PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69305007T2 03.04.1997
EP-Veröffentlichungsnummer 0576133
Titel Gas-Verdichter
Anmelder Dresser-Rand Co., Corning, N.Y., US
Erfinder Bennitt, Robert A., Painted Post, New York 14870, US
Vertreter Schüler, H., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 60329 Frankfurt
DE-Aktenzeichen 69305007
Vertragsstaaten DE, ES, FR, GB, NL
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 14.05.1993
EP-Aktenzeichen 933037533
EP-Offenlegungsdatum 29.12.1993
EP date of grant 25.09.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.04.1997
IPC-Hauptklasse F04B 25/02

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft Gasverdichter.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Verdichter oder Kompressor, bei dem in seinem Kompressionszylinder Einlaßund Ablaßventile eingebaut sind und hin- und herbewegbare dieser Ventile mit Kolbenringen versehen sind, um ebenfalls als Gas komprimierende Kolben zu dienen, und sie bezieht sich weiterhin auf einen Gasverdichter des vorgenannten Typs, der stufenartig ausgelegt ist, um zweistufige Kompression zu liefern.

Gasverdichter, bei denen die Einlaß- und Auslaßventile innerhalb des Kompressionszylinders eingebaut sind und in denen die hin- und herbewegbaren Ventile mit Kolbenringen versehen sind, sind in US-A-5,011,383 und US-A-5,015,158 beschrieben. Für den allgemeinen Stand der Technik, den die vorgenannten Patente liefern, werden diese hierdurch durch diese Bezugnahme aufgenommen.

In US-A-1,488,683 wird, allgemein zusammengefaßt, ein Kompressor beschrieben, der einen an jedem Ende geschlossenen Zylinder umfaßt und mit einer Bohrung mit unterschiedlichen Durchmessern versehen ist, um getrennte Kompressionskammern abzugrenzen, mit einem ventilgesteuerten Einlaß fur eine der Kammern, einem Kolben, der innerhalb des Zylinders arbeitet und unterschiedliche Durchmesser aufweist, um in die Kompressionskammern zu passen, einer Kammer innerhalb des Kolbens, Einrichtungen, durch die Kommunikation zwischen der Einlaß-Kompressionskammer und der Kolbenkammer beim Kompressionshub des Kolbens geschaffen wird, ventilgesteuerten Einrichtungen, die Kommunikation zwischen der Kolbenkammer und der anderen Kompressionskammer schaffen, und einer ventilgesteuerten Auslaßöffnung für die besagte andere Kompressionskammer.

In einer speziellen Ausführungsform von US-A-1,488,683 ist ein Zylinder von einem Mantel umgeben und seine Bohrung ist an jedem Ende mittels Köpfen verschlossen. Die Bohrung des Zylinders hat unterschiedliche Durchmesser, um so erste und zweite Kompressionskammern mit unterschiedlichen Durchmessern zu schaffen, wobei die letzte die kleinere ist.

Innerhalb der Kompressionskammern arbeitet ein Kolben mit einem relativ großen Ende und einem kleinen Ende. Eine Kolbenstange erstreckt sich von dem vergrößerten Ende des Kolbens durch eine geeignete Stopfbüchse.

In einem Ende der Kompressionskammer sind durch Saugwirkung betätigte ventilgesteuerte Einlaßöffnungen angeordnet, deren Ventile Kältemittel von dem Mantel durch erste Ausgangswege in die Kammer einlassen, wobei ein Einlaß für die Zufuhr des Kältemittels zu dem Mantel vorgesehen ist. Die Packung innerhalb der Stopfbüchse ist auf entgegengesetzten Seiten eines Gliedes angeordnet, das mit einem ringförmigen Durchgang und radialen Öffnungen versehen ist, wobei sich die letzte von dem Durchgang zu der Bohrung erstreckt, durch die die Kolbenstange hindurchreicht. Der ringformige Durchgang steht auch mit einem zweiten Durchgang mit Kommunikation mit dem ersten Durchgangsweg in Kommunikationsverbindung, so daß ein gegebenenfalls vorhandenes Leck der Kompression um die Kolbenstange durch das Glied aufgefangen wird und zu dem ersten Durchgangsweg zurückkehren wird, um wieder in die erste Kompressionskarnmer gezogen zu werden.

