EP3857068A1 - Labyrinth piston compressor - Google Patents

Labyrinth piston compressor

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Publication number
EP3857068A1
EP3857068A1 EP19783448.4A EP19783448A EP3857068A1 EP 3857068 A1 EP3857068 A1 EP 3857068A1 EP 19783448 A EP19783448 A EP 19783448A EP 3857068 A1 EP3857068 A1 EP 3857068A1
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EP
European Patent Office
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cylinder
piston
cylinder cover
piston compressor
compressor according
Prior art date
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Pending
Application number
EP19783448.4A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Alexandre Voser
Reiner Schulz
Sandro BRUNNER
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.)
Burckhardt Compression AG
Original Assignee
Burckhardt Compression AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Burckhardt Compression AG filed Critical Burckhardt Compression AG
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    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2210/00Working fluid
    • F05B2210/10Kind or type
    • F05B2210/12Kind or type gaseous, i.e. compressible

Definitions

  • the invention relates to a labyrinth piston compressor.
  • Liquid natural gas also known as “liquefied natural gas” or “LNG” for short, is natural gas that has cooled to a temperature of at least - 160 ° C, and at these depths
  • Such a piston compressor has the advantage that natural gas can be drawn in and then compressed in a wide temperature range of preferably between - 160 ° C to + 100 ° C.
  • Such a piston compressor is capable, for example an input fluid having a temperature of - 160 ° C to a compressed fluid having a temperature of -40 ° C to
  • a labyrinth piston compressor which is suitable for compressing a fluid that has a high temperature difference between the input fluid and the output fluid.
  • the object of the invention is to design a piston compressor which, despite the high temperature difference between the inlet and outlet, is suitable for compressing a fluid and which is economically advantageous.
  • the task is solved in particular with a
  • a labyrinth piston compressor comprising a cylinder, a piston arranged in the cylinder and a piston rod, the piston rod extending in a longitudinal direction and being connected to the piston, and the piston being movable back and forth within the cylinder in the longitudinal direction, the cylinder having a first cylinder cover comprises, wherein an inlet valve and an outlet valve are arranged in the first cylinder cover, and wherein the inlet valve and the outlet valve are arranged symmetrically with respect to a plane of symmetry running in the longitudinal direction along the piston rod.
  • a labyrinth piston compressor includes a piston and one
  • Cylinder wherein at least the piston and the cylinder wall of the cylinder is formed a labyrinth seal.
  • the labyrinth seal is a non-contact seal.
  • the sealing effect is based on the extension of the flow path through the gap to be sealed, as a result of which the flow resistance is significantly increased.
  • the path extension is achieved by means of a surface structure of the piston and possibly also of the cylinder wall.
  • the surface of the piston preferably has a plurality of circumferential depressions which are spaced apart from one another in the longitudinal direction of the piston.
  • the labyrinth piston compressor comprising the labyrinth seal has the advantage that the labyrinth seal is made contactless because the piston and the cylinder wall do not touch each other, and therefore no lubrication between the piston and the cylinder wall is required.
  • Such a labyrinth piston compressor allows a so-called oil-free compression of a fluid because there is none for the compression of the fluid
  • Lubricant especially no oil is required.
  • the piston of such a labyrinth piston compressor has no sealing rings, since the labyrinth seal effects a seal.
  • Piston compressor according to the invention is designed in such a way that the temperature differences present do not result in any significant thermal stresses or no significant distortion in components of the piston compressor, or in that the
  • Piston compressor is designed such that an expansion of components caused due to the temperature difference present of the piston compressor takes place in such a way that the individual components are hardly displaced relative to each other due to the temperature difference, which is particularly important for a labyrinth piston compressor since the gap between the outer peripheral surface of the
  • Labyrinth piston and the inner surface of the cylinder facing the outer peripheral surface is particularly small.
  • the labyrinth piston compressor can preferably be operated safely and reliably regardless of the temperature differences present.
  • the piston compressor according to the invention has the advantage that the at least one inlet valve and the at least one outlet valve are arranged in the cylinder cover, which gives the advantage that a fluid to be compressed flows directly into the cylinder interior after flowing through the inlet valve, or that a
  • the piston compressor according to the invention thus preferably has, with the exception of the absolutely necessary
  • the cylinder and / or the piston of the piston compressor advantageously consists of a metal with a thermal conductivity in the
  • Range between 100 and 300 (W / m K), preferably made of aluminum or an aluminum alloy. Has the relatively high thermal conductivity the consequence that a temperature equilibrium is established in the components of the piston compressor during its operation
  • the cylinder and the piston are particularly advantageously made of the same material.
  • the intake valve and the exhaust valve are also in the cylinder
  • a flange or hose which is arranged at the inlet valve or outlet valve and is used for supplying or discharging the fluid, has a small contact area with respect to the cylinder, which in turn reduces heat transfer between the flange or hose and the cylinder.
  • the piston compressor comprises a carrier housing in which
  • the piston compressor according to the invention comprises one
  • the spacer is connected to the cylinder at those areas at which the spacer is connected.
  • the spacer preferably being arranged in such a way that it has a heat distribution that is symmetrical to the plane of symmetry, with the result that there is little or no distortion of the spacer due to the temperatures applied to the spacer.
  • the spacer preferably being arranged in such a way that it has a heat distribution that is symmetrical to the plane of symmetry, with the result that there is little or no distortion of the spacer due to the temperatures applied to the spacer.
  • the cylinder and / or the piston consists of aluminum or an aluminum alloy, a very good heat-conducting metal.
  • the very good heat conduction has the advantage that during the continuous operation of the
  • Piston compressor very quickly sets an average temperature or an average operating temperature of the individual components of the compressor, and thereby temperature peaks can be avoided.
  • the piston compressor according to the invention has the advantage that, in a preferred embodiment, it requires relatively few parts and that the movable parts can be selected to be relatively low in mass.
  • Piston compressor can be operated at a high speed of, for example, up to 1800 revolutions per minute.
  • Fig. 1 shows a longitudinal section through a piston compressor along the
  • FIG. 2 shows a detailed view of the piston compressor according to FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a detailed view of the arrangement of the valve in the cylinder
  • FIG. 5 shows a further side view of the cylinder with a spacer
  • Fig. 6 shows a longitudinal section through the cylinder with pistons along the
  • Fig. 9 the piston compressor in an insert configuration.
  • the piston compressor 1 comprises a piston rod 24, which connects the cross head 63 to the piston 20 and drives the piston 20.
  • the piston compressor 1 has a longitudinal axis L which extends in the center of the piston rod 24 along the piston rod 24.
  • the cylinder 10 comprises a first cylinder cover 11, a second cylinder cover 12 and one arranged in between
  • the first cylinder cover 11 comprises one
  • Exhaust valve receiving opening 11b in which an intake valve 90 and an exhaust valve 91 are arranged.
  • one flange 14 is connected to the opening 1 1a, 1 1b, the flange 14 serving for supplying or discharging a fluid between outside the cylinder 10 and an interior 10a of the cylinder 10. Fluids can be
  • the second cylinder cover 12 likewise comprises an inlet valve receiving opening 12a and an outlet valve receiving opening 12b with an inlet valve 90 and an outlet valve 91 arranged therein.
  • the second cylinder cover 12 has a central section 12h having a passage opening 12g, in which the piston rod 24 is arranged to be movable in its direction L.
  • the cylinder 10 or the piston 20 is designed to be double-acting, in which the piston 20 delimits a first cylinder interior 10a and a second cylinder interior 10b.
  • the piston 20 delimits a first cylinder interior 10a and a second cylinder interior 10b.
  • Embodiment could be dispensed with the cylinder jacket 13 in that the first and second cylinder covers 11, 12 are made longer in the longitudinal direction L.
  • a first, a second and a third stuffing box chamber 50, 51.52 are arranged downstream of the central section 12h.
  • the spacer 40 has a spacer interior 40a, in which an oil wiping pack 55, only shown schematically comprising preferably a guide is arranged which the
  • Piston rod 24 encloses.
  • an oil screen 54 is arranged on the piston rod 24.
  • the carrier housing 60 has a bore 60a, which forms a sliding surface for the cross head 63, so that the cross head 63, the piston rod 24 connected to the cross head 63 and the piston 20 connected to the piston rod 24 in
  • Longitudinal direction L can move back and forth.
  • the sliding surface for the crosshead is preferably lubricated, preferably with oil, this lubrication not being shown in detail.
  • the cylinder 10 and / or the piston 20, and preferably also the carrier housing 60 and the crosshead 63, consist of a metal with a thermal conductivity in the range of preferably between 100 and 300 (W / m ⁇ K), preferably of aluminum or one
  • Cross head 63 made of the same material, so that they have the same properties with regard to thermal expansion.
  • FIG. 2 shows a detailed view of the piston compressor 1 according to FIG. 1, essentially the cylinder 10, the piston 20, the flanges 14 and the inlet and outlet valves 90, 91.
  • the cylinder 10 and the piston 20 are designed to be single-acting , for example, an inlet valve 90 and an outlet valve 91 are arranged only in the first cylinder cover 11.
  • the cylinder 10 and the piston 20 are particularly advantageously configured to be double-acting, with a first cylinder interior 10a, a second cylinder interior 10b and two inlet valves 90 and two
  • Exhaust valves 91 Exhaust valves 91.
  • an intake valve 90 and an exhaust valve 91 are thus arranged at least in the first cylinder cover 11 or in the second cylinder cover 12, and preferably, as shown in FIG. 2, an intake valve 90 and two in each of the two cylinder covers 11, 12 an outlet valve 91 is arranged.
  • the inlet valve 90 and the outlet valve 91 are preferably symmetrical with respect to one in the longitudinal direction L along the piston rod 24
  • both intake valves 90 and both exhaust valves 91 are arranged on the same side of cylinder 10 as shown in FIG. 2, that is, as shown in FIG. 2, both on the left and both on the right of the
  • the piston compressor according to the invention is particularly suitable for compressing a fluid via the inlet valve 90
  • inflowing inlet fluid FE and its outlet fluid FA flowing out via outlet valve 91 have a high temperature difference of, for example, between 100 ° C. to 150 ° C. So can
  • the inlet fluid FE for example exhaust gas from liquid natural gas
  • the outlet fluid FA have a temperature of ⁇ 40 ° C.
  • the symmetrical arrangement of inlet valve 90 and outlet valve 91 with respect to the plane of symmetry S has the advantage that the cylinder 10 and the piston 20 assume an average temperature during operation in the region of the plane of symmetry S or the longitudinal axis L running along the piston rod 24, wherein the temperature of the cylinder 10 and the piston 20 perpendicular to the longitudinal axis L usually decreases towards the inlet valve 90 and increases towards the outlet valve 91.
  • the cylinder 10 preferably has only a small number
  • the cylinder 10 and the piston 20 have an average temperature in the region of the longitudinal axis L during operation, the cylinder 10, the piston 20 and the piston rod 24 experience no or negligible distortion caused by temperature differences present in these parts or by Caused temperature differences Changes in length.
  • the cylinder 10 and / or the piston 20 are made of a highly thermally conductive material, for example aluminum, which gives the advantage that the temperature differences present during operation on the cylinder 10 and on the piston 20 are reduced.
  • the piston compressor according to the invention is advantageously operated at ambient temperature. If exhaust gas from liquid natural gas is compressed with the piston compressor according to the invention, the outer surface of the cylinder 10 is exposed to air
  • a gas space is understood to mean the space between a fluid supply line 15 and the input valve 90 or the space between the output valve 91 and a fluid discharge line 16.
  • the piston compressor 1 according to the invention has
  • Fluid supply line 15 or a flange 14 is arranged, via which the fluid is supplied to the cylinder 10 from the outside, or in that a fluid discharge line 16 or a flange 14 is arranged in the fluid flow direction F immediately after the outlet valve 91, via which the fluid from the Cylinder 10 is discharged to the outside.
  • the delivered fluid is no longer in direct heat-conducting contact with the cylinder 10 until immediately before the inlet valve 90 or immediately after the outlet valve 91. This has the consequence that the cylinder 10 is cooled to a lesser depth.
  • at least one of the components inlet valve 90, outlet valve 91 and flange 14 are designed such that they have an increased thermal conductivity
  • FIG. 3 shows a detailed view of an embodiment to increase the thermal resistance.
  • the exhaust valve 91 does not lie over the entire surface but only over part of the surface 91a on the first cylinder cover 11, which is the
  • Cylinder cover 1 1 increased. In the same way, that could also be
  • Inlet valve 90 may be arranged in the first or second cylinder cover 11, 12.
  • a further possibility for increasing the thermal resistance is, as shown in FIG. 3, that the flange 14 does not rest over the entire surface but only over the partial areas 14a on the first cylinder cover 11, which increases the thermal resistance between the flange 14 and the first cylinder cover 11.
  • the flange 14 could also be arranged in the second cylinder cover 12.
  • the piston compressor 1 according to the invention is advantageously operated at ambient temperature, so that the cylinder 10 is heated by the ambient air while conveying and compressing, for example, exhaust gas, the above-described increase in thermal conductivity giving the advantage that the cylinder 10 is reduced due to the flowing fluid F Mass is cooled so that the cylinder 10 has a higher during operation
  • Has temperature distribution for example, the risk of
  • the inside of the first or second cylinder cover 11, 12 and the outer surface of the first or second piston cover 21, 22 are mutually adapted such that the so-called damage chamber remains as small as possible.
  • first cylinder cover 11 and / or the second cylinder cover 12 could have an end surface running perpendicular to the longitudinal axis L, in which the inlet valve 90 and the outlet valve 91 are arranged.
  • first cylinder cover 11 and / or the second cylinder cover 12 are particularly advantageously configured, as shown in FIG. 2, such that the inlet valve 90 and the
  • Exhaust valve 91 are arranged inclined in the cylinder cover 11, 12 with respect to the plane of symmetry S. This enables valves 90, 91 with a larger diameter to be used, which reduces their flow resistance.
  • Figures 4 and 5 show the same cylinder 10 as in Figure 2, but not in one section but in two different side views.
  • the cylinder 10 comprises the first cylinder cover 11, the cylinder jacket 13 and the second cylinder cover 12.
  • the flanges 14 are arranged in the cylinder covers 11, 12 .
  • the cylinder 10 is over a
  • Spacer 40 firmly connected to the carrier housing 60 and
  • spacer 40 comprises two support arms 42, 43 arranged symmetrically with respect to the plane of symmetry S
  • the second cylinder cover 12 comprises two fastening points 12e, 12f, which are each firmly connected to a support arm 42, 43.
  • Each of the two fastening points 12e, 12f is preferably configured identically in the circumferential direction and, as shown in FIG.
