EP2061974B1

EP2061974B1 - Pistonless compressor

Info

Publication number: EP2061974B1
Application number: EP07818058A
Authority: EP
Inventors: Robert Adler; Helmut Mayer
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2006-09-13
Filing date: 2007-09-06
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2027-09-06
Also published as: CN101523058A; JP2010503787A; WO2008031527A1; CN101523058B; EP2061974A1; DE102006042918A1; US20100034671A1; CA2661112A1; BRPI0716529B1; US8267670B2; BRPI0716529A2; KR20090059156A; CA2661112C; KR101422807B1; JP5200021B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Verdichter zum Verdichten von gasförmigen Medium mit zumindest einem Verdichterzylinder, der mit einer Einlassleitung und einer Auslassleitung für das Medium in Verbindung steht, wobei in dem Verdichterzylinder eine Betriebsflüssigkeit, insbesondere eine ionische Betriebsflüssigkeit, angeordnet ist, die mit einer Verdrängermaschine in Verbindung steht, wobei die Verdrängermaschine als Kolbenmaschine mit zumindest einem Zylinderraum ausgebildet ist und jeder Zylinderraum mit einem Verdichterzylinder in Verbindung steht, und wobei der Auslassleitung des Verdichters eine Abtrennvorrichtung für die Betriebsflüssigkeit zugeordnet ist und die Abtrennvorrichtung zur Zurückführung der Betriebsflüssigkeit mit der Einlassleitung des Verdichters in Verbindung steht.The invention relates to a compressor for compressing gaseous medium with at least one compressor cylinder, which communicates with an inlet line and an outlet line for the medium, wherein in the compressor cylinder, an operating fluid, in particular an ionic operating fluid, is arranged, which communicates with a positive displacement machine wherein the displacement machine is designed as a piston machine with at least one cylinder chamber and each cylinder space communicates with a compressor cylinder, and wherein the discharge line of the compressor is associated with a separating device for the operating fluid and the separating device for returning the operating fluid with the inlet line of the compressor in combination stands.

Derartige Verdichter werden zum Verdichten von gasförmigen Medien, beispielsweise Erdgas oder Wasserstoff, eingesetzt. Das Medium wird hierbei mittels der Betriebsflüssigkeit in dem Verdichterzylinder verdrängt, wodurch derartige Verdichter als kolbenlose Verdichter bezeichnet werden. Als Flüssigkeit kann eine ionische Flüssigkeit verwendet werden. Es ist jedoch ebenfalls möglich, Flüssigkeiten mit einem niedrigen Dampfdruck oder Flüssigkeiten mit einer geringen Gaslöslichkeit zu verwenden. Derartigen Flüssigkeiten ist gemeinsam, dass sich diese nicht in dem Medium lösen und von dem Medium rückstandfrei abtrennbar sind, so dass das verdichtete Medium eine hohe Reinheit aufweist.Such compressors are used for compressing gaseous media, for example natural gas or hydrogen. The medium is in this case displaced by means of the operating fluid in the compressor cylinder, whereby such compressors are referred to as piston-free compressor. As the liquid, an ionic liquid can be used. However, it is also possible to use liquids with a low vapor pressure or liquids with a low gas solubility. Such liquids have in common that they do not dissolve in the medium and are separated from the medium residue-free, so that the compressed medium has a high purity.

