EP4155542A1 - High-pressure compressor and system comprising a high-pressure compressor - Google Patents

High-pressure compressor and system comprising a high-pressure compressor Download PDF

Info

Publication number
EP4155542A1
EP4155542A1 EP22197708.5A EP22197708A EP4155542A1 EP 4155542 A1 EP4155542 A1 EP 4155542A1 EP 22197708 A EP22197708 A EP 22197708A EP 4155542 A1 EP4155542 A1 EP 4155542A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas
compressor
membrane
chamber
gas mixture
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22197708.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Joachim Löffler
Uwe Eckardt
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.)
Kyros Hydrogen Solutions GmbH
Original Assignee
Kyros Hydrogen Solutions GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyros Hydrogen Solutions GmbH filed Critical Kyros Hydrogen Solutions GmbH
Publication of EP4155542A1 publication Critical patent/EP4155542A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B45/00Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids
    • F04B45/04Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B45/053Pumps having fluid drive
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/02Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/0009Special features
    • F04B43/0054Special features particularities of the flexible members

Definitions

  • a high-pressure compressor and a system with a high-pressure compressor are described, which are designed to compress a gas or gas mixture.
  • high pressure refers to the high-pressure compression of gases and gas mixtures at a compression of 40 bar above atmospheric pressure.
  • the high pressure compressor and system described herein can be used for the high pressure compression of combustible or oxidizing gases or gas mixtures.
  • An example of a combustible gas is hydrogen.
  • An example of an oxidizing gas is oxygen.
  • Flammable or oxidizing gas mixtures can contain hydrogen and oxygen.
  • Gases and gas mixtures under high pressure are required for various applications.
  • the pressures are in the range of several hundred bar or even over 1000 bar.
  • gases or gas mixtures with several 100 bar require gases or gas mixtures with several 100 bar. There are difficulties in the compression of the gases or gas mixtures, with conventional solutions having disadvantages.
  • Known compressors for gas and gas mixtures are designed, for example, as piston compressors and have a linearly movable piston, which compresses and thus compresses a gas or gas mixture introduced into a receiving space by reducing the receiving space. The compressed gas or gas mixture is then discharged and supplied to an application.
  • Such piston compressors are disadvantageous in particular because, because of the movable piston, a seal is provided which seals the piston against a wall delimiting the receiving space. On the one hand, however, this seal cannot provide a complete seal because there is permanent movement between the components to be sealed, and it is subject to enormous wear due to the frequent movement.
  • the object is to provide a solution for the high-pressure compression of gases and gas mixtures, which both eliminates the disadvantages of the prior art and provides an alternative to the prior art that is simple and allows a high compression of gases and gas mixtures in a small space.
  • a solution for high-pressure compression is to be provided which has no moving components that are primarily used for compression and are connected to the environment.
  • a high-pressure compressor for compressing a gas or gas mixture having a housing which surrounds at least a first compression space and a media chamber, the compression space and the media chamber being separated from one another in the housing by a membrane, the Housing has at least one first connection, which opens into the media chamber and via which a medium can be introduced and/or discharged into the media chamber, wherein the housing has at least one second connection, which opens into the compressor space and via which a gas or gas mixture enters - and/or can be discharged, wherein the membrane consists of metal or a metal alloy and can be deformed by introducing a medium into the media chamber in order to compress a gas or gas mixture that can be introduced into the compressor chamber.
  • the high-pressure compressor is designed as a membrane compressor and thus causes the compression of the gas or gas mixture that can be introduced into the media chamber by deforming the membrane.
  • a membrane compressor does not have a seal that is connected to moving components, so that there are no sealing problems.
  • the membrane can, for example, be installed tightly in the housing, with one or more additional sealing means being able to be provided.
  • the Membrane be clamped between two plates, with sealing washers or rings being provided between the plates of the housing and the metal membrane.
  • sealing means are not absolutely necessary.
  • the high-pressure compressor is designed in such a way that, in a first neutral position, the membrane is in contact with the inner wall of the compressor chamber.
  • the space that is available for introducing the gas or gas mixture includes both the media chamber and the compressor space. The entire volume of the high-pressure compressor is therefore available for compression.
  • the supply is interrupted and the line is sealed off. Compression then takes place, with an incompressible medium (eg water, (hydraulic) oil, etc.) being introduced into the media chamber via the at least one first connection.
  • an incompressible medium eg water, (hydraulic) oil, etc.
  • the pressure exerted on the membrane via the medium corresponds to the pressure on the side of the gas or gas mixture, so that compression without differential pressure is carried out within the housing of the high-pressure compressor. This means that the pressure acting on the membrane inside the housing is the same on both sides.
  • the metal diaphragm "snaps over", with the diaphragm being deformed.
  • the threshold value is based on the dimensions of the housing and the media chamber as well as the compressor chamber, the material for the membrane, the amount of gas or gas mixture introduced and the pressure prevailing over the medium and the design of the membrane.
  • the membrane is designed accordingly, so that snapping can take place, which represents a significant advantage over known designs of compressors.
  • This achieves a high level of compression because the gas or gas mixture can be compressed essentially by the entire volume of the high-pressure compressor, consisting of the volume of the media chamber and the volume of the compressor space. Compared to known devices, a higher compression is thus achieved.
  • the membrane can be deformed by stretching the metal membrane, with the membrane being designed accordingly in terms of its design and/or internal structure so that the required deformation is achieved.
  • the compression chamber and the media chamber can have essentially the same volume.
  • the membrane can be structured in further embodiments.
  • the structure supports “snapping” and allows for deformation.
  • a “snapping” can occur suddenly or step by step.
  • the structured training includes all measures, which by influencing the material of the membrane Deformation affects at least one area.
  • structures can be achieved by mechanical deformations or by changing the inner structure of the metal or the metal alloy of the membrane.
  • the membrane can have elevations and depressions which extend in the radial direction and form a structuring of the metal membrane.
  • the membrane can be designed essentially similar to a "loudspeaker" and have corresponding beads and corrugations.
  • the membrane can be designed as a geometrically shaped disk and can be referred to as such, the geometric shape also including the structures mentioned above.
  • the compression space and/or the media chamber can essentially have the shape of a spherical segment and the membrane can form the base area of the spherical segment.
  • the corresponding inner walls of the compressor space and the media chamber are essentially concave and thus have a curved inner side.
  • the structured membrane for example, can then rest against the curved inner walls, whereby after a complete deformation of the membrane on the corresponding inner wall either centrally circumferential grooves can arise or the membrane can be deformed to the extent that it is in planar contact with the corresponding inner wall.
  • the compressed gas or gas mixture can then be forced into at least one channel in the housing that communicates with the second port.
  • the essentially concave inner walls of the compressor chamber and the media chamber can have grooves or the like running towards the center, the depth and width of which can increase or decrease, so that the compressed gas or gas mixture can flow into the Grooves or the like is pressed and discharged from there after a complete deformation of the membrane, so that the fact is taken into account that the membrane rests in the fully deformed state on the inner wall of the compressor chamber.
  • This also applies correspondingly to the introduction of the incompressible medium when the membrane is in contact with the inner wall of the media chamber.
  • the compressor space and/or the media chamber can be designed essentially in the form of stepped pyramids or stepped cones, and the membrane can have steps corresponding to the design of the compressor space and/or the media chamber. This can lead to a gradual deformation of the membrane, with the steps of the membrane coming into contact with the corresponding steps of the media chamber or the compression chamber during the deformation process when compressing the gas or gas mixture.
  • the membrane can be deformable to such an extent that it comes into contact with the inner wall of the compressor space and/or the media chamber from an initial position.
  • the housing of the high-pressure compressor can be constructed in layers and have at least a first compressor head with the compressor chamber and a second compressor head with the media chamber, the membrane being arranged between the first compressor head and the second compressor head.
  • the layer structure provides a simple structure of the high-pressure compressor.
  • the high-pressure compressor can be assembled easily.
  • the individual layers can be fastened to one another via screws or the like, with the screws or the like being guided through bores in the respective layers.
  • the layer structure offers the possibility of tensioning the membrane between the individual layers and of making the interior of the housing absolutely gas-tight using additional sealing elements.
  • the deformability of the membrane results in the advantage that a larger deflection can be achieved compared to simple, disk-like membranes.
  • a significantly increased compression of a gas or gas mixture can thus be achieved in a small installation space, in particular compared to disk-like, non-deformable membranes.
  • the greater deflection of the membrane also makes it possible to reduce the frequency of the membrane, i.e. the movements of the membrane in the appropriate directions for compression, with the performance in relation to the amount of compressed gas or gas mixture provided being at least as great as with a comparable, non-deformable membrane.
  • Lower frequencies have a particularly positive effect on the service life of the membrane and thus of the high-pressure compressor.
  • the membrane can be deformed in particular by the structured design, as specified above in various versions.
  • the pressure can be applied to the medium within the at least one media chamber via the conveying means, which convey the more incompressible medium into the at least one media chamber.
  • the conveying means are designed, for example, as pistons and/or as a pump. It is particularly advantageous if a conveying means is designed as a pump, so that the piston can be omitted entirely. With such an advantageous configuration, a system without a piston can be used as the conveying and/or pressurizing means.
  • the medium circuit and the medium guided and conveyed via it can be heated and/or air-conditioned at least in the area of the at least one first connection.
  • a viscosity of the incompressible medium is advantageously achieved in this way so that no back pressure is generated on the conveying means when it flows into the at least one medium chamber via the at least one first connection.
  • the system offers the possibility of high-pressure compression of a gas or gas mixture with at least one high-pressure compressor, which, due to the large deflection of the membrane, requires lower load changes to compress the same amount of gas compared to a conventional compressor, whereby the delivery and Control means also have reduced funding and control cycles. This makes it easier to design the system. This also simplifies the control of the system.
  • FIGS. 1-10 show an exemplary embodiment of a high-pressure compressor 100, a compressor system 500 and a method for high-pressure compression in a compressor system 500, which are described below by way of example, and are possible implementations of the technical teaching disclosed herein.
  • the embodiments shown and described below are therefore not limiting and may additionally have features or alternatives indicated herein.
  • the high-pressure compressor 100 can be used, for example, to compress a gas, such as hydrogen, or a gas mixture. There is a high-pressure compression of the gas. In the case of high-pressure compression, pressures above approx. 40 bar are used in this context.
  • Conventional high-pressure compressors have a slidably mounted piston in order to be able to generate the high pressures.
  • the piston is moved a relatively large distance within a cylindrical tube in order to achieve the high compression of the gas.
  • the high-pressure compressor 100 described here has the advantage over known high-pressure compressors that the device is relatively small and, in addition, no moving components are provided that are connected to the environment. Therefore, a gas-tight design is guaranteed. In addition, there is no abrasion and thus no destruction of sealants as in the prior art, because optionally provided seals are not moved and seals can be dispensed with in further versions.
  • the component provided for compressing a gas in the form of a membrane 200 made of metal or a metal alloy is arranged within a housing 120 of the high-pressure compressor 100 and is therefore not in contact with the environment.
  • the high-pressure compressor 100 from 1 has a housing 120 which has a first compressor head 300 and a second compressor head 400 .
  • the compressor heads 300 and 400 are of identical design in the exemplary embodiment shown, so that descriptions of one of the compressor heads 300, 400 also apply to the other compressor head 300, 400.
  • the compressor heads 300, 400 can also differ from one another, in particular in the design and arrangement of connections etc.
  • Compressor heads 300, 400 are made of metal or a metal alloy and each have a solid plate 310, 410.
  • the design of the compressor heads 300, 400 is in 2 shown.
  • the material used for the compressor heads 300, 400 can be, for example, a stainless steel or a stainless steel alloy, such as a stainless steel alloy from the group 316L.
  • the compressor heads 300, 400 each have a compressor chamber 330 or a media chamber 430 on the opposite sides in the assembled state.
  • the compressor chamber 330 serves to accommodate a gas or gas mixture that is compressed.
  • the media chamber 430 is used for Recording a medium, which is required for the deformation of the membrane 200 to compress the gas or gas mixture.
  • the compressor space 330 and the media chamber 430 primarily serve to introduce the gas/gas mixture or the medium into the spaces.
  • the membrane 200 During the high-pressure compression, there is in particular a displacement of the membrane 200 such that it comes into contact with the opposite inner walls of the compressor space 330 and the media chamber 430 .
  • a gas/gas mixture or a medium can also be accommodated in the space spanned by the compressor space 330 or the media chamber 430 within the compressor heads 300 , 400 by a corresponding deformation of the membrane 200 .
  • the compressor chamber 330 and the media chamber 430 are designed in such a way that they have steps 332 , 432 .
  • the steps 332, 432 make it possible for the membrane 200 to come into contact with the inner walls of the compressor space 330 and the media chamber 430 essentially over its entire surface.
  • the membrane 200 which consists of a metal or a metal alloy, is arranged between the compressor heads 300, 400.
  • noble metals or noble metal alloys are suitable as the material, preferably a high-grade steel alloy of group 316 L.
  • the membrane 200 is configured in a structured manner. The structuring of the membrane 200 enables the membrane 200 to be deformed in such a way that it can come into contact both with the inner wall of the compressor chamber 330 and with the inner wall of the media chamber 430 .
  • the membrane 200 has beads 210, as in 8 shown schematically.
  • the membrane 200 can be deformed due to the beads 210 so that it gradually comes into contact with the stepped inner walls of the compressor space 330 and the media chamber 430 .
  • the formation of the membrane 200 therefore makes it possible to use the entire volume inside the housing 120 of the high-pressure compressor 100, consisting of the compressor space 330 and the media chamber 430, for the compression of a gas/gas mixture.
  • the deformability of the membrane 200 is decisive for the compression.
  • the membrane 200 can have a large number of structures that are necessary for the deformation.
  • simple metal membranes which can only be slightly deflected in one direction, for which purpose these are concave or convex (“bowl-like”) depending on the definition, the membrane 200 can also have a neutral position ( 8 ) and are deformed from the neutral position in both directions.
  • the structures in the membrane 200 or the beads 210 also allow the membrane 200 to retain the deformed positions without any further application of force.
  • an incompressible medium is introduced under pressure via the media chamber 430 . This ensures that the pressure via the medium on the membrane 200 exerts a correspondingly high pressure on the gas/gas mixture, which is then compressed or condensed.
  • water or a (hydraulic) oil can be used as an incompressible medium.
  • Both the compressor space 330 and the media chamber 430 each have at least one connection 320, 420, via which the gas/gas mixture or the medium is fed in and removed again.
  • connection 320, 420 via which the gas/gas mixture or the medium is fed in and removed again.
  • separate connections for supplying and removing the gas/gas mixture or the medium can be provided.
  • the second connection 320 for supplying gas/a gas mixture can be designed such that, starting from a central supply opening in the second connection 320 at the Outside of the compressor head 300 of the connection 320 merges into a plurality of smaller channels that have a small diameter compared to the input diameter. These channels then protrude into the compressor space 330 via corresponding openings. This prevents the diaphragm 200 from being subjected to a punctiform, central loading when the gas/gas mixture or the medium flows in/out. By splitting the central inlet into many smaller channels, the load is distributed.
  • openings in the compressor chamber 330 and in the media chamber 430 can extend over an area which corresponds, for example, to three times the diameter of the connection 320, 420.
  • the openings of these channels can preferably only open into the area which has the greatest depth in relation to the spatial volume of the compressor space 330 or the media chamber 430 .
  • the supply and discharge of the gas/gas mixture and the medium is controlled via appropriate valves.
  • the membrane 200 itself is arranged between the opposite flat surfaces of the cylinder heads 300, 400 and the plates 310, 410, respectively.
  • the membrane 200 has a surface area that is greater than the surface area of the compressor chamber 330 and the media chamber 430. The membrane 200 therefore rests against the plates 310, 410 in the installed state.
  • the two cylinder heads 300, 400 and the membrane 200 arranged between them are connected to one another via fastening means 110.
  • the plates 310, 410 have through openings 314, 414 through which threaded rods 112 are guided.
  • the cylinder heads 300, 400 and the membrane 200 can be connected to one another via nuts 114 and washers 116 and the membrane 200 can be braced. This achieves sealing of the compressor space 330 and the media chamber 430 from the environment.
  • at least one sealing ring can additionally be arranged.
  • structures can also be provided in the contact surfaces of the compressor heads 300, 400, which partially deform the membrane 200 in the connected state.
  • the membrane 200 can also have the structures required for this, in addition to the structures required for the deformation.
  • FIG. 12 shows various views of a first and second compressor head of the high-pressure compressor of FIG 1 .
  • the design of the compressor heads 300, 400 is selected in such a way that they surround the compressor space 330 and the media chamber 430 have a sufficiently large wall thickness around.
  • the wall thickness is to be determined with regard to the internal pressure during high-pressure compression.
  • FIG 3 shows a schematic representation of a compressor system 500 with a high-pressure compressor 100 according to the embodiment of FIG 1 .
  • a compressor system 500 can also be equipped with a modification of the 1 shown high pressure compressor 100, which falls under the technical teaching described herein.
  • a compressor system 500 can in principle also have a plurality of high-pressure compressors 100 which are connected in parallel or in series, for example.
  • the compressor system 500 has lines and control devices as well as valves and a piston 510 and a tank 514 in which an incompressible medium is accommodated.
  • the tank 514, the piston 510 and a pump 512 are part of a media circuit, which in turn is part of the compressor system 500.
  • the compressor system 500 has a gas or gas mixture circuit which, in addition to the lines for the supply and discharge of the gas or gas mixture, has control devices, valves, a reservoir 520 in which the gas or gas mixture for high-pressure compression is stored, and a connection to any application 530 on.
  • the compressor system 500 also has overpressure valves which allow gas to escape to the atmosphere if critical, adjustable pressures in the system are exceeded.
  • a gas or gas mixture is compressed from a pressure of at least 10 bar in the reservoir 520 to approx. 1200 bar, so that the application 530 is provided with a gas or gas mixture with a pressure of approx. 1200 bar becomes.
  • FIGS Figures 4-7 The compression process in the compressor system 500 via the high-pressure compressor 100 is shown in FIGS Figures 4-7 shown and is described below with reference to FIG Figures 4-7 described.
  • the gas side or the compressor space 330 of the compressor head 300 is filled with gas from the supply 520 .
  • the valve from the reservoir 520 and a valve 522 are opened, so that gas is supplied into the compressor chamber 330 via the second connection 320 .
  • Gas is stored in the reservoir 520 at a pressure of at least 10 bar.
  • the membrane 200 is deflected in the direction of the water side, i.e. in the direction of the media chamber 430, and for this step the pump 512 in the media circuit pumps the medium (water) back into the tank 514, which serves as a storage container for the water.
  • a relief line of the media circuit from the cylinder of the piston 510 is open and due to the higher pressure on the gas side (compression chamber side), the membrane 200 is completely applied to the inner wall of the media chamber 430 of the compressor head 400 and the head of the piston 510 is moved to its starting position.
  • Gas side inlet valve 522 is closed and valve 526 to application 530 is opened.
  • the circuit back into the tank 514 and the relief line is closed in the media circuit and the water is pressed into the rear side of the cylinder of the piston 510, whereby more volume is conveyed via the water side of the high-pressure compressor 100 into the compressor head 400.
  • This change in volume causes the gas to be compressed on the gas side and thus increases the pressure in the application 530.
  • Step 1 to depressurize the high pressure compressor 100 (Fig. 6)
  • Valve 526 to gas application 530 is closed.
  • the water circuit in the media circuit back into the tank 514 is opened and, at the same time, the relief line into the tank 514. Due to the pressure present on the gas side of the high-pressure compressor 100, the head of the piston 510 is pushed back a little, depending on the prevailing pressure Starting position is pushed back and the escaping water is caught in the tank 514.
  • Step 2 to depressurize the high pressure compressor 100 (Fig. 7)
  • the relief line to tank 514 remains open and pump 512 continues to pump back into tank 514 .
  • the valve 524 for pressure relief on the gas side is opened and the pressure can drop very quickly due to the small volumes or the membrane 200 can deflect further towards the water side.
  • valve 522 can be opened again and the valve 524 can be closed for pressure relief in order to perform renewed gas supply in the compression chamber 330 of the cylinder head 300 and a high-pressure compression.
  • FIG. 8 Schematic representations of an exemplary embodiment of a membrane 200 for a high-pressure compressor 100 are shown.
  • the membrane 200 is designed as a metal membrane and has structural elements that allow deformation. These are structurings of the membrane 200 that enable deformation in such a way that the membrane 200 comes into contact both with the inner wall of the compressor chamber 330 and with the inner wall of the media chamber 430 and can also assume a neutral position.
  • valve 522 and the valve 524 and the valve 526 can be designed as a check valve.
  • FIG. 5 shows a schematic diagram for high-pressure compression in a compressor system 500, which has a high-pressure compressor 100.
  • FIG. 5 shows a schematic diagram for high-pressure compression in a compressor system 500, which has a high-pressure compressor 100.
  • a first step S1 the high-pressure compressor 100 is filled from the supply 520 (see 4 ). For this purpose, the corresponding valves are opened or closed.
  • step S2 the hub takes place in the application 530 (see figure 5 ) from the high-pressure compressor 100.
  • step S3 a first intermediate step for depressurizing the high-pressure compressor 100 takes place (see 6 ), whereby the supply of gas from the high-pressure compressor 100 to the gas application 530 is closed.
  • step S4 a second intermediate step for depressurizing the high-pressure compressor 100 takes place (see 7 ), whereby the pressure on the gas side is relieved by opening the valve 524 and reducing the pressure.
  • step S5 there is a switchover for a new filling of the high-pressure compressor 100, for which purpose the valve 522 is opened again and the valve 524 is closed to relieve the pressure.
  • the entire internal space in the housing 120 of the high-pressure compressor 100 is used for compression. Furthermore, only the membrane 200 is moved or deformed within the housing 120, so that on the one hand the space required for the compression does not depend on the compression process via moving components and, moreover, a substantially complete sealing of the compression chamber from the environment is achieved.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)