  • FIG. 4 shows the course of the section line B-B and the course of the plane of symmetry S.
  • FIG. 5 also shows the course of the section line A-A and the course of the second plane of symmetry S2.
  • the attachment points 12e, 12f preferably run, as shown in FIG. 4 with the attachment point 12f, essentially perpendicular to the plane of symmetry S and are symmetrical to the
  • the attachment point 12f preferably runs symmetrically with respect to the point S 3 or symmetrically with respect to the plane of symmetry S.
  • the cylinder 10 points during operation of the piston compressor 1 in the area of the plane of symmetry S or in the area of the Point S 3 has an average temperature, the same temperature being present at both fastening points 12e, 12f due to the symmetrical arrangement, or the cylinder 10 having the same temperature, so that the first support arm 42 and the second support arm 43 at the two fastening points 12e, 12f the same
  • Symmetrically designed support arms 42, 43 of the spacer 40 result in the advantage that the support arms 42, 43 on the two Fastening points 12e, 12f have the same temperature, so that there is no mutual thermal distortion on the two support arms 42, 43.
  • the input fluid FE and the output fluid FA can have a considerable temperature difference, so that the corresponding flanges 14 and also the cylinder 10 and possibly the piston 20 in the direction of travel C one
  • Spacer 40 is held in a defined position during the operation of the piston compressor 1. It is particularly important that the piston rod 24 also passes through the passage opening 12g of the second valve cover 12 in the region of the plane of symmetry S, a region of the valve cover 12 which also has an average temperature, so that there is no or only one between the passage opening 12g and the piston rod 24 very little thermal distortion should occur.
  • the spacer 40 is U-shaped, comprising a first support arm 42 and a second support arm 43.
  • the spacer 40 could also have more support arms, for example four, six or eight, which are connected to the second cylinder cover 12
  • Figure 6 essentially shows the cylinder 10 and the piston 20 without the flanges 14 in a section along the section line A-A.
  • FIG. 7 essentially shows the cylinder 10 and the piston 20 without the
  • the cylinder 10 comprises at least three parts, the first cylinder cover 11, the second cylinder cover 12 and a preferably tubular cylinder jacket 13, the cylinder jacket 13 being arranged between the first cylinder cover 11 and the second cylinder cover 13.
  • the piston 20 comprises at least three parts, a first piston cover 21, a second piston cover 22 and a piston jacket 23 arranged between the first and second piston covers 21, 22.
  • This layer structure of the cylinder and / or piston enables particularly favorable maintenance because only for maintenance purposes replace those parts that could show considerable wear, for example the cylinder jacket 13 and the piston jacket 23.
  • the piston skirt 23 at least partially has a labyrinth-shaped outer surface 23a, so that the piston compressor 1 is designed as a labyrinth piston compressor.
  • the piston compressor 1 is designed as a labyrinth piston compressor.
  • At least one sealing ring is arranged on the piston jacket 23, the piston jacket 23 preferably having at least one circumferential groove in which the sealing ring is arranged, so that the piston compressor 1 is designed as a ring-sealed piston compressor 1.
  • the second cylinder cover 12 has, preferably arranged on its outer edge 12i, fastening points 12e, 12f at which the
  • Support arms 42, 43 are fastened via a fastening means, not shown, preferably a screw.
  • the fastening points 12e, 12f are preferably arranged mutually symmetrically to the plane of symmetry S.
  • At least one of the two piston covers 21, 22 points toward the associated cylinder cover 11, 12 protruding, in particular convex, piston end face 21a, 22a, the associated cylinder cover 11, 12 having a correspondingly protruding cylinder cover outer side 11c, 12c or a cylinder cover inner side 11d, 12d correspondingly receding with respect to piston end surface 21a, 22a, as is the case, for example, in FIG. 2 is shown.
  • the second cylinder cover 12 has an in in the center
  • Passage opening 12g running in the longitudinal direction L, along which the piston rod 24 extends, preferably at least one stuffing box chamber 50 and preferably a plurality of stuffing box chambers being arranged in the longitudinal direction L following the passage opening 12g, outside the cylinder cover 12.
  • At least one of inlet valve 90, outlet valve 91 and flange 14 does not lie on the first or second with the entire possible area
  • Figure 8 shows the piston compressor 1 in a side view. This comprises two cylinders 10 with pistons 20 arranged therein, each piston 20 being connected to the carrier housing 60 via a spacer 40, and each piston rod 24 being driven by a common crankshaft 61. Below the carrier housing 60, an oil drip pan 64 is arranged. In another advantageous
  • the piston compressor 1 can also have only a single cylinder 10 with pistons 20, or a plurality of cylinders 10 with a corresponding piston 20, for example between three to ten cylinders 10.
  • FIG. 9 shows a compressor unit 80 comprising one
  • Piston compressor 1 an electric motor 81, a feed manifold 85, which is connected to the fluid supply line 15, and one
  • Discharge manifold 86 which is connected to the fluid discharge line 16.
  • the fluid supply line 15 and the fluid discharge line 16 are preferably configured to be elastic in order to prevent temperature-related expansions
  • these lines 15, 16 consisting for example of a metal braid.
  • the piston compressor 1 comprises a cylinder 10 and a piston 20 arranged therein
  • Carrier housing 60 connects, and one in a longitudinal direction L
  • the spacer 40 comprising a plurality of support arms 42, 43, the support arms 42, 43 being connected to and supporting the cylinder 10.
  • the cylinder 10 advantageously comprises a plurality of fastening points 12e, 12f arranged symmetrically with respect to the longitudinal axis L, to which the support arms 42, 43 are fastened.
  • the piston compressor has a plane of symmetry S running in the longitudinal direction L along the piston rod 24, the fastening points 12e, 12f and the support arms 42, 43 being arranged symmetrically with respect to the plane of symmetry S.
  • the spacer 40 is U-shaped, with two support arms 42, 43 running in the longitudinal direction L, the cylinder 10 being two
  • Each fastening point 12e, 12f advantageously has a width C in the circumferential direction of the cylinder 10 in the range between 10 ° and has 30 °.
  • the cylinder 10 advantageously includes a
  • Inlet valve 90 and an outlet valve 91 wherein the inlet valve 90 and the outlet valve 91 are mutually symmetrical with respect to the
  • the cylinder 10 advantageously comprises a first cylinder cover 11 and a second one
  • Cylinder cover 11, 12 includes an inlet valve 90 and an outlet valve 91, so that the cylinder 10 and the piston 20 are designed to be double-acting.
  • a plurality of cylinders 10 with pistons 20 arranged therein are advantageously spaced apart from one another
  • Carrier housing 60 are arranged and each have a separate
  • Spacers 40 are connected to the carrier housing 60.
  • a piston rod 24 is advantageously assigned to each piston 20, the carrier housing 60 being designed as a monoblock, and the monoblock having a number of bores corresponding to the number of piston rods 45, in which a crosshead 63 is slidably mounted, each piston 20 having one Piston rod 20 with the
  • the monoblock and the crosshead 62 are advantageously made of a metal with a
  • the cylinder 10 and / or the piston 20 preferably consists of a metal with a thermal conductivity in the range between 100 and 300 (W / m ⁇ K), preferably of aluminum or one
  • the piston compressor 1 comprising a cylinder 10 and a piston 20 arranged therein, a carrier housing 60 with a
  • Carrier housing 60 mounted crosshead 63, a spacer 40, which connects the cylinder 10 to the carrier housing 60, and a piston rod 24 extending in a longitudinal direction L, which the
  • Cross head 63 connects to the piston 20, is advantageously such operated that heat energy, due to a heat difference present between the cylinder 10 and the carrier housing 60, is exchanged via a plurality of support arms 42, 43.
  • An inlet fluid FE is advantageously supplied to the cylinder 10 via an inlet valve 90
  • Piston rod 24 extending plane of symmetry S are arranged so that the cylinder 10 during the delivery of the fluid in the region of the
  • the plane of symmetry S is heated to an average temperature which lies between the temperature of the inlet fluid FE and the outlet fluid FA, the support arms 42, 43 being connected to the cylinder 10 in the region of the plane of symmetry S via fastening points 12e, 12f.
  • the piston rod 45 advantageously runs in the region of the plane of symmetry S, and this is tempered to substantially the same temperature as the attachment points 12e, 12f while the fluid is being conveyed.
  • the piston compressor 1 shown in FIG. 1 comprises a cylinder 10 and a piston 20 arranged therein, a carrier housing 60 with a cross head 63 mounted in the carrier housing 60, a spacer 40 which connects the cylinder 10 to the carrier housing 60, and one in a longitudinal direction L. extending piston rod 24, which connects the crosshead 63 to the piston 20, the spacer 40 comprising a plurality of longitudinally extending support arms 42, 43, the support arms 42, 43 being individually connected to the cylinder 10 toward the cylinder 10.
  • the cylinder 10 has a plurality of fastening points 12e, 12f, one supporting arm 42, 43 being fastened to one fastening point 12e, 12f.
  • the attachment points 12e, 12f are mutually symmetrical with respect to the longitudinal direction L.
  • the compressor according to the invention can also have at least one piston as a labyrinth piston compressor or as a compressor
  • the method for operating a piston compressor 1 comprises a cylinder 10 and a piston 20 arranged therein, a carrier housing 60 with a crosshead 63 mounted in the carrier housing 60, one
  • Spacer 40 which connects the cylinder 10 to the carrier housing 60, and a piston rod 24 running in a longitudinal direction L, which connects the crosshead 63 to the piston 20, the spacer 40 comprising a plurality of support arms 42, 43 running in the longitudinal direction L, the support arms 42, 43 towards the cylinder 10 each individually via fastening points 12e, 12f with the cylinder 10
  • the inlet fluid FE is preferably supplied with a
  • the attachment points 12e, 12f each have a center point S3 in the region of the plane of symmetry S, which during the Conveying the fluid can be tempered to substantially the same temperature.
  • the spacer 40 is U-shaped, with a support section 41 and two support arms 42, 43 running in the longitudinal direction L, with the support arms 42, 43 and
  • Support section 41 thermal energy is exchanged between the cylinder 10 and the carrier housing 60.
  • the circumferential direction of the cylinder 10 has a width C in the range between 10 ° and 30 °, each fastening point 12e, 12f being arranged symmetrically to the center point S3, so that heat energy is transmitted in the circumferential direction from the respective support arm 42, 43 along the fastening point 12e, 12f.

Abstract

The labyrinth piston compressor (1) comprises a cylinder (10), a piston (20) located in the cylinder (10), and a piston rod (24), the piston rod (24) extending in a longitudinal direction (L) and being connected to the piston (20), the piston (20) being movable back and forth inside the cylinder (10) in the longitudinal direction (L), the cylinder (10) having a first cylinder cover (11), an inlet valve (90) and an outlet valve (91) being located in the first cylinder cover (11), and the inlet valve (90) and the outlet valve (91) being symmetrical with respect to a plane of symmetry (S) running along the piston rod (24) in the longitudinal direction (L).

Description

LABYRINTHKOLBENKOMPRESSOR  LABYRINTH PISTON COMPRESSOR
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft einen Labyrinthkolbenkompressor. The invention relates to a labyrinth piston compressor.