Ein kolbenloser Verdichter für gasförmige Medien ist aus der US 6 652 243 B2 bekannt. Bei diesem kolbenlosen Verdichter steht die Betriebsflüssigkeit in den Verdichterzylindern mit einer als Hydraulikpumpe ausgebildeten Verdrängermaschine in Verbindung, wobei zur Steuerung des Zuflusses und Abflusses der Betriebsflüssigkeit ein Steuerventil vorgesehen ist, das in Abhängigkeit von dem Flüssigkeitsstand der Betriebsflüssigkeit in den Verdichterzylindem, der mittels elektronischer Wegmesssysteme erfasst wird, gesteuert ist. Die Verdichterzylinder sind bevorzugt vertikal angeordnet, um den Abfluss von Betriebsflüssigkeit aus dem Verdrängerzylinder durch die Schwerkraft zu unterstützen. Bei einem derartigen Verdichter kann die Flüssigkeitssäule der Betriebsflüssigkeit nicht über die Erdbeschleunigung beschleunigt werden, so dass die Zyklusgeschwindigkeit des Verdichters durch die Erdbeschleunigung begrenzt ist. Bedingt durch diese hohe Zykluszeit und langen Taktzeiten weisen derartige Verdichter eine hohe Förderstrompulsation des Förderstroms des verdichteten Mediums auf. Sofern ein gleichförmiger Förderstrom von verdichtetem Medium erforderlich ist, beispielsweise zur Betankung von Fahrzeugen, ist ein Zwischenspeicher erforderlich, in den die Verdichterzylinder fördern. Zur Erzielung einer hohen Verdichterleistung sind aufgrund der hohen Zykluszeit große Zylinderabmessungen der Verdichterzylinder erforderlich. Die großen Zylinderabmessungen und der Zwischenspeicher verursachen hohe Herstellkosten und einen hohen Platzbedarf. Zudem ergibt sich durch die elektronischen Wegemesssysteme und das Steuerventil ein hoher Bauaufwand. Darüber hinaus ist durch die großen Zylinderabmessungen eine große Menge an Betriebsflüssigkeit erforderlich, die hohe Herstellkosten und hohe Betriebskosten verursacht. Zum Antrieb der großen Menge an Betriebsflüssigkeit ist eine leistungsfähige Hydraulikpumpe erforderlich, die entsprechend hohe Herstellkosten aufweist und im Betrieb einen hohen Lärmpegel aufweist.A pistonless compressor for gaseous media is from the US Pat. No. 6,652,243 B2 known. In this pistonless compressor, the operating fluid in the compressor cylinders is connected to a hydraulic pump designed as a displacement machine, wherein for controlling the inflow and outflow of the operating fluid, a control valve is provided, which detects depending on the liquid level of the operating fluid in the compressor cylinder, which detects by means of electronic displacement measuring systems is, is controlled. The compressor cylinders are preferably arranged vertically in order to support the outflow of operating fluid from the displacer cylinder by gravity. In such a compressor, the liquid column of the working fluid can not be accelerated above the acceleration of gravity, so that the cycle speed of the compressor is limited by the gravitational acceleration. Due to this high Cycle time and long cycle times, such compressors have a high flow rate pulsation of the flow of the compressed medium. If a uniform flow of compressed medium is required, for example, for refueling of vehicles, a buffer is required, in which promote the compressor cylinder. To achieve a high compressor performance, large cylinder dimensions of the compressor cylinders are required due to the high cycle time. The large cylinder dimensions and the buffer store cause high production costs and a high space requirement. In addition, the electronic path measuring systems and the control valve result in a high construction cost. In addition, the large cylinder dimensions require a large amount of operating fluid, which causes high manufacturing costs and high operating costs. To drive the large amount of operating fluid, a powerful hydraulic pump is required, which has correspondingly high production costs and has a high noise level during operation.

Aus der WO 2006/034748 A1 ist ein kolbenloser Verdichter mit einer als ionische Flüssigkeit ausgebildeten Betriebsflüssigkeit bekannt. Um in das verdichtete Medium geförderte ionische Flüssigkeit aus der Auslassleitung zurückzugewinnen ist eine Abtrennvorrichtung vorgesehen. Mittels einer Einspeiseeinrichtung wird die ionische Flüssigkeit in die Verdichterzylinder eingespeist. Hierzu ist ein Niveaumesssystem vorgesehen, mittels dem das Niveau der Betriebsflüssigkeit in den Verdichterzylindern gemessen wird und bei Unterschreiten eines Referenzwertes über die Einspeiseeinrichtung Betriebsflüssigkeit in den Verdichterzylinder eingespeist wird. Zusätzlich zu den bereits aus der US 6 652 243 B2 bekannten Nachteilen weist ein aus der WO 2006/034748 A1 bekannter Verdichter durch das Niveaumesssystem einen hohen Bauaufwand auf.From the WO 2006/034748 A1 is a pistonless compressor with a trained as ionic liquid operating fluid known. In order to recover ionic liquid delivered into the compressed medium from the outlet line, a separation device is provided. By means of a feed device, the ionic liquid is fed into the compressor cylinder. For this purpose, a level measuring system is provided, by means of which the level of the operating fluid is measured in the compressor cylinders and when falling below a reference value via the feed device operating fluid is fed into the compressor cylinder. In addition to the already from the US Pat. No. 6,652,243 B2 known disadvantages one from the WO 2006/034748 A1 known compressor by the level measuring a high construction cost.