Abstract

Es werden ein Hochdruck-Verdichter (100) und ein System (500) mit einem Hochdruck-Verdichter (100) beschrieben, die zur Verdichtung eines Gases oder Gasgemisches ausgebildet sind, wobei der Hochdruck-Verdichter (100) ein Gehäuse (120) aufweist, das mindestens einen Verdichterraum (330) und eine Medienkammer (430) umgibt, wobei der Verdichterraum (330) und die Medienkammer (430) in dem Gehäuse (120) über eine Membran (200) voneinander getrennt sind. Das Gehäuse (120) weist mindestens einen ersten Anschluss (420) auf, der in die Medienkammer (430) mündet und über den ein Medium in die Medienkammer (430) ein- und/oder ausleitbar ist. Das Gehäuse (120) weist mindestens einen zweiten Anschluss (320) auf, der in den Verdichterraum (330) mündet und über den ein Gas oder Gasgemisch ein- und/oder ausleitbar ist. Die Membran (200) besteht aus Metall oder einer Metalllegierung und ist zur Verdichtung eines in den Verdichterraum (330) einleitbaren Gases oder Gasgemischs durch Einleitung eines Mediums in die Medienkammer (430) verformbar.

Figure imgaf001
A high-pressure compressor (100) and a system (500) with a high-pressure compressor (100) are described, which are designed to compress a gas or gas mixture, the high-pressure compressor (100) having a housing (120), which surrounds at least one compression space (330) and one media chamber (430), the compression space (330) and the media chamber (430) in the housing (120) being separated from one another by a membrane (200). The housing (120) has at least one first connection (420) which opens into the media chamber (430) and via which a medium can be fed into and/or discharged from the media chamber (430). The housing (120) has at least one second connection (320) which opens into the compressor chamber (330) and via which a gas or gas mixture can be fed in and/or discharged. The membrane (200) is made of metal or a metal alloy and can be deformed by introducing a medium into the media chamber (430) in order to compress a gas or gas mixture that can be introduced into the compressor chamber (330).
Figure imgaf001

Description

Es werden ein Hochdruckverdichter und ein System mit einem Hochdruckverdichter beschrieben, die zur Verdichtung eines Gases oder Gasgemisches ausgebildet sind.A high-pressure compressor and a system with a high-pressure compressor are described, which are designed to compress a gas or gas mixture.

Hintergrundbackground

Unter "Hochdruck" wird gemäß dem allgemeinen technischen Verständnis für die Hochdruckverdichtung von Gasen und Gasgemischen bei einer Verdichtung ab 40 bar über dem atmosphärischen Druck gesprochen.According to the general technical understanding, "high pressure" refers to the high-pressure compression of gases and gas mixtures at a compression of 40 bar above atmospheric pressure.

Der hierin beschriebene Hochdruckverdichter und das System können für die Hochdruckverdichtung von brennbaren oder oxidierenden Gasen oder Gasgemischen eingesetzt werden. Ein brennbares Gas ist bspw. Wasserstoff. Ein Beispiel für oxidierendes Gas ist Sauerstoff. Brennbare oder oxidierende Gasgemische können Wasserstoff und Sauerstoff enthalten.The high pressure compressor and system described herein can be used for the high pressure compression of combustible or oxidizing gases or gas mixtures. An example of a combustible gas is hydrogen. An example of an oxidizing gas is oxygen. Flammable or oxidizing gas mixtures can contain hydrogen and oxygen.