Stand der Technik State of the art
Unter flüssigem Erdgas, auf Englisch auch als„liquefied natural gas“ oder kurz als„LNG“ bezeichnet, versteht man Erdgas, das auf eine Temperatur von zumindest - 160 °C abgekühlt ist, und das bei diesen tiefen Liquid natural gas, also known as "liquefied natural gas" or "LNG" for short, is natural gas that has cooled to a temperature of at least - 160 ° C, and at these depths
Temperaturen einen flüssigen Aggregatzustand einnimmt. Die Temperatures takes a liquid state of matter. The
Druckschrift WO 2009/ 1 12479A1 offenbart einen Kolbenkompressor zur Bereitstellung von Erdgasbrennstoff, wobei dieser Erdgasbrennstoff gewonnen wird, indem Abdampfgas, das vom flüssigen Erdgas abgegeben wird, mithilfe des Kolbenkompressors verdichtet wird. Ein solcher, an sich sehr bewährter Kolbenkompressor, erlaubt es, das Abdampfgas des flüssigen Erdgases, welches üblicherweise eine Temperatur von etwa - 160 ° C bei einem Druck von üblicherweise 1 bar aufweist, auf einen Document WO 2009/1 12479A1 discloses a piston compressor for supplying natural gas fuel, this natural gas fuel being obtained by compressing exhaust gas that is emitted from the liquid natural gas by means of the piston compressor. Such a piston compressor, which is very well-proven per se, allows the evaporation gas of the liquid natural gas, which usually has a temperature of about-160 ° C. at a pressure of usually 1 bar, to one
vorzugsweise variablen Enddruck im Bereich zwischen 100 bar und 500 bar zu verdichten, vorzugsweise auf einen Enddruck im Bereich zwischen 210 bar und 350 bar. Ein solcher Kolbenkompressor weist den Vorteil auf, dass Erdgas in einem weiten Temperaturbereich von vorzugsweise zwischen - 160 °C bis + 100 °C angesogen und anschliessend verdichtet werden kann. Ein solcher Kolbenkompressor ist beispielsweise in der Lage ein Eingangsfluid aufweisend eine Temperatur von - 160 °C zu einem komprimierten Fluid aufweisend eine Temperatur von -40 °C zu preferably compress variable end pressure in the range between 100 bar and 500 bar, preferably to a final pressure in the range between 210 bar and 350 bar. Such a piston compressor has the advantage that natural gas can be drawn in and then compressed in a wide temperature range of preferably between - 160 ° C to + 100 ° C. Such a piston compressor is capable, for example an input fluid having a temperature of - 160 ° C to a compressed fluid having a temperature of -40 ° C to
verdichten. Bei dieser Anwendung liegt zwischen Eingang und Ausgang des Kolbenkompressors somit eine Temperaturdifferenz im Bereich von 120 °C an. Bis heute ist es eine grosse technische Herausforderung einen kostengünstigen Kolbenkompressor, insbesondere einen condense. In this application, there is a temperature difference in the range of 120 ° C between the inlet and outlet of the piston compressor. To date, it is a major technical challenge to have an inexpensive piston compressor, especially one
Labyrinthkolbenkompressor zu bilden, der zum Verdichten eines Fluides geeignet ist, das zwischen Eingangsfluid und Ausgangsfluid eine hohe Temperaturdifferenz aufweist. To form a labyrinth piston compressor, which is suitable for compressing a fluid that has a high temperature difference between the input fluid and the output fluid.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es einen Kolbenkompressor auszubilden, der trotz hoher Temperaturdifferenz zwischen Eingang und Ausgang geeignet ist zum Verdichten eines Fluides, und der wirtschaftlich vorteilhaft ist. The object of the invention is to design a piston compressor which, despite the high temperature difference between the inlet and outlet, is suitable for compressing a fluid and which is economically advantageous.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Labyrinthkolbenkompressor aufweisend die Merkmale von Anspruch 1. Die abhängigen Ansprüche 2 bis 15 betreffen weitere, vorteilhaft Ausgestaltungen. This object is achieved with a labyrinth piston compressor having the features of claim 1. The dependent claims 2 to 15 relate to further advantageous configurations.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst mit einem The task is solved in particular with a
Labyrinthkolbenkompressor umfassend einen Zylinder, einen im Zylinder angeordneten Kolben sowie eine Klobenstange, wobei die Kolbenstange sich in einer Längsrichtung erstreckt und mit dem Kolben verbundene ist, und wobei der Kolben innerhalb des Zylinders in Längsrichtung hin und her beweglich ist, wobei der Zylinder einen ersten Zylinderdeckel umfasst, wobei im ersten Zylinderdeckel ein Einlassventil sowie ein Auslassventil angeordnet sind, und wobei das Einlassventil und das Auslassventil symmetrisch bezüglich einer in Längsrichtung entlang der Kolbenstange verlaufenden Symmetrieebene angeordnet sind. Ein Labyrinthkolbenkompressor umfasst einen Kolben sowie einen A labyrinth piston compressor comprising a cylinder, a piston arranged in the cylinder and a piston rod, the piston rod extending in a longitudinal direction and being connected to the piston, and the piston being movable back and forth within the cylinder in the longitudinal direction, the cylinder having a first cylinder cover comprises, wherein an inlet valve and an outlet valve are arranged in the first cylinder cover, and wherein the inlet valve and the outlet valve are arranged symmetrically with respect to a plane of symmetry running in the longitudinal direction along the piston rod. A labyrinth piston compressor includes a piston and one
Zylinder, wobei zumindest der Kolben und die Zylinderwand des Zylinders eine Labyrinthdichtung ausgebildet ist. Die Labyrinthdichtung ist eine berührungsfreie Dichtung. Die Dichtwirkung beruht auf der Verlängerung des Strömungsweges durch den abzudichtenden Spalt, wodurch der Strömungswiderstand wesentlich erhöht wird. Die Wegverlängerung wird durch eine Oberflächenstruktur des Kolbens und gegebenenfalls zudem auch der Zylinderwand erreicht. Vorzugsweise weist die Oberfläche des Kolbens eine Vielzahl umlaufender Vertiefungen auf, die in Längsrichtung des Kolbens gegenseitig beabstandet sind. Eine absolute Dichtheit ist mit dieser berührungsfreien Konstruktion nicht möglich. Dafür weist der Labyrinthkolbenkompressor umfassend die Labyrinthdichtung den Vorteil auf, dass die Labyrinthdichtung kontaktlos erfolgt, weil sich der Kolben und die Zylinderwand gegenseitig nicht berühren, und dass deshalb auch keine Schmierung zwischen Kolben und Zylinderwand erforderlich ist. Ein derartiger Labyrinthkolbenkompressor erlaubt ein sogenanntes ölfreies Verdichten eines Fluids, weil zum Verdichten des Fluids kein Cylinder, wherein at least the piston and the cylinder wall of the cylinder is formed a labyrinth seal. The labyrinth seal is a non-contact seal. The sealing effect is based on the extension of the flow path through the gap to be sealed, as a result of which the flow resistance is significantly increased. The path extension is achieved by means of a surface structure of the piston and possibly also of the cylinder wall. The surface of the piston preferably has a plurality of circumferential depressions which are spaced apart from one another in the longitudinal direction of the piston. With this non-contact construction, absolute tightness is not possible. For this purpose, the labyrinth piston compressor comprising the labyrinth seal has the advantage that the labyrinth seal is made contactless because the piston and the cylinder wall do not touch each other, and therefore no lubrication between the piston and the cylinder wall is required. Such a labyrinth piston compressor allows a so-called oil-free compression of a fluid because there is none for the compression of the fluid
Schmiermittel, insbesondere kein Öl erforderlich ist. Der Kolben eines derartigen Labyrinthkolbenkompressors weist keine Dichtringe auf, da die Labyrinthdichtung eine Dichtung bewirkt. Lubricant, especially no oil is required. The piston of such a labyrinth piston compressor has no sealing rings, since the labyrinth seal effects a seal.
Der erfmdungsgemässe Labyrinthkolbenkompressor weist den Vorteil auf, dass dieser auch dann sicher betreibbar ist, wenn die Temperatur des anzusaugenden Fluids, und die Temperatur des komprimierten, The labyrinth piston compressor according to the invention has the advantage that it can also be operated safely when the temperature of the fluid to be sucked in and the temperature of the compressed
auszustossenden Fluides eine grosse Temperaturdifferenz von fluid to be ejected has a large temperature difference of
beispielsweise 100°C bis 120°C oder noch mehr aufweisen. Der for example 100 ° C to 120 ° C or more. Of the
erfmdungsgemässe Kolbenkompressor ist derart ausgestaltet, dass die anliegenden Temperaturdifferenzen keinen wesentlichen thermische Spannungen bzw. keinen wesentlichen Verzug an Komponenten des Kolbenkompressors zur Folge haben, beziehungsweise dass der Piston compressor according to the invention is designed in such a way that the temperature differences present do not result in any significant thermal stresses or no significant distortion in components of the piston compressor, or in that the
Kolbenkompressor derart ausgestaltet ist, dass eine auf Grund der anliegenden Temperaturdifferenz bewirkte Ausdehnung von Komponenten des Kolbenkompressors derart erfolgt, dass die einzelnen Komponenten relativ zueinander auf Grund der Temperaturdifferenz kaum gegenseitig verschoben werden, was für einen Labyrinthkolbenkompressor besonders wichtig ist, da der Spalt zwischen Aussenumfangsfläche des Piston compressor is designed such that an expansion of components caused due to the temperature difference present of the piston compressor takes place in such a way that the individual components are hardly displaced relative to each other due to the temperature difference, which is particularly important for a labyrinth piston compressor since the gap between the outer peripheral surface of the
Labyrinthkolbens und der Aussenumfangsfläche zugewandten Innenfläche des Zylinders besonders klein ist. Der erfmdungsgemässe Labyrinth piston and the inner surface of the cylinder facing the outer peripheral surface is particularly small. The according to the invention
Labyrinthkolbenkompressor ist vorzugsweise unabhängig von anliegenden Temperaturdifferenzen sicher und zuverlässig betreibbar. Der erfmdungsgemässe Kolbenkompressor weist den Vorteil auf, dass das zumindest eine Einlassventil und das zumindest eine Auslassventil im Zylinderdeckel angeordnet sind, was den Vorteil ergibt, dass ein zu komprimierendes Fluid nach dem Durchströmen des Einlassventils unmittelbar in den Zylinderinnenraum einströmt, bzw. dass ein The labyrinth piston compressor can preferably be operated safely and reliably regardless of the temperature differences present. The piston compressor according to the invention has the advantage that the at least one inlet valve and the at least one outlet valve are arranged in the cylinder cover, which gives the advantage that a fluid to be compressed flows directly into the cylinder interior after flowing through the inlet valve, or that a
komprimiertes Fluid beim Durchströmen des Auslassventils den compressed fluid as it flows through the exhaust valve
Zylinderinnenraum unmittelbar verlässt, sodass der Kolbenkompressor einen äusserst kleinen oder gar keinen Gastotraum bzw. Schadraum aufweist, innerhalb welchem eine Temperaturübertragung zwischen Fluid und Kolbenkompressor erfolgen könnte, sodass der Kolbenkompressor relativ wenige Kontaktflächen aufweist, die mit dem Fluid Wärme austauschen könnten. Der erfmdungsgemässe Kolbenkompressor weist somit vorzugsweise, mit Ausnahme der zwingend erforderlichen  Leaves cylinder interior immediately, so that the piston compressor has an extremely small or no gas dead space or harmful space within which a temperature transfer between the fluid and piston compressor could take place, so that the piston compressor has relatively few contact surfaces that could exchange heat with the fluid. The piston compressor according to the invention thus preferably has, with the exception of the absolutely necessary
Kontaktflächen des Einströmens des zu komprimieren Fluides, des Contact surfaces of the inflow of the fluid to be compressed
Komprimierens des zu komprimieren Fluides und des Ausstossens des komprimierten Fluids, vorzugsweise vernachlässigbar kleine oder gar keine zusätzlichen Kontaktflächen und Kontaktstellen zwischen dem Kolbenkompressor und dem geförderten Fluid auf, was eine Compressing the fluid to be compressed and ejecting the compressed fluid, preferably negligibly little or no additional contact areas and contact points between the piston compressor and the delivered fluid, which is a
Wärmeübertragung zwischen Fluid und Kolbenkompressor begrenzt. Heat transfer between fluid and piston compressor limited.
Zudem besteht der Zylinder und/ oder der Kolben des Kolbenkompressors vorteilhafterweise aus einem Metall mit einer Wärmeleitfähigkeit im In addition, the cylinder and / or the piston of the piston compressor advantageously consists of a metal with a thermal conductivity in the
Bereich zwischen 100 und 300 (W/m K), vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Die relativ hohe Wärmeleitfähigkeit hat zur Folge, dass sich während des Betriebs des Kolbenkompressors in dessen Bauteilen ein Temperaturgleichgewicht einstellt, deren Range between 100 and 300 (W / m K), preferably made of aluminum or an aluminum alloy. Has the relatively high thermal conductivity the consequence that a temperature equilibrium is established in the components of the piston compressor during its operation
Temperaturdifferenzen wesentlich kleiner sind als die Temperature differences are much smaller than that
Temperaturdifferenzen zwischen dem einströmenden und dem Temperature differences between the inflowing and the
komprimierten, ausströmenden Fluid. Besonders vorteilhaft bestehen der Zylinder und der Kolben aus demselben Material. compressed, flowing fluid. The cylinder and the piston are particularly advantageously made of the same material.
Das Einlassventil und das Auslassventil sind im Zylinder zudem  The intake valve and the exhaust valve are also in the cylinder
vorzugsweise symmetrisch bezüglich einer entlang einer Mittellinie des Zylinders verlaufenden Symmetrieebene angeordnet. Dies hat zur Folge, dass sich während des Betriebs des Kolbenkompressors im Bereich der Symmetrieebene eine Mitteltemperatur einstellen wird, welche zwischen der Temperatur des einströmenden Fluids und der Temperatur das ausströmenden Fluids liegt, was maximal mögliche, im Zylinder auftretende Temperaturdifferenzen reduziert. preferably arranged symmetrically with respect to a plane of symmetry running along a center line of the cylinder. The consequence of this is that during operation of the piston compressor in the region of the plane of symmetry an average temperature will arise which lies between the temperature of the inflowing fluid and the temperature of the outflowing fluid, which reduces the maximum possible temperature differences occurring in the cylinder.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist ein beim Einlassventil bzw. Auslassventil angeordneter Flansch oder Schlauch, welche zum Zuleiten bzw. Ableiten des Fluids dienen, eine geringe Berührungsfläche bezüglich des Zylinders auf, was wiederum eine Wärmeübertragung zwischen Flansch bzw. Schlauch und dem Zylinder reduziert. In a further advantageous embodiment, a flange or hose, which is arranged at the inlet valve or outlet valve and is used for supplying or discharging the fluid, has a small contact area with respect to the cylinder, which in turn reduces heat transfer between the flange or hose and the cylinder.
Der Kolbenkompressor umfasst ein Trägergehäuse, in welchem The piston compressor comprises a carrier housing in which
vorzugsweise eine Kurbelwelle und zumindest ein Kreuzkopf angeordnet ist. Der erfmdungsgemässe Kolbenkompressor umfasst einen preferably a crankshaft and at least one crosshead is arranged. The piston compressor according to the invention comprises one
Distanzhalter, der mit dem Trägergehäuse und dem Zylinder verbunden ist, um einerseits den Zylinder in einer definierten Position bezüglich dem Trägergehäuse zu halten, und um andererseits einen allfälligen Spacer, which is connected to the carrier housing and the cylinder, on the one hand to hold the cylinder in a defined position with respect to the carrier housing, and on the other hand any
Temperaturfluss zwischen Zylinder und Trägergehäuse zu reduzieren. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Distanzhalter an solchen Bereichen mit dem Zylinder verbunden, an welchen die Reduce temperature flow between cylinder and carrier housing. In a particularly advantageous embodiment, the spacer is connected to the cylinder at those areas at which the
Mitteltemperatur oder im Wesentlichen die Mitteltemperatur anliegt. Dies hat zur Folge, dass die während des Betriebs des Kolbenkompressors am Distanzhalter zwischen Zylinder und Trägergehäuse auftretenden Average temperature or essentially the average temperature is present. This has the consequence that the on during the operation of the piston compressor Spacers occurring between the cylinder and carrier housing
Temperaturdifferenzen sich in Grenzen halten, wobei der Distanzhalter vorzugsweise derart angeordnet ist, dass dieser eine symmetrisch zur Symmetrieebene verlaufende Wärmeverteilung aufweist, was zur Folge hat, dass aufgrund der am Distanzhalter anliegenden Temperaturen kaum oder gar kein Verzug des Distanzhalters auftritt. Somit entsteht während des Betriebs des Kolbenkompressors insbesondere keine oder eine vernachlässigbar kleine asymmetrische Wärmeausdehnung bzw. Temperature differences are kept within limits, the spacer preferably being arranged in such a way that it has a heat distribution that is symmetrical to the plane of symmetry, with the result that there is little or no distortion of the spacer due to the temperatures applied to the spacer. Thus, during operation of the piston compressor, there is in particular no or a negligibly small asymmetrical thermal expansion or
Verformung sondern vorteilhafterweise höchstens eine symmetrisch zur Symmetrieebene erfolgende Wärmeausdehnung bzw. Verformung auf Grund der anliegenden Temperatur, wobei dieser Effekt insbesondere am Zylinder, am Kolben sowie am Distanzhalter auftritt. Daher erfährt auch die zwischen Trägergehäuse und Zylinder verlaufende Kolbenstange keine Verformung. Deformation but advantageously at most one thermal expansion or deformation taking place symmetrically to the plane of symmetry due to the temperature present, this effect occurring in particular on the cylinder, on the piston and on the spacer. Therefore, the piston rod running between the carrier housing and the cylinder does not experience any deformation.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht der Zylinder und/ oder der Kolben aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung, einem somit sehr gut wärmeleitenden Metall. Die sehr gute Wärmeleitung hat wiederum den Vorteil, dass sich während des kontinuierlichen Betriebs des In an advantageous embodiment, the cylinder and / or the piston consists of aluminum or an aluminum alloy, a very good heat-conducting metal. The very good heat conduction has the advantage that during the continuous operation of the
Kolbenkompressors sehr schnell eine Mitteltemperatur bzw. eine mittlere Betriebstemperatur der einzelnen Komponenten des Kompressors einstellt, und dadurch Temperaturspitzen vermieden werden. Piston compressor very quickly sets an average temperature or an average operating temperature of the individual components of the compressor, and thereby temperature peaks can be avoided.