Aus der GB 9591 A ist ebenfalls ein gattungsgemäßer Verdichter bekannt, bei dem der Auslassleitung des Verdichters eine Abtrennvorrichtung für die Betriebsflüssigkeit zugeordnet ist, wobei die Abtrennvorrichtung zur Zurückführung der Betriebsflüssigkeit mit der Einlassleitung des Verdichters in Verbindung steht.From the GB 9591 A a generic compressor is also known in which the outlet line of the compressor is associated with a separating device for the operating fluid, wherein the separating device for returning the operating fluid communicates with the inlet line of the compressor.

Darüber hinaus sind gattungsgemäße Verdichter bekannt, bei denen die Verdrängermaschine als Kolbenmaschine mit zumindest einem Zylinderraum ausgebildet ist und jeder Zylinderraum mit einem Verdichterzylinder in Verbindung steht. Hierdurch wird der Förderstrom an verdichtetem Medium von mehreren Verdichterzylindern erzeugt, die jeweils mit einem Zylinderraum der Kolbenmaschine in Verbindung stehen und nacheinander und somit gleichmäßig in die Auslassleitung fördern, wodurch ein Förderstrom an verdichtetem Medium mit geringer Förderstrompulsation erzielbar ist. Derartige gattungsgemäße Verdichter weisen kurze Taktzeiten und somit eine kurze Zykluszeit auf, wodurch die Zylinderabmessungen der Verdichterzylinder reduziert werden können. Hierdurch ergeben sich ein geringer Bauraumbedarf und ein geringer Herstellaufwand. Zusätzlich kann die Menge an Betriebsflüssigkeit reduziert werden, wodurch sich ebenfalls ein geringer Betriebsaufwand ergibt. Zudem ist weiterhin möglich, die Betriebsflüssigkeit mit annähernd der Erdbeschleunigung zu bewegen, wobei die Kolbenmaschine mit einer hohen Drehzahl betrieben werden kann. Hierdurch kann für eine hohe Verdichterleistung der Bauaufwand und die Lärmbelastung für die als Kolbenmaschine ausgebildete Verdrängermaschine reduziert werden. Bei derartigen gattungsgemäßen Verdichtern ist jedoch aufgrund der kurzen Zykluszeit in den Verdichterzylindern eine exakte Niveaumessung der Betriebsflüssigkeit nicht mehr möglich, wodurch ein sicherer Betrieb des Verdichters mit einer ausreichenden Menge an Betriebsflüssigkeit in den Verdrängerzylindern nicht mehr gewährleistet ist.In addition, generic compressors are known in which the displacement machine is designed as a piston engine with at least one cylinder chamber and each cylinder chamber is in communication with a compressor cylinder. As a result, the flow of compressed medium is generated by a plurality of compressor cylinders, each communicating with a cylinder chamber of the piston engine and successively and thus promote uniformly in the outlet, whereby a flow of compressed medium with low flow rate pulsation can be achieved. Such generic compressors have short Cycle times and thus a short cycle time, whereby the cylinder dimensions of the compressor cylinder can be reduced. This results in a small space requirement and a low production costs. In addition, the amount of operating fluid can be reduced, which also results in a low operating cost. In addition, it is also possible to move the operating fluid with approximately the gravitational acceleration, wherein the piston engine can be operated at a high speed. As a result, the construction costs and the noise load for the piston machine designed as a displacement machine can be reduced for a high compressor performance. In such generic compressors, however, an exact level measurement of the operating fluid is no longer possible due to the short cycle time in the compressor cylinders, whereby safe operation of the compressor with a sufficient amount of operating fluid in the displacement cylinders is no longer guaranteed.