Für verschiedene Anwendungen werden Gase und Gasgemische unter hohen Drücken benötigt. Teilweise liegen die Drücke im Bereich von mehreren hundert Bar oder sogar über 1000 bar. So werden bspw. bei Anwendungen im Bereich von energieerzeugenden Einrichtungen oder für mobile Anwendungen (z.B. Fahrzeuge) Gase bzw. Gasgemische mit mehreren 100 bar benötigt. Schwierigkeiten bestehen dabei in der Verdichtung der Gase bzw. Gasgemische, wobei konventionelle Lösungen Nachteile aufweisen.Gases and gas mixtures under high pressure are required for various applications. In some cases, the pressures are in the range of several hundred bar or even over 1000 bar. For example, in applications in the field of energy-generating Facilities or for mobile applications (e.g. vehicles) require gases or gas mixtures with several 100 bar. There are difficulties in the compression of the gases or gas mixtures, with conventional solutions having disadvantages.

Stand der TechnikState of the art

Bekannte Verdichter für Gas und Gasgemische sind bspw. als Kolbenverdichter ausgebildet und weisen einen linear beweglichen Kolben auf, der ein in einen Aufnahmeraum eingebrachtes Gas oder Gasgemisch durch Verkleinerung des Aufnahmeraums komprimiert und somit verdichtet. Das verdichtete Gas oder Gasgemisch wird dann ab- und einer Anwendung zugeführt.Known compressors for gas and gas mixtures are designed, for example, as piston compressors and have a linearly movable piston, which compresses and thus compresses a gas or gas mixture introduced into a receiving space by reducing the receiving space. The compressed gas or gas mixture is then discharged and supplied to an application.

Nachteilig sind solche Kolbenverdichter insbesondere deshalb, weil aufgrund des beweglichen Kolbens eine Dichtung vorgesehen ist, die den Kolben gegenüber einer den Aufnahmeraum begrenzenden Wand abdichtet. Diese Dichtung kann aber zum einen keine vollständige Abdichtung bereitstellen, weil permanent eine Bewegung zwischen den abzudichtenden Komponenten vorliegt, und unterliegt aufgrund der häufigen Bewegung einem enormen Verschleiß.Such piston compressors are disadvantageous in particular because, because of the movable piston, a seal is provided which seals the piston against a wall delimiting the receiving space. On the one hand, however, this seal cannot provide a complete seal because there is permanent movement between the components to be sealed, and it is subject to enormous wear due to the frequent movement.

Weiterhin benötigt ein solcher Verdichter - je nach Verdichtungsverhältnis - viel Bauraum.Furthermore, such a compressor requires—depending on the compression ratio—a lot of installation space.

AufgabeTask

Demgegenüber besteht die Aufgabe darin, eine Lösung zur Hochdruckverdichtung von Gasen und Gasgemischen anzugeben, welche sowohl die Nachteile des Stands der Technik behebt als auch eine Alternative zum Stand der Technik bereitstellt, die einfach ausgebildet ist und bei geringem Bauraum eine hohe Verdichtung von Gasen und Gasgemischen erlaubt. So soll eine Lösung zur Hochdruckverdichtung bereitgestellt werden, welche keine beweglichen Komponenten aufweist, die primär zur Verdichtung dienen und mit der Umgebung in Verbindung stehen.In contrast, the object is to provide a solution for the high-pressure compression of gases and gas mixtures, which both eliminates the disadvantages of the prior art and provides an alternative to the prior art that is simple and allows a high compression of gases and gas mixtures in a small space. In this way, a solution for high-pressure compression is to be provided which has no moving components that are primarily used for compression and are connected to the environment.

LösungSolution

Die vorstehend genannte Aufgabe wird durch einen Hochdruck-Verdichter zur Verdichtung eines Gases oder Gasgemischs gelöst, aufweisend ein Gehäuse, das mindestens einen ersten Verdichterraum und eine Medienkammer umgibt, wobei der Verdichterraum und die Medienkammer in dem Gehäuse über eine Membran voneinander getrennt sind, wobei das Gehäuse mindestens einen ersten Anschluss aufweist, der in die Medienkammer mündet und über den ein Medium in die Medienkammer ein- und/oder ausleitbar ist, wobei das Gehäuse mindestens einen zweiten Anschluss aufweist, der in den Verdichterraum mündet und über den ein Gas oder Gasgemisch ein- und/oder ausleitbar ist, wobei die Membran aus Metall oder einer Metalllegierung besteht und zur Verdichtung eines in den Verdichterraum einleitbaren Gases oder Gasgemischs durch Einleitung eines Mediums in die Medienkammer verformbar ist.The above-mentioned object is achieved by a high-pressure compressor for compressing a gas or gas mixture, having a housing which surrounds at least a first compression space and a media chamber, the compression space and the media chamber being separated from one another in the housing by a membrane, the Housing has at least one first connection, which opens into the media chamber and via which a medium can be introduced and/or discharged into the media chamber, wherein the housing has at least one second connection, which opens into the compressor space and via which a gas or gas mixture enters - and/or can be discharged, wherein the membrane consists of metal or a metal alloy and can be deformed by introducing a medium into the media chamber in order to compress a gas or gas mixture that can be introduced into the compressor chamber.

Der Hochdruckverdichter ist als Membranverdichter ausgebildet und bewirkt somit die Verdichtung des in die Medienkammer einleitbaren Gases oder Gasgemischs durch eine Verformung der Membran. Vorteilhaft gegenüber Kolbenverdichtern weist ein solcher Membranverdichter keine Dichtung auf, die mit beweglichen Komponenten in Verbindung steht, so dass sich keine Dichtigkeitsprobleme ergeben. Die Membran kann bspw. im Gehäuse dicht verbaut sein, wobei zusätzlich ein oder mehrere dichtende Mittel vorgesehen sein können. Bspw. kann die Membran zwischen zwei Platten verspannt sein, wobei zwischen den Platten des Gehäuses und der Metallmembran Dichtungsscheiben oder -ringe vorgesehen sind. Derartige Dichtungsmittel sind aber nicht zwingend erforderlich.The high-pressure compressor is designed as a membrane compressor and thus causes the compression of the gas or gas mixture that can be introduced into the media chamber by deforming the membrane. Advantageously compared to piston compressors, such a membrane compressor does not have a seal that is connected to moving components, so that there are no sealing problems. The membrane can, for example, be installed tightly in the housing, with one or more additional sealing means being able to be provided. For example, the Membrane be clamped between two plates, with sealing washers or rings being provided between the plates of the housing and the metal membrane. However, such sealing means are not absolutely necessary.

Der Hochdruckverdichter ist so ausgebildet, dass die Membran in einer ersten Neutralstellung in Anlage mit der Innenwand des Verdichterraums steht. Somit umfasst der Raum, der zum Einleiten des Gases oder Gasgemischs zur Verfügung steht, sowohl die Medienkammer als auch den Verdichterraum. Das gesamte Volumen des Hochdruckverdichters steht somit für die Verdichtung zur Verfügung.The high-pressure compressor is designed in such a way that, in a first neutral position, the membrane is in contact with the inner wall of the compressor chamber. Thus, the space that is available for introducing the gas or gas mixture includes both the media chamber and the compressor space. The entire volume of the high-pressure compressor is therefore available for compression.

Nach dem Einleiten eines Gases oder Gasgemisches über den mindestens einen zweiten Anschluss wird die Zufuhr unterbrochen und die Leitung abgeriegelt. Dann erfolgt die Kompression, wobei ein inkompressibles Medium (z.B. Wasser, (Hydraulik)-Öl, etc.) über den mindestens einen ersten Anschluss in die Medienkammer eingeleitet wird. Der Druck, der über das Medium auf die Membran ausgeübt wird, entspricht dem Druck auf der Seite des Gases oder Gasgemischs, so dass eine differenzdrucklose Kompression innerhalb des Gehäuses des Hochdruckverdichters durchgeführt wird. Das bedeutet, dass der auf die Membran innerhalb des Gehäuses wirkende Druck auf beiden Seiten gleich groß ist. Sobald die Menge an inkompressiblem Medium einen Schwellenwert übersteigt, kommt es zu einem "Umschnappen" der Metallmembran, wobei die Membran verformt wird. Der Schwellenwert bemisst sich nach Maßgabe der Dimension des Gehäuses und der Medienkammer sowie des Verdichterraums, des Materials für die Membran, die Menge an eingeleitetem Gas oder Gasgemisch und des vorherrschenden Drucks über das Medium sowie die Ausbildung der Membran. Hierzu ist die Membran entsprechend ausgebildet, so dass ein Umschnappen erfolgen kann, welches gegenüber bekannten Ausführungen von Verdichtern einen wesentlichen Vorteil darstellt. Insbesondere wird damit erreicht, dass die Membran über das inkompressible Medium soweit verformt werden kann, bis die Membran an oder fast vollständig an einer Innenwand des Verdichterraums anliegt. Damit wird eine hohe Verdichtung erreicht, weil das Gas oder Gasgemisch im Wesentlichen um das gesamte Volumen des Hochdruckverdichters, bestehend aus dem Volumen der Medienkammer und dem Volumen des Verdichterraums, komprimiert werden kann. Gegenüber bekannten Vorrichtungen wird somit eine höhere Verdichtung erzielt.After a gas or gas mixture has been introduced via the at least one second connection, the supply is interrupted and the line is sealed off. Compression then takes place, with an incompressible medium (eg water, (hydraulic) oil, etc.) being introduced into the media chamber via the at least one first connection. The pressure exerted on the membrane via the medium corresponds to the pressure on the side of the gas or gas mixture, so that compression without differential pressure is carried out within the housing of the high-pressure compressor. This means that the pressure acting on the membrane inside the housing is the same on both sides. As soon as the amount of incompressible medium exceeds a threshold value, the metal diaphragm "snaps over", with the diaphragm being deformed. The threshold value is based on the dimensions of the housing and the media chamber as well as the compressor chamber, the material for the membrane, the amount of gas or gas mixture introduced and the pressure prevailing over the medium and the design of the membrane. For this purpose, the membrane is designed accordingly, so that snapping can take place, which represents a significant advantage over known designs of compressors. In particular, this means that the membrane can be deformed by the incompressible medium until the membrane bears against or almost completely against an inner wall of the compressor chamber. This achieves a high level of compression because the gas or gas mixture can be compressed essentially by the entire volume of the high-pressure compressor, consisting of the volume of the media chamber and the volume of the compressor space. Compared to known devices, a higher compression is thus achieved.

Die Verformung der Membran kann durch ein Dehnen der Metallmembran erfolgen, wobei hierzu die Membran im Hinblick auf ihren Aufbau und/oder innere Struktur entsprechend gestaltet ist, damit die erforderliche Verformung erreicht wird.The membrane can be deformed by stretching the metal membrane, with the membrane being designed accordingly in terms of its design and/or internal structure so that the required deformation is achieved.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus Weiterbildungen, welche durch die Unteransprüche definiert sind.Further advantageous configurations result from developments which are defined by the dependent claims.

Dabei können in weiteren Ausführungen der Verdichterraum und die Medienkammer im Wesentlichen gleiche Volumina aufweisen.In further embodiments, the compression chamber and the media chamber can have essentially the same volume.

Für das "Umschnappen" der Metallmembran und deren Verformung kann in weiteren Ausführungen die Membran strukturiert ausgebildet sein. Die Struktur unterstützt das "Umschnappen" und ermöglicht eine Verformung. Ein "Umschnappen" kann schlagartig oder auch schrittweise erfolgen.For the "snapping" of the metal membrane and its deformation, the membrane can be structured in further embodiments. The structure supports "snapping" and allows for deformation. A "snapping" can occur suddenly or step by step.

Die strukturierte Ausbildung umfasst alle Maßnahmen, welche durch eine Beeinflussung des Materials der Membran deren Verformung mindestens in einem Bereich betrifft. Bspw. können Strukturen durch mechanische Verformungen oder durch Veränderung der inneren Struktur des Metalls oder der Metalllegierung der Membran erreicht werden.The structured training includes all measures, which by influencing the material of the membrane Deformation affects at least one area. For example, structures can be achieved by mechanical deformations or by changing the inner structure of the metal or the metal alloy of the membrane.

In weiteren Ausführungen kann die Membran sich in radialer Richtung erstreckende Erhebungen und Vertiefungen aufweisen, die eine Strukturierung der Metallmembran ausbilden. Dabei kann die Membran im Wesentlichen ähnlich ausgebildet sein wie ein "Lautsprecher" und entsprechende Sicken und Wellen aufweisen.In further configurations, the membrane can have elevations and depressions which extend in the radial direction and form a structuring of the metal membrane. In this case, the membrane can be designed essentially similar to a "loudspeaker" and have corresponding beads and corrugations.