Der erfmdungsgemässe Kolbenkompressor weist den Vorteil auf, dass dieser in einer bevorzugten Ausführungsform relativ wenige Teile benötigt, und dass die beweglichen Teile relativ massearm gewählt sein können.The piston compressor according to the invention has the advantage that, in a preferred embodiment, it requires relatively few parts and that the movable parts can be selected to be relatively low in mass.
Dies ergibt zudem den Vorteil, dass der erfmdungsgemässe This also gives the advantage that the invention
Kolbenkompressor mit einer hohen Drehzahl von beispielsweise bis zum 1800 Umdrehungen pro Minute betrieben werden kann. Piston compressor can be operated at a high speed of, for example, up to 1800 revolutions per minute.
Der erfmdungsgemässe Kolbenkompressor wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Detail erläutert. Kurze Beschreibung der Zeichnungen The piston compressor according to the invention is explained in detail below using exemplary embodiments. Brief description of the drawings
Die zur Erläuterung der Ausführungsbeispiele verwendeten Zeichnungen zeigen: The drawings used to explain the exemplary embodiments show:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Kolbenkompressor entlang der Fig. 1 shows a longitudinal section through a piston compressor along the
Schnittlinie A-A;  Section line A-A;
Fig. 2 eine Detailansicht des Kolbenkompressors gemäss Fig. 1 ,  2 shows a detailed view of the piston compressor according to FIG. 1,
insbesondere des Zylinders und des Kolbens;  especially the cylinder and the piston;
Fig. 3 eine Detailansicht der Anordnung des Ventils im Zylinder;  3 shows a detailed view of the arrangement of the valve in the cylinder;
Fig. 4 eine Seitenansicht des Zylinders mit Distanzhalter;  4 shows a side view of the cylinder with a spacer;
Fig. 5 eine weitere Seitenansicht des Zylinders mit Distanzhalter;  5 shows a further side view of the cylinder with a spacer;
Fig. 6 einen Längsschnitt durch den Zylinder mit Kolben entlang der  Fig. 6 shows a longitudinal section through the cylinder with pistons along the
Schnittlinie A-A;  Section line A-A;
Fig. 7 einen weiteren Längsschnitt durch den Zylinder mit Kolben entlang der Schnittlinie B-B;  7 shows a further longitudinal section through the cylinder with piston along the section line B-B;
Fig. 8 eine Seitenansicht des Kolbenkompressors;  8 is a side view of the piston compressor;
Fig. 9 den Kolbenkompressor in einer Einsatzkonfiguration.  Fig. 9 the piston compressor in an insert configuration.
Grundsätzlich sind in den Zeichnungen gleiche Teile mit gleichen Basically, the same parts are the same in the drawings
Bezugszeichen versehen. Provide reference numerals.
Wege zur Ausführung der Erfindung Ways of Carrying Out the Invention
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Kolbenkompressor 1 1 shows a longitudinal section through a piston compressor 1
umfassend einen Zylinder 10 sowie einen darin angeordneten Kolben 20, umfassend ein Trägergehäuse 60 mit einem darin angeordneten Kreuzkopf 63 mit Lagerteil 63a, wobei der Kreuzkopf 63 über eine Kurbelwelle 61 sowie eine Verbindungsstange 62 antreibbar ist, sowie umfassend einen Distanzhalter 40 mit Auflageabschnitt 41 , wobei der Distanzhalter 40 den Zylinder 10 mit dem Trägergehäuse 60 verbindet und, wie in Figur 1 dargestellt, bei aufrecht angeordnetem Kolbenkompressor 1 den Zylinder 10 trägt. Der Kolbenkompressor 1 umfasst eine Kolbenstange 24, welche den Kreuzkopf 63 mit dem Kolben 20 verbindet und den Kolben 20 antreibt. Der Kolbenkompressor 1 weist eine Längsachse L auf, welche sich im Zentrum der Kolbenstange 24 entlang der Kolbenstange 24 erstreckt. Der Zylinder 10 umfasst einen ersten Zylinderdeckel 1 1 , einen zweiten Zylinderdeckel 12, sowie einen dazwischen angeordneten comprising a cylinder 10 and a piston 20 arranged therein, comprising a carrier housing 60 with a crosshead 63 with a bearing part 63a arranged therein, the crosshead 63 being drivable via a crankshaft 61 and a connecting rod 62, and comprising a spacer 40 with a support section 41, wherein the spacer 40 connects the cylinder 10 to the carrier housing 60 and, as in FIG. 1 shown, carries the cylinder 10 with the piston compressor 1 arranged upright. The piston compressor 1 comprises a piston rod 24, which connects the cross head 63 to the piston 20 and drives the piston 20. The piston compressor 1 has a longitudinal axis L which extends in the center of the piston rod 24 along the piston rod 24. The cylinder 10 comprises a first cylinder cover 11, a second cylinder cover 12 and one arranged in between
Zylindermantel 13. Der erste Zylinderdeckel 1 1 umfasst eine Cylinder jacket 13. The first cylinder cover 11 comprises one
Einlassventilaufnahmeöffnung 1 1a sowie eine Inlet valve receiving opening 1 1a and one
Auslassventilaufnahmeöffnung 1 1b, in welchen ein Einlassventil 90 bzw. ein Auslassventil 91 angeordnet ist. Zudem ist je ein Flansch 14 mit der Öffnung 1 1a, 1 1b verbunden, wobei der Flansch 14 zum Zuführen bzw. zum Abführen eines Fluids zwischen ausserhalb des Zylinders 10 und einem Innenraum 10a des Zylinders 10 dient. Fluide können  Exhaust valve receiving opening 11b, in which an intake valve 90 and an exhaust valve 91 are arranged. In addition, one flange 14 is connected to the opening 1 1a, 1 1b, the flange 14 serving for supplying or discharging a fluid between outside the cylinder 10 and an interior 10a of the cylinder 10. Fluids can
beispielsweise über einen mit dem jeweiligen Flansch 14 verbundenen Schlauch 15 zu- bzw. abgeführt werden. Der zweite Zylinderdeckel 12 umfasst ebenfalls eine Einlassventilaufnahmeöffnung 12a sowie eine Auslassventilaufnahmeöffnung 12b mit darin angeordneten Einlassventil 90 bzw. Auslassventil 91. Der zweite Zylinderdeckel 12 umfasst einen Mittelabschnitt 12h aufweisend eine Durchlassöffnung 12g, in welcher die Kolbenstange 24 in deren Verlaufsrichtung L beweglich angeordnet ist.for example via a hose 15 connected to the respective flange 14. The second cylinder cover 12 likewise comprises an inlet valve receiving opening 12a and an outlet valve receiving opening 12b with an inlet valve 90 and an outlet valve 91 arranged therein. The second cylinder cover 12 has a central section 12h having a passage opening 12g, in which the piston rod 24 is arranged to be movable in its direction L.
Der Zylinder 10 bzw. der Kolben 20 ist doppeltwirkend ausgestaltet, in dem der Kolben 20 einen ersten Zylinderinnenraum 10a sowie einen zweiten Zylinderinnenraum 10b begrenzt. In einer weiteren The cylinder 10 or the piston 20 is designed to be double-acting, in which the piston 20 delimits a first cylinder interior 10a and a second cylinder interior 10b. In another
Ausführungsform könnte auf den Zylindermantel 13 verzichtet werden, indem der erste und zweite Zylinderdeckel 1 1 , 12 in Längsrichtung L länger ausgestaltet sind. Embodiment could be dispensed with the cylinder jacket 13 in that the first and second cylinder covers 11, 12 are made longer in the longitudinal direction L.
In Längsrichtung L ist dem Mittelabschnitt 12 h nachfolgend eine erste, eine zweite sowie eine dritte Stopfbüchsenkammer 50, 51.52 angeordnet. Der Distanzhalter 40 weist einen Distanzhalterinnenraum 40a auf, in welchem eine nur schematisch dargestellte Ölabstreifpackung 55 umfassend vorzugsweise eine Führung angeordnet ist, welche die In the longitudinal direction L, a first, a second and a third stuffing box chamber 50, 51.52 are arranged downstream of the central section 12h. The spacer 40 has a spacer interior 40a, in which an oil wiping pack 55, only shown schematically comprising preferably a guide is arranged which the
Kolbenstange 24 umschliesst. Zudem ist an der Kolbenstange 24 ein Ölschirm 54 angeordnet. Das Trägergehäuse 60 weist eine Bohrung 60a auf, welche eine Gleitfläche für den Kreuzkopf 63 ausbildet, sodass der Kreuzkopf 63, die mit dem Kreuzkopf 63 verbundene Kolbenstange 24 sowie den mit der Kolbenstange 24 verbundenen Kolben 20 in Piston rod 24 encloses. In addition, an oil screen 54 is arranged on the piston rod 24. The carrier housing 60 has a bore 60a, which forms a sliding surface for the cross head 63, so that the cross head 63, the piston rod 24 connected to the cross head 63 and the piston 20 connected to the piston rod 24 in
Längsrichtung L hin und her bewegen kann. Vorzugsweise wird die Gleitfläche für den Kreuzkopf geschmiert, vorzugsweise mit Öl, wobei dieser Schmierung nicht im Detail dargestellt ist. Longitudinal direction L can move back and forth. The sliding surface for the crosshead is preferably lubricated, preferably with oil, this lubrication not being shown in detail.
Der Zylinder 10 und/ oder der Kolben 20, und vorzugsweise auch das Trägergehäuse 60 und der Kreuzkopf 63, bestehen aus einem Metall mit einer Wärmeleitfähigkeit im Bereich von vorzugsweise zwischen 100 und 300 (W/m · K), vorzugsweise aus Aluminium oder einer The cylinder 10 and / or the piston 20, and preferably also the carrier housing 60 and the crosshead 63, consist of a metal with a thermal conductivity in the range of preferably between 100 and 300 (W / m · K), preferably of aluminum or one
Aluminiumlegierung. Vorteilhafterweise sind der Zylinder 10 und der Kolben 20, und vorzugsweise auch das Trägergehäuse 60 und der Aluminum alloy. Advantageously, the cylinder 10 and the piston 20, and preferably also the carrier housing 60 and the
Kreuzkopf 63, aus demselben Material gefertigt, sodass diese bezüglich Wärmeausdehnung dieselben Eigenschaften aufweisen. Cross head 63, made of the same material, so that they have the same properties with regard to thermal expansion.
Figur 2 zeigt eine Detailansicht des Kolbenkompressors 1 gemäss Figur 1 , im Wesentlichen den Zylinder 10, den Kolben 20, die Flansche 14 sowie die Ein- und Auslassventile 90, 91. In einer möglichen Ausgestaltung ist der Zylinder 10 sowie der Kolben 20 einfach wirkend ausgestaltet, indem beispielsweise nur im ersten Zylinderdeckel 1 1 je ein Einlassventil 90 und ein Auslassventil 91 angeordnet ist. Besonders vorteilhaft ist der Zylinder 10 sowie der Kolben 20 jedoch, wie in Figur 2 dargestellt, doppeltwirkend ausgestaltet, mit einem ersten Zylinderinnenraum 10a, einem zweiten Zylinderinnenraum 10b sowie zwei Einlassventilen 90 und zwei FIG. 2 shows a detailed view of the piston compressor 1 according to FIG. 1, essentially the cylinder 10, the piston 20, the flanges 14 and the inlet and outlet valves 90, 91. In one possible embodiment, the cylinder 10 and the piston 20 are designed to be single-acting , for example, an inlet valve 90 and an outlet valve 91 are arranged only in the first cylinder cover 11. However, as shown in FIG. 2, the cylinder 10 and the piston 20 are particularly advantageously configured to be double-acting, with a first cylinder interior 10a, a second cylinder interior 10b and two inlet valves 90 and two
Auslassventilen 91. Erfindungsgemäss sind somit zumindest im ersten Zylinderdeckel 1 1 oder im zweiten Zylinderdeckel 12 ein Einlassventil 90 sowie ein Auslassventil 91 angeordnet, und vorzugsweise wie in Figur 2 dargestellt in beiden Zylinderdeckeln 1 1 , 12 je ein Einlassventil 90 sowie ein Auslassventil 91 angeordnet. Im jeweiligen Zylinderdeckel 1 1 , 12 ist das Einlassventil 90 und das Auslassventil 91 vorzugsweise symmetrisch bezüglich einer in Längsrichtung L entlang der Kolbenstange 24 Exhaust valves 91. According to the invention, an intake valve 90 and an exhaust valve 91 are thus arranged at least in the first cylinder cover 11 or in the second cylinder cover 12, and preferably, as shown in FIG. 2, an intake valve 90 and two in each of the two cylinder covers 11, 12 an outlet valve 91 is arranged. In the respective cylinder cover 11, 12, the inlet valve 90 and the outlet valve 91 are preferably symmetrical with respect to one in the longitudinal direction L along the piston rod 24
verlaufenden Symmetrieebene S angeordnet. Vorzugsweise sind beide Einlassventile 90 sowie beide Auslassventile 91 wie in Figur 2 dargestellt jeweils auf derselben Seite des Zylinders 10 angeordnet, das heisst wie in Figur 2 dargestellt, jeweils beide links bzw. beide rechts der extending symmetry plane S arranged. Preferably, both intake valves 90 and both exhaust valves 91 are arranged on the same side of cylinder 10 as shown in FIG. 2, that is, as shown in FIG. 2, both on the left and both on the right of the
Symmetrieebene S. Der erfmdungsgemässe Kolbenkompressor ist insbesondere geeignet ein Fluide zu komprimieren, dessen über das Eingangsventil 90 Plane of symmetry S. The piston compressor according to the invention is particularly suitable for compressing a fluid via the inlet valve 90
einströmendes Eintrittsfluid FE und dessen über das Ausgangsventil 91 ausströmende Austrittsfluid FA eine hohe Temperaturdifferenz von beispielsweise zwischen 100°C bis 150°C aufweisen. So kann inflowing inlet fluid FE and its outlet fluid FA flowing out via outlet valve 91 have a high temperature difference of, for example, between 100 ° C. to 150 ° C. So can
beispielsweise das Eintrittsfluid FE, beispielsweise Abdampfgas von flüssigem Erdgas, eine Temperatur von - 160 °C aufweisen, und das Austrittsfluid FA eine Temperatur von -40 °C aufweisen, sodass sie for example, the inlet fluid FE, for example exhaust gas from liquid natural gas, have a temperature of −160 ° C., and the outlet fluid FA have a temperature of −40 ° C., so that they
Temperaturdifferenz 120 °C beträgt. Die symmetrische Anordnung von Einlassventil 90 und Auslassventil 91 bezüglich der Symmetrieebene S weist den Vorteil auf, dass der Zylinder 10 sowie der Kolben 20 während des Betriebs im Bereich der Symmetrieebene S bzw. der entlang der Kolbenstange 24 verlaufenden Längsachse L eine mittlere Temperatur einnimmt, wobei die Temperatur des Zylinders 10 und des Kolbens 20 senkrecht zur Längsachse L üblicherweise zum Einlassventil 90 hin abnimmt und zum Auslassventil 91 hin zunimmt. In Verlaufsrichtung der Längsachse L weist der Zylinder 10 vorzugsweise nur geringe Temperature difference is 120 ° C. The symmetrical arrangement of inlet valve 90 and outlet valve 91 with respect to the plane of symmetry S has the advantage that the cylinder 10 and the piston 20 assume an average temperature during operation in the region of the plane of symmetry S or the longitudinal axis L running along the piston rod 24, wherein the temperature of the cylinder 10 and the piston 20 perpendicular to the longitudinal axis L usually decreases towards the inlet valve 90 and increases towards the outlet valve 91. In the direction of the longitudinal axis L, the cylinder 10 preferably has only a small number
Temperaturdifferenzen auf. Dadurch, dass der Zylinder 10 und der Kolben 20 im Bereich der Längsachse L während des Betriebs eine mittlere Temperatur aufweisen erfährt der Zylinder 10, der Kolben 20 sowie die Kolbenstange 24 keinen oder einen vernachlässigbar geringen Verzug hervorgerufen durch in diesen Teilen anliegende Temperaturdifferenzen, beziehungsweise durch Temperaturdifferenzen verursachte Längenänderungen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht der Zylinder 10 und/ oder der Kolben 20 aus einem gut wärmeleitenden Material, beispielsweise aus Aluminium, was den Vorteil ergibt, dass die während des Betriebs am Zylinder 10 und am Kolben 20 anliegenden Temperaturdifferenzen reduziert werden. Temperature differences. Because the cylinder 10 and the piston 20 have an average temperature in the region of the longitudinal axis L during operation, the cylinder 10, the piston 20 and the piston rod 24 experience no or negligible distortion caused by temperature differences present in these parts or by Caused temperature differences Changes in length. In an advantageous embodiment, the cylinder 10 and / or the piston 20 are made of a highly thermally conductive material, for example aluminum, which gives the advantage that the temperature differences present during operation on the cylinder 10 and on the piston 20 are reduced.