Des Weiteren ergibt sich bei gattungsgemäßen Verdichtern das Problem, dass aufgrund von unvermeidbaren Leckagen der Kolbenmaschine eine bestimmte Leckagemenge an Betriebsflüssigkeit während des Betriebs verloren geht; insbesondere im Falle vergleichsweise teurer Betriebsflüssigkeiten, wie sie bspw. ionische Flüssigkeiten darstellen, stellt dies eine nicht akzeptable Situation dar.Furthermore, the problem arises in generic compressors that due to unavoidable leakage of the piston engine a certain amount of leakage of operating fluid is lost during operation; In particular, in the case of relatively expensive operating fluids, as they represent, for example, ionic liquids, this represents an unacceptable situation.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verdichter der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, bei dem mit geringem Bauaufwand ein Verlust an Betriebsflüssigkeit aufgrund von Leckagen der Kolbenmaschine wirkungsvoll verhindert werden kann.The present invention has for its object to provide a compressor of the type mentioned available in which a low construction cost loss of operating fluid due to leakage of the piston engine can be effectively prevented.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Behälter, der mittels einer Leckageleitung mit der Kolbenmaschine in Verbindung steht, und eine Speisepumpe, die eingangsseitig mit dem Behälter und ausgangsseitig mit der Einlassleitung des Verdichters in Verbindung steht, vorgesehen sind.This object is achieved in that a container which communicates with the piston engine by means of a leakage line, and a feed pump, the input side of the container and the output side is in communication with the inlet line of the compressor, are provided.

Erfindungsgemäß kann die aufgrund von Leckagen aus der Kolbenmaschine austretende Betriebsflüssigkeit nunmehr aufgefangen und - sofern gewünscht - erneut dem Verdichter über dessen Einlassleitung zugeführt werden. Die Erfindung schafft somit die Möglichkeit, mit geringem technischen sowie regelungstechnischen Aufwand austretende Betriebsflüssigkeit in das Verdichtersystem zurückzuführen, so dass die Verluste an Betriebsflüssigkeit minimiert oder gar auf Null reduziert werden können. Mittels der vorzusehenden Speisepumpe kann die aufgefangene Betriebsflüssigkeit der Einlassseite des Verdichters zugeführt werden, wodurch der Verdichter mit einer konstanten Menge an Betriebsflüssigkeit betreibbar ist.According to the invention, the operating fluid emerging due to leakages from the piston engine can now be collected and, if desired, fed back to the compressor via its inlet line. The invention thus provides the possibility to recirculate with little technical and control effort exiting operating fluid in the compressor system, so that the loss of operating fluid can be minimized or even reduced to zero. By means of the feed pump to be provided, the trapped operating fluid can be supplied to the inlet side of the compressor, whereby the compressor can be operated with a constant amount of operating fluid.

Die Speisepumpe kann hierbei ständig oder zyklisch betrieben werden.The feed pump can be operated continuously or cyclically.

Die Speisepumpe ist gemäß einer Ausgestaltungsform der Erfindung in Abhängigkeit von der im Behälter befindlichen Menge an Betriebsflüssigkeit steuerbar. Hierdurch ist es auf einfache Weise möglich, die Menge an Betriebsflüssigkeit im Verdichter konstant zu halten, um einen sicheren Betrieb des Verdichters zu erzielen.The feed pump is controllable according to an embodiment of the invention as a function of the amount of operating fluid in the container. This makes it possible in a simple manner to keep the amount of operating fluid in the compressor constant in order to achieve a safe operation of the compressor.

Zweckmäßigerweise ist hierbei der Behälter mit einem Niveaumesssystem versehen, wobei die Speisepumpe in Abhängigkeit von dem Niveaumesssystem steuerbar ist. Mit einem die Menge an Betriebsflüssigkeit im Behälter erfassenden Niveaumesssystem kann mit geringem Bauaufwand die Menge an Betriebsflüssigkeit in den Verdichterzylindern konstant gehalten werden.Appropriately, in this case, the container is provided with a level measuring system, wherein the feed pump is controllable in dependence on the level measuring system. With a level measuring system that detects the amount of operating fluid in the container, the amount of operating fluid in the compressor cylinders can be kept constant with little construction effort.

