2004-12-09 Kolbenkompressor zum verdichten gasförmiger medien in wenigstens zwei arbeitsräumen

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP04803681A Not-in-force EP1702162B1 (de) 2003-12-09 2004-12-09 Kolbenkompressor zum verdichten gasförmiger medien in wenigstens zwei arbeitsräumen

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20070116588A1 (de)
EP (2) EP1541867A1 (de)
DE (1) DE502004005581D1 (de)
WO (1) WO2005059362A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103557136A (zh) * 2013-10-21 2014-02-05 深圳市恒永达科技有限公司 一种移液泵、移液系统及分析装置

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2161452A1 (de) 2008-09-09 2010-03-10 HAUG Kompressoren AG Kolbenkompressor und Verfahren zur Montage oder Demontage eines Kolbenkompressors
EP2161451A1 (de) 2008-09-09 2010-03-10 HAUG Kompressoren AG Kolbenkompressor
DE102010035164A1 (de) 2010-08-23 2012-02-23 Garri Alexandrow Rotationskolben Gasverdichter
ITCO20130059A1 (it) * 2013-11-15 2015-05-16 Nuovo Pignone Srl Assieme pistone-cilindro per compressore centrifugo
WO2016097146A1 (en) * 2014-12-18 2016-06-23 Ge Healthcare Bio-Sciences Ab Pump system for inline conditioning
DE102015209728A1 (de) 2015-05-27 2016-12-01 Robert Bosch Gmbh Pumpeneinrichtung, Bremssystem
EP3682917A1 (de) * 2019-01-15 2020-07-22 Berlin Heart GmbH Kühlung eines antriebssystems für membranpumpen
FR3108954B1 (fr) 2020-04-03 2023-11-03 Commissariat Energie Atomique Système de compression passive à piston
US11994121B1 (en) * 2023-06-09 2024-05-28 Tonand Inc. Piston in piston variable displacement hydraulic device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH123787A (de) * 1926-12-04 1927-12-16 Anders Anderberg Doppelt wirkende Pumpe.
US4334833A (en) * 1980-10-28 1982-06-15 Antonio Gozzi Four-stage gas compressor
US4368008A (en) * 1981-02-10 1983-01-11 Tadeusz Budzich Reciprocating controls of a gas compressor using free floating hydraulically driven piston
US4369633A (en) * 1981-09-03 1983-01-25 Snyder David A Multiple stage compressor with flash gas injection assembly

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2246932A (en) * 1939-09-21 1941-06-24 Chicago Pneumatic Tool Co Combination single and two stage vacuum pump
DE19850269A1 (de) * 1998-10-31 2000-05-04 Wabco Gmbh & Co Ohg Gasverdichter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH123787A (de) * 1926-12-04 1927-12-16 Anders Anderberg Doppelt wirkende Pumpe.
US4334833A (en) * 1980-10-28 1982-06-15 Antonio Gozzi Four-stage gas compressor
US4368008A (en) * 1981-02-10 1983-01-11 Tadeusz Budzich Reciprocating controls of a gas compressor using free floating hydraulically driven piston
US4369633A (en) * 1981-09-03 1983-01-25 Snyder David A Multiple stage compressor with flash gas injection assembly

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103557136A (zh) * 2013-10-21 2014-02-05 深圳市恒永达科技有限公司 一种移液泵、移液系统及分析装置
CN103557136B (zh) * 2013-10-21 2016-04-13 深圳市恒永达科技有限公司 一种移液泵、移液系统及分析装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20070116588A1 (en) 2007-05-24
DE502004005581D1 (de) 2008-01-03
WO2005059362A1 (de) 2005-06-30
EP1702162A1 (de) 2006-09-20
EP1702162B1 (de) 2007-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19609818C2 (de) Kolbenkompressor mit Dämpfungskammern
EP1963674B1 (de) Wassergekühlter kolbenverdichter
DE4446302C2 (de) Taumelscheibenkompressor mit Druckschwankungsdämpfer
EP2333336B1 (de) Kolbenmaschine zum Einsatz als Vakuumpumpe für medizinische Zwecke
DE19800556A1 (de) Kompressor
DE4110647C2 (de) Kolbenverdichter
DE4434782A1 (de) Taumelscheibenkompressor mit verbesserter Gleitschuhschmierung
EP1702162B1 (de) Kolbenkompressor zum verdichten gasförmiger medien in wenigstens zwei arbeitsräumen
DE102008040574A1 (de) Kolbenmaschine
DE69302491T2 (de) Asymetrisches Einlassystem für Schiefscheiben-Verdichter
DE60215467T2 (de) Kolbenschmiersystem für einen hubkolbenverdichter mit einem linearmotor
DE923985C (de) Kolbenkompressor fuer Luft und andere gasfoermige Medien
EP2163784A2 (de) Schwingungsdämpfer mit amplitudenselektiver Dämpfkraft
DE19603109C2 (de) Kolben-Kältemittelkompressor mit verbesserter Dichtfunktion
DE69302987T2 (de) Auslassventilvorrichtung eines Kältemittelverdichters
DE4411437A1 (de) Axialkolbenkompressor mit Drehventil
WO1993025801A1 (de) Kolbenmaschine
DE10130841A1 (de) Sicherheitseinrichtung für Klimakompressor
DE3902658C2 (de) Kolbenmkompressor
EP2161451A1 (de) Kolbenkompressor
DE19515217C2 (de) Kältemittelverdichter
EP0204011B1 (de) Von Fluid durchströmtes Aggregat
DE19926186A1 (de) Kolbenvakuumpumpe mit Auslassventil
DE102009018870B3 (de) Hubkolbenverdichter mit Schieberventil
DE3204785C2 (de) Lufthammer

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK

AKX Designation fees paid
REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: 8566

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20051216