Der erfmdungsgemässe Kolbenkompressor wird vorteilhafterweise bei Umgebungstemperatur betrieben. Falls mit dem erfmdungsgemässen Kolbenkompressor Abdampfgas von flüssigem Erdgas komprimiert wird, so wird die Aussenfläche des Zylinders 10 mit Luft aufweisend The piston compressor according to the invention is advantageously operated at ambient temperature. If exhaust gas from liquid natural gas is compressed with the piston compressor according to the invention, the outer surface of the cylinder 10 is exposed to air
Umgebungstemperatur erwärmt, was am Zylinder 10 anliegende Ambient temperature warmed up, what is applied to the cylinder 10
Temperaturdifferenzen weiter reduziert, insbesondere dann, wenn der Zylinder 10 oder zumindest die Zylinderdeckel 1 1 , 12 aus einem gut wärmeleitenden Material bestehen. Temperature differences are further reduced, in particular if the cylinder 10 or at least the cylinder cover 11, 12 consist of a material that is a good conductor of heat.
Bei einem Kolbenkompressor 1 wird unter einem Gasraum der Raum zwischen einer Fluidzuleitung 15 und dem Eingangsventil 90 bzw. der Raum zwischen dem Ausgangsventil 91 und einer Fluidableitung 16 verstanden. Der erfmdungsgemässe Kolbenkompressor 1 weist In a piston compressor 1, a gas space is understood to mean the space between a fluid supply line 15 and the input valve 90 or the space between the output valve 91 and a fluid discharge line 16. The piston compressor 1 according to the invention has
vorteilhafterweise keinen oder einen sehr geringen Gasraum auf, indem in Fluidfliessrichtung F unmittelbar vor dem Einlassventil 90 die advantageously no gas space or only a very small gas space, in that the fluid flow direction F immediately before the inlet valve 90
Fluidzuleitung 15 bzw. ein Flansch 14 angeordnet ist, über welche das Fluid von Aussen dem Zylinder 10 zuführt wird, beziehungsweise indem in Fluidfliessrichtung F unmittelbar nach dem Auslassventil 91 eine nach Aussen führende Fluidableitung 16 beziehungsweise ein Flansch 14 angeordnet ist, über welche das Fluid vom Zylinder 10 nach Aussen abgeführt wird. Somit steht das geförderte Fluid bis unmittelbar vor dem Einlassventil 90 bzw. unmittelbar nach dem Auslassventil 91 nicht mehr in direkt Wärme leitendem Kontakt mit dem Zylinder 10. Dies hat zur Folge, dass der Zylinder 10 weniger tief abgekühlt wird. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind zumindest eine der Komponenten Einlassventil 90, Auslassventil 91 und Flansch 14 derart ausgestaltet, dass diese einen erhöhten Wärmeleitwiderstand zum Fluid supply line 15 or a flange 14 is arranged, via which the fluid is supplied to the cylinder 10 from the outside, or in that a fluid discharge line 16 or a flange 14 is arranged in the fluid flow direction F immediately after the outlet valve 91, via which the fluid from the Cylinder 10 is discharged to the outside. Thus, the delivered fluid is no longer in direct heat-conducting contact with the cylinder 10 until immediately before the inlet valve 90 or immediately after the outlet valve 91. This has the consequence that the cylinder 10 is cooled to a lesser depth. In a further advantageous embodiment, at least one of the components inlet valve 90, outlet valve 91 and flange 14 are designed such that they have an increased thermal conductivity
Zylinderdeckel 1 1 , 12 aufweisen, um dem Zylinderdeckel 1 1 , 12 nur in reduziertem Masse Wärme zu entziehen, aufgrund des durch das Have cylinder cover 1 1, 12 to extract heat from the cylinder cover 1 1, 12 only to a reduced extent, due to the by
Einlassventil 90, das Auslassventil 91 und/ oder den Flansch 14 Inlet valve 90, outlet valve 91 and / or flange 14
durchströmenden kühlen Fluids. Figur 3 zeigt in einer Detailansicht ein Ausführungsbeispiel zur Erhöhung des Wärmeleitwiderstandes. Das Auslassventil 91 liegt nicht vollflächig sondern nur teilflächig über die Teilflächen 91a am ersten Zylinderdeckel 1 1 an, was den flowing cool fluid. Figure 3 shows a detailed view of an embodiment to increase the thermal resistance. The exhaust valve 91 does not lie over the entire surface but only over part of the surface 91a on the first cylinder cover 11, which is the
Wärmeleitwiderstand zwischen Auslassventil 91 und erstem Thermal resistance between outlet valve 91 and the first
Zylinderdeckel 1 1 erhöht. Auf dieselbe Weise könnte auch das Cylinder cover 1 1 increased. In the same way, that could also
Einlassventil 90 im ersten oder zweiten Zylinderdeckel 1 1 , 12 angeordnet sein. Eine weitere Möglichkeit zur Erhöhung des Wärmeleitwiderstandes besteht wie in Figur 3 dargestellt darin, dass auch der Flansch 14 nicht vollflächig sondern nur teilflächig über die Teilflächen 14a am ersten Zylinderdeckel 1 1 anliegt, was den Wärmeleitwiderstand zwischen Flansch 14 und dem ersten Zylinderdeckel 1 1 erhöht. Auf dieselbe Weise könnte der Flansch 14 auch im zweiten Zylinderdeckel 12 angeordnet sein. Der erfindungsgemässe Kolbenkompressor 1 wird vorteilhafterweise bei Umgebungstemperatur betrieben, sodass der Zylinder 10 während des Förderns und Komprimierens von beispielsweise Abdampfgas durch die Umgebungsluft erwärmt wird, wobei die vorhin beschriebene Erhöhung des Wärmeleitwiderstandes den Vorteil ergibt, dass der Zylinder 10 aufgrund des durchströmenden Fluides F in reduziertem Masse abgekühlt wird, sodass der Zylinder 10 während des Betriebs eine höhere Inlet valve 90 may be arranged in the first or second cylinder cover 11, 12. A further possibility for increasing the thermal resistance is, as shown in FIG. 3, that the flange 14 does not rest over the entire surface but only over the partial areas 14a on the first cylinder cover 11, which increases the thermal resistance between the flange 14 and the first cylinder cover 11. In the same way, the flange 14 could also be arranged in the second cylinder cover 12. The piston compressor 1 according to the invention is advantageously operated at ambient temperature, so that the cylinder 10 is heated by the ambient air while conveying and compressing, for example, exhaust gas, the above-described increase in thermal conductivity giving the advantage that the cylinder 10 is reduced due to the flowing fluid F Mass is cooled so that the cylinder 10 has a higher during operation
Temperatur und vorzugsweise auch eine gleichmässigere Temperature and preferably also a more uniform one
Temperaturverteilung aufweist, was beispielsweise die Gefahr eines Has temperature distribution, for example, the risk of
Verziehen der Komponenten des Kolbenkompressors 1 aufgrund der anliegenden Temperaturdifferenzen, insbesondere ein Verziehen des Zylinders 10, des Kolbens 20, der Kolbenstange 24 oder des Warping of the components of the piston compressor 1 due to the temperature differences present, in particular warping of the cylinder 10, the piston 20, the piston rod 24 or the
Distanzhalters 40 reduziert. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Innenseite des ersten oder zweiten Zylinderdeckel 1 1 , 12 und die Aussenoberfläche des ersten oder zweiten Kolbendeckels 21 , 22 derart gegenseitig angepasst ausgestaltet, dass der sogenannte Schadraum möglichst klein bleibt. Spacer 40 reduced. In an advantageous embodiment, the inside of the first or second cylinder cover 11, 12 and the outer surface of the first or second piston cover 21, 22 are mutually adapted such that the so-called damage chamber remains as small as possible.
Wie in den Figuren 2 und 3 dargestellt, weisen in einer vorteilhaften As shown in Figures 2 and 3, show in an advantageous
Ausgestaltung zumindest einer der beiden Kolbendeckel 21 ,22 eine zum zugeordneten Zylinderdeckel 1 1 , 12 hin vorstehend verlaufende, Embodiment of at least one of the two piston covers 21, 22, a protruding from the associated cylinder cover 11, 12,
insbesondere konvexe Kolbenstirnfläche 21a, 22a auf, wobei der in particular convex piston end face 21a, 22a, the
zugeordnete Zylinderdeckel 1 1 , 12 eine entsprechend vorstehende assigned cylinder cover 1 1, 12 a corresponding above
Zylinderdeckelaussenseite 1 1c, 12c beziehungsweise eine bezüglich der Kolbenstirnfläche 21a, 22a entsprechend zurückweichende Cylinder cover outside 1 1c, 12c or one correspondingly receding with respect to piston end face 21a, 22a
Zylinderdeckelinnenseite l ld, 12d aufweist. Der erste Zylinderinnenraum 10a entspricht bei der obersten Stellung des Kolbens 20 dem Schadraum, welcher, wie aus Figur 3 ersichtlich, sehr klein ist. Has cylinder inside lid l ld, 12d. When the piston 20 is in the uppermost position, the first cylinder interior 10a corresponds to the clearance, which, as can be seen from FIG. 3, is very small.
In einer möglichen Ausgestaltung könnte der erste Zylinderdeckel 1 1 und / oder der zweite Zylinderdeckel 12 eine senkrecht zur Längsachse L verlaufende Stirnfläche aufweisen, in welcher das Einlassventil 90 sowie das Auslassventil 91 angeordnet ist. Besonders vorteilhaft sind der erste Zylinderdeckel 1 1 und/ oder zweite Zylinderdeckel 12 jedoch wie in Figur 2 dargestellt derart ausgestaltet, dass das Einlassventil 90 sowie das In one possible embodiment, the first cylinder cover 11 and / or the second cylinder cover 12 could have an end surface running perpendicular to the longitudinal axis L, in which the inlet valve 90 and the outlet valve 91 are arranged. However, the first cylinder cover 11 and / or the second cylinder cover 12 are particularly advantageously configured, as shown in FIG. 2, such that the inlet valve 90 and the
Auslassventil 91 bezüglich der Symmetrieebene S geneigt verlaufend im Zylinderdeckel 1 1 , 12 angeordnet sind. Dies ermöglicht Ventile 90, 91 mit grösserem Durchmesser zu verwenden, was deren Strömungswiderstand verkleinert. Exhaust valve 91 are arranged inclined in the cylinder cover 11, 12 with respect to the plane of symmetry S. This enables valves 90, 91 with a larger diameter to be used, which reduces their flow resistance.