Die Kolbenmaschine kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung als Radialkolbenmaschine ausgebildet ist. Mit einer Radialkolbenmaschine, wobei jeder Zylinderraum der Radialkolbenmaschine mit einem Verdichterzylinder in Verbindung steht, kann bei geringem Bauaufwand und Platzbedarf ein Förderstrom an verdichtetem Medium mit geringer Förderstrompulsation erzielt werden. Zudem weisen Radialkolbenmaschine eine hohe Lebensdauer auf, wodurch für den Verdichter eine hohe Lebensdauer erzielbar ist.The piston engine can be designed as a radial piston engine according to an embodiment of the invention. With a radial piston machine, wherein each cylinder chamber of the radial piston machine is in communication with a compressor cylinder, a flow rate can be achieved with low construction costs and space requirements compacted medium can be achieved with low flow rate pulsation. In addition, radial piston machines have a long service life, whereby a long service life can be achieved for the compressor.

Die Kolbenmaschine kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ebenfalls als Axialkolbenmaschine ausgebildet sein. Mit einer Axialkolbenmaschine, bei der jeder Zylinderraum mit einem Verdichterzylinder in Verbindung steht, kann ebenfalls ein Förderstrom an verdichtetem Medium mit geringer Förderstrompulsation bei geringem Bauaufwand und Platzbedarf sowie eine hohe Lebensdauer des Verdichters erzielt werden.The piston engine can also be designed as an axial piston according to a further embodiment of the invention. With an axial piston machine, in which each cylinder chamber communicates with a compressor cylinder, a flow of compressed medium with low flow rate pulsation with low construction costs and space requirements and a long service life of the compressor can also be achieved.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in der schematischen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.Further advantages and details of the invention will be explained in more detail with reference to the embodiment shown in the schematic figure.

In der Figur ist ein Schaltplan eines erfindungsgemäßen Verdichters 1 dargestellt. Der Verdichter 1 weist eine Verdrängermaschine auf, die als Kolbenmaschine 2, beispielsweise Radialkolbenmaschine ausgebildet ist, die mit mehreren Zylinderräumen 2a, 2b, 2c, 2d, 2e versehen ist. Jeder Zylinderraum 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, in dem jeweils ein nicht mehr dargestellter Kolben verschiebbar gelagert ist, steht mittels einer Verbindungsleitung 3a, 3b, 3c, 3d, 3e mit einem Verdichterzylinder 4a, 4b, 4c, 4d, 4e in Verbindung. In den Verdichterzylindern 4a, 4b, 4c, 4d, 4e befindet sich als ionische Flüssigkeit ausgebildete Betriebsflüssigkeit 5, die mittels der Kolbenmaschine 2 bewegbar ist.In the figure, a circuit diagram of a compressor 1 according to the invention is shown. The compressor 1 has a displacement machine which is designed as a piston engine 2, for example a radial piston engine, which is provided with a plurality of cylinder chambers 2a, 2b, 2c, 2d, 2e. Each cylinder chamber 2 a, 2 b, 2 c, 2 d, 2 e, in each of which a piston no longer shown is slidably mounted, is connected by means of a connecting line 3 a, 3 b, 3 c, 3 d, 3 e with a compressor cylinder 4 a, 4 b, 4 c, 4 d, 4 e Connection. In the compressor cylinders 4 a, 4 b, 4 c, 4 d, 4 e is formed as an ionic liquid operating fluid 5, which is movable by means of the piston engine 2.

Die Verdichterzylinder 4a, 4b, 4c, 4d, 4e stehen eingangsseitig über jeweils ein Einlassventil 6a, 6b, 6c, 6d, 6e mit einer Einlassleitung 6 für zu verdichtendes Medium, beispielsweise Erdgas oder Wasserstoff, in Verbindung. Der Einlassleitung 6 kann zur Erhöhung des Eingangsdruckes und somit der Ausgangsleistung ein Vorverdichter zugeordnet werden. Ausgangsseitig sind die Verdichterzylinder 4a, 4b, 4c, 4d, 4e über jeweils ein Auslassventil 7a, 7b, 7c, 7d, 7e an eine Auslassleitung 7 angeschlossen.The compressor cylinders 4a, 4b, 4c, 4d, 4e are on the input side via an inlet valve 6a, 6b, 6c, 6d, 6e with an inlet line 6 for the medium to be compressed, for example, natural gas or hydrogen in combination. The inlet line 6 can be assigned to increase the input pressure and thus the output power of a supercharger. On the output side, the compressor cylinders 4a, 4b, 4c, 4d, 4e are connected via an outlet valve 7a, 7b, 7c, 7d, 7e to an outlet line 7.