In weiteren Ausführungen kann die Membran als geometrisch geformte Scheibe ausgebildet sein und als solche bezeichnet werden, wobei die geometrische Form auch die vorstehend genannten Strukturierungen umfasst.In further versions, the membrane can be designed as a geometrically shaped disk and can be referred to as such, the geometric shape also including the structures mentioned above.

In weiteren Ausführungen können der Verdichterraum und/oder die Medienkammer im Wesentlichen die Form eines Kugelsegments aufweisen und die Membran die Grundfläche des Kugelsegments bilden. Dabei sind die entsprechenden Innenwände des Verdichterraums und der Medienkammer im Wesentlichen konkav ausgebildet und weisen somit eine gewölbte Innenseite auf. An die gewölbten Innenwände kann sich dann bspw. die strukturierte Membran anlegen, wobei nach einer vollständigen Verformung der Membran an der entsprechenden Innenwand entweder zentrisch umlaufende Rillen entstehen können oder die Membran soweit verformbar ist, dass diese flächig mit der entsprechenden Innenwand in Kontakt steht. Das komprimierte Gas oder Gasgemisch kann dann in mindestens einen Kanal im Gehäuse gedrückt werden, der mit dem zweiten Anschluss in Verbindung steht.In further embodiments, the compression space and/or the media chamber can essentially have the shape of a spherical segment and the membrane can form the base area of the spherical segment. The corresponding inner walls of the compressor space and the media chamber are essentially concave and thus have a curved inner side. The structured membrane, for example, can then rest against the curved inner walls, whereby after a complete deformation of the membrane on the corresponding inner wall either centrally circumferential grooves can arise or the membrane can be deformed to the extent that it is in planar contact with the corresponding inner wall. The compressed gas or gas mixture can then be forced into at least one channel in the housing that communicates with the second port.

In noch weiteren Ausführungen können die im Wesentlichen konkav geformten Innenwände des Verdichterraums und der Medienkammer zum Zentrum verlaufende Rillen oder ähnliches aufweisen, deren Tiefe und Breite zu- bzw. annehmen kann, damit beim schrittweisen Verdichten durch Verformung der Membran das komprimierte Gas oder Gasgemisch in die Rillen oder ähnliches gedrückt und von dort nach einer vollständigen Verformung der Membran ausgeleitet wird, wobei damit dem Umstand Rechnung getragen wird, dass die Membran im vollständig verformten Zustand an der Innenwand des Verdichterraums anliegt. Entsprechend gilt dies auch für die Einleitung des inkompressiblen Mediums, wenn die Membran an der Innenwand der Medienkammer anliegt.In yet other versions, the essentially concave inner walls of the compressor chamber and the media chamber can have grooves or the like running towards the center, the depth and width of which can increase or decrease, so that the compressed gas or gas mixture can flow into the Grooves or the like is pressed and discharged from there after a complete deformation of the membrane, so that the fact is taken into account that the membrane rests in the fully deformed state on the inner wall of the compressor chamber. This also applies correspondingly to the introduction of the incompressible medium when the membrane is in contact with the inner wall of the media chamber.

In weiteren Ausführungen können der Verdichterraum und/oder die Medienkammer im Wesentlichen stufenpyramiden- oder stufenkegelartig ausgebildet sein und die Membran der Ausbildung des Verdichterraums und/oder der Medienkammer entsprechende Stufen aufweisen. Dabei kann es zu einem stufenweisen Verformen der Membran kommen, wobei während des Verformprozesses beim Verdichten des Gases oder Gasgemischs die Stufen der Membran in Anlage mit den korrespondierenden Stufen der Medienkammer bzw. des Verdichterraums kommen.In further embodiments, the compressor space and/or the media chamber can be designed essentially in the form of stepped pyramids or stepped cones, and the membrane can have steps corresponding to the design of the compressor space and/or the media chamber. This can lead to a gradual deformation of the membrane, with the steps of the membrane coming into contact with the corresponding steps of the media chamber or the compression chamber during the deformation process when compressing the gas or gas mixture.

Die Membran kann soweit verformbar sein, dass diese aus einer Ausgangsstellung in Anlage mit der Innenwand des Verdichterraums und/oder der Medienkammer kommt.The membrane can be deformable to such an extent that it comes into contact with the inner wall of the compressor space and/or the media chamber from an initial position.

In weiteren Ausführungen kann das Gehäuse des Hochdruckverdichters schichtartig aufgebaut sein und mindestens einen ersten Verdichterkopf mit dem Verdichterraum und einen zweiten Verdichterkopf mit der Medienkammer aufweisen, wobei zwischen dem ersten Verdichterkopf und dem zweiten Verdichterkopf die Membran angeordnet ist.In further embodiments, the housing of the high-pressure compressor can be constructed in layers and have at least a first compressor head with the compressor chamber and a second compressor head with the media chamber, the membrane being arranged between the first compressor head and the second compressor head.

Der Schichtaufbau stellt einen einfachen Aufbau des Hochdruckverdichters bereit. Zudem ist der Zusammenbau des Hochdruckverdichters einfach durchführbar. So können bspw. die einzelnen Schichten über Schrauben oder ähnliches miteinander befestigt sein, wobei die Schrauben oder ähnliches durch Bohrungen in den jeweiligen Schichten geführt sind. Weiterhin bietet der Schichtaufbau die Möglichkeit, die Membran zwischen den einzelnen Schichten zu verspannen und über zusätzliche Dichtungselemente den Innenraum des Gehäuses absolut gasdicht zu gestalten.The layer structure provides a simple structure of the high-pressure compressor. In addition, the high-pressure compressor can be assembled easily. For example, the individual layers can be fastened to one another via screws or the like, with the screws or the like being guided through bores in the respective layers. Furthermore, the layer structure offers the possibility of tensioning the membrane between the individual layers and of making the interior of the housing absolutely gas-tight using additional sealing elements.

Allgemein ergibt sich durch die Verformbarkeit der Membran der Vorteil, dass gegenüber einfachen, scheibenartigen Membranen eine größere Auslenkung erreicht werden kann. Somit kann bei einem geringen Bauraum eine deutlich erhöhte Verdichtung eines Gases oder Gasgemischs erreicht werden, insbesondere gegenüber scheibenartigen, nicht verformbaren Membranen. Die größere Auslenkung der Membran erlaubt es auch, die Frequenz der Membran, d.h. die Bewegungen der Membran in die entsprechenden Richtungen zum Verdichten, zu reduzieren, wobei die Leistung in Bezug auf die bereitgestellte Menge an verdichteten Gas bzw. Gasgemisch mindestens genauso groß ist, wie bei einer vergleichbaren, nicht verformbaren Membran. Geringere Frequenzen wirken sich insbesondere positiv auf die Lebensdauer der Membran und somit des Hochdruckverdichters aus. Die Verformbarkeit der Membran kann insbesondere durch die strukturierte Ausbildung erfolgen, wie sie vorstehend in verschiedenen Ausführungen angegeben ist.In general, the deformability of the membrane results in the advantage that a larger deflection can be achieved compared to simple, disk-like membranes. A significantly increased compression of a gas or gas mixture can thus be achieved in a small installation space, in particular compared to disk-like, non-deformable membranes. The greater deflection of the membrane also makes it possible to reduce the frequency of the membrane, i.e. the movements of the membrane in the appropriate directions for compression, with the performance in relation to the amount of compressed gas or gas mixture provided being at least as great as with a comparable, non-deformable membrane. Lower frequencies have a particularly positive effect on the service life of the membrane and thus of the high-pressure compressor. The membrane can be deformed in particular by the structured design, as specified above in various versions.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird auch durch ein Verdichtersystem zur Hochdruckverdichtung eines Gases oder Gasgemischs gelöst, aufweisend mindestes einen Hochdruck-Verdichter gemäß einer der vorstehend angegebenen Ausführungen, einen Gas oder Gasgemisch-Vorrat, ein Gas oder Gasgemisch-Lager, einen Medienvorrat und Fördermittel zum Fördern eines Gas oder Gasgemischs sowie eines inkompressiblen Mediums und Steuermittel zur Regelung des Durchflusses des Gas oder Gasgemischs und des inkompressiblen Mediums über zugehörige Leitungen, wobei

  • der Hochdruck-Verdichter ein Gehäuse aufweist, das einen Verdichterraum und eine Medienkammer umgibt, wobei der Verdichterraum und die Medienkammer in dem Gehäuse über eine Membran voneinander getrennt sind,
  • der Hochdruck-Verdichter mindestens einen ersten in eine Medienkammer mündenden Anschluss aufweist,
  • der erste Anschluss mit dem Medienvorrat über zugehörige Leitungen und korrespondierende Förder- und/oder Steuermittel verbunden sind, so dass ein inkompressibles Medium aus dem Medienvorrat über den ersten Anschluss in die Medienkammer und aus der Medienkammer in den Medienvorrat einbringbar ist,
  • der Hochdruck-Verdichter mindestens einen zweiten in den Verdichterraum mündenden Anschluss aufweist,
  • der mindestens eine zweite Anschluss mit dem Gas oder Gasgemisch-Vorrat und dem Gas oder Gasgemisch-Lager über zugehörige Leitungen und korrespondierende Förder-und/oder Steuermittel verbunden ist, so dass ein Gas oder Gasgemisch aus dem Gas oder Gasgemisch-Vorrat in den Verdichterraum und aus dem Verdichterraum in das Gas oder Gasgemisch-Lager einbringbar ist, und
  • das inkompressible Medium über zugehörige Förder- und/oder Steuermittel mit Druck beaufschlagbar ist, so dass eine Verformung der Membran und hierüber eine Komprimierung des in dem Verdichterraum aufgenommenen Gas oder Gasgemischs erreichbar ist, wozu Leitungen zu und von dem Gas oder Gasgemisch-Vorrat, dem Gas oder Gasgemisch-Lager und dem Medienvorrat über korrespondierende Steuermittel abschließbar sind.
The above-mentioned object is also achieved by a compressor system for high-pressure compression of a gas or gas mixture, having at least one high-pressure compressor according to one of the above-mentioned ones Versions, a gas or gas mixture supply, a gas or gas mixture store, a media supply and conveying means for conveying a gas or gas mixture and an incompressible medium and control means for regulating the flow of the gas or gas mixture and the incompressible medium via associated lines, wherein
  • the high-pressure compressor has a housing which encloses a compression space and a media chamber, the compression space and the media chamber being separated from one another in the housing by a membrane,
  • the high-pressure compressor has at least one first connection opening into a media chamber,
  • the first connection is connected to the media reservoir via associated lines and corresponding conveying and/or control means, so that an incompressible medium can be introduced from the media reservoir into the media chamber via the first connection and from the media chamber into the media reservoir,
  • the high-pressure compressor has at least one second connection opening into the compressor chamber,
  • the at least one second connection is connected to the gas or gas mixture supply and the gas or gas mixture store via associated lines and corresponding conveying and/or control means, so that a gas or gas mixture from the gas or gas mixture supply can flow into the compressor space and can be introduced from the compressor space into the gas or gas mixture store, and
  • the incompressible medium can be pressurized via associated conveying and/or control means, so that the membrane can be deformed and the gas or gas mixture contained in the compressor chamber can be compressed, for which purpose lines to and from the gas or gas mixture supply, the Gas or gas mixture storage and the Media supply can be locked via corresponding control means.

In einer Vorteilhaften Ausgestaltung des Verdichtersystems kann die Druckbeaufschlagung des Mediums innerhalb der mindestens einen Medienkammer über die Fördermittel ausgeführt werden, welcher das inkompressiblere Medium in die mindestens eine Medienkammer fördern. Die Fördermittel sind bspw. als Kolben und/oder als Pumpe ausgeführt. Besonders vorteilhaft ist, wenn ein Fördermittel als Pumpe ausgeführt ist, so dass der Kolben vollständig entfallen kann. Bei derartig vorteilhafter Ausgestaltung kann ein System ohne Kolben als Förder- und/oder Druckbeaufschlagungsmittel zum Einsatz kommen.In an advantageous embodiment of the compressor system, the pressure can be applied to the medium within the at least one media chamber via the conveying means, which convey the more incompressible medium into the at least one media chamber. The conveying means are designed, for example, as pistons and/or as a pump. It is particularly advantageous if a conveying means is designed as a pump, so that the piston can be omitted entirely. With such an advantageous configuration, a system without a piston can be used as the conveying and/or pressurizing means.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung kann der Medienkreislauf und das darüber geführt und geförderte Medium zumindest im Bereich des mindestens einen ersten Anschluss beheizbar und/oder klimatisierbar. Vorteilhaft wird so eine Viskosität des inkompressiblen Mediums erreicht, um beim Einströmen in die mindestens eine Medienkammer über den mindestens einen ersten Anschluss keinen Gegendruck auf die Fördermittel zu erzeugen.In a further advantageous embodiment, the medium circuit and the medium guided and conveyed via it can be heated and/or air-conditioned at least in the area of the at least one first connection. A viscosity of the incompressible medium is advantageously achieved in this way so that no back pressure is generated on the conveying means when it flows into the at least one medium chamber via the at least one first connection.