Die Figuren 4 und 5 zeigen denselben Zylinder 10 wie in Figur 2, jedoch nicht in einem Schnitt sondern in zwei unterschiedlichen Seitenansichten. Der Zylinder 10 umfasst den ersten Zylinderdeckel 1 1 , den Zylindermantel 13 sowie den zweiten Zylinderdeckel 12. In den Zylinderdeckeln 1 1 , 12 sind die Flansche 14 angeordnet. Der Zylinder 10 ist über einen Figures 4 and 5 show the same cylinder 10 as in Figure 2, but not in one section but in two different side views. The cylinder 10 comprises the first cylinder cover 11, the cylinder jacket 13 and the second cylinder cover 12. In the cylinder covers 11, 12 the flanges 14 are arranged. The cylinder 10 is over a
Distanzhalter 40 fest mit dem Trägergehäuse 60 verbunden und Spacer 40 firmly connected to the carrier housing 60 and
beabstandet bezüglich des Trägergehäuses 60 angeordnet. Der spaced apart with respect to the carrier housing 60. Of the
Distanzhalter 40 umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei symmetrisch bezüglich der Symmetrieebene S angeordnete Stützarme 42, 43. und der zweite Zylinderdeckel 12 umfasst zwei Befestigungstellen 12e, 12f, welche mit je einem Stützarm 42, 43 fest verbunden sind. Jede der beiden Befestigungsstellen 12e, 12f ist in Umfangsrichtung vorzugsweise identisch ausgestaltet, und weist, wie in Figur 4 dargestellt, in In the exemplary embodiment shown, spacer 40 comprises two support arms 42, 43 arranged symmetrically with respect to the plane of symmetry S, and the second cylinder cover 12 comprises two fastening points 12e, 12f, which are each firmly connected to a support arm 42, 43. Each of the two fastening points 12e, 12f is preferably configured identically in the circumferential direction and, as shown in FIG
Umfangsrichtung eine Breite C im Bereich von vorzugsweise zwischen 10° bis 30° auf. In Figur 4 ist noch der Verlauf der Schnittlinie B-B sowie der Verlauf der Symmetrieebene S dargestellt. In Figur 5 ist noch der Verlauf der Schnittlinie A-A sowie der Verlauf der zweiten Symmetrieebene S2 dargestellt. Die Befestigungsstellen 12e, 12f verlaufen vorzugsweise, wie in Figur 4 mit der Befestigungsstelle 12f dargestellt, im Wesentlichen senkrecht zur Symmetrieebene S und sind symmetrisch zur Circumferential direction a width C in the range of preferably between 10 ° to 30 °. In Figure 4, the course of the section line B-B and the course of the plane of symmetry S is shown. FIG. 5 also shows the course of the section line A-A and the course of the second plane of symmetry S2. The attachment points 12e, 12f preferably run, as shown in FIG. 4 with the attachment point 12f, essentially perpendicular to the plane of symmetry S and are symmetrical to the
Symmetrieebene S verlaufend angeordnet. Der Punkt S3 zeigt den Plane of symmetry S arranged. The point S 3 shows the
Schnittpunkt der Befestigungsstelle 12f mit der Symmetrieebene S. Die Befestigungsstelle 12f verläuft vorzugsweise symmetrisch bezüglich dem Punkt S3 beziehungsweise symmetrisch bezüglich der Symmetrieebene S. Wie bereits beschrieben weist der Zylinder 10 während des Betriebes des Kolbenkompressors 1 im Bereich der Symmetrieebene S bzw. im Bereich des Punktes S3 eine mittlere Temperatur auf, wobei auf Grund der symmetrischen Anordnung an beiden Befestigungsstellen 12e, 12f dieselbe Temperatur anliegt, beziehungsweise der Zylinder 10 dieselbe Temperatur aufweist, sodass auch der erste Stützarm 42 und der zweite Stützarm 43 an den beiden Befestigungsstellen 12e, 12f dieselbe Intersection of the attachment point 12f with the plane of symmetry S. The attachment point 12f preferably runs symmetrically with respect to the point S 3 or symmetrically with respect to the plane of symmetry S. As already described, the cylinder 10 points during operation of the piston compressor 1 in the area of the plane of symmetry S or in the area of the Point S 3 has an average temperature, the same temperature being present at both fastening points 12e, 12f due to the symmetrical arrangement, or the cylinder 10 having the same temperature, so that the first support arm 42 and the second support arm 43 at the two fastening points 12e, 12f the same
Temperatur aufweisen. Die symmetrische Ausgestaltung des Zylinders 10 und der am Zylinder 10 befestigten Flansche 14, sowie die symmetrische Anordnung der beiden Befestigungsstellen 12e, 12f, sowie die Have temperature. The symmetrical design of the cylinder 10 and the flanges 14 fastened to the cylinder 10, as well as the symmetrical arrangement of the two fastening points 12e, 12f, and the
symmetrisch ausgestalteten Stützarme 42, 43 des Distanzhalters 40 ergebenen den Vorteil, dass die Stützarme 42, 43 an den beiden Befestigungsstellen 12e, 12f dieselbe Temperatur aufweisen, sodass an den beiden Stützarmen 42, 43 kein gegenseitiger thermischer Verzug auftritt. Wie bereits beschrieben können das Eingangsfluid FE und das Ausgangsfluid FA einen erheblichen Temperaturunterschied aufweisen, sodass die entsprechenden Flansche 14 und auch der Zylinder 10 und allenfalls der Kolben 20 in Verlaufsrichtung C einen Symmetrically designed support arms 42, 43 of the spacer 40 result in the advantage that the support arms 42, 43 on the two Fastening points 12e, 12f have the same temperature, so that there is no mutual thermal distortion on the two support arms 42, 43. As already described, the input fluid FE and the output fluid FA can have a considerable temperature difference, so that the corresponding flanges 14 and also the cylinder 10 and possibly the piston 20 in the direction of travel C one
Temperaturunterschied aufweisen können was allenfalls zu einem Verzug des Zylinders bzw. einem Verzug von dessen Komponenten insbesondere in Verlaufsrichtung C führen könnte. Ein solcher Verzug hat jedoch keinen oder einen vernachlässigbar geringen Einfluss auf den Punkt S3 bzw. auf die Stützarme 42, 43, sodass der Zylinder 10 durch den  Difference in temperature, which could possibly lead to a warping of the cylinder or a warping of its components, in particular in the direction C. However, such a delay has no or negligible influence on the point S3 or on the support arms 42, 43, so that the cylinder 10 through the
Distanzhalter 40 während des Betriebs des Kolbenkompressors 1 in einer definierten Lage gehalten wird. Besonders wichtig ist der Aspekt, dass auch die Kolbenstange 24 im Bereich der Symmetrieebene S durch die Durchlassöffnung 12g des zweiten Ventildeckels 12 tritt, einem Bereich des Ventildeckels 12 der ebenfalls eine mittlere Temperatur aufweist, sodass auch zwischen Durchlassöffnung 12g und Kolbenstange 24 kein oder nur ein sehr geringer thermisch bedingter Verzug auftreten sollte. Spacer 40 is held in a defined position during the operation of the piston compressor 1. It is particularly important that the piston rod 24 also passes through the passage opening 12g of the second valve cover 12 in the region of the plane of symmetry S, a region of the valve cover 12 which also has an average temperature, so that there is no or only one between the passage opening 12g and the piston rod 24 very little thermal distortion should occur.
In Figur 5 ist der Distanzhalter 40 U-förmig ausgestaltet, umfassend einen ersten Stützarm 42 sowie einen zweiten Stützarm 43. Der Distanzhalter 40 könnte jedoch auch noch mehr Stützarme aufweisen, beispielsweise vier, sechs oder acht, welche mit dem zweiten Zylinderdeckel 12 5, the spacer 40 is U-shaped, comprising a first support arm 42 and a second support arm 43. However, the spacer 40 could also have more support arms, for example four, six or eight, which are connected to the second cylinder cover 12
verbunden sind, und welche vorzugsweise symmetrisch bezüglich der Symmetrieebene S angeordnet sind. Um eine bessere Darstellung zu ermöglichen sind in Figur 5 die zweite Stopfbüchsenkammer 51 sowie die dritte Stopfbüchsenkammer 52 nicht dargestellt. are connected, and which are preferably arranged symmetrically with respect to the plane of symmetry S. In order to enable a better representation, the second stuffing box chamber 51 and the third stuffing box chamber 52 are not shown in FIG.
Figur 6 zeigt im Wesentlichen den Zylinder 10 und den Kolben 20 ohne die Flansche 14 in einem Schnitt entlang der Schnittlinie A-A. Figur 7 zeigt im Wesentlichen den Zylinder 10 und den Kolben 20 ohne die Figure 6 essentially shows the cylinder 10 and the piston 20 without the flanges 14 in a section along the section line A-A. FIG. 7 essentially shows the cylinder 10 and the piston 20 without the
Flansche 14 in einem Schnitt entlang der Schnittlinie B-B. Der Zylinder 10 umfasst zumindest drei Teile, den ersten Zylinderdeckel 1 1 , den zweiten Zylinderdeckel 12 sowie einen vorzugsweise rohrförmig ausgestalteten Zylindermantel 13, wobei der Zylindermantel 13 zwischen dem ersten Zylinderdeckel 1 1 und dem zweiten Zylinderdeckel 13 angeordnet ist. Flanges 14 in a section along the section line BB. The cylinder 10 comprises at least three parts, the first cylinder cover 11, the second cylinder cover 12 and a preferably tubular cylinder jacket 13, the cylinder jacket 13 being arranged between the first cylinder cover 11 and the second cylinder cover 13.
Der Kolben 20 umfasst zumindest drei Teile, einen ersten Kolbendeckel 21 , einen zweiten Kolbendeckel 22 sowie einen zwischen erstem und zweitem Kolbendeckel 21 ,22 angeordneten Kolbenmantel 23. Dieser Schichtaufbau von Zylinder und/ oder Kolben ermöglichst eine besonders günstige Wartung, weil anlässlich der Wartung nur diejenigen Teile zu ersetzen sind, welche einen erheblichen Verschleiss aufweisen könnten, beispielsweise der Zylindermantel 13 und der Kolbenmantel 23.  The piston 20 comprises at least three parts, a first piston cover 21, a second piston cover 22 and a piston jacket 23 arranged between the first and second piston covers 21, 22. This layer structure of the cylinder and / or piston enables particularly favorable maintenance because only for maintenance purposes replace those parts that could show considerable wear, for example the cylinder jacket 13 and the piston jacket 23.
Vorteilhafterweise weist der Kolbenmantel 23 zumindest teilweise eine labyrinthförmige Aussenoberfläche 23a auf, sodass der Kolbenkompressor 1 als Labyrinthkolbenkompressor ausgestaltet ist. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist, anstelle der labyrinthförmigen Advantageously, the piston skirt 23 at least partially has a labyrinth-shaped outer surface 23a, so that the piston compressor 1 is designed as a labyrinth piston compressor. In a further advantageous embodiment, instead of the labyrinth-shaped one
Aussenoberfläche 23a, am Kolbenmantel 23 zumindest ein Dichtungsring angeordnet, wobei der Kolbenmantel 23 vorzugsweise zumindest eine umlaufende Nut aufweist, in welcher der Dichtungsring angeordnet ist, sodass der Kolbenkompressor 1 als Ring gedichteter Kolbenkompressor 1 ausgestaltet ist. Outside surface 23a, at least one sealing ring is arranged on the piston jacket 23, the piston jacket 23 preferably having at least one circumferential groove in which the sealing ring is arranged, so that the piston compressor 1 is designed as a ring-sealed piston compressor 1.
Der zweite Zylinderdeckel 12 weist, vorzugsweise an dessen Aussenrand 12i angeordnete, Befestigungsstellen 12e, 12f auf, an welchen die The second cylinder cover 12 has, preferably arranged on its outer edge 12i, fastening points 12e, 12f at which the
Stützarme 42, 43 über ein nicht dargestelltes Befestigungsmittel, vorzugsweise eine Schraube, befestigt sind. Die Befestigungsstellen 12e, 12f sind vorzugsweise gegenseitig symmetrisch zur Symmetrieebene S angeordnet. Support arms 42, 43 are fastened via a fastening means, not shown, preferably a screw. The fastening points 12e, 12f are preferably arranged mutually symmetrically to the plane of symmetry S.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist zumindest einer der beiden Kolbendeckel 21 ,22 eine zum zugeordneten Zylinderdeckel 1 1 , 12 hin vorstehend verlaufende, insbesondere konvexe Kolbenstirnfläche 21a, 22a auf, wobei der zugeordnete Zylinderdeckel 1 1 , 12 eine entsprechend vorstehende Zylinderdeckelaussenseite 1 1c, 12c beziehungsweise eine bezüglich der Kolbenstirnfläche 21a, 22a entsprechend zurückweichende Zylinderdeckelinnenseite l ld, 12d aufweist, wie dies beispielsweise in Figur 2 dargestellt ist. In an advantageous embodiment, at least one of the two piston covers 21, 22 points toward the associated cylinder cover 11, 12 protruding, in particular convex, piston end face 21a, 22a, the associated cylinder cover 11, 12 having a correspondingly protruding cylinder cover outer side 11c, 12c or a cylinder cover inner side 11d, 12d correspondingly receding with respect to piston end surface 21a, 22a, as is the case, for example, in FIG. 2 is shown.
Der zweite Zylinderdeckel 12 weist in dessen Zentrum eine in The second cylinder cover 12 has an in in the center
Längsrichtung L verlaufende Durchlassöffnung 12g auf, entlang welcher die Kolbenstange 24 verläuft, wobei vorzugsweise in Längsrichtung L nachfolgend der Durchlassöffnung 12g, ausserhalb des Zylinderdeckels 12, zumindest eine Stopfbüchsenkammer 50 angeordnet ist und vorzugsweise eine Mehrzahl von Stopfbüchsenkammern angeordnet sind. Passage opening 12g running in the longitudinal direction L, along which the piston rod 24 extends, preferably at least one stuffing box chamber 50 and preferably a plurality of stuffing box chambers being arranged in the longitudinal direction L following the passage opening 12g, outside the cylinder cover 12.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Kolbenkompressors liegt zumindest eines von Einlassventil 90, Auslassventil 91 und Flansch 14 nicht mit der gesamten möglichen Fläche am ersten oder zweiten In an advantageous embodiment of the piston compressor, at least one of inlet valve 90, outlet valve 91 and flange 14 does not lie on the first or second with the entire possible area
Zylinderdeckel 1 1 , 12 an, sondern liegt nur teilflächig, das heisst mit einem Teil der möglichen Gesamtfläche, am ersten oder zweiten Cylinder cover 1 1, 12, but only partially, that is with a part of the possible total area, on the first or second
Zylinderdeckel 1 1 , 12 an, um den Wärmeleitwiderstand zwischen Cylinder cover 1 1, 12 to the thermal resistance between
Einlassventil 90, Auslassventil 91 , Flansch 14 und erstem oder zweitem Zylinderdeckel 1 1 , 12 zu erhöhen. Intake valve 90, exhaust valve 91, flange 14 and first or second cylinder cover 11, 12 to increase.
Figur 8 zeigt den Kolbenkompressor 1 in einer Seitenansicht. Dieser umfasst zwei Zylinder 10 mit darin angeordneten Kolben 20, wobei jeder Kolben 20 über einen Distanzhalter 40 mit dem Trägergehäuse 60 verbunden ist, und wobei jede Kolbenstange 24 von einer gemeinsamen Kurbelwelle 61 angetrieben ist. Unterhalb des Trägergehäuses 60 ist eine Ö lauffangwanne 64 angeordnet. In weiteren vorteilhaften Figure 8 shows the piston compressor 1 in a side view. This comprises two cylinders 10 with pistons 20 arranged therein, each piston 20 being connected to the carrier housing 60 via a spacer 40, and each piston rod 24 being driven by a common crankshaft 61. Below the carrier housing 60, an oil drip pan 64 is arranged. In another advantageous
Ausführungsformen kann der Kolbenkompressor 1 auch nur einen einzigen Zylinder 10 mit Kolben 20, oder eine Mehrzahl von Zylindern 10 mit entsprechendem Kolben 20, beispielsweise zwischen drei bis zehn Zylinder 10 umfassen. In one embodiment, the piston compressor 1 can also have only a single cylinder 10 with pistons 20, or a plurality of cylinders 10 with a corresponding piston 20, for example between three to ten cylinders 10.