In der Auslassleitung 7 ist eine beispielsweise als Flüssigkeitsabscheider ausgebildete Abtrennvorrichtung 8 angeordnet, mittels der von den Verdichterzylindern 4a, 4b, 4c, 4d, 4e in die Auslassleitung 7 geförderte Betriebsflüssigkeit 5 abgetrennt werden kann. Die Abtrennvorrichtung 8 steht erfindungsgemäß mit einer Rückführleitung 9 in Verbindung, die an die Einlassleitung 6 angeschlossen ist. In der Rückführleitung 9 ist eine Ventileinrichtung 10 angeordnet. Mittels der Rückführleitung 9 kann von der Abtrennvorrichtung 8 aus der Auslassleitung 7 abgetrennte Betriebsflüssigkeit 5 zu der Einlassleitung 6 zurückgefördert werden. Hierdurch ist auf einfache Weise möglich, die Menge an Betriebsflüssigkeit 5 in den Verdichterzylindern 4a, 4b, 4c, 4d, 4e konstant zu halten.In the outlet line 7, a separating device 8 designed, for example, as a liquid separator is arranged, by means of which the operating liquid 5 conveyed into the outlet line 7 by the compressor cylinders 4a, 4b, 4c, 4d, 4e can be separated off. According to the invention, the separating device 8 is connected to a return line 9, which is connected to the inlet line 6. In the return line 9, a valve device 10 is arranged. By means of the return line 9, operating fluid 5 separated from the outlet line 7 by the separating device 8 can be conveyed back to the inlet line 6. This makes it possible in a simple manner to keep the amount of operating fluid 5 in the compressor cylinders 4a, 4b, 4c, 4d, 4e constant.

Die Kolbenmaschine 2 steht mit einer Leckageleitung 11 in Verbindung, die zu einem Behälter 12 geführt ist. Die im Betrieb der Kolbenmaschine 2 auftretende Leckagemenge an Betriebsflüssigkeit 5 strömt hierbei über die Leckageleitung 11 zum Behälter 12. Der Behälter 12 ist mit einem Niveaumesssystem 15 versehen. Mittels einer Speisepumpe 13, die eingangsseitig mit dem Behälter 12 verbunden ist und ausgangsseitig über eine Speiseleitung 14 mit der Einlassleitung 6 verbunden ist, kann die über die Leckageleitung 11 in den Behälter 12 strömende Leckagemenge an Betriebsflüssigkeit 5 der Kolbenmaschine 2 zur Einlassleitung 6 gefördert werden. Die Speisepumpe 13 kann hierbei in Abhängigkeit von dem Niveaumesssystem 15 betrieben werden. Hierdurch ist es auf einfache Weise möglich, die Menge an Betriebsflüssigkeit 5 in den Verdichterzylindern 4a, 4b, 4c, 4d, 4e konstant zu halten.The piston engine 2 is in communication with a leakage line 11, which is guided to a container 12. The amount of operating fluid 5 which occurs during operation of the piston machine 2 in this case flows via the leakage line 11 to the container 12. The container 12 is provided with a level measuring system 15. By means of a feed pump 13, which is connected on the input side to the container 12 and the output side is connected via a feed line 14 to the inlet line 6, the leakage amount of operating liquid 5 of the reciprocating engine 2 flowing to the inlet line 6 via the leakage line 11 into the container 12 can be conveyed. The feed pump 13 can in this case be operated in dependence on the level measuring system 15. This makes it possible in a simple manner, the amount of operating fluid 5 in the compressor cylinders 4a, 4b, 4c, 4d, 4e to keep constant.