Das System bietet die Möglichkeit zur Hochdruck-Verdichtung eines Gases oder Gasgemischs mit mindestens einem Hochdruckverdichter, der durch die große Auslenkung der Membran geringere Lastwechsel benötigt, um im Vergleich zu einem konventionellen Verdichter die gleiche Menge an Gas zu verdichten, wobei hierzu die Förder- und Steuermittel ebenso reduzierte Förder- und Steuerzyklen aufweisen. Damit lässt sich das System einfacher ausbilden. Auch die Steuerung des Systems lässt sich damit vereinfachen.The system offers the possibility of high-pressure compression of a gas or gas mixture with at least one high-pressure compressor, which, due to the large deflection of the membrane, requires lower load changes to compress the same amount of gas compared to a conventional compressor, whereby the delivery and Control means also have reduced funding and control cycles. This makes it easier to design the system. This also simplifies the control of the system.

Weitere Vorteile, Merkmale und Ausgestaltungsmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen.Further advantages, features and configuration options result from the following figure description of exemplary embodiments which are not to be understood as limiting.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1
eine Explosionszeichnung eines Hochdruck-Verdichters;
Fig. 2
verschiedene Ansichten eines ersten und zweiten Verdichterkopfs des Hochdruck-Verdichters von Fig. 1;
Fig. 3
eine schematische Darstellung eines Verdichtersystems mit einem Hochdruck-Verdichter gemäß Fig. 1;
Fig. 4-7
verschiedene Schritte der Hochdruckverdichtung in dem Verdichtersystem gemäß Fig. 3;
Fig. 8
schematische Darstellungen einer bespielhaften Ausführungsform einer Membran für einen Hochdruck-Verdichter; und
Fig. 9
ein schematisches Diagramm zur Hochdruckverdichtung in einem Verdichtersystem.
In the drawings shows:
1
an exploded view of a high-pressure compressor;
2
various views of a first and second compressor head of the high-pressure compressor of FIG 1 ;
3
a schematic representation of a compressor system with a high-pressure compressor according to FIG 1 ;
Figures 4-7
according to various steps of high-pressure compression in the compressor system 3 ;
8
schematic representations of an exemplary embodiment of a membrane for a high-pressure compressor; and
9
a schematic diagram for high pressure compression in a compressor system.

In den Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen versehene Elemente entsprechen im Wesentlichen einander, sofern nichts anderes angegeben ist. Darüber hinaus wird darauf verzichtet, Bestandteile zu zeigen und zu beschreiben, welche nicht wesentlich zum Verständnis der hierin offenbarten technischen Lehre sind. Im Weiteren werden nicht für alle bereits eingeführten und dargestellten Elemente die Bezugszeichen wiederholt, sofern die Elemente selbst und deren Funktion bereits beschrieben wurden oder für einen Fachmann bekannt sind.In the drawings, elements provided with the same reference numbers correspond essentially to one another, unless otherwise indicated. In addition, there is no need to show and describe components that are not essential for understanding the technical teaching disclosed herein. In the following, the reference symbols are not repeated for all elements that have already been introduced and illustrated, provided that the elements themselves and their function have already been described or are known to a person skilled in the art.

Ausführliche Beschreibung von AusführungsbeispielenDetailed description of exemplary embodiments

In den Figuren sind ein Ausführungsbeispiel eines Hochdruck-Verdichters 100, ein Verdichtersystem 500 und ein Verfahren zur Hockdruckverdichtung in einem Verdichtersystem 500 gezeigt, welche nachfolgend beispielhaft beschrieben werden, wobei es sich um mögliche Ausführungen der hierin offenbarten technischen Lehre handelt. Die gezeigten und nachfolgend beschriebenen Ausführungen sind daher nicht limitierend und können zusätzlich hierin angegebene Merkmale oder angegebene Alternativen aufweisen.The figures show an exemplary embodiment of a high-pressure compressor 100, a compressor system 500 and a method for high-pressure compression in a compressor system 500, which are described below by way of example, and are possible implementations of the technical teaching disclosed herein. The embodiments shown and described below are therefore not limiting and may additionally have features or alternatives indicated herein.

Fig. 1 zeigt eine Explosionszeichnung eines Hochdruck-Verdichters 100. Der Hochdruck-Verdichter 100 kann bspw. dazu dienen, um ein Gas, wie bspw. Wasserstoff, oder ein Gasgemisch zu komprimieren. Es erfolgt hierbei eine Hochdruckverdichtung des Gases. Bei einer Hochdruckverdichtung wird in diesem Zusammenhang bei Drücken ab ca. 40 bar gesprochen. 1 shows an exploded view of a high-pressure compressor 100. The high-pressure compressor 100 can be used, for example, to compress a gas, such as hydrogen, or a gas mixture. There is a high-pressure compression of the gas. In the case of high-pressure compression, pressures above approx. 40 bar are used in this context.

Herkömmliche Hochdruckverdichter weisen einen verschiebbar gelagerten Kolben auf, um die hohen Drücke erzeugen zu können. Dabei wird der Kolben innerhalb einer zylindrischen Röhre um eine verhältnismäßig große Wegstrecke bewegt, um die hohe Komprimierung des Gases zu erreichen.Conventional high-pressure compressors have a slidably mounted piston in order to be able to generate the high pressures. The piston is moved a relatively large distance within a cylindrical tube in order to achieve the high compression of the gas.

Der hierin beschriebene Hochdruck-Verdichter 100 weist gegenüber bekannten Hockdruckverdichtern den Vorteil auf, dass die Vorrichtung verhältnismäßig klein baut und zudem keine beweglichen Komponenten vorgesehen sind, die mit der Umgebung in Verbindung stehen. Daher wird eine gasdichte Ausführung gewährleistet. Zudem kommt es zu keinem Abrieb und damit zu keiner Zerstörung von Dichtmitteln wie im Stand der Technik, weil optional vorgesehene Dichtungen nicht bewegt werden und in weiteren Ausführungen auf Dichtungen verzichtet werden kann. Die zur Verdichtung eines Gases vorgesehene Komponente in Form einer aus Metall oder einer Metalllegierung bestehenden Membran 200 ist innerhalb eines Gehäuses 120 des Hochdruck-Verdichters 100 angeordnet und steht daher mit der Umgebung nicht in Kontakt.The high-pressure compressor 100 described here has the advantage over known high-pressure compressors that the device is relatively small and, in addition, no moving components are provided that are connected to the environment. Therefore, a gas-tight design is guaranteed. In addition, there is no abrasion and thus no destruction of sealants as in the prior art, because optionally provided seals are not moved and seals can be dispensed with in further versions. The component provided for compressing a gas in the form of a membrane 200 made of metal or a metal alloy is arranged within a housing 120 of the high-pressure compressor 100 and is therefore not in contact with the environment.

Der Hochdruck-Verdichter 100 von Fig. 1 weist ein Gehäuse 120 auf, das einen ersten Verdichterkopf 300 und einen zweiten Verdichterkopf 400 aufweist. Die Verdichterköpfe 300 und 400 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel identisch ausgebildet, so dass Beschreibungen zu einem der Verdichterköpfe 300, 400 auch jeweils für den anderen Verdichterkopf 300, 400 gelten. In weiteren nicht dargestellten Ausführungsformen können die Verdichterköpfe 300, 400 aber auch Unterschiede zueinander, insbesondere in der Ausbildung und Anordnung von Anschlüssen etc., aufweisen.The high-pressure compressor 100 from 1 has a housing 120 which has a first compressor head 300 and a second compressor head 400 . The compressor heads 300 and 400 are of identical design in the exemplary embodiment shown, so that descriptions of one of the compressor heads 300, 400 also apply to the other compressor head 300, 400. In further specific embodiments that are not shown, the compressor heads 300, 400 can also differ from one another, in particular in the design and arrangement of connections etc.

Die Verdichterköpfe 300, 400 bestehen aus Metall oder einer Metalllegierung und weisen jeweils eine massiv ausgebildete Platte 310, 410 auf. Die Ausbildung der Verdichterköpfe 300, 400 ist in Fig. 2 gezeigt.Compressor heads 300, 400 are made of metal or a metal alloy and each have a solid plate 310, 410. The design of the compressor heads 300, 400 is in 2 shown.

Als Material für die Verdichterköpfe 300, 400 kann bspw. ein Edelstahl bzw. eine Edelstahllegierung, wie z.B. eine Edelstahllegierung der Gruppe 316 L verwendet werden.The material used for the compressor heads 300, 400 can be, for example, a stainless steel or a stainless steel alloy, such as a stainless steel alloy from the group 316L.

Die Verdichterköpfe 300, 400 weisen an den im zusammengebauten Zustand gegenüberliegenden Seiten jeweils einen Verdichterraum 330 bzw. eine Medienkammer 430 auf. Dabei dient der Verdichterraum 330 zur Aufnahme eines Gases oder Gasgemischs, welches komprimiert wird. Die Medienkammer 430 dient zur Aufnahme eines Mediums, welches für die Verformung der Membran 200 zur Verdichtung des Gases oder Gasgemischs erforderlich ist.The compressor heads 300, 400 each have a compressor chamber 330 or a media chamber 430 on the opposite sides in the assembled state. The compressor chamber 330 serves to accommodate a gas or gas mixture that is compressed. The media chamber 430 is used for Recording a medium, which is required for the deformation of the membrane 200 to compress the gas or gas mixture.

Hierbei dienen der Verdichterraum 330 und die Medienkammer 430 in erster Linie dazu, dass in die Räume das Gas/Gasgemisch bzw. das Medium eingeleitet werden. Während der Hochdruckverdichtung kommt es insbesondere zu einer solchen Verlagerung der Membran 200, dass diese in Anlage mit den gegenüberliegenden Innenwänden des Verdichterraums 330 und der Medienkammer 430 kommt. Somit kann auch im durch den Verdichterraum 330 oder die Medienkammer 430 aufgespannten Raum innerhalb der Verdichterköpfe 300, 400 durch eine entsprechende Verformung der Membran 200 ein Gas/Gasgemisch oder ein Medium aufgenommen sein.Here, the compressor space 330 and the media chamber 430 primarily serve to introduce the gas/gas mixture or the medium into the spaces. During the high-pressure compression, there is in particular a displacement of the membrane 200 such that it comes into contact with the opposite inner walls of the compressor space 330 and the media chamber 430 . Thus, a gas/gas mixture or a medium can also be accommodated in the space spanned by the compressor space 330 or the media chamber 430 within the compressor heads 300 , 400 by a corresponding deformation of the membrane 200 .

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind der Verdichterraum 330 und die Medienkammer 430 so ausgebildet, dass diese Stufen 332, 432 aufweisen. Die Stufen 332, 432 ermöglichen es, dass die Membran 200 im Wesentlichen vollflächig mit den Innenwänden des Verdichterraums 330 und der Medienkammer 430 kommen kann.In the exemplary embodiment shown, the compressor chamber 330 and the media chamber 430 are designed in such a way that they have steps 332 , 432 . The steps 332, 432 make it possible for the membrane 200 to come into contact with the inner walls of the compressor space 330 and the media chamber 430 essentially over its entire surface.

Zwischen den Verdichterköpfen 300, 400 ist die Membran 200 angeordnet, die aus einem Metall oder einer Metalllegierung besteht. Als Material eignen sich insbesondere Edelmetalle oder Edelmetalllegierungen, bevorzugt eine Edelstahllegierung der Gruppe 316 L. Die Membran 200 ist strukturiert ausgebildet. Die Strukturierung der Membran 200 ermöglicht die Verformung der Membran 200 derart, dass diese sowohl in Anlage mit der Innenwand des Verdichterraums 330 als auch in Anlage mit der Innenwand der Medienkammer 430 kommen kann. Hierzu weist die Membran 200 Sicken 210 auf, wie in Fig. 8 schematisch gezeigt.The membrane 200, which consists of a metal or a metal alloy, is arranged between the compressor heads 300, 400. In particular, noble metals or noble metal alloys are suitable as the material, preferably a high-grade steel alloy of group 316 L. The membrane 200 is configured in a structured manner. The structuring of the membrane 200 enables the membrane 200 to be deformed in such a way that it can come into contact both with the inner wall of the compressor chamber 330 and with the inner wall of the media chamber 430 . For this purpose, the membrane 200 has beads 210, as in 8 shown schematically.