Figur 9 zeigt eine Verdichtereinheit 80 umfassend einen FIG. 9 shows a compressor unit 80 comprising one
Kolbenkompressor 1 , einen Elektromotor 81 , eine Zufuhrsammelleitung 85, welche mit der Fluidzuleitung 15 verbunden ist, sowie eine Piston compressor 1, an electric motor 81, a feed manifold 85, which is connected to the fluid supply line 15, and one
Abfuhrsammelleitung 86, welche mit der Fluidableitung 16 verbunden ist. Die Fluidzuleitung 15 sowie die Fluidableitung 16 sind vorzugsweise elastisch ausgestaltet, um temperaturbedingte Ausdehnungen zu Discharge manifold 86, which is connected to the fluid discharge line 16. The fluid supply line 15 and the fluid discharge line 16 are preferably configured to be elastic in order to prevent temperature-related expansions
kompensieren, wobei diese Leitungen 15, 16 beispielsweise aus einem Metallgeflecht bestehen. compensate, these lines 15, 16 consisting for example of a metal braid.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Kolbenkompressor 1 einen Zylinder 10 sowie einen darin angeordneten Kolben 20, ein In an advantageous embodiment, the piston compressor 1 comprises a cylinder 10 and a piston 20 arranged therein
Trägergehäuse 60 mit einem im Trägergehäuse 60 gelagerten Kreuzkopf 63, einen Distanzhalter 40, welcher den Zylinder 10 mit dem Carrier housing 60 with a cross head 63 mounted in the carrier housing 60, a spacer 40 which connects the cylinder 10 with the
Trägergehäuse 60 verbindet, sowie eine in einer Längsrichtung L Carrier housing 60 connects, and one in a longitudinal direction L
verlaufende Kolbenstange 24, welche den Kreuzkopf 63 mit dem Kolben 20 verbindet, wobei der Distanzhalter 40 eine Mehrzahl von Stützarmen 42,43 umfasst, wobei die Stützarme 42,43 mit dem Zylinder 10 verbunden sind und diesen tragen. Der Zylinder 10 umfasst vorteilhafterweise eine Mehrzahl von bezüglich der Längsachse L gegenseitig symmetrisch angeordneten Befestigungsstellen 12e, 12f, an welchen die Stützarme 42, 43 befestigt sind. Der Kolbenkompressor weist eine in Längsrichtung L entlang der Kolbenstange 24 verlaufenden Symmetrieebene S auf, wobei die Befestigungsstellen 12e, 12f sowie die Stützarme 42, 43 symmetrisch bezüglich der Symmetrieebene S angeordnet sind. Vorteilhafterweise ist der Distanzhalter 40 U-förmig ausgestaltet, mit zwei in Längsrichtung L verlaufenden Stützarmen 42, 43, wobei der Zylinder 10 zwei extending piston rod 24, which connects the crosshead 63 to the piston 20, the spacer 40 comprising a plurality of support arms 42, 43, the support arms 42, 43 being connected to and supporting the cylinder 10. The cylinder 10 advantageously comprises a plurality of fastening points 12e, 12f arranged symmetrically with respect to the longitudinal axis L, to which the support arms 42, 43 are fastened. The piston compressor has a plane of symmetry S running in the longitudinal direction L along the piston rod 24, the fastening points 12e, 12f and the support arms 42, 43 being arranged symmetrically with respect to the plane of symmetry S. Advantageously, the spacer 40 is U-shaped, with two support arms 42, 43 running in the longitudinal direction L, the cylinder 10 being two
Befestigungsstellen 12e, 12f aufweist, an welchen die Stützarme 42,43 befestigt sind. Vorteilhafterweise weist jede Befestigungsstelle 12e, 12f in Umfangsrichtung des Zylinders 10 eine Breite C im Bereich zwischen 10° und 30° aufweist. Vorteilhafterweise umfasst der Zylinder 10 ein Has attachment points 12e, 12f to which the support arms 42,43 are attached. Each fastening point 12e, 12f advantageously has a width C in the circumferential direction of the cylinder 10 in the range between 10 ° and has 30 °. The cylinder 10 advantageously includes a
Einlassventil 90 sowie ein Auslassventil 91 , wobei das Einlassventil 90 sowie das Auslassventil 91 gegenseitig symmetrisch bezüglich der Inlet valve 90 and an outlet valve 91, wherein the inlet valve 90 and the outlet valve 91 are mutually symmetrical with respect to the
Symmetrieebene S angeordnet sind. Vorteilhafterweise umfasst der Zylinder 10 einen ersten Zylinderdeckel 1 1 sowie einen zweiten Plane of symmetry S are arranged. The cylinder 10 advantageously comprises a first cylinder cover 11 and a second one
Zylinderdeckel 12, wobei sowohl der erste wie auch der zweite Cylinder cover 12, both the first and the second
Zylinderdeckel 1 1 , 12 ein Einlassventil 90 sowie ein Auslassventil 91 umfasst, sodass der Zylinder 10 und der Kolben 20 doppeltwirkend ausgestaltet sind. Vorteilhafterweise sind eine Mehrzahl von Zylindern 10 mit darin angeordneten Kolben 20 gegenseitig beabstandet am Cylinder cover 11, 12 includes an inlet valve 90 and an outlet valve 91, so that the cylinder 10 and the piston 20 are designed to be double-acting. A plurality of cylinders 10 with pistons 20 arranged therein are advantageously spaced apart from one another
Trägergehäuse 60 angeordnet sind und über je einen separaten Carrier housing 60 are arranged and each have a separate
Distanzhalter 40 mit dem Trägergehäuse 60 verbunden sind. Spacers 40 are connected to the carrier housing 60.
Vorteilhafterweise ist jedem Kolben 20 eine Kolbenstange 24 zugeordnet, wobei das Trägergehäuse 60 als ein Monoblock ausgestaltet ist, und der Monoblock eine der Anzahl Kolbenstangen 45 entsprechende Anzahl Bohrungen aufweist, in welchen je ein Kreuzkopf 63 verschiebbar gelagert ist, wobei jeder Kolben 20 über je eine Kolbenstange 20 mit dem A piston rod 24 is advantageously assigned to each piston 20, the carrier housing 60 being designed as a monoblock, and the monoblock having a number of bores corresponding to the number of piston rods 45, in which a crosshead 63 is slidably mounted, each piston 20 having one Piston rod 20 with the
zugeordneten Kreuzkopf 63 verbunden ist. Vorteilhafterweise besteht der Monoblock und der Kreuzkopf 62 aus einem Metall mit einer associated crosshead 63 is connected. The monoblock and the crosshead 62 are advantageously made of a metal with a
Wärmeleitfähigkeit im Bereich zwischen 100 und 300 (W/m K), vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Thermal conductivity in the range between 100 and 300 (W / m K), preferably made of aluminum or an aluminum alloy.
Vorzugsweise besteht der Zylinder 10 und/ oder der Kolben 20 aus einem Metall mit einer Wärmeleitfähigkeit im Bereich zwischen 100 und 300 (W/m · K) besteht, vorzugsweise aus Aluminium oder einer The cylinder 10 and / or the piston 20 preferably consists of a metal with a thermal conductivity in the range between 100 and 300 (W / m · K), preferably of aluminum or one
Aluminiumlegierung. Aluminum alloy.
Der Kolbenkompressors 1 umfassend einen Zylinder 10 sowie einen darin angeordneten Kolben 20, ein Trägergehäuse 60 mit einem im The piston compressor 1 comprising a cylinder 10 and a piston 20 arranged therein, a carrier housing 60 with a
Trägergehäuse 60 gelagerten Kreuzkopf 63, einen Distanzhalter 40, welcher den Zylinder 10 mit dem Trägergehäuse 60 verbindet, sowie eine in einer Längsrichtung L verlaufende Kolbenstange 24, welche den Carrier housing 60 mounted crosshead 63, a spacer 40, which connects the cylinder 10 to the carrier housing 60, and a piston rod 24 extending in a longitudinal direction L, which the
Kreuzkopf 63 mit dem Kolben 20 verbindet, wird vorteilhafterweise derart betrieben, dass Wärmeenergie, bedingt durch eine zwischen dem Zylinder 10 und dem Trägergehäuse 60 anliegende Wärmedifferenz, über eine Mehrzahl von Stützarmen 42, 43 ausgetauscht wird. Vorteilhafterweise wird dem Zylinder 10 über ein Einlassventil 90 ein Eintrittsfluid FE Cross head 63 connects to the piston 20, is advantageously such operated that heat energy, due to a heat difference present between the cylinder 10 and the carrier housing 60, is exchanged via a plurality of support arms 42, 43. An inlet fluid FE is advantageously supplied to the cylinder 10 via an inlet valve 90
zugeführt, und wird das sich im Zylinder 10 befindliche Fluid über ein Auslassventil 91 als ein Austrittsfluid FA aus dem Zylinder 10 and the fluid in the cylinder 10 is discharged from the cylinder 10 through an exhaust valve 91 as an exit fluid FA
ausgestossen, wobei das Einlassventils 90 und das Auslassventils 91 symmetrisch bezüglich einer entlang der Längsrichtung L der ejected, the intake valve 90 and the exhaust valve 91 symmetrical with respect to one along the longitudinal direction L of
Kolbenstange 24 verlaufenden Symmetrieebene S angeordnet sind, sodass der Zylinder 10 während des Fördern des Fluides im Bereich der Piston rod 24 extending plane of symmetry S are arranged so that the cylinder 10 during the delivery of the fluid in the region of the
Symmetrieebene S auf eine mittlere Temperatur erwärmt wird, welche zwischen der Temperatur des Eintrittsfluides FE und des Austrittsfluides FA liegt, wobei die Stützarme 42,43 im Bereich der Symmetrieebene S über Befestigungsstellen 12e, 12f mit dem Zylinder 10 verbunden sind. The plane of symmetry S is heated to an average temperature which lies between the temperature of the inlet fluid FE and the outlet fluid FA, the support arms 42, 43 being connected to the cylinder 10 in the region of the plane of symmetry S via fastening points 12e, 12f.
Vorteilhafterweise werden die beiden Mittelpunkte S3 zwischen den Advantageously, the two center points S3 between the
Befestigungsstellen 12e, 12f während des Förderns des Fluids im Attachment points 12e, 12f during the delivery of the fluid in the
Wesentlichen auf dieselbe Temperatur temperiert. Vorteilhafterweise verläuft die Kolbenstange 45 im Bereich der Symmetrieebene S, und wird diese während des Förderns des Fluids im Wesentlichen auf dieselbe Temperatur wie die Befestigungsstellen 12e, 12f temperiert. Mainly tempered to the same temperature. The piston rod 45 advantageously runs in the region of the plane of symmetry S, and this is tempered to substantially the same temperature as the attachment points 12e, 12f while the fluid is being conveyed.
Der in Figur 1 dargestellte Kolbenkompressor 1 umfasst einen Zylinder 10 sowie einen darin angeordneten Kolben 20, ein Trägergehäuse 60 mit einem im Trägergehäuse 60 gelagerten Kreuzkopf 63, einen Distanzhalter 40, welcher den Zylinder 10 mit dem Trägergehäuse 60 verbindet, sowie eine in einer Längsrichtung L verlaufende Kolbenstange 24, welche den Kreuzkopf 63 mit dem Kolben 20 verbindet, wobei der Distanzhalter 40 eine Mehrzahl von in Längsrichtung L verlaufende Stützarmen 42,43 umfasst, wobei die Stützarme 42,43 zum Zylinder 10 hin je einzeln mit dem Zylinder 10 verbunden sind. Der Zylinder 10 weist eine Mehrzahl von Befestigungsstellen 12e, 12f auf, wobei je ein Stützarm 42,43 an je einer Befestigungsstelle 12e, 12f befestigt ist. The piston compressor 1 shown in FIG. 1 comprises a cylinder 10 and a piston 20 arranged therein, a carrier housing 60 with a cross head 63 mounted in the carrier housing 60, a spacer 40 which connects the cylinder 10 to the carrier housing 60, and one in a longitudinal direction L. extending piston rod 24, which connects the crosshead 63 to the piston 20, the spacer 40 comprising a plurality of longitudinally extending support arms 42, 43, the support arms 42, 43 being individually connected to the cylinder 10 toward the cylinder 10. The cylinder 10 has a plurality of fastening points 12e, 12f, one supporting arm 42, 43 being fastened to one fastening point 12e, 12f.
Die Befestigungsstellen 12e, 12f sind bezüglich der Längsrichtung L gegenseitig symmetrisch angeordneten. The attachment points 12e, 12f are mutually symmetrical with respect to the longitudinal direction L.
Der erfmdungsgemässe Kompressor kann als Labyrinthkolbenkompressor oder als Kompressor umfassend zumindest einen Kolben mit The compressor according to the invention can also have at least one piston as a labyrinth piston compressor or as a compressor
Dichtungsringen ausgestaltet sein. Sealing rings are designed.
Das Verfahren zum Betrieb eines Kolbenkompressors 1 umfasst einen Zylinder 10 sowie einen darin angeordneten Kolben 20, ein Trägergehäuse 60 mit einem im Trägergehäuse 60 gelagerten Kreuzkopf 63, einen The method for operating a piston compressor 1 comprises a cylinder 10 and a piston 20 arranged therein, a carrier housing 60 with a crosshead 63 mounted in the carrier housing 60, one
Distanzhalter 40, welcher den Zylinder 10 mit dem Trägergehäuse 60 verbindet, sowie eine in einer Längsrichtung L verlaufende Kolbenstange 24, welche den Kreuzkopf 63 mit dem Kolben 20 verbindet, wobei der Distanzhalter 40 eine Mehrzahl von in Längsrichtung L verlaufende Stützarme 42,43 umfasst, wobei die Stützarme 42,43 zum Zylinder 10 hin je einzeln über Befestigungsstellen 12e, 12f mit dem Zylinder 10 Spacer 40, which connects the cylinder 10 to the carrier housing 60, and a piston rod 24 running in a longitudinal direction L, which connects the crosshead 63 to the piston 20, the spacer 40 comprising a plurality of support arms 42, 43 running in the longitudinal direction L, the support arms 42, 43 towards the cylinder 10 each individually via fastening points 12e, 12f with the cylinder 10
verbunden sind, sodass Wärmeenergie, bedingt durch eine zwischen den Befestigungsstellen 12e, 12f anliegende Wärmedifferenz, nicht direkt in Umfangsrichtung zur Längsrichtung L zwischen den Befestigungsstellen 12e, 12f ausgetauscht wird, sondern über die in Längsrichtung L verlaufenden Stützarme 42, 43 ausgetauscht wird. are connected, so that thermal energy, due to a heat difference between the fastening points 12e, 12f, is not exchanged directly in the circumferential direction to the longitudinal direction L between the fastening points 12e, 12f, but is exchanged via the support arms 42, 43 running in the longitudinal direction L.