Im Betrieb des Verdichters 1 wird von der Kolbenmaschine 2 die in den Verdichterzylindern 4a, 4b, 4c, 4d, 4e befindliche Betriebsflüssigkeit mit nahezu der Erdbeschleunigung derart bewegt, dass in den Verdrängerzylindern 4a, 4b, 4c, 4d, 4e zu verdichtendes Medium aus der Einlassleitung 6 angesaugt und verdichtetes Medium in die Auslassleitung 7 gefördert wird. Die Verdichterzylinder 4a, 4b, 4c, 4d, 4e fördern hierbei mit geringer Taktzeit und somit hoher Zyklusgeschwindigkeit nacheinander in die Auslassleitung 7, wodurch ein Förderstrom an verdichtetem Medium mit geringer Förderstrompulsation erzielt wird. Die Menge an Betriebsflüssigkeit 5 in den Verdrängerzylindern 4a, 4b, 4c, 4d, 4e ist hierbei derart bemessen, dass ständig eine Überförderung von Betriebsflüssigkeit 5 in die Auslassleitung 7 auftritt. Hierdurch wird erzielt, dass aus der Einlassleitung 6 angesaugtes Medium vollständig verdichtet und in die Auslassleitung 7 gefördert wird, wodurch Totvolumen und somit Förderverluste des zu verdichtenden Mediums verringert werden.During operation of the compressor 1, the operating fluid in the compressor cylinders 4 a, 4 b, 4 c, 4 d, 4 e is moved with almost the gravitational acceleration in such a way that in the displacement cylinders 4 a, 4 b, 4 c, 4 d, 4 e medium to be compressed Inlet line 6 sucked and compressed medium is conveyed into the outlet 7. The compressor cylinders 4a, 4b, 4c, 4d, 4e in this case convey with a low cycle time and thus high cycle speed in succession into the outlet line 7, whereby a flow of compressed medium with low flow rate pulsation is achieved. The amount of operating fluid 5 in the displacement cylinders 4a, 4b, 4c, 4d, 4e is in this case dimensioned such that constantly over-delivery of operating fluid 5 into the outlet conduit 7 occurs. This achieves that medium drawn in from the inlet line 6 is completely compressed and conveyed into the outlet line 7, as a result of which dead volume and thus delivery losses of the medium to be compressed are reduced.

Die von dem Verdichter 1 hierbei in die Auslassleitung 7 geförderte Betriebsflüssigkeit 5 wird mittels der Abtrennvorrichtung 8 aus dem verdichteten Medium abgeschieden. Über die Rückführleitung 9 und die Ventileinrichtung 10 kann hierbei ständig oder zyklisch die abgetrennte Menge an Betriebsflüssigkeit 5 zu der Einlassleitung 6 zurückgefördert werden und somit die Menge an Betriebsflüssigkeit in den Verdichterzylindern 4a, 4b, 4c, 4d, 4e konstant gehalten werden.The operating fluid 5 conveyed by the compressor 1 into the outlet line 7 is separated from the compressed medium by means of the separating device 8. By way of the return line 9 and the valve device 10, the separated quantity of operating fluid 5 can be fed back to the inlet line 6 continuously or cyclically, thus keeping the amount of operating fluid in the compressor cylinders 4a, 4b, 4c, 4d, 4e constant.

Die im Betrieb der Kolbenmaschine 2 als Leckagemenge anfallende Betriebsflüssigkeit 5 strömt über die Leckageleitung 11 in den Behälter 12. Mittels des Niveaumesssystems 15 wird die anfallende Leckagemenge an Betriebsflüssigkeit 5 im Behälter 12 gemessen und die Speisepumpe 13, beispielsweise frequenzgeregelt, in Anhängigkeit von der gemessenen Leckagemenge an Betriebsflüssigkeit 5 im Behälter 12 gesteuert, wodurch als Leckage der Kolbenmaschine 2 anfallende Betriebsflüssigkeit 5 aus dem Behälter 12 zur Einlassleitung 6 gefördert wird. Hierdurch wird sichergestellt, dass in den Verdichterzylindern 4a, 4b, 4c, 4d, 4e eine konstante Menge an Betriebsflüssigkeit 5 vorhanden ist.By means of the level measuring system 15, the resulting leakage amount of operating fluid 5 is measured in the container 12 and the feed pump 13, for example, frequency-controlled, depending on the measured amount of leakage controlled at operating fluid 5 in the container 12, whereby as leakage of the piston engine 2 resulting operating fluid 5 is conveyed from the container 12 to the inlet line 6. This ensures that a constant amount of operating fluid 5 is present in the compressor cylinders 4a, 4b, 4c, 4d, 4e.

Der erfindungsgemäßen Verdichter 1 eignet sich durch die geringen Taktzeiten, die hohe Zyklusgeschwindigkeit und die geringen Förderstrompulsationen für Verbraucher, die einen konstanten und gleichmäßigen Förderstrom von verdichtetem Medium erfordern, beispielsweise zur Betankung von Fahrzeugen.The compressor 1 according to the invention is suitable due to the low cycle times, the high cycle speed and the low flow rate pulsations for consumers, which require a constant and uniform flow rate of compressed medium, for example for refueling vehicles.

Durch die Überförderung der Betriebsflüssigkeit 5 in die Auslassleitung 7 und die Zurückförderung der Betriebsflüssigkeit 5 über die Abtrennvorrichtung 8 zur Einlassleitung 6 des Verdichters 1 und die Rückführung der Leckagemenge der Kolbenmaschine 2 mittels der Speisepumpe 13 zur Einlassleitung 6 des Verdichters 1 kann auf einfache Weise eine ausreichende Menge an Betriebsflüssigkeit 5 in den Verdichterzylindern 4a, 4b, 4c, 4d, 4e sichergestellt werden. Zur Steuerung der Speisepumpe 13 ist hierbei lediglich ein einfach aufgebautes Niveaumesssystem 15 erforderlich. Zudem werden durch die Überförderung der Betriebsflüssigkeit 5 in die Auslassleitung 7 Totraumverluste und somit Förderverluste vermieden. Hierdurch ist ein hoher Wirkungsgrad des Verdichters 1 erzielbar.By over-promotion of the operating fluid 5 in the outlet 7 and the return promotion of the operating fluid 5 via the separation device 8 to the inlet line 6 of the compressor 1 and the return of the leakage amount of the piston engine 2 by means of the feed pump 13 to the inlet line 6 of the compressor 1 can in a simple manner a sufficient Amount of operating fluid 5 in the compressor cylinders 4a, 4b, 4c, 4d, 4e be ensured. To control the feed pump 13 in this case only a simply constructed level measuring system 15 is required. In addition, 7 dead space losses and thus delivery losses are avoided by the over-promotion of the operating fluid 5 in the outlet. As a result, a high efficiency of the compressor 1 can be achieved.

Die Kolbenmaschine 2 kann hierbei mit hoher Drehzahl betrieben werden, wodurch bei geringer Menge an Betriebsflüssigkeit 5, geringem Bauraum und geringer Lärmentwicklung eine hohe Förderleistung des Verdichters 1 erzielbar ist.The piston machine 2 can in this case be operated at high speed, whereby a high flow rate of the compressor 1 can be achieved with a small amount of operating fluid 5, small space and low noise.

Claims

Compressor (1) for the compression of gaseous medium, with at least one compressor cylinder (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) which is connected to an inlet line (6) and an outlet line (7) for the medium, there being arranged in the compressor cylinder an operating liquid (5), in particular an ionic operating liquid, which is connected to a displacer machine (2), the displacer machine being designed as a piston machine with at least one cylinder space (2a, 2b, 2c, 2d, 2e), and each cylinder space being connected to a compressor cylinder, and the outlet line (7) of the compressor (1) being assigned a separating device (8) for the operating liquid (5) and the separating device (8) being connected to the inlet line (6) of the compressor (1) for the recirculation of the operating liquid (5), characterized in that a tank (12), which is connected by means of a leakage line (11) to the piston machine (2), and a feed pump (13), which is connected on the inlet side to the tank (12) and on the outlet side to the inlet line (6) of the compressor (1), are provided.
Compressor according to Claim 1, characterized in that the feed pump (13) is controllable as a function of the quantity of operating liquid (5) located in the tank (12).
Compressor according to Claim 1 or 2, characterized in that the tank (12) is provided with a level measurement system (15), the feed pump (13) being controllable as a function of the level measurement system (15).
Compressor according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the separating device (8) is connected to the inlet line (6) by means of a recirculation line (9), a valve arrangement (10) being disposed in the recirculation line (9).
Compressor according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the piston machine (2) is designed as a radial piston machine.
Compressor according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the piston machine (2) is designed as an axial piston machine.