EP1703126A2 - Kolbenverdichter mit Tauchkolben - Google Patents

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EP1703126A2
EP1703126A2 EP06005265A EP06005265A EP1703126A2 EP 1703126 A2 EP1703126 A2 EP 1703126A2 EP 06005265 A EP06005265 A EP 06005265A EP 06005265 A EP06005265 A EP 06005265A EP 1703126 A2 EP1703126 A2 EP 1703126A2
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EP
European Patent Office
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chamber
piston
plunger
piston ring
engine room
Prior art date
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Withdrawn
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EP06005265A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1703126A3 (de
Inventor
Jörg Nickl
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.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
ITG Kompressoren GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH, ITG Kompressoren GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
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Publication of EP1703126A3 publication Critical patent/EP1703126A3/de
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    • 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
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/0005—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00 adaptations of 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
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/04—Measures to avoid lubricant contaminating the pumped fluid
    • F04B39/041—Measures to avoid lubricant contaminating the pumped fluid sealing for a reciprocating rod
    • F04B39/042—Measures to avoid lubricant contaminating the pumped fluid sealing for a reciprocating rod sealing being provided on the piston

Definitions

  • the invention relates to a reciprocating compressor with plunger, which has an engine room and a working space.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a reciprocating compressor with plunger, in which a significant reduction or prevention of ⁇ lverschleppung is achieved with easy to implement means.
  • the reciprocating compressor according to the invention with plunger having an engine compartment and a working space is characterized in that the plunger has a two-stage piston ring packing, between which two piston ring packings a chamber is arranged whose internal pressure is always higher than the internal pressure of the engine room.
  • the first engine room-side piston ring packing seals the chamber against the engine room, while the second, working-side piston ring packing seals the chamber against the working space.
  • the fact that the internal pressure of the chamber is always higher than the internal pressure of the engine room, can carry over of oil in the working space not done anymore.
  • the compressed gas in the working space remains oil-free.
  • the chamber is designed as an annular chamber on the circumference or in the interior of the plunger.
  • the chamber can be produced, for example, by providing the plunger with a circumferential groove.
  • the chamber is connected via an external throttled connection with a compressed gas source.
  • This compressed gas source provides a gas with a pressure which is higher than the internal pressure of the engine room.
  • the pressurized gas source may provide gas at a pressure corresponding to the pressure level prevailing in the working pressure chamber of the reciprocating compressor immediately before the discharge of the compressed gas.
  • connection is connected to the working pressure chamber of the reciprocating compressor.
  • the working space side piston ring packing is running dry and the engine room side piston ring packing for oil lubrication. This ensures that even by the otherwise required for the lubrication of the piston rings itself amount of oil no contamination of the compressed gas.
  • This higher pressure is established either by a sufficiently large annular chamber on the circumference or in the interior of the piston by the leakage during operation of the reciprocating compressor by itself or is realized by an external throttled connection of the pressurized gas introduced into the chamber above.
  • the compressed gas source can advantageously be used, the working pressure chamber of the reciprocating compressor.
  • the engine-side piston ring packing is standardly designed for oil lubrication with one or more sealing rings and one oil scraper ring.
  • Fig. 1 shows a section through a first embodiment of the piston compressor 7 according to the invention, which has a plunger 8, wherein below the plunger 8 of the engine room 1 of the reciprocating compressor 7 and above the plunger 8 of the working chamber 2 is arranged, in which compresses the working gas becomes. Above the working space 2 is the working pressure chamber 9 with inlet valve and outlet valve.
  • the plunger 8 has a circumferential groove which forms an annular chamber 5 between the plunger 8 and the cylinder of the reciprocating compressor 7.
  • the plunger 8 has a first working-side piston ring pack 3, which is designed for dry running and the chamber 5 seals against the working space 2 of the reciprocating compressor 7.
  • the plunger 8 has a second, engine-side piston ring pack 4, which is designed for oil lubrication and the chamber 5 seals against the engine room 1 of the reciprocating compressor 7.
  • Fig. 2 shows a section through a second embodiment of the piston compressor 7 according to the invention, which is largely identical to the piston compressor 7 of FIG.
  • the chamber 5 is connected via an external throttled port 6 with a compressed gas source.
  • the compressed gas source is the working pressure chamber 9 of the reciprocating compressor 7.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kolbenverdichter mit Tauchkolben, der einen Triebwerksraum und einen Arbeitsraum aufweist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolbenverdichter mit Tauchkolben zu schaffen, bei dem eine deutliche Verringerung bzw. Verhinderung der Ölverschleppung vom Triebwerksraum in den Arbeitsraum mit einfach zu realisierenden Mitteln erreicht wird. Der erfindungsgemäße Kolbenverdichter mit Tauchkolben mit einem Triebwerksraum und einem Arbeitsraum ist dadurch gekennzeichnet, dass der Tauchkolben eine zweistufige Kolbenringpackung aufweist, wobei zwischen beiden Kolbenringpackungen eine Kammer angeordnet ist, deren Innendruck stets höher ist als der Innendruck des Triebwerksraums. Die erste, triebwerksraumseitige Kolbenringpackung dichtet die Kammer gegen den Triebwerksraum ab, während die zweite, arbeitsraumseitige Kolbenringpackung die Kammer gegen den Arbeitsraum abdichtet. Dadurch, dass der Innendruck der Kammer stets höher ist als der Innendruck des Triebwerksraums, kann eine Verschleppung von Öl in den Arbeitsraum nicht mehr erfolgen. Das im Arbeitsraum komprimierte Gas bleibt ölfrei.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kolbenverdichter mit Tauchkolben, der einen Triebwerksraum und einen Arbeitsraum aufweist.
  • Das Problem solcher Kolbenverdichter ist, dass ständig eine Ölverschleppung über die Kolbenringe vom Triebwerksraum zum Arbeitsraum hauptsächlich wegen des ständigen Vorzeichenwechsels der Druckdifferenz während jedes Arbeitszyklus stattfindet. Eine solche über die erforderlichen Kolbenringe erfolgende Ölverschleppung vermindert die Qualität des komprimierten Gases und kann in anderen Einrichtungen, welche das komprimierte Gas nutzen, zu Folgeproblemen führen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kolbenverdichter mit Tauchkolben zu schaffen, bei dem eine deutliche Verringerung bzw. Verhinderung der Ölverschleppung mit einfach zu realisierenden Mitteln erreicht wird.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Kolbenverdichter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.
  • Der erfindungsgemäße Kolbenverdichter mit Tauchkolben mit einem Triebwerksraum und einem Arbeitsraum ist dadurch gekennzeichnet, dass der Tauchkolben eine zweistufige Kolbenringpackung aufweist, wobei zwischen beiden Kolbenringpackungen eine Kammer angeordnet ist, deren Innendruck stets höher ist als der Innendruck des Triebwerksraums. Die erste, triebwerksraumseitige Kolbenringpackung dichtet die Kammer gegen den Triebwerksraum ab, während die zweite, arbeitsraumseitige Kolbenringpackung die Kammer gegen den Arbeitsraum abdichtet. Dadurch, dass der Innendruck der Kammer stets höher ist als der Innendruck des Triebwerksraums, kann eine Verschleppung von Öl in den Arbeitsraum nicht mehr erfolgen. Das im Arbeitsraum komprimierte Gas bleibt ölfrei.
  • Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist die Kammer als Ringkammer am Umfang bzw. im Inneren des Tauchkolbens ausgeführt. Die Kammer kann beispielsweise dadurch erzeugt werden, dass der Tauchkolben mit einer umlaufenden Nut versehen wird.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Kammer über einen externen gedrosselten Anschluss mit einer Druckgasquelle verbunden. Diese Druckgasquelle stellt ein Gas mit einem Druck zur Verfügung, der höher ist als der Innendruck des Triebwerksraums. Beispielsweise kann die Druckgasquelle Gas mit einem Druck bereitstellen, der dem Druckniveau entspricht, das in der Arbeitsdruckkammer des Kolbenverdichters unmittelbar vor dem Ausstoßen des komprimierten Gases herrscht.
  • Daher ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Anschluss mit der Arbeitsdruckkammer des Kolbenverdichters verbunden ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die arbeitsraumseitige Kolbenringpackung trocken laufend und die triebwerksraumseitige Kolbenringpackung für Ölschmierung ausgeführt ist. Dadurch wird sichergestellt, dass auch durch die sonst für die Schmierung der Kolbenringe selbst benötigte Ölmenge keine Verunreinigung des komprimierten Gases erfolgt.
  • Mit der Kammer wird ein Vorzeichenwechsel der Druckdifferenz über der triebwerksraumseitigen ölgeschmierten Kolbenringpackung verhindert, wenn der Innendruck im Arbeitsraum unter den Innendruck im Triebwerksraum sinkt. Um das zu erreichen, muss in der Kammer stets ein höherer Druck vorhanden sein als im Triebwerksraum.
  • Dieser höhere Druck stellt sich entweder durch eine ausreichend große ringförmige Kammer am Umfang bzw. im Inneren des Kolbens durch die Leckage während des Betriebes des Kolbenverdichters von selbst ein oder wird durch einen externen gedrosselten Anschluss von dem darüber in die Kammer eingeleiteten Druckgas realisiert. Als Druckgasquelle kann vorteilhaft die Arbeitsdruckkammer des Kolbenverdichters genutzt werden.
  • Während die arbeitsraumseitige Kolbenringpackung somit trocken laufend dichtet, ist die triebwerksraumseitige Kolbenringpackung standardmäßig für Ölschmierung mit einem oder mehreren Dichtringen und einem Ölabstreifring ausgeführt.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
    • Fig. 1
    einen Kolbenverdichter mit Tauchkolben sowie zwei Kolbenringpackungen mit dazwischen liegender Kammer mit höherem Innendruck als im Triebwerksraum; und
    Fig. 2
    einen Kolbenverdichter mit Tauchkolben, bei dem die zwischen den Kolbenringpackungen befindliche Kammer über einen gedrosselten Anschluss mit einer Druckgasquelle verbunden ist.
  • Die für den Betrieb des Kolbenverdichters erforderlichen Lamellenventile sind in den Figuren nicht dargestellt.
  • Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kolbenverdichters 7, der einen Tauchkolben 8 aufweist, wobei sich unterhalb des Tauchkolbens 8 der Triebwerksraum 1 des Kolbenverdichters 7 befindet und oberhalb des Tauchkolbens 8 der Arbeitsraum 2 angeordnet ist, in welchem das Arbeitsgas verdichtet wird. Oberhalb des Arbeitsraums 2 befindet sich der Arbeitsdruckraum 9 mit Einlassventil und Auslassventil.
  • Der Tauchkolben 8 weist eine umlaufende Nut auf, die eine ringförmige Kammer 5 zwischen dem Tauchkolben 8 und dem Zylinder des Kolbenverdichters 7 bildet. Oberhalb der Kammer 5 weist der Tauchkolben 8 eine erste, arbeitsraumseitige Kolbenringpackung 3 auf, die für Trockenlauf ausgelegt ist und die Kammer 5 gegen den Arbeitsraum 2 des Kolbenverdichters 7 abdichtet. Unterhalb der Kammer 5 weist der Tauchkolben 8 eine zweite, triebwerksraumseitige Kolbenringpackung 4 auf, die für Ölschmierung ausgelegt ist und die Kammer 5 gegen den Triebwerksraum 1 des Kolbenverdichters 7 abdichtet.
  • Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung stellt sich der erforderliche Druck in der Kammer 5 durch die Leckage während des Betriebes des Kolbenverdichters 7 von selbst ein.
  • Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kolbenverdichters 7, der mit dem Kolbenverdichter 7 aus Fig. 1 weitgehend identisch ist. Der Unterschied zwischen beiden Ausführungsbeispielen liegt darin, dass die Kammer 5 über einen externen gedrosselten Anschluss 6 mit einer Druckgasquelle verbunden ist. Im dargestellten Beispiel ist die Druckgasquelle die Arbeitsdruckkammer 9 des Kolbenverdichters 7. Auf diese Weise wird auf einfache und kostengünstige Art sichergestellt, dass der Innendruck der Kammer 5 stets höher ist als der Innendruck des Triebwerksraums 1, so dass eine Verschleppung von Öl in den Arbeitsraum 2 nicht mehr erfolgen kann.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Triebwerksraum
    2
    Arbeitsraum
    3
    arbeitsraumseitige Kolbenringpackung
    4
    triebwerksraumseitige Kolbenringpackung
    5
    Kammer (ringförmig)
    6
    Anschluss für Druckgas
    7
    Kolbenverdichter
    8
    Tauchkolben
    9
    Arbeitsdruckkammer

Claims (5)

  1. Kolbenverdichter mit Tauchkolben mit einem Triebwerksraum und einem Arbeitsraum, dadurch gekennzeichnet, dass der Tauchkolben (8) eine zweistufige Kolbenringpackung (3, 4) aufweist, wobei zwischen beiden Kolbenringpackungen (3, 4) eine Kammer (5) angeordnet ist, deren Innendruck stets höher ist als im Triebwerksraum (1).
  2. Kolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (5) als Ringkammer am Umfang bzw. im Inneren des Tauchkolbens (8) ausgeführt ist.
  3. Kolbenverdichter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (5) über einen externen gedrosselten Anschluss (6) mit einer Druckgasquelle (Druckniveau) verbunden ist.
  4. Kolbenverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss (6) mit der Arbeitsdruckkammer (9) verbunden ist.
  5. Kolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die arbeitsraumseitige Kolbenringpackung (3) trocken laufend und die triebwerksraumseitige Kolbenringpackung (4) für Ölschmierung ausgeführt ist.
EP06005265A 2005-03-15 2006-03-15 Kolbenverdichter mit Tauchkolben Withdrawn EP1703126A3 (de)

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EP1703126A3 EP1703126A3 (de) 2011-03-02

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