EP1994283A1 - Verdichter mit schwenkkolben - Google Patents

Verdichter mit schwenkkolben

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EP1994283A1
EP1994283A1 EP07703444A EP07703444A EP1994283A1 EP 1994283 A1 EP1994283 A1 EP 1994283A1 EP 07703444 A EP07703444 A EP 07703444A EP 07703444 A EP07703444 A EP 07703444A EP 1994283 A1 EP1994283 A1 EP 1994283A1
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EP
European Patent Office
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compressor
piston
compressor according
connecting rod
cylinder
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EP07703444A
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English (en)
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EP1994283B1 (de
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Robert Adler
Georg Siebert
Martin Stehrlein
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Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
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Publication date
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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
    • F04B37/00—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00
    • F04B37/10—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for special use
    • F04B37/18—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for special use for specific elastic fluids
    • F04B37/20—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for special use for specific elastic fluids for wet gases, e.g. wet air
    • 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
    • F04B39/12—Casings; Cylinders; Cylinder heads; Fluid connections
    • F04B39/121—Casings

Definitions

  • the invention relates to a compressor for cryogenic media with at least one compressor cylinder, in which a compressor piston is arranged, wherein the compressor piston is connected by means of a connecting rod with a crankshaft in operative connection.
  • compressors for cryogenic media for example nitrogen, natural gas or hydrogen in each liquid or gaseous state
  • designs are known in which the compressor piston is arranged longitudinally displaceable in the compressor cylinder to compress a cryogenic medium, for example natural gas or hydrogen.
  • the compressor piston performs a linear movement in the compressor cylinder.
  • the compressor piston is in this case by means of a connecting rod with a crankshaft in connection, wherein between the compressor piston and the connecting rod, a rotary joint is required.
  • the present invention has for its object to provide a compressor of the type mentioned is available, which has a low production cost safe operation and a long service life.
  • the compressor piston is designed as a rotary piston. Due to the design of the compressor piston as a rotary piston, which performs a pendulum motion in the compressor cylinder for compressing the cryogenic medium, can by eliminating the hinge between the compressor piston and the connecting rod and the elimination of the linear motion and thus the linear guide of the compressor piston with low construction costs Lubrication of the compressor piston can be ensured, whereby a low service life, a long life of the compressor is achieved.
  • a simple drive of the compressor piston results when, according to a preferred embodiment of the invention, the crankshaft as one in a
  • Crankshaft housing arranged eccentric shaft is formed. With such an eccentric shaft, the pendulum movement of the compressor cylinder can be achieved in a simple manner.
  • the rotary piston according to an embodiment of the invention has a piston head, wherein the connecting rod is rigidly connected to the piston head.
  • the connecting rod may be integrally formed, for example, on the piston head. Due to the rigid connection of the piston head with the connecting rod, for example, a connecting rod integrally formed on the piston head, a simple construction with low production costs is achieved.
  • the connecting rod is connected to a rotatably mounted on the eccentric connecting rod eye.
  • the connecting rod can be connected, for example by means of a screw with the connecting rod, the
  • Connecting rod is rotatably mounted by means of a rolling bearing on the eccentric shaft. This can be connected to the eccentric shaft with little construction cost of the rotary piston.
  • the rotary piston is provided for sealing against the compressor cylinder with at least one sealing device.
  • the sealing device is provided according to an advantageous embodiment with a convex outer surface.
  • a convex outer surface of the sealing device is provided according to an advantageous embodiment with a convex outer surface.
  • Sealing means is achieved in a simple manner and with low friction losses a seal between the compressor piston and the cylinder wall of the compressor cylinder in the executed by the compressor piston oscillating movement.
  • the sealing device is in operative connection with a spring device. With a spring device, the pressure force of the sealing device can be increased to the cylinder wall of the compressor cylinder in a simple manner, whereby a secure seal is achieved.
  • the spring device is expediently designed as a wave spring.
  • the swivel piston is provided with a groove-shaped recess which is arranged on the piston crown in the circumferential direction and in which the sealing device is arranged.
  • the sealing device can be arranged in a simple manner.
  • the spring device can also be arranged in a simple manner.
  • crankshaft housing is in communication with a buffer container, which is acted on by the outlet pressure generated by the compressor. This will achieve that the bottom of the crankshaft housing
  • Piston bottom which is arranged opposite to the arranged in the compressor cylinder and the compressor piston piston top arranged piston top, is acted upon by the output pressure generated by the compressor, whereby the connecting rod in the compressor cycle only has to transmit low compressive forces and can be correspondingly small dimensions.