Bei der Hochdruckverdichtung kann die Membran 200 aufgrund der Sicken 210 verformt werden, so dass diese schrittweise in Anlage mit den gestuften Innenwänden des Verdichterraums 330 und der Medienkammer 430 kommt.During the high-pressure compression, the membrane 200 can be deformed due to the beads 210 so that it gradually comes into contact with the stepped inner walls of the compressor space 330 and the media chamber 430 .

Die Ausbildung der Membran 200 ermöglicht es daher das gesamte Volumen innerhalb des Gehäuses 120 des Hochdruck-Verdichters 100, bestehend aus dem Verdichterraum 330 und der Medienkammer 430, für die Komprimierung eines Gases/Gasgemischs zu verwenden.The formation of the membrane 200 therefore makes it possible to use the entire volume inside the housing 120 of the high-pressure compressor 100, consisting of the compressor space 330 and the media chamber 430, for the compression of a gas/gas mixture.

Damit lässt sich je nach Ausbildung des Hochdruck-Verdichters 100 und dessen Bestandteilen eine Anpassung des Verdichtungsverhältnisses von Gasen bzw. Gasgemischen erreichen. Insbesondere ist die Verformbarkeit der Membran 200 maßgeblich für die Verdichtung. Je größer die Verformbarkeit, desto größer ist die Verdichtung. Dazu kann die Membran 200 eine Vielzahl von Strukturen aufweisen, die zur Verformung erforderlich ist. Gegenüber einfachen Metallmembranen, die nur geringfügig in eine Richtung ausgelenkt werden können, wozu diese in jeder Ausgangsstellung - je nach Definition - konkav oder konvex sind ("schüsselartig"), kann die Membran 200 auch eine Neutralstellung (Fig. 8) einnehmen und aus der Neutralstellung in beide Richtungen verformt werden. Die Strukturen in der Membran 200 bzw. die Sicken 210 erlauben es dabei auch, dass ohne eine weitere Kraftbeaufschlagung die Membran 200 die verformten Stellungen beibehält.Depending on the design of the high-pressure compressor 100 and its components, an adaptation of the compression ratio of gases or gas mixtures can thus be achieved. In particular, the deformability of the membrane 200 is decisive for the compression. The greater the deformability, the greater the compaction. For this purpose, the membrane 200 can have a large number of structures that are necessary for the deformation. Compared to simple metal membranes, which can only be slightly deflected in one direction, for which purpose these are concave or convex (“bowl-like”) depending on the definition, the membrane 200 can also have a neutral position ( 8 ) and are deformed from the neutral position in both directions. The structures in the membrane 200 or the beads 210 also allow the membrane 200 to retain the deformed positions without any further application of force.

Zur Verformung der Membran 200 für die Hochdruckverdichtung eines über den Verdichterraum 330 eingebrachten Gases/Gasgemischs wird über die Medienkammer 430 ein inkompressibles Medium unter Druck eingebracht. Damit wird erreicht, dass der Druck über das Medium auf die Membran 200 einen entsprechend hohen Druck auf das Gas/Gasgemisch ausübt, welches dann komprimiert bzw. verdichtet wird. Bspw. kann als inkompressibles Medium Wasser oder ein (Hydraulik)-Öl verwendet werden.In order to deform the membrane 200 for the high-pressure compression of a gas/gas mixture introduced via the compressor space 330 , an incompressible medium is introduced under pressure via the media chamber 430 . This ensures that the pressure via the medium on the membrane 200 exerts a correspondingly high pressure on the gas/gas mixture, which is then compressed or condensed. For example, water or a (hydraulic) oil can be used as an incompressible medium.

Sowohl der Verdichterraum 330 als auch die Medienkammer 430 weisen jeweils mindestens einen Anschluss 320, 420 auf, über welchen das Gas/Gasgemisch bzw. das Medium zu- und wieder abgeführt werden. In weiteren Ausführungen können separate Anschlüsse zum Zu- und Abführen des Gases/Gasgemisch bzw. des Mediums vorgesehen sein.Both the compressor space 330 and the media chamber 430 each have at least one connection 320, 420, via which the gas/gas mixture or the medium is fed in and removed again. In further versions, separate connections for supplying and removing the gas/gas mixture or the medium can be provided.

Die Zu- bzw. Abfuhr erfolgt zentral in den mittigen Bereich des Verdichterraums 330 bzw. der Medienkammer 430. Insbesondere der zweite Anschluss 320 zur Zufuhr von Gas/eines Gasgemischs kann so ausgebildet sein, dass ausgehend von einer zentralen Zufuhröffnung im zweiten Anschluss 320 an der Außenseite des Verdichterkopfs 300 der Anschluss 320 in eine Vielzahl von kleineren Kanälen übergeht, die gegenüber dem Eingangsdurchmesser einen geringen Durchmesser aufweisen. Diese Kanäle ragen dann über entsprechende Öffnungen in den Verdichterraum 330. Damit wird verhindert, dass es zu einer punktuellen, mittigen Belastung der Membran 200 beim Ein-/Ausströmen des Gases/Gasgemisch bzw. des Mediums kommt. Durch die Aufteilung des zentralen Einlasses in viele kleinere Kanäle wird die Belastung verteilt. Diese Öffnungen im Verdichterraum 330 und in der Medienkammer 430 können sich über einen Bereich erstrecken, der beispielsweise dem dreifachen Durchmesser des Anschlusses 320, 420 entspricht. Vorzugsweise können die Öffnungen dieser Kanäle nur in den Bereich münden, welcher die größte Tiefe in Bezug auf das Raumvolumen des Verdichterraums 330 bzw. der Medienkammer 430 aufweist.The supply and discharge takes place centrally in the central area of the compressor space 330 or the media chamber 430. In particular, the second connection 320 for supplying gas/a gas mixture can be designed such that, starting from a central supply opening in the second connection 320 at the Outside of the compressor head 300 of the connection 320 merges into a plurality of smaller channels that have a small diameter compared to the input diameter. These channels then protrude into the compressor space 330 via corresponding openings. This prevents the diaphragm 200 from being subjected to a punctiform, central loading when the gas/gas mixture or the medium flows in/out. By splitting the central inlet into many smaller channels, the load is distributed. These openings in the compressor chamber 330 and in the media chamber 430 can extend over an area which corresponds, for example, to three times the diameter of the connection 320, 420. The openings of these channels can preferably only open into the area which has the greatest depth in relation to the spatial volume of the compressor space 330 or the media chamber 430 .

Die Steuerung der Zu- und Abfuhr von Gas/Gasgemisch und des Mediums erfolgt über entsprechende Ventile.The supply and discharge of the gas/gas mixture and the medium is controlled via appropriate valves.

Die Membran 200 selbst ist zwischen den gegenüberliegenden planen Flächen der Zylinderköpfe 300, 400 bzw. der Platten 310, 410 angeordnet. Die Membran 200 weist eine flächige Erstreckung auf, die größer ist wie die flächige Erstreckung des Verdichterraums 330 und der Medienkammer 430. Somit liegt die Membran 200 im verbauten Zustand an den Platten 310, 410 an.The membrane 200 itself is arranged between the opposite flat surfaces of the cylinder heads 300, 400 and the plates 310, 410, respectively. The membrane 200 has a surface area that is greater than the surface area of the compressor chamber 330 and the media chamber 430. The membrane 200 therefore rests against the plates 310, 410 in the installed state.

Über Befestigungsmittel 110 sind die beiden Zylinderköpfe 300, 400 und die dazwischen angeordnete Membran 200 miteinander verbunden. Die Platten 310, 410 weisen durchgängige Öffnungen 314, 414 auf, durch welche Gewindestangen 112 geführt sind. Über Muttern 114 und Unterlegscheiben 116 lassen sich die Zylinderköpfe 300, 400 und die Membran 200 miteinander verbinden und die Membran 200 verspannen. Damit wird eine Abdichtung des Verdichterraums 330 und der Medienkammer 430 gegenüber der Umwelt erreicht. Im Bereich der Anlageflächen zwischen den Verdichterköpfen 300, 400 und der Membran 200 kann zusätzlich mindestens ein Dichtring angeordnet sein. Es können ferner auch Strukturen in den Anlageflächen der Verdichterköpfe 300, 400 vorgesehen sein, die im verbundenen Zustand die Membran 200 teilweise verformen. Weiterhin kann auch die Membran 200 hierfür erforderliche Strukturen, zusätzlich zu den für die Verformung erforderlichen Strukturen, aufweisen.The two cylinder heads 300, 400 and the membrane 200 arranged between them are connected to one another via fastening means 110. The plates 310, 410 have through openings 314, 414 through which threaded rods 112 are guided. The cylinder heads 300, 400 and the membrane 200 can be connected to one another via nuts 114 and washers 116 and the membrane 200 can be braced. This achieves sealing of the compressor space 330 and the media chamber 430 from the environment. In the area of the contact surfaces between the compressor heads 300, 400 and the membrane 200, at least one sealing ring can additionally be arranged. Furthermore, structures can also be provided in the contact surfaces of the compressor heads 300, 400, which partially deform the membrane 200 in the connected state. Furthermore, the membrane 200 can also have the structures required for this, in addition to the structures required for the deformation.

Fig. 2 zeigt verschiedene Ansichten eines ersten und zweiten Verdichterkopfs des Hochdruck-Verdichters von Fig. 1. Zwischen den Öffnungen 314, 414 befinden sich Wände 312, 412. Die Ausbildung der Verdichterköpfe 300, 400 ist derart gewählt, dass diese um den Verdichterraum 330 und die Medienkammer 430 herum eine ausreichend große Wandstärke aufweisen. Die Wandstärke ist im Hinblick auf den inneren Druck bei der Hochdruckverdichtung festzulegen. 2 FIG. 12 shows various views of a first and second compressor head of the high-pressure compressor of FIG 1 . There are walls 312, 412 between the openings 314, 414. The design of the compressor heads 300, 400 is selected in such a way that they surround the compressor space 330 and the media chamber 430 have a sufficiently large wall thickness around. The wall thickness is to be determined with regard to the internal pressure during high-pressure compression.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Verdichtersystems 500 mit einem Hochdruck-Verdichter 100 gemäß der Ausführung von Fig. 1. 3 shows a schematic representation of a compressor system 500 with a high-pressure compressor 100 according to the embodiment of FIG 1 .

In weiteren nicht dargestellten Ausführungen kann ein Verdichtersystem 500 auch mit einer Abwandlung des in Fig. 1 gezeigten Hochdruck-Verdichters 100 betrieben werden, der unter die hierin beschriebene technische Lehre fällt. Schließlich kann ein Verdichtersystem 500 grundsätzlich auch mehrere Hochdruck-Verdichter 100 aufweisen, die bspw. parallel oder in Reihe geschalten sind.In further versions that are not shown, a compressor system 500 can also be equipped with a modification of the 1 shown high pressure compressor 100, which falls under the technical teaching described herein. Finally, a compressor system 500 can in principle also have a plurality of high-pressure compressors 100 which are connected in parallel or in series, for example.

Das Verdichtersystem 500 weist neben dem Hochdruck-Verdichter 100 Leitungen und Steuereinrichtungen sowie Ventile und einen Kolben 510 sowie einen Tank 514 auf, in dem ein inkompressibles Medium aufgenommen ist. Der Tank 514, der Kolben 510 und eine Pumpe 512 sind Teil eines Medienkreislaufs, der wiederum Bestandteil des Verdichtersystems 500 ist.In addition to the high-pressure compressor 100, the compressor system 500 has lines and control devices as well as valves and a piston 510 and a tank 514 in which an incompressible medium is accommodated. The tank 514, the piston 510 and a pump 512 are part of a media circuit, which in turn is part of the compressor system 500.

Das Verdichtersystem 500 weist einen Gas- oder Gasgemisch-Kreislauf auf, der neben den Leitungen für die Zu- und Abfuhr des Gases oder Gasgemischs Steuereinrichtungen, Ventile, einen Vorrat 520, in dem das Gas oder Gasgemisch für die Hochdruckverdichtung bevorratet wird, und eine Anbindung an eine beliebige Anwendung 530 auf.The compressor system 500 has a gas or gas mixture circuit which, in addition to the lines for the supply and discharge of the gas or gas mixture, has control devices, valves, a reservoir 520 in which the gas or gas mixture for high-pressure compression is stored, and a connection to any application 530 on.