Beim Verfahren wird das Eintrittsfluid FE vorzugsweise mit einer In the process, the inlet fluid FE is preferably supplied with a
Temperatur im Bereich zwischen - 162°C und -40°C zugeführt, und wird das Austrittsfluid FA durch das Verdichten vorzugsweise um eine Temperature in the range between - 162 ° C and -40 ° C, and the outlet fluid FA is preferably compressed by one
Temperaturdifferenz im Bereich zwischen 100°C und 150°C erwärmt. Temperature difference in the range between 100 ° C and 150 ° C warmed.
Beim Verfahren weisen die Befestigungsstellen 12e, 12f im Bereich der Symmetrieebene S je einen Mittelpunkte S3 auf, welche während des Förderns des Fluids im Wesentlichen auf dieselbe Temperatur temperiert werden. In the method, the attachment points 12e, 12f each have a center point S3 in the region of the plane of symmetry S, which during the Conveying the fluid can be tempered to substantially the same temperature.
Beim Verfahren ist der Distanzhalter 40 U-förmig ausgestaltet ist, mit einem Auflageabschnitt 41 sowie zwei in Längsrichtung L verlaufenden Stützarmen 42, 43, wobei über die Stützarme 42,43 und den In the process, the spacer 40 is U-shaped, with a support section 41 and two support arms 42, 43 running in the longitudinal direction L, with the support arms 42, 43 and
Auflageabschnitt 41 Wärmeenergie zwischen dem Zylinder 10 und dem Trägergehäuse 60 ausgetauscht wird.  Support section 41 thermal energy is exchanged between the cylinder 10 and the carrier housing 60.
Beim Verfahren weist jede Befestigungsstelle (12e, 12f) in In the process, each fastening point (12e, 12f) points in
Umfangsrichtung des Zylinders 10 eine Breite C im Bereich zwischen 10° und 30° auf, wobei jede Befestigungsstelle 12e, 12f symmetrisch zum Mittelpunkt S3 angeordnet ist, sodass vom jeweiligen Stützarm 42,43 entlang der Befestigungsstelle 12e, 12f Wärmeenergie in Umfangsrichtung übertragen wird. The circumferential direction of the cylinder 10 has a width C in the range between 10 ° and 30 °, each fastening point 12e, 12f being arranged symmetrically to the center point S3, so that heat energy is transmitted in the circumferential direction from the respective support arm 42, 43 along the fastening point 12e, 12f.

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Labyrinthkolbenkompressor (1) umfassend einen Zylinder (10), einen im Zylinder (10) angeordneten Kolben (20), sowie eine Klobenstange (24), wobei sich die Kolbenstange (24) in einer Längsrichtung (L) erstreckt und mit dem Kolben (20) verbundene ist, und wobei der Kolben (20) innerhalb des Zylinders (10) in Längsrichtung (L) hin und her beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (10) einen ersten Zylinderdeckel (1 1) umfasst, dass im ersten 1. labyrinth piston compressor (1) comprising a cylinder (10), a piston (20) arranged in the cylinder (10), and a piston rod (24), the piston rod (24) extending in a longitudinal direction (L) and with the piston (20) is connected, and wherein the piston (20) inside the cylinder (10) is movable back and forth in the longitudinal direction (L), characterized in that the cylinder (10) comprises a first cylinder cover (1 1) that in the first
Zylinderdeckel (1 1) ein Einlassventil (90) sowie ein Auslassventil (91) angeordnet sind, und dass das Einlassventil (90) und das  Cylinder cover (1 1) an inlet valve (90) and an outlet valve (91) are arranged, and that the inlet valve (90) and that
Auslassventil (91) symmetrisch bezüglich einer in Längsrichtung (L) entlang der Kolbenstange (24) verlaufenden Symmetrieebene (S) angeordnet sind.  Outlet valve (91) are arranged symmetrically with respect to a plane of symmetry (S) running in the longitudinal direction (L) along the piston rod (24).
2. Labyrinthkolbenkompressor nach Anspruch 1 , dadurch 2. Labyrinth piston compressor according to claim 1, characterized
gekennzeichnet, dass der Zylinder (10) einen zweiten Zylinderdeckel (12) umfasst, dass auch im zweiten Zylinderdeckel (12) ein  characterized in that the cylinder (10) comprises a second cylinder cover (12) that also in the second cylinder cover (12)
Einlassventil (90) sowie ein Auslassventil (91) symmetrisch bezüglich der Symmetrieebene (S) angeordnet sind und der Zylinder (10) und der Kolben (20) somit doppeltwirkend ausgestaltet sind.  Inlet valve (90) and an outlet valve (91) are arranged symmetrically with respect to the plane of symmetry (S) and the cylinder (10) and the piston (20) are thus designed to be double-acting.
3. Labyrinthkolbenkompressor nach einem der vorhergehenden 3. Labyrinth piston compressor according to one of the preceding
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (10) und/ oder der Kolben (20) aus einem Metall mit einer Wärmeleitfähigkeit im Bereich zwischen 100 und 300 (W/m K) besteht, vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.  Claims, characterized in that the cylinder (10) and / or the piston (20) consists of a metal with a thermal conductivity in the range between 100 and 300 (W / m K), preferably of aluminum or an aluminum alloy.
4. Labyrinthkolbenkompressor nach eine der vorhergehenden 4. Labyrinth piston compressor according to one of the previous ones
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (90) sowie das Auslassventil (91) bezüglich der Symmetrieebene (S) geneigt verlaufend im Zylinderdeckel (1 1 , 12) angeordnet sind. Claims, characterized in that the inlet valve (90) and the outlet valve (91) are arranged inclined in the cylinder cover (1 1, 12) with respect to the plane of symmetry (S).
5. Labyrinthkolbenkompressor nach einem der vorhergehenden 5. Labyrinth piston compressor according to one of the preceding
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Zylinderdeckel Claims, characterized in that the second cylinder cover
(12) über einen Distanzhalter (40) mit einem Trägergehäuse (60) verbunden ist und durch den Distanzhalter (40) bezüglich dem (12) is connected to a carrier housing (60) via a spacer (40) and by means of the spacer (40) with respect to the
Trägergehäuse (60) beabstandet gehalten ist, und dass der  Carrier housing (60) is kept spaced, and that the
Distanzhalter (40) zumindest zwei symmetrisch bezüglich der  Spacers (40) at least two symmetrical with respect to the
Symmetrieebene (S) angeordnete, in Längsrichtung (L) verlaufende Stützarme (42,43) umfasst, welche mit dem zweiten Zylinderdeckel Plane of symmetry (S) arranged in the longitudinal direction (L) extending support arms (42, 43), which with the second cylinder cover
(13) verbunden sind. (13) are connected.
6. Labyrinthkolbenkompressor nach Anspruch 5, dadurch 6. Labyrinth piston compressor according to claim 5, characterized
gekennzeichnet, dass der zweite Zylinderdeckel (12) an dessen  characterized in that the second cylinder cover (12) on the
Aussenrand (12i) angeordnete Befestigungsstellen (12e, 12f) aufweist, an welchen die Stützarme (42, 43) befestigt sind, und dass die  Has outer edge (12i) arranged attachment points (12e, 12f) to which the support arms (42, 43) are attached, and that the
Befestigungsstellen (12e, 12f) symmetrisch bezüglich der  Fastening points (12e, 12f) symmetrical with respect to the
Symmetrieebene (S) angeordnet sind, vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zur Symmetrieebene (S).  Plane of symmetry (S) are arranged, preferably substantially perpendicular to the plane of symmetry (S).
7. Labyrinthkolbenkompressor nach Anspruch 6, dadurch 7. labyrinth piston compressor according to claim 6, characterized
gekennzeichnet, dass der Distanzhalter (40) U-förmig ausgestaltet ist, mit zwei in Längsrichtung (L) verlaufenden Stützarmen (42, 43), und dass der zweite Zylinderdeckel (12) zwei Befestigungsstellen (12e, 12f) aufweist.  characterized in that the spacer (40) is U-shaped, with two support arms (42, 43) running in the longitudinal direction (L), and that the second cylinder cover (12) has two fastening points (12e, 12f).
8. Labyrinthkolbenkompressor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch 8. labyrinth piston compressor according to claim 6 or 7, characterized
gekennzeichnet, dass jede Befestigungsstelle (12e, 12f) in  characterized in that each attachment point (12e, 12f) in
Umfangsrichtung des zweiten Zylinderdeckels (13) eine Breite (C) im Bereich zwischen 10° und 30° aufweist.  The circumferential direction of the second cylinder cover (13) has a width (C) in the range between 10 ° and 30 °.
9. Labyrinthkolbenkompressor nach einem der vorhergehenden 9. Maze piston compressor according to one of the preceding
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Fluidfliessrichtung (F) eines geförderten Fluides unmittelbar vor dem Einlassventil (90) beziehungsweise in Fluidfliessrichtung (F) unmittelbar nach dem Auslassventil (91) ein nach Aussen führender Flansch (14), Claims, characterized in that in the fluid flow direction (F) of a conveyed fluid immediately before the inlet valve (90) or in the fluid flow direction (F) immediately after the Outlet valve (91) an outwardly leading flange (14),
angeordnet ist, um das Fluid dem Zylinder (10) von aussen  is arranged to the fluid the cylinder (10) from the outside
zuzuführen beziehungsweise um das Fluid vom Zylinder ( 10) nach Aussen abzuführen.  to supply or to discharge the fluid from the cylinder (10) to the outside.
10. Labyrinthkolbenkompressor nach einem der vorhergehenden 10. Maze piston compressor according to one of the preceding
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (10) zumindest drei Teile umfasst, den ersten Zylinderdeckel (1 1), den zweiten Zylinderdeckel (12) sowie einen insbesondere rohrförmigen Zylindermantel (13), wobei der Zylindermantel (13) zwischen dem ersten Zylinderdeckel (1 1) und dem zweiten Zylinderdeckel (13) angeordnet ist.  Claims, characterized in that the cylinder (10) comprises at least three parts, the first cylinder cover (11), the second cylinder cover (12) and in particular a tubular cylinder shell (13), the cylinder shell (13) between the first cylinder cover ( 1 1) and the second cylinder cover (13) is arranged.
1 1. Labyrinthkolbenkompressor nach einem der vorhergehenden 1 1. Labyrinth piston compressor according to one of the preceding
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (20) zumindest drei Teile umfasst, einen ersten Kolbendeckel (21), einen zweiten Kolbendeckel (22) sowie einen zwischen erstem und zweitem  Claims, characterized in that the piston (20) comprises at least three parts, a first piston cover (21), a second piston cover (22) and one between the first and second
Kolbendeckel (21 ,22) angeordneten Kolbenmantel (23), wobei der Kolbenmantel (23) zumindest teilweise eine labyrinthförmige  Piston cover (21, 22) arranged piston jacket (23), the piston jacket (23) at least partially a labyrinthine
Aussenoberfläche (23a) aufweist.  Has outer surface (23a).
12. Labyrinthkolbenkompressor nach Anspruch 1 1 , dadurch 12. Labyrinth piston compressor according to claim 1 1, characterized
gekennzeichnet, dass zumindest einer der beiden Kolbendeckel characterized in that at least one of the two piston covers
(21 ,22) eine zum zugeordneten Zylinderdeckel (1 1 , 12) hin vorstehend verlaufende, insbesondere konvexe Kolbenstirnfläche (21a, 22a) aufweist, und dass der zugeordnete Zylinderdeckel (1 1 , 12) eine entsprechend vorstehende Zylinderdeckelaussenseite (1 1c, 12c) beziehungsweise eine bezüglich der Kolbenstirnfläche (21a, 22a) entsprechend zurückweichende Zylinderdeckelinnenseite (l ld, 12d) aufweist. (21, 22) has a, in particular convex, piston end face (21a, 22a) projecting towards the assigned cylinder cover (1 1, 12), and that the assigned cylinder cover (1 1, 12) has a correspondingly protruding cylinder cover outside (1 1c, 12c) or has an inside of the cylinder cover (l ld, 12d) correspondingly receding with respect to the piston end face (21a, 22a).
13. Labyrinthkolbenkompressor nach einem der vorhergehenden 13. Maze piston compressor according to one of the preceding
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Zylinderdeckel (12) in dessen Zentrum eine in Längsrichtung (L) verlaufende Claims, characterized in that the second cylinder cover (12) in the center of a longitudinal (L)
Durchlassöffnung (12g) aufweist, entlang welcher die Kolbenstange (24) verläuft, wobei in Längsrichtung (L) nachfolgend der  Has passage opening (12g), along which the piston rod (24) runs, in the longitudinal direction (L) the
Durchlassöffnung (12g), ausserhalb des Zylinderdeckels (12), zumindest eine Stopfbüchsenkammer (50) angeordnet ist.  Passage opening (12g), at least one stuffing box chamber (50) is arranged outside the cylinder cover (12).
14. Labyrinthkolbenkompressor nach einem der vorhergehenden 14. Labyrinth piston compressor according to one of the preceding
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines von Einlassventil (90), Auslassventil (91) und Flansch (14) nur teilflächig am ersten oder zweiten Zylinderdeckel (1 1 , 12) anliegt, um den Wärmeleitwiderstand zwischen Einlassventil (90), Auslassventil (91), Claims, characterized in that at least one of the inlet valve (90), outlet valve (91) and flange (14) is only partially in contact with the first or second cylinder cover (1 1, 12) in order to reduce the thermal resistance between the inlet valve (90) and outlet valve (91 ),
Flansch (14) und erstem oder zweitem Zylinderdeckel (1 1 , 12) zu erhöhen. To increase flange (14) and first or second cylinder cover (1 1, 12).
15. Labyrinthkolbenkompressor nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Zylindern (10) mit darin angeordnetem Kolben (20) auf einem gemeinsamen 15. Labyrinth piston compressor according to one of claims 5 to 14, characterized in that a plurality of cylinders (10) with pistons (20) arranged therein on a common
Trägergehäuse (60) angeordnet sind und von einer gemeinsamen, im Trägergehäuse (60) angeordneten Kurbelwelle (61) angetrieben sind.  Carrier housing (60) are arranged and are driven by a common crankshaft (61) arranged in the carrier housing (60).
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