Der Kolben ist hohl, um so eine innere Kammer mit Kommunikation mit der ersten Kammer durch Öffnungen zu schaffen.

Diese Öffnungen werden durch druckbetätigte Ventile gesteuert. Die innere Kammer steht auch mit der zweiten Kammer mittels einer Öffnung in Verbindung, und diese zuletzt genannte Öffnung wird durch ein druckbetätigtes Ventil gesteuert. Die Bohrung des Zylinders ist mit einer Ablaßöffnung versehen, die normalerweise durch ein mit Federdruck druckgesteuertes Ventil geschlossen ist, wobei das letztere den Kopf der zweiten Kompressionskammer bildet. Wenn es gewünscht wird, kann ein getrennter Kühlmantel die zweite Kompressionskammer umgeben und ein geeignetes Kühlmittel kann durch diesen Mantel mittels Öffnungen zirkulieren gelassen werden.

Die vorliegende Erfindung, die durch die Ansprüche definiert ist, liefert einen effizienten Gasverdichter mit einem einfacheren Aufbau als dem bei US-A-1,488,683.

Die Erfindung wird nun in näheren Einzelheiten nur als Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben, in denen:

Figur 1 eine seitliche Aufrißansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ist, von der eine Hälfte im Querschnitt gezeigt ist; und

Figur 2 eine seitliche Aufrißansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels der Erfindung ist, das wiederum zur Hälfte im Querschnitt gezeigt ist.

Wie in Figur 1 dargestellt ist, hat der neue Gasverdichter 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel einen geraden Zylinder 12, der eine Längsachse 14 und eine Umfangswand 16 hat. Eine zylindrische Hülse 18 ist in den Zylinder 12 eingesetzt und erstreckt sich von einem Ende des Zylinders 12 im wesentlichen bis zu seiner mittleren Länge. Eine erste Einwegventilanordnung 20 ist entfembar in den Zylinder 12 eingesetzt, und zwar angrenzend an das axiale Ende 22 des Zylinders. Eine zweite zentralgebohrte Einwegventilanordnung 24 ist angrenzend an das axiale Ende 26 des Zylinders 12 in den Zylinder eingesetzt. Köpfe 28 und 30 schließen die Enden 22 und 26 ab und sind an ihrem Platz durch (nicht gezeigte) Zugstäbe gesichert, wie es deutlicher in der vorgenannten US-A-5,015,158 beschrieben ist. Eine Kolbenstange 32 ist hin- und herbewegbar innerhalb des Zylinders 12 und der Hülse 18 angeordnet und durchdringt gleitfähig die zweite Ventilanordnung 24. Die Kolbenstange 32 hat ein antreibendes Ende 34, das sich von dem Zylinder 12 nach außen erstreckt, für seine Ankopplung an einen (nicht gezeigten) Hauptantrieb.

Eine dritte Einwegventilanordnung 36 ist an das innerste Ende der Kolbenstange 32 angekoppelt, und eine vierte Einwegventilanordnung 38 ist an die Kolbenstange 32 im Mittelteil der Länge der Kolbenstange angekoppelt. Eine radiale Gaseinlaßöffnung 40 ist in der Wand 16 nahe dem Ende 22 des Zylinders 12 ausgebildet, um Gas zu der ersten Ventilanordnung 20 einzulassen, und eine radiale Gasauslaßöffnung 42 ist in der Wand 16 und der Hülse 18 ausgebildet, um verdichtetes Gas aus der zweiten Ventilanordnung 24 abzulassen. Eine mit Flansch versehene Leitung 44 ist mit der Öffnung 40 verbunden, und eine mit Flansch versehene Leitung 46 ist mit der Öffnung 42 verbunden.

Die Ventilanordnungen 20, 24, 36 und 38 sind vom Plattentyp und entsprechen der Ventilanordnung, die in der vorgenannten US-A-5,011,383 beschrieben ist.

Mit der Hin- und Herbewegung der Kolbenstange 32 in der (unter Bezugnahme auf die Zeichnung in Figur 1) Richtung nach rechts wird sich die Ventilanordnung 36 in Richtung auf die Hülse 18 bewegen und ein Vakuum zwischen sich und der Ventilanordnung 20 schaffen. Als Folge davon wird Gas durch die Ventilanordnung 20 in eine Kammer 48 eingelassen.

Dann wird mit der Hin- und Herbewegung der Kolbenstange 32 in der Richtung nach links das in der Kammer eingeschlossene Gas zu einer ersten Stufe der Kompression zwischen den Ventilanordnungen 20 und 36 komprimiert und wird bei einer gewissen vorgegebenen Druckschwelle durch die Ventilanordnung 36 hindurchströmen und in die Kammer 48 eintreten. Gleichzeitig wird während des gleichen Zyklus die Ventilanordnung 38 ein relatives Vakuum zwischen sich und der Ventilanordnung 24 schaffen, und mit der Translation der Ventilanordnung 38 nach links wird das in der ersten Stufe komprimierte Gas von der Kammer 48 dort hindurchströmen. Dann wird bei der Bewegung der Ventilanordnung 38 nach rechts dieses Gasprodukt zwischen den Ventilanordnungen 38 und 24 zu einer zweiten Kompressionsstufe komprimiert werden. Bei einer anderen Druckschwelle wird das endgültig verdichtete Gasprodukt durch die Ventilanordnung 24 zu dem Ausgang durch die Öffnung 42 und die Leitung 46 hindurchströmen.

Die Ventile 20, 24, 36 und 38 weisen eine Vielzahl von Nuten 50 auf, die in ihnen ausgeformt sind und in denen Dichtungsringe 52 aufgenommen werden. Demzufolge erfüllen die Ventilanordnungen 36 und 38 die Funktion von Kolben (wie es näher in der genannten US-A-5,011,383 erklärt ist). Die Kammer 48, die mit der Translationsbewegung der Kolbenstange 32 ihr Volumen variiert, umfaßt sowohl (a) ein komprimiertes Gasvolumen der ersten Kompressionsstufe als auch (b) ein Saugvolumen der zweiten Kompressionsstufe. Wenn es einen Grund gibt, zwischen den zwei Stufen der Kompression das verdichtete Produktgas zwischenzukühlen, gibt die Erfindung ein alternatives Ausführungsbeispiel an, das in Figur 2 gezeigt ist.

In Figur 2 bezeichnen Bezugszeichen, die gleich oder ähnlich wie die in Figur 1 angegebenen sind, gleiche oder ähnliche Bauteile.

Der Verdichter 10a in Figur 2 hat einen Aufbau, der ähnlich dem Verdichter 10 in Figur 1 ist mit der Ausnahme seiner Möglichkeit für Zwischenkühlung. Zwischen den Ventilanordnungen drei und vier, d.h. den Anordnungen 36 und 38, gibt es eine Fluid-Schranke. Die letztere umfaßt ein kreisförmiges Dichtungselement 54. Das Element 54 trägt ähnlich wie die Ventilanordnungen Dichtungsringe 52 in Nuten 50, die für diesen Zweck vorgesehen sind. Es bietet eine Dichtung zwischen den Abschnitten links und rechts des Kompressionszylinders 12 und ist mit der Kolbenstange 32 zwischen den Ventilanordnungen 36 und 38 gekoppelt. Außerdem öffnen sich eine (in gestrichelten Linien gezeigte) Ablaßöffnung 56 und Leitung 58 der ersten Stufe zu dem Inneren des Zylinders 12 zwischen dem Element 54 und der Ventilanordnung 36, und eine Öffnung 60 und eine Leitung 62 der zweiten Stufe öffnen sich zu dem Inneren des Zylinders 12 zwischen dem Element 54 und der Ventilanordnung 38. Es verbleibt nur, eine geeignete Kühlvorrichtung zwischen die Leitungen 58 und 62 zwischenzuschalten&sub1; um für Kühlung zwischen den Stufen zu sorgen.

Wie oben bemerkt wurde, sind die Ventilanordnungen 20, 24, 36 und 38 so aufgebaut, wie es in US-A-5,011,383 beschrieben ist. Es ist jedoch klar, daß die Ventilanordnungen 20 und 36 von größerem Durchmesser als die Ventilanordnungen 24 und 38 sind. Trotzdem sind die Ventilanordnungen 20 und 36 identisch und austauschbar, und auch die Ventilanordnungen 24 und 38 sind identisch und austauschbar.

In jedem Ausführungsbeispiel, d.h. bei den Verdichtern 10 und loa, ist die Ventilanordnung 20 auf einer Zapfwelle 64 befestigt. Die Zapfwelle 64 hat ein mit Gewinde versehenes äußerstes Ende, das durch Schrauben mit dem Kopf 28 im Eingriff steht und eine mit Schraubgewinde versehene Kappenmutter 66 an ihrem Ende aufnimmt. Die Zapfwelle 64 weist auch einen sechseckigen Anguß auf, der an ihr im Mittelteil ihrer Länge angeformt ist. An den Anguß 68 kann ein Maulschlüssel angesetzt und gedreht werden, um die Positionierung der Ventilanordnung 20 einzustellen, als Mittel der Variierung des Kompressionsniveaus, das in der Kompression der ersten Stufe erreicht wird. In den beiden Figuren 1 und 2 ist die Ventilanordnung 20 horizontal unterteilt; die im Querschnitt gezeigte Hälfte zeigt die Ventilanordnung 20, wie sie in ihrer innersten Positionierung eingestellt ist, und ihre voll ausgezogene Hälfte zeigt dieselbe in ihrer äußersten Positionierung.

Während die Erfindung in Verbindung mit spezifischen Ausführungsbeispielen von ihr beschrieben worden ist, sollte klar verstanden werden, daß dies nur zum Zwecke der beispielhaften Erläuterung geschieht und nicht als eine Einschränkung des Umfangs der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen dargestellt ist, aufzufassen ist.


Anspruch[de]

1. Gas-Verdichter 10, loa), der folgendes umfaßt:

einen geraden Zylinder (12) mit (a) einer Längsachse (14) und (b) einer Umfangswand (16) mit einem konstanten Durchmesser;

eine getrennte zylindrische Hülse (18) mit konstanten Durchmessern an der Innenseite und an der Außenseite, die unbeweglich in den Zylinder (12) eingesetzt ist und sich von einem axialen Ende des Zylinders bis zu im wesentlichen der mittleren Länge des Zylinders erstreckt;

eine erste Einweg-Ventilanordnung (20), die justierbar einem axialen Ende (22) des Zylinders benachbart in diesen Zylinder eingesetzt ist;

eine zweite, zentral mit einer Bohrung versehene Einweg-Ventilanordnung (24), die dem entgegengesetzten axialen Ende (26) des Zylinders benachbart und bewegbar innerhalb der besagten Hülse (18) eingesetzt ist;

eine Kolbenstange (32), die hin- und herbewegbar innerhalb des Zylinders (12) und der Hülse (18) angeordnet ist und gleitend die zweite Ventilanordnung (24) durchdringt; wobei diese Kolbenstange (32) in einem Antriebsende (34) endet, das sich aus dem Zylinder heraus erstreckt;

eine dritte Einweg-Ventilanordnung (36), die an ein innerstes Ende der Kolbenstange (32) gekuppelt ist;

eine vierte Einweg-Ventilanordnung (38), die an die Kolbenstange (32) in der Mitte ihrer Länge gekuppelt ist;

eine radiale Öffnung (40), die in der Wand (16) ausgebildet ist, um Gas zu der ersten Ventilanordnung (20) einzulassen; und

eine radiale Öffnung (42), die inderwand (16) und der Hülse (18) ausgebildet ist, um komprimiertes Gas von der zweiten Ventilanordnung (24) abzulassen;

wobei die erste und die dritte Ventilanordnung (20,36) Mittel umfassen, die mit der Hin- und Herbewegung der Kolbenstange (32) zusammenwirken, um eingelassenes Gas zu einer ersten Kompressionsstufe zu komprimieren;

die zweite und die vierte Ventilanordnung (24,38) Mittel umfassen, die mit der Hin- und Herbewegung der Kolbenstange (32) zusammenwirken, um eingelassenes Gas zu einer zweiten Kompressionsstufe zu komprimieren;

die dritte Ventilanordnung (36) dichtend mit der inneren Oberfläche des Zylinders (12) im Eingriff steht;

die vierte Ventilanordnung (38) dichtend mit der inneren Oberfläche der Hülse (18) im Eingriff steht;

und wobei vorgegebene dieser Ventilanordnungen (20,24,36, 38) identisch und austauschbar sind.

2. Gas-Verdichter nach Anspruch 1, bei dem jede dritte und jede vierte Ventilanordnung (36,38) eine Vielzahl von Nuten (50) aufweist, die in ihrem Umfang ausgebildet sind, und Dichtungsringe (52) hat, die innerhalb dieser Nuten eingepaßt sind.

3. Gas-Verdichter nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die erste und die dritte Einweg-Ventilanordnung (20,36) identisch und austauschbar sind.

4. Gas-Verdichter nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem die zweite und die vierte Einweg-Ventilanordnung (24,38) identisch und austauschbar sind.

5. Gas-Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die dritte und die vierte Einweg-Ventilanordnung (36,38) in Zusammenwirken mit dem Zylinder (12) und der Hülse (18) dazwischen eine Kammer (48) begrenzen, die sowohl (a) ein Volumen für komprimiertes Gas der ersten Kompressionsstufe als auch (b) ein Absaugvolumen der zweiten Kompressionsstufe umfaßt.

6. Gas-Verdichter nach Anspruch 5, bei dem die Kammer (48) mit der Hin- und Herbewegung der Kolbenstange (32) ein variierendes Volumen aufweist.

7. Gas-Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der weiterhin eine Fluid-Sperreinrichtung (54) umfaßt, die zwischen die dritte und die vierte Einweg-Ventilanordnung (36,38) eingeschaltet ist.

8. Gas-Verdichter nach Anspruch 7, bei dem die Sperreinrichtung ein kreisförmiges Dichtungselement (54) umfaßt, das dichtend mit der inneren Oberfläche der Hülse (18) im Eingriff steht.

9. Gas-Verdichter nach Anspruch 8, bei dem das Dichtelement (54) an die Kolbenstange (32) zwischen der dritten und der vierten Einweg-Ventilanordnung (36,38) gekuppelt ist.

10. Gas-Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der außerdem:

eine radiale Öffnung (56), die in der Wand (16) ausgeformt ist, zum Ablassen von komprimiertem Gas von der dritten Einweg-Ventilanordnung (36) und eine radiale Öffnung (60), die in der Wand (16) und der Hülse (18) ausgeformt ist, zum Zuführen von Gas zu der vierten Einweg-Ventilanordnung (38) umfaßt, und bei dem wahlweise die Öffnungen (56,60) durch einen Zwischenkühler gekuppelt sind.







IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com