Das Verdichtersystem 500 weist ferner Überdruckventile auf, die bei Überschreiten von kritischen, einstellbaren Drücken im System einen Gasaustritt in die Atmosphäre ermöglichen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel des Verdichtersystems 500 erfolgt eine Verdichtung von einem Gas oder Gasgemisch von einem Druck von mindestens 10 bar im Vorrat 520 bis auf ca. 1200 bar, so dass der Anwendung 530 ein Gas oder Gasgemisch mit einem Druck von ca. 1200 bar zur Verfügung gestellt wird.The compressor system 500 also has overpressure valves which allow gas to escape to the atmosphere if critical, adjustable pressures in the system are exceeded. In which In the exemplary embodiment of the compressor system 500 shown, a gas or gas mixture is compressed from a pressure of at least 10 bar in the reservoir 520 to approx. 1200 bar, so that the application 530 is provided with a gas or gas mixture with a pressure of approx. 1200 bar becomes.

Der Verdichtungsablauf in dem Verdichtersystem 500 über den Hochdruck-Verdichter 100 ist in den Fig. 4-7 gezeigt und wird nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 4-7 beschrieben.The compression process in the compressor system 500 via the high-pressure compressor 100 is shown in FIGS Figures 4-7 shown and is described below with reference to FIG Figures 4-7 described.

Füllen des Hochdruck-Verdichters 100 (Fig. 4)Filling the high pressure compressor 100 (Fig. 4)

Die Gas-Seite bzw. der Verdichterraum 330 des Verdichterkopfs 300 wird mit Gas aus dem Vorrat 520 gefüllt. Hierzu wird das Ventil vom Vorrat 520 und ein Ventil 522 geöffnet, so dass über den zweiten Anschluss 320 eine Gaszufuhr in den Verdichterraum 330 erfolgt. In dem Vorrat 520 ist Gas mit einem Druck von mindestens 10 bar gespeichert. Die Membran 200 wird dabei Richtung Wasser-Seite also in Richtung der Medienkammer 430 ausgelenkt und die Pumpe 512 im Medienkreislauf pumpt für diesen Schritt das Medium (Wasser) zurück in den Tank 514, der als Vorratsbehälter für das Wasser dient.The gas side or the compressor space 330 of the compressor head 300 is filled with gas from the supply 520 . For this purpose, the valve from the reservoir 520 and a valve 522 are opened, so that gas is supplied into the compressor chamber 330 via the second connection 320 . Gas is stored in the reservoir 520 at a pressure of at least 10 bar. The membrane 200 is deflected in the direction of the water side, i.e. in the direction of the media chamber 430, and for this step the pump 512 in the media circuit pumps the medium (water) back into the tank 514, which serves as a storage container for the water.

Eine Entlastungsleitung des Medienkreislaufs vom Zylinder des Kolbens 510 ist geöffnet und durch den höheren Druck auf der Gas-Seite (verdichterraumseitig) wird die Membran 200 vollständig an die Innenwand der Medienkammer 430 des Verdichterkopfs 400 angelegt sowie der Kopf des Kolbens 510 in seine Ausgangslage bewegt.A relief line of the media circuit from the cylinder of the piston 510 is open and due to the higher pressure on the gas side (compression chamber side), the membrane 200 is completely applied to the inner wall of the media chamber 430 of the compressor head 400 and the head of the piston 510 is moved to its starting position.

Hub in die Anwendung (Fig. 5)Hub to application (Fig. 5)

Das Einlass-Ventil 522 der Gas-Seite wird geschlossen und das Ventil 526 zur Anwendung 530 geöffnet. Parallel dazu wird im Medienkreislauf der Kreislauf zurück in den Tank 514 sowie die Entlastungsleitung geschlossen und das Wasser in die hintere Seite des Zylinders des Kolbens 510 gedrückt, wodurch mehr Volumen über die Wasser-Seite des Hochdruck-Verdichters 100 in den Verdichterkopf 400 gefördert wird. Diese Volumenänderung sorgt für eine Komprimierung des Gases auf der Gas-Seite und damit zu einer Druckerhöhung in der Anwendung 530.Gas side inlet valve 522 is closed and valve 526 to application 530 is opened. At the same time, the circuit back into the tank 514 and the relief line is closed in the media circuit and the water is pressed into the rear side of the cylinder of the piston 510, whereby more volume is conveyed via the water side of the high-pressure compressor 100 into the compressor head 400. This change in volume causes the gas to be compressed on the gas side and thus increases the pressure in the application 530.

Schritt 1 zur Druckentlastung des Hochdruck-Verdichters 100 (Fig. 6)Step 1 to depressurize the high pressure compressor 100 (Fig. 6)

Das Ventil 526 zur Gas-Anwendung 530 wird geschlossen. Der Wasserkreislauf im Medienkreislauf zurück in den Tank 514 wird geöffnet und parallel dazu die Entlastungsleitung in den Tank 514. Durch den anliegenden Druck auf der Gas-Seite des Hochdruck-Verdichters 100 wird der Kopf des Kolbens 510 in Abhängigkeit vom vorherrschenden Druck ein Stück in seine Ausgangslage zurückgedrückt und das entweichende Wasser im Tank 514 aufgefangen.Valve 526 to gas application 530 is closed. The water circuit in the media circuit back into the tank 514 is opened and, at the same time, the relief line into the tank 514. Due to the pressure present on the gas side of the high-pressure compressor 100, the head of the piston 510 is pushed back a little, depending on the prevailing pressure Starting position is pushed back and the escaping water is caught in the tank 514.

Schritt 2 zur Druckentlastung des Hochdruck-Verdichters 100 (Fig. 7)Step 2 to depressurize the high pressure compressor 100 (Fig. 7)

Die Entlastungsleitung zum Tank 514 bleibt geöffnet und die Pumpe 512 pumpt weiter in den Tank 514 zurück. Das Ventil 524 zur Druckentlastung auf der Gas-Seite wird geöffnet und der Druck kann sich aufgrund der kleinen Volumina recht schnell abbauen bzw. die Membran 200 weiter Richtung Wasser-Seite auslenken.The relief line to tank 514 remains open and pump 512 continues to pump back into tank 514 . The valve 524 for pressure relief on the gas side is opened and the pressure can drop very quickly due to the small volumes or the membrane 200 can deflect further towards the water side.

Anschließend kann das Ventil 522 wieder geöffnet und das Ventil 524 zur Druckentlastung geschlossen werden, um eine erneute Gaszufuhr in den Verdichterraum 330 des Zylinderkopfs 300 und eine Hochdruckverdichtung durchzuführen.Subsequently, the valve 522 can be opened again and the valve 524 can be closed for pressure relief in order to perform renewed gas supply in the compression chamber 330 of the cylinder head 300 and a high-pressure compression.

In Fig. 8 sind schematische Darstellungen einer bespielhaften Ausführungsform einer Membran 200 für einen Hochdruck-Verdichter 100 gezeigt. Die Membran 200 ist als Metallmembran ausgeführt und weist Strukturelemente auf, die eine Verformung ermöglichen. Dabei handelt es sich um Strukturierungen der Membran 200, die eine Verformung in der Art ermöglichen, dass die Membran 200 sowohl in Anlage mit der Innenwand des Verdichterraums 330 als auch in Anlage mit der Innenwand der Medienkammer 430 kommt und zudem auch eine Neutralstellung einnehmen kann.In 8 Schematic representations of an exemplary embodiment of a membrane 200 for a high-pressure compressor 100 are shown. The membrane 200 is designed as a metal membrane and has structural elements that allow deformation. These are structurings of the membrane 200 that enable deformation in such a way that the membrane 200 comes into contact both with the inner wall of the compressor chamber 330 and with the inner wall of the media chamber 430 and can also assume a neutral position.

Dies kann durch die Strukturierung mittels Sicken 210 erfolgen, wie in den Figuren gezeigt. Es ist aber zusätzlich oder alternativ möglich, dass anstelle von geometrischen Ausformungen der Membran 200, die zur erforderlichen Verformbarkeit dienen, die innere Struktur der Membran 200 durch Einbringen von zusätzlichen Stoffen oder durch Schwächen von Bereichen zu verändern, welche maßgeblich zur Erfüllung der notwendigen Eigenschaften sind.This can be done by structuring using beads 210, as shown in the figures. However, it is additionally or alternatively possible to change the inner structure of the membrane 200 by introducing additional materials or by weakening areas that are essential for fulfilling the necessary properties, instead of geometric shapes of the membrane 200, which serve for the required deformability .

In einer Ausführung des Verdichtersystems kann das Ventil 522 und das Ventil 524 und das Ventil 526 als Rückschlagventil ausgebildet sein.In one embodiment of the compressor system, the valve 522 and the valve 524 and the valve 526 can be designed as a check valve.

Fig. 9 zeigt ein schematisches Diagramm zur Hochdruckverdichtung in einem Verdichtersystem 500, welches einen Hochdruck-Verdichter 100 aufweist. 9 FIG. 5 shows a schematic diagram for high-pressure compression in a compressor system 500, which has a high-pressure compressor 100. FIG.

In einem ersten Schritt S1 erfolgt das Füllen des Hochdruck-Verdichters 100 aus dem Vorrat 520 (siehe Fig. 4). Hierzu werden die entsprechenden Ventile geöffnet bzw. geschlossen. In Schritt S2 erfolgt der Hub in die Anwendung 530 (siehe Fig. 5) aus dem Hochdruck-Verdichter 100.In a first step S1, the high-pressure compressor 100 is filled from the supply 520 (see 4 ). For this purpose, the corresponding valves are opened or closed. In step S2, the hub takes place in the application 530 (see figure 5 ) from the high-pressure compressor 100.

In Schritt S3 erfolgt ein erster Zwischenschritt zur Druckentlastung des Hochdruck-Verdichters 100 (siehe Fig. 6), wobei die Zufuhr von Gas aus dem Hochdruck-Verdichter 100 zur Gas-Anwendung 530 geschlossen wird.In step S3, a first intermediate step for depressurizing the high-pressure compressor 100 takes place (see 6 ), whereby the supply of gas from the high-pressure compressor 100 to the gas application 530 is closed.

In Schritt S4 erfolgt ein zweiter Zwischenschritt zur Druckentlastung des Hochdruck-Verdichters 100 (siehe Fig. 7), wobei eine Druckentlastung auf der Gas-Seite durch Öffnen des Ventils 524 und ein Druckabbau erfolgt.In step S4, a second intermediate step for depressurizing the high-pressure compressor 100 takes place (see 7 ), whereby the pressure on the gas side is relieved by opening the valve 524 and reducing the pressure.

In Schritt S5 erfolgt ein Umschalten für ein neues Befüllen des Hochdruck-Verdichters 100, wozu das Ventil 522 wieder geöffnet und das Ventil 524 zur Druckentlastung geschlossen werden.In step S5, there is a switchover for a new filling of the high-pressure compressor 100, for which purpose the valve 522 is opened again and the valve 524 is closed to relieve the pressure.

Der vorstehende Ablauf kann stets wiederholt werden, um eine kontinuierliche Hochdruck-Verdichtung für verschiedene Anwendungen zu erreichen.The above procedure can be repeated over and over to achieve continuous high pressure compression for various applications.

Vorteilhafterweise wird der gesamte innere Raum im Gehäuse 120 des Hochdruck-Verdichters 100 für die Verdichtung verwendet. Weiterhin wird nur die Membran 200 innerhalb des Gehäuses 120 bewegt bzw. verformt, so dass zum einen der Platzbedarf für die Verdichtung nicht vom Verdichtungsvorgang über bewegliche Komponenten abhängt und darüber hinaus eine im Wesentlichen vollständige Abdichtung des Verdichtungsraums gegenüber der Umwelt erreicht wird.Advantageously, the entire internal space in the housing 120 of the high-pressure compressor 100 is used for compression. Furthermore, only the membrane 200 is moved or deformed within the housing 120, so that on the one hand the space required for the compression does not depend on the compression process via moving components and, moreover, a substantially complete sealing of the compression chamber from the environment is achieved.