  • the buffer container is formed by a pressure capsule receiving the compressor.
  • the arrangement of the compressor in a pressure capsule is achieved that leaks and leaks of the compressor are not released to the environment, but are stored in the pressure capsule.
  • the pressure capsule can take over the function of a buffer tank, whereby a separate buffer tank, such as additional buffer bottles, can be omitted.
  • the function of the buffer tank having pressure capsule by means of a simple connection bore in the crankcase, that the Crankshaft housing and thus the piston underside is acted upon by the output pressure of the compressor.
  • the compressor has a cylinder head in which an inlet channel and an outlet channel are formed, wherein an inlet valve is associated with the inlet channel and an outlet valve is associated with the outlet channel and the inlet channel is provided with a throttle device.
  • the intake passage associated throttle device for example, formed in the cylinder head throttle bore of the intake passage, is achieved in a simple manner that at the throttle bore formed by the
  • Throttle a pressure drop occurs. When flowing liquid medium, this pressure drop is large due to the higher density of the medium, whereby the medium goes into the gaseous state. When flowing gaseous medium, the pressure drop occurring is correspondingly low. With the throttle point is thus achieved that both an inflowing liquid medium as well as incoming gaseous medium, a nearly constant input density and inlet temperatures of the compressor can be maintained.
  • FIG. 1 shows a compressor according to the invention in a perspective longitudinal section
  • FIG. 2a shows the compressor at top dead center
  • FIG. 2b shows the compressor in the intake stroke
  • FIG. 2d shows the compressor in the compressor cycle
  • Figure 4 shows the section through the cylinder head and Figure 5 shows the wave spring in a plan view.
  • FIG. 1 shows a compressor 1 according to the invention in a longitudinal section.
  • the compressor has a crankshaft housing 2, in which a crankshaft 3 is rotatably mounted.
  • a compressor cylinder 4 is arranged, in which a compressor piston 5 is arranged.
  • a compressor chamber 14 is formed between the compressor cylinder 4 and the compressor piston.
  • the compressor piston 5 has a connecting rod 6, by means of which the compressor piston 5 is in operative connection with the crankshaft 3.
  • a cylinder head 7 is arranged, in which an inlet channel 9 and an outlet channel 10 is formed.
  • an inlet valve 1 1 is arranged in the inlet channel 9, an inlet valve 1 1 is arranged in the inlet channel 9, an inlet valve 1 1 is arranged.
  • the exhaust passage 10 is provided with an exhaust valve 12.
  • the compressor 1 is surrounded by a pressure capsule 13, which is formed by a surrounding the compressor 1 housing.
  • the pressure capsule 13 is acted upon by the output pressure generated by the compressor and has the function of a buffer tank.
  • the crankshaft housing 2 is provided with a connecting channel 15, for example a connecting bore, which establishes a connection of the pressure capsule 13 with the interior of the crankshaft housing 2. In this way it is achieved that the piston underside 22 of the compressor piston 5 is acted upon by the pending in the pressure capsule 13 output pressure of the compressor 1.
  • the compressor piston 5 is inventively designed as a rotary piston 16 having a piston head 17 on which the connecting rod 6 is integrally formed.
  • the connecting rod 6 is attached to a connecting rod 18, for example by means of a screw which is rotatably supported by a rolling bearing 19 on the crankshaft 3.
  • the crankshaft 3 is in this case designed as an eccentric shaft with an eccentric 20 arranged on the crankshaft 3, on which the rolling bearing 19 and thus the connecting rod eye 18 are arranged.
  • the compressor piston 5 is provided with a sealing device 26 which bears against the cylinder wall 27 of the compressor cylinder 4.
  • the compressor 1 is shown at top dead center.
  • Compressor 1 via the bottom dead center shown in the figure 2c in the compressor cycle shown in Figure 2d, is conveyed in the compressed medium in the outlet channel 10.
  • the connecting channel 15 By connecting the interior of the crankcase 2 with the pressure capsule 13 by means of the connecting channel 15 is achieved that the piston bottom 22 of the rotary piston 16 is acted upon by the pending in the pressure capsule 13 output pressure, whereby the connecting rod 6 only has to transmit low compressive forces in the compressor cycle.
  • the trained as a rotary piston 16 compressor piston 5 performs this in the intake stroke and compressor stroke a pendulum movement.
  • the rotary piston 6 is shown in the region of the piston head 17.
  • the pivot piston 16 is provided in the region of the piston head 6 with a circumferentially arranged groove-shaped recess 25 in which the sealing device 26 is arranged.
  • the sealing device 26 is in this case provided with a, the cylinder wall 27 of the compressor cylinder 4 facing the convex outer surface 28.
  • a spring device 29 is further arranged by means of which the sealing device 26 is pressed against the cylinder wall 27.
  • the spring means 29 is hierbei- as shown in Figure 5 - formed as a wave spring 30 with a wavy shape.
  • the cylinder head 7 is shown in a longitudinal section.
  • the cylinder head 7 is provided with the intake passage 9 and the exhaust passage 10 and faces Connecting bores 35 for connecting the inlet channel 9 and the outlet channel 10 with the displacement chamber 14.
  • the inlet channel 9 is provided with a diameter constriction 36, which forms a restrictor 37 for the inflowing medium.
  • a diameter constriction 36 which forms a restrictor 37 for the inflowing medium.

Landscapes

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

Description

Beschreibung
Verdichter mit Schwenkkolben
Die Erfindung betrifft einen Verdichter für kryogene Medien mit zumindest einem Verdichterzylinder, in dem ein Verdichterkolben angeordnet ist, wobei der Verdichterkolben mittels einer Pleuelstange mit einer Kurbelwelle in Wirkverbindung steht.
Bei derartigen Verdichtem für kryogene Medien, beispielsweise Stickstoff, Erdgas oder Wasserstoff in jeweils flüssigem oder gasförmigem Zustand, sind Bauformen bekannt, bei denen der Verdichterkolben in dem Verdichterzylinder längsverschiebbar angeordnet ist, um ein kryogenes Medium, beispielsweise Erdgas oder Wasserstoff, zu verdichten. Der Verdichterkolben führt hierbei eine Linearbewegung in dem Verdichterzylinder aus. Der Verdichterkolben steht hierbei mittels einer Pleuelstange mit einer Kurbelwelle in Verbindung, wobei zwischen dem Verdichterkolben und der Pleuelstange ein Drehgelenk erforderlich ist. Zum sicheren Betrieb und für die
Erzielung einer hohen Lebensdauer des Verdichters ist eine ausreichende Schmierung der Linearführung zwischen Verdichterzylinder und Verdichterkolben sowie des Drehgelenks zwischen Pleuelstange und Verdichterkolben sicherzustellen. Bei tiefen, kryogenen Temperaturen des zu verdichtenden Mediums erfordert jedoch die Schmierung der Linearführung sowie des Drehgelenks einen hohen Bauaufwand, wodurch der Verdichter für einen sicheren Betrieb und eine hohe Lebensdauer hohe Herstellkosten aufweist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verdichter der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, der bei geringem Herstellaufwand einen sicheren Betrieb und eine hohe Lebensdauer aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Verdichterkolben als Schwenkkolben ausgebildet ist. Durch die Ausbildung des Verdichterkolbens als Schwenkkolben, der in dem Verdichterzylinder eine Pendelbewegung zur Verdichtung des kryogenen Mediums durchführt, kann durch den Entfall des Drehgelenks zwischen dem Verdichterkolben und der Pleuelstange und dem Entfall der Linearbewegung und somit der Linearführung des Verdichterkolbens mit geringem Bauaufwand die Schmierung des Verdichterkolbens sichergestellt werden, wodurch mit geringem Herstellaufwand eine hohe Lebensdauer des Verdichters erzielt wird.
Ein einfacher Antrieb des Verdichterkolbens ergibt sich, wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Kurbelwelle als eine in einem
Kurbelwellengehäuse angeordnete Exzenterwelle ausgebildet ist. Mit einer derartigen Exzenterwelle kann auf einfache Weise die Pendelbewegung des Verdichterzylinders erzielt werden.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn der Schwenkkolben gemäß einer Ausgestaltungsform der Erfindung einen Kolbenboden aufweist, wobei die Pleuelstange mit dem Kolbenboden starr verbunden ist. Die Pleuelstange kann beispielsweise an dem Kolbenboden einstückig ausgebildet sein. Durch die starre Verbindung des Kolbenbodens mit der Pleuelstange, beispielsweise eine an dem Kolbenboden angeformte Pleuelstange, wird ein einfacher Aufbau mit geringem Herstellaufwand erzielt.
Zweckmäßigerweise ist die Pleuelstange mit einem an der Exzenterwelle drehbar angeordneten Pleuelauge verbunden. Die Pleuelstange kann beispielsweise mittels einer Schraubverbindung mit dem Pleuelauge verbunden werden, wobei das
Pleuelauge mittels eines Wälzlagers an der Exzenterwelle drehbar angeordnet ist. Hierdurch kann mit geringem Bauaufwand der Schwenkkolben mit der Exzenterwelle verbunden werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Schwenkkolben zur Abdichtung gegenüber dem Verdichterzylinder mit zumindest einer Dichtungseinrichtung versehen.
Die Dichtungseinrichtung ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform mit einer balligen Außenfläche versehen. Mit einer balligen Außenfläche der
Dichtungseinrichtung wird auf einfache Weise und bei geringen Reibungsverlusten eine Abdichtung zwischen dem Verdichterkolben und der Zylinderwand des Verdichterzylinders bei der von dem Verdichterkolben ausgeführten Pendelbewegung erzielt. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Dichtungseinrichtung mit einer Federeinrichtung in Wirkverbindung steht. Mit einer Federeinrichtung kann die Druckkraft der Dichtungseinrichtung an die Zylinderwand des Verdichterzylinders auf einfache Weise erhöht werden, wodurch eine sichere Abdichtung erzielt wird.
Die Federeinrichtung ist zweckmäßigerweise als Wellenfeder ausgebildet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ist der Schwenkkolben mit einer an dem Kolbenboden in Umfangsrichtung angeordneten, nutförmigen Ausnehmung versehen, in der die Dichtungseinrichtung angeordnet ist. In einer derartigen nutförmigen Ausnehmung kann die Dichtungseinrichtung auf einfache Weise angeordnet werden.
In dieser nutförmigen Ausnehmung kann ebenfalls die Federeinrichtung auf einfache Weise angeordnet werden.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kurbelwellengehäuse mit einem Pufferbehälter in Verbindung steht, der von dem von dem Verdichter erzeugten Ausgangsdruck beaufschlagt ist. Hierdurch wird erzielt, dass die Unterseite des
Kolbenbodens, die gegenüberliegend zu der in dem von dem Verdichterzylinder und dem Verdichterkolben gebildeten Verdichterraum angeordneten Kolbenoberseite angeordnet ist, von dem von dem Verdichter erzeugten Ausgangsdruck beaufschlagt ist, wodurch die Pleuelstange im Verdichtertakt lediglich geringe Druckkräfte übertragen muss und entsprechend klein dimensioniert werden kann.
Besondere Vorteile sind erzielbar, wenn gemäß einer Ausgestaltungsform der Erfindung der Pufferbehälter von einer den Verdichter aufnehmenden Druckkapsel gebildet ist. Durch die Anordnung des Verdichters in einer Druckkapsel wird erzielt, dass Leckagen und Undichtigkeiten des Verdichters nicht an die Umgebung abgegeben werden, sondern in der Druckkapsel gespeichert werden. Zudem kann die Druckkapsel die Funktion eines Pufferbehälters übernehmen, wodurch ein separater Pufferbehälter, beispielsweise zusätzliche Pufferflaschen, entfallen können. Zudem kann durch die die Funktion des Pufferbehälters aufweisende Druckkapsel mittels einer einfachen Verbindungsbohrung im Kurbelwellengehäuse erzielt werden, dass das Kurbelwellengehäuse und somit die Kolbenunterseite mit dem Ausgangsdruck des Verdichters beaufschlagt ist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Verdichter einen Zylinderkopf aufweist, in dem ein Einlasskanal und ein Auslasskanal ausgebildet ist, wobei dem Einlasskanal ein Einlassventil und dem Auslasskanal ein Auslassventil zugeordnet ist und der Einlasskanal mit einer Drosseleinrichtung versehen ist. Mit einer derartigen, dem Einlasskanal zugeordneten Drosseleinrichtung, beispielsweise einer im Zylinderkopf ausgebildeten Drosselbohrung des Einlasskanals, wird auf einfache Weise erzielt, dass an der von der Drosselbohrung gebildeten
Drosselstelle ein Druckabfall auftritt. Bei zuströmendem flüssigen Medium ist dieser Druckabfall aufgrund der höheren Dichte des Mediums groß, wodurch das Medium in den gasförmigen Zustand übergeht. Bei zuströmendem gasförmigen Medium ist der auftretende Druckabfall entsprechend gering. Mit der Drosselstelle wird somit erzielt, dass sowohl bei zuströmendem flüssigen Medium als auch bei zuströmendem gasförmigen Medium eine nahezu konstante Eingangsdichte und Eingangstemperaturen des Verdichters gehalten werden kann.
Weitere Vorteile und Einzelheiten werden anhand des in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigt
Figur 1 einen erfindungsgemäßen Verdichter in einem perspektivischen Längsschnitt,
Figur 2a den Verdichter im oberen Totpunkt,
Figur 2b den Verdichter im Ansaugtakt,
Figur 2c den Verdichter im unteren Totpunkt
Figur 2d den Verdichter im Verdichtertakt,
Figur 3 den Verdichterkolben in einer Teilansicht,
Figur 4 den Schnitt durch den Zylinderkopf und Figur 5 die Wellenfeder in einer Draufsicht.
In der Figur 1 ist ein erfindungsgemäßer Verdichter 1 in einem Längsschnitt dargestellt. Der Verdichter weist ein Kurbelwellengehäuse 2 auf, in dem eine Kurbelwelle 3 drehbar gelagert ist. An dem Kurbelwellengehäuse 2 ist ein Verdichterzylinder 4 angeordnet, in dem ein Verdichterkolben 5 angeordnet ist. Zwischen dem Verdichterzylinder 4 und dem Verdichterkolben ist ein Verdichterraum 14 ausgebildet.
Der Verdichterkolben 5 weist eine Pleuelstange 6 auf, mittels der der Verdichterkolben 5 mit der Kurbelwelle 3 in Wirkverbindung steht. An dem Verdichterzylinder 4 ist ein Zylinderkopf 7 angeordnet, in dem ein Einlasskanal 9 und ein Auslasskanal 10 ausgebildet ist. In dem Einlasskanal 9 ist ein Einlassventil 1 1 angeordnet. Der Auslasskanal 10 ist mit einem Auslassventil 12 versehen.
Der Verdichter 1 ist von einer Druckkapsel 13 umgeben, die von einem den Verdichter 1 umgebenden Gehäuse gebildet ist. Die Druckkapsel 13 ist dem von dem Verdichter erzeugten Ausgangsdruck beaufschlagt und weist die Funktion eines Pufferbehälters auf. Das Kurbelwellengehäuse 2 ist mit einem Verbindungskanal 15, beispielsweise eine Verbindungsbohrung, versehen, die eine Verbindung der Druckkapsel 13 mit dem Innenraum des Kurbelwellengehäuses 2 herstellt. Hierdurch wird erzielt, dass die Kolbenunterseite 22 des Verdichterkolbens 5 von dem in der Druckkapsel 13 anstehenden Ausgangsdruck des Verdichters 1 beaufschlagt ist.
Wie aus den Figuren 2a bis 2d gezeigt ist, ist der Verdichterkolben 5 erfindungsgemäß als Schwenkkolben 16 ausgebildet, der einen Kolbenboden 17 aufweist, an dem die Pleuelstange 6 einstückig angeformt ist. Die Pleuelstange 6 ist an einem Pleuelauge 18 befestigt, beispielsweise mittels einer Schraubverbindung, das mittels eines Wälzlagers 19 an der Kurbelwelle 3 drehbar gelagert ist. Die Kurbelwelle 3 ist hierbei als Exzenterwelle mit einem an der Kurbelwelle 3 angeordneten Exzenter 20 ausgebildet, an dem das Wälzlager 19 und somit das Pleuelauge 18 angeordnet ist. Der Verdichterkolben 5 ist mit einer Dichtungseinrichtung 26 versehen, die an der Zylinderwand 27 des Verdichterzylinders 4 anliegt. In der Figur 2a ist der Verdichter 1 im oberen Totpunkt dargestellt. Bei einer Drehung der Kurbelwelle 3 in Richtung 21 gelangt in den in der Figur 2b dargestellten Ansaugtakt, in dem über den Einlasskanal 9 zu verdichtendes Medium in den zwischen dem Verdichterkolben 5 und dem Verdichterzylinder 4 gebildeten Verdichterraum 14 einströmt. Bei weiterer Drehung der Kurbelwelle 3 in Richtung 21 gelangt der
Verdichter 1 über den in der Figur 2c dargestellten unteren Totpunkt in den in der Figur 2d dargestellten Verdichtertakt, in dem verdichtetes Medium in den Auslasskanal 10 gefördert wird. Durch die Verbindung des Innenraums des Kurbelwellengehäuses 2 mit der Druckkapsel 13 mittels des Verbindungskanals 15 wird erzielt, dass die Kolbenunterseite 22 des Schwenkkolbens 16 von dem in der Druckkapsel 13 anstehenden Ausgangsdruck beaufschlagt ist, wodurch die Pleuelstange 6 im Verdichtertakt lediglich geringe Druckkräfte übertragen muss.
Der als Schwenkkolben 16 ausgebildete Verdichterkolben 5 führt hierbei im Ansaugtakt und Verdichtertakt eine Pendelbewegung aus.
In der Figur 3 ist der Schwenkkolben 6 im Bereich des Kolbenbodens 17 dargestellt. Der Schwenkkolben 16 ist im Bereich des Kolbenbodens 6 mit einer in Umfangsrichtung angeordneten nutförmigen Ausnehmung 25 versehen, in der die Dichtungseinrichtung 26 angeordnet ist. Die Dichtungseinrichtung 26 ist hierbei mit einer, der Zylinderwand 27 des Verdichterzylinders 4 zugewandten balligen Außenfläche 28 versehen. In der Ausnehmung 25 ist weiterhin eine Federeinrichtung 29 angeordnet mittels der die Dichtungseinrichtung 26 an die Zylinderwand 27 gepresst wird. Mit einer Dichtungseinrichtung 26 mit einer balligen Außenfläche, mittels der die Dichtungseinrichtung 26 an der Zylinderwand 27 des Verdichterzylinders 4 anliegt, wird auf einfache Weise und mit geringen Reibungsverlusten eine Abdichtung des Verdichterraums 14 bei der von dem Schwenkkolben 16 durchgeführten Pendelbewegung erzielt.
Die Federeinrichtung 29 ist hierbei- wie in Figur 5 dargestellt ist - als Wellenfeder 30 mit einer wellenförmigen Gestalt ausgebildet.
In der Figur 4 ist der Zylinderkopf 7 in einem Längsschnitt dargestellt. Der Zylinderkopf 7 ist mit dem Einlasskanal 9 und dem Auslasskanal 10 versehen und weist Verbindungsbohrungen 35 zur Verbindung des Einlasskanal 9 bzw. des Auslasskanals 10 mit dem Verdrängerraum 14 auf.
Der Einlasskanal 9 ist mit einer Durchmesserverengung 36 versehen, die eine Drosseleinrichtung 37 für das einströmende Medium bildet. Mit dieser Drosseleinrichtung 37 wird erzielt, dass der Verdichter 1 sowohl bei gasförmigem Medium als auch bei flüssigem Medium mit nahezu konstanter Eingangsdichte und Eingangstemperatur des zu verdichtenden Mediums betrieben werden kann.

Claims

Patentansprüche
1 . Verdichter für kryogene Medien mit zumindest einem Verdichterzylinder, in dem ein Verdichterkolben angeordnet ist, wobei der Verdichterkolben mittels einer Pleuelstange mit einer Kurbelwelle in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichterkolben (5) als Schwenkkolben (16) ausgebildet ist.
2. Verdichter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle (3) als eine in einem Kurbelwellengehäuse (2) angeordnete Exzenterwelle ausgebildet ist.
3. Verdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkkolben (16) einen Kolbenboden (17) aufweist, wobei die Pleuelstange (6) mit dem Kolbenboden (17) starr verbunden ist.
4. Verdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pleuelstange (6) mit einem an der Exzenterwelle drehbar angeordneten Pleuelauge (18) verbunden ist.
5. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkkolben (16) zur Abdichtung gegenüber dem Verdichterzylinder (4) mit zumindest einer Dichtungseinrichtung (26) versehen ist.
6. Verdichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungseinrichtung (26) mit einer balligen Außenfläche (28) versehen ist.
7. Verdichter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungseinrichtung (26) mit einer Federeinrichtung (29) in Wirkverbindung steht.
8. Verdichter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (29) als Wellenfeder (30) ausgebildet.
9. Verdichter nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkkolben (16) mit einer an dem Kolbenboden (17) in Umfangsrichtung angeordneten, nutförmigen Ausnehmung (25) versehen ist, in der die Dichtungseinrichtung (26) angeordnet ist.
10. Verdichter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der nutförmigen Ausnehmung (25) die Federeinrichtung (29) angeordnet ist.
1 1. Verdichter nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kurbelwellengehäuse (3) mit einem Pufferbehälter in Verbindung steht, der von dem von dem Verdichter (1 ) erzeugten Ausgangsdruck beaufschlagt ist.
12. Verdichter nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Pufferbehälter von einer den Verdichter (1 ) aufnehmenden Druckkapsel (13) gebildet ist.
13. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (1) einen Zylinderkopf (4) aufweist, in dem ein Einlasskanal (9) und ein
Auslasskanal (10) ausgebildet ist, wobei dem Einlasskanal (9) ein Einlassventil (1 1 ) und dem Auslasskanal (10) ein Auslassventil (12) zugeordnet ist und der Einlasskanal (9) mit einer Drosseleinrichtung (37) versehen ist.
EP07703444A 2006-03-10 2007-02-13 Verdichter mit schwenkkolben Not-in-force EP1994283B1 (de)

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EP1994283A1 true EP1994283A1 (de) 2008-11-26
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EP07703444A Not-in-force EP1994283B1 (de) 2006-03-10 2007-02-13 Verdichter mit schwenkkolben

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US (1) US20090136373A1 (de)
EP (1) EP1994283B1 (de)
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DE (2) DE102006011560A1 (de)
WO (1) WO2007104399A1 (de)

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