BezugszeichenlisteReference List

100100
Hochdruck-Verdichterhigh-pressure compressor
110110
Befestigungsmittelfasteners
112112
Gewindestangethreaded rod
114114
MutterMother
116116
Unterlegscheibewasher
120120
GehäuseHousing
200200
Membranmembrane
210210
Sickebead
300300
Verdichterkopfcompressor head
310310
Platteplate
312312
WandWall
314314
Öffnungopening
320320
zweiter Anschlusssecond connection
330330
Verdichterraumcompressor room
332332
StufeStep
400400
Verdichterkopfcompressor head
410410
Platteplate
412412
WandWall
414414
Öffnungopening
420420
erster Anschlussfirst connection
430430
Medienkammermedia chamber
432432
StufeStep
500500
Verdichtersystemcompressor system
510510
KolbenPistons
512512
Pumpepump
514514
Tanktank
520520
Vorratstock
522522
VentilValve
524524
VentilValve
526526
VentilValve
530530
AnwendungApplication

Claims (9)

Hochdruck-Verdichter zur Verdichtung eines Gases oder Gasgemischs, aufweisend ein Gehäuse (120), das mindestens einen Verdichterraum (330) und eine Medienkammer (430) umgibt, wobei der Verdichterraum (330) und die Medienkammer (430) in dem Gehäuse (120) über mindestens eine Membran (200) voneinander getrennt sind, wobei das Gehäuse (120) mindestens einen ersten Anschluss (420) aufweist, der in die Medienkammer (430) mündet und über den ein Medium in die Medienkammer (430) ein- und/oder ausleitbar ist, wobei das Gehäuse (120) mindestens einen zweiten Anschluss (320) aufweist, der in den Verdichterraum (330) mündet und über den ein Gas oder Gasgemisch ein- und/oder ausleitbar ist, wobei die Membran (200) aus Metall oder einer Metalllegierung besteht und zur Verdichtung eines in den
Verdichterraum (330) einleitbaren Gases oder Gasgemischs durch Einleitung eines Mediums in die Medienkammer (430) verformbar ist.
High-pressure compressor for compressing a gas or gas mixture, having a housing (120) which surrounds at least one compression space (330) and one media chamber (430), the compression space (330) and the media chamber (430) in the housing (120) are separated from one another by at least one membrane (200), the housing (120) having at least one first connection (420) which opens into the media chamber (430) and via which a medium flows into and/or into the media chamber (430). can be discharged, the housing (120) having at least one second connection (320) which opens into the compressor chamber (330) and via which a gas or gas mixture can be fed in and/or discharged, the membrane (200) being made of metal or consists of a metal alloy and for compaction in the
Compressor chamber (330) gas or gas mixture that can be introduced can be deformed by introducing a medium into the media chamber (430).
Hochdruck-Verdichter nach Anspruch 1, wobei der Verdichterraum (330) und die Medienkammer (430) im Wesentlichen gleiche Volumina aufweisen.The high pressure compressor of claim 1, wherein the compression space (330) and the media chamber (430) have substantially equal volumes. Hochdruck-Verdichter nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Membran (200) strukturiert ausgebildet ist.High-pressure compressor according to claim 1 or 2, wherein the membrane (200) is structured. Hochdruck-Verdichter nach Anspruch 3, wobei die Membran (200) sich in radialer Richtung erstreckende Erhebungen und Vertiefungen aufweist.The high-pressure compressor of claim 3, wherein the diaphragm (200) has radially extending peaks and valleys. Hochdruck-Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Verdichterraum (330) und/oder die Medienkammer (430) im Wesentlichen die Form eines Kugelsegments aufweisen und die Membran (200) die Grundfläche des Kugelsegments bildet.High-pressure compressor according to one of claims 1 to 4, wherein the compression space (330) and / or the media chamber (430) essentially have the shape of a spherical segment and the membrane (200) forms the base of the spherical segment. Hochdruck-Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Verdichterraum (330) und/oder die Medienkammer (430) im Wesentlichen stufenpyramiden- oder stufenkegelartig ausgebildet sind und die Membran (200) der Ausbildung des Verdichterraums (330) und/oder der Medienkammer (430) entsprechende Stufen aufweist.High-pressure compressor according to one of Claims 1 to 4, wherein the compression space (330) and/or the media chamber (430) are essentially designed in the manner of a stepped pyramid or stepped cone and the membrane (200) corresponds to the design of the compression space (330) and/or the Media chamber (430) has corresponding steps. Hochdruck-Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Membran (200) soweit verformbar ist, dass diese aus einer Ausgangsstellung in Anlage mit der Innenwand des Verdichterraums (330) und/oder der Medienkammer (430) kommt.High-pressure compressor according to one of Claims 1 to 6, the membrane (200) being deformable to such an extent that it comes into contact with the inner wall of the compressor chamber (330) and/or the media chamber (430) from an initial position. Hochdruck-Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Gehäuse (120) schichtartig aufgebaut ist und mindestens einen ersten Verdichterkopf (300) mit dem Verdichterraum (330) und einen zweiten
Verdichterkopf (400) mit der Medienkammer (430) aufweist, wobei zwischen dem ersten Verdichterkopf (300) und dem zweiten Verdichterkopf (400) die Membran (200) angeordnet ist.
High-pressure compressor according to one of claims 1 to 7, wherein the housing (120) is constructed in layers and at least a first compressor head (300) with the compression chamber (330) and a second
Compressor head (400) with the media chamber (430), wherein the membrane (200) is arranged between the first compressor head (300) and the second compressor head (400).
Verdichtersystem zur Hochdruckverdichtung eines Gases oder Gasgemischs, aufweisend mindestes einen Hochdruck-Verdichter (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, einen Gas oder Gasgemisch-Vorrat (520), ein Gas oder Gasgemisch-Lager, einen Medienvorrat und Fördermittel zum Fördern eines Gas oder Gasgemischs sowie eines inkompressiblen Mediums und Steuermittel zur Regelung des Durchflusses des Gas oder Gasgemischs und des inkompressiblen Mediums über zugehörige Leitungen, wobei - der Hochdruck-Verdichter (100) ein Gehäuse (120) aufweist, das einen Verdichterraum (330) und eine Medienkammer (430) umgibt, wobei der Verdichterraum (330) und die Medienkammer (430) in dem Gehäuse (120) über eine Membran (200) voneinander getrennt sind, - der Hochdruck-Verdichter (100) mindestens einen ersten in eine Medienkammer (430) mündenden Anschluss (420) aufweist, - der erste Anschluss (420) mit dem Medienvorrat über zugehörige Leitungen und korrespondierende Förder-und/oder Steuermittel verbunden sind, so dass ein inkompressibles Medium aus dem Medienvorrat über den ersten Anschluss (420) in die Medienkammer (430) und aus der Medienkammer (430) in den Medienvorrat einbringbar ist, - der Hochdruck-Verdichter (100) mindestens einen zweiten in den Verdichterraum (330) mündenden Anschluss (320) aufweist, - der mindestens eine zweite Anschluss (320) mit dem Gas oder Gasgemisch-Vorrat (520) und dem Gas oder Gasgemisch-Lager über zugehörige Leitungen und korrespondierende Förder- und/oder Steuermittel verbunden ist, so dass ein Gas oder Gasgemisch aus dem Gas oder Gasgemisch-Vorrat (520) in den Verdichterraum (330) und aus dem Verdichterraum (330) in das Gas oder Gasgemisch-Lager einbringbar ist, und - das inkompressible Medium über zugehörige Förder-und/oder Steuermittel mit Druck beaufschlagbar ist, so dass eine Verformung der Membran (200) und hierüber eine Komprimierung des in dem Verdichterraum (330) aufgenommenen Gas oder Gasgemischs erreichbar ist, wozu Leitungen zu und von dem Gas oder Gasgemisch-Vorrat (520), dem Gas oder Gasgemisch-Lager und dem Medienvorrat über korrespondierende Steuermittel abschließbar sind. Compressor system for high-pressure compression of a gas or gas mixture, having at least one high-pressure compressor (100) according to one of Claims 1 to 8, a gas or gas mixture supply (520), a gas or gas mixture store, a media supply and conveying means for conveying a gas or gas mixture and an incompressible medium and control means for regulating the flow of the gas or gas mixture and the incompressible medium via associated lines, wherein - The high-pressure compressor (100) has a housing (120) which surrounds a compression space (330) and a media chamber (430), the compression space (330) and the media chamber (430) in the housing (120) via a membrane (200) are separated from each other, - the high-pressure compressor (100) has at least one first connection (420) opening into a media chamber (430), - The first connection (420) is connected to the media reservoir via associated lines and corresponding conveying and/or control means, so that an incompressible medium can flow from the media reservoir via the first connection (420) into the media chamber (430) and out of the media chamber ( 430) can be brought into the media stock, - the high-pressure compressor (100) has at least one second connection (320) opening into the compressor chamber (330), - the at least one second connection (320) is connected to the gas or gas mixture supply (520) and the gas or gas mixture store via associated lines and corresponding conveying and/or control means, so that a gas or gas mixture from the gas or The gas mixture supply (520) can be introduced into the compressor space (330) and from the compressor space (330) into the gas or gas mixture store, and - the incompressible medium can be pressurized via associated conveying and/or control means, so that a deformation of the membrane (200) and thereby a compression of the gas or gas mixture received in the compressor space (330) can be achieved, for which purpose lines to and from the Gas or gas mixture supply (520), the gas or gas mixture store and the media supply can be locked via corresponding control means.
EP22197708.5A 2021-09-28 2022-09-26 High-pressure compressor and system comprising a high-pressure compressor Pending EP4155542A1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021125049.8A DE102021125049A1 (en) 2021-09-28 2021-09-28 High pressure compressor and system with a high pressure compressor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4155542A1 true EP4155542A1 (en) 2023-03-29

Family

ID=83457402

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP22197708.5A Pending EP4155542A1 (en) 2021-09-28 2022-09-26 High-pressure compressor and system comprising a high-pressure compressor

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230099169A1 (en)
EP (1) EP4155542A1 (en)
DE (1) DE102021125049A1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1963993A (en) * 1932-12-29 1934-06-26 William A Dean Pump for refrigerating devices
US3391963A (en) * 1967-02-06 1968-07-09 Handley Weeks Inc Permeable diaphragm pump
US20080216898A1 (en) * 2007-02-27 2008-09-11 Deka Products Limited Partnership Cassette System Integrated Apparatus
CN105570098B (en) * 2015-12-16 2017-08-01 上海空间推进研究所 A kind of aviation is with airborne small-sized hydraulic compressor
DE102016004420A1 (en) * 2016-04-12 2017-10-12 Linde Aktiengesellschaft Compressor with double diaphragm and leakage ring
CN110454368A (en) * 2019-08-13 2019-11-15 西安交通大学 A kind of hydrogenation stations diaphragm type compressor oil distribution casing running of hydraulic power oil optimization structure
CN109441787B (en) * 2018-09-28 2020-09-25 中国科学院理化技术研究所 Elastic pressurizing device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1963993A (en) * 1932-12-29 1934-06-26 William A Dean Pump for refrigerating devices
US3391963A (en) * 1967-02-06 1968-07-09 Handley Weeks Inc Permeable diaphragm pump
US20080216898A1 (en) * 2007-02-27 2008-09-11 Deka Products Limited Partnership Cassette System Integrated Apparatus
CN105570098B (en) * 2015-12-16 2017-08-01 上海空间推进研究所 A kind of aviation is with airborne small-sized hydraulic compressor
DE102016004420A1 (en) * 2016-04-12 2017-10-12 Linde Aktiengesellschaft Compressor with double diaphragm and leakage ring
CN109441787B (en) * 2018-09-28 2020-09-25 中国科学院理化技术研究所 Elastic pressurizing device
CN110454368A (en) * 2019-08-13 2019-11-15 西安交通大学 A kind of hydrogenation stations diaphragm type compressor oil distribution casing running of hydraulic power oil optimization structure

Also Published As

Publication number Publication date
DE102021125049A1 (en) 2023-03-30
US20230099169A1 (en) 2023-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69723554T2 (en) AIR-DRIVEN DIAPHRAGM PUMP WITH PRESSURE REINFORCEMENT AND OVERPRESSURE VALVE
DE102006048573A1 (en) pinch
DE2644419B2 (en) Drive pin sealing of a ball valve
DE2818337B1 (en) Pressurized hydropneumatic drive
EP2683961B1 (en) Bushing which can be pretensioned by material displacement and bearing equipped with said bushing
DE2744653A1 (en) VALVE ARRANGEMENT FOR COMPRESSORS
DE102011100218A1 (en) Valve
EP3555484A1 (en) Cylinder-piston device having a cylinder produced from a fibre-composite material
DE102017115054A1 (en) Hydropneumatic device for pressure transmission
DE1673517B2 (en)
EP4155542A1 (en) High-pressure compressor and system comprising a high-pressure compressor
EP1899610B1 (en) Hydraulic accumulator
EP0346285B1 (en) Valve arrangement
DE60315785T2 (en) pump
EP4155541A1 (en) High-pressure compressor and system comprising a high-pressure compressor
EP3636936A1 (en) Hydraulic pressure intensifier and method for producing an axial compression stress in the high pressure cylinder
DE1775090A1 (en) Telescopic hydropneumatic shock absorber
EP0400693A2 (en) High pressure pump
DE19921951A1 (en) Motor vehicle pump under piezo-control
EP2885540A1 (en) Compressor
DE102009018768B4 (en) Pressure medium actuated actuator with integrated quick exhaust and additional switching force impulse during venting
DE19535314C1 (en) High-pressure diaphragm pump
CH704934B1 (en) Vacuum valve.
DE102021125046A1 (en) High pressure compressor and system with a high pressure compressor
WO2016023665A1 (en) High-pressure fuel pump and pressure control device

Legal Events

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

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

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

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

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

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20230817

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR