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HocMruckkolbcmrerdichter.
Es ist bekannt, bei Pumpen die von einer zentralen Kraftanlage geleistete Arbeit durch Flussig- keitsgestänge auf einen mit dem Pumpenkolben verbundenen Zwischenkolben zu leiten und dadurch die Aufstellung der Pumpe von der Kraftanlage unabhängig zu machen. Die Anwendung solcher die Unab- hängigkeit der Pumpe von der Antriebsmaschine bezweckenden und ermöglichenden Flüssigkeitsgestänge ist bei Verdichtern nicht ohne weiteres zulässig, da infolge der auftretenden Schwingungen und Verzögerungen in der Bewegung der Flüssigkeit die für Verdichter notwendige Genauigkeit im Arbeiten und
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Es sind ferner Pumpen bekannt, bei denen zwischen einem den Arbeitsraum einer Brennkraft- maschine begrenzenden Kolben und dem Verdichtungsraum eine Flüssigkeit angeordnet ist. wobei diese Flüssigkeit selbst den Pumpenkolben bildet oder durch einen besonderen Kolben gegen den Pumpenraum
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dichterkolben noch einen mit diesem verbundenen Zwischenkolben vorzusehen, welche Kolben zu dem von einer Flüssigkeit gebildeten Antriebskolben unter einem rechten Winkel bewegt werden. Diese bekannte Bauweise hat den Nachteil, dass infolge der nicht zwangläufigen Bewegung des Antriebskolbens
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stecken bleiben usw.
Schliesslich sind auch Verdichter bekannt geworden, bei denen ein zwangläufig betätigter Antriebskolben unter Zwischenschaltung einer Flüssigkeit den Verdichterkolben in einer zur Bewegung des Antriebskolbens senkrechten Richtung antreibt. Bei dieser Bauart fehlt somit der Zwisehenkolben und
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sprechende Bemessung der Kolbenflächen einen hohen Verdichtungsdruck zu erzielen.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochdruckkolbenverdichter. bei dem zwischen einem Antriebskolben und einem mit dem Verdichterkolben verbundenen Zwischenkolben eine Flüssigkeit eingeschaltet ist und besteht darin. dass die Bewegungsrichtung des Verdichter- und Zwischenkolbens zu jener des zwangläufig bewegten Antriebskolbens unter einem vorzugsweise rechten Winkel geneigt ist.
Durch diese besondere, an sieh bekannte Merkmale vereinigende Ausbildung wird einerseits die Bau-
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Damit auch die Bewegung der mit dem Zwischenkolben verbundenen Verdichterkolben sieh zwangläufig gestaltet bzw. ein Hängenbleiben dieser Kolben verhindert wird. kann der Antriebskolben beiderseits durch Flüssigkeitssäulen mit je einer Seite eines Zwischenkolbens in Verbindung stehen, während die andern Seiten der Zwischenkolben unmittelbar durch eine Flüssigkeitssäule verbunden sind oder bei Anordnung eines einzigen Zwischenkolbens eine Flüssigkeitssäule die eine Seite des Antriebskolbens mit der einen Seite des Zwischenkolbens und eine an'dre Flüssigkeitssäule die andre Seite des Antriebs-
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zu erleichtern, sondern auch die Knicklänge der Kolbenstange zu verkleinern,
wird vorteilhaft zwischen dein Verdichterkolben und dem entsprechenden Zwischenkolben eine Kupplung angeordnet.
Zum Zweck des Ausgleichs der durch die Kolben und die Stopfbüchsen bedingten Flüssigkeitverluste kann der Verdrängungsraum des Antriebskolbens grösser sein als der Verdrängunssrauin des Zwischenkolbens. Gegebenenfalls kann der Zwischenkolben auch oberhalb des Verdichterkolbens angeordnet sein.
Eine weitere Ausbildung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, dass mindestens zwei Zwischen-
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die Liefermenge des Verdichters erhöht wird. Die Flüssigkeitssäule oder-säulen können ausser mit den für die Nachspeisung vorgesehenen Organen mit mindestens einem sich selbsttätig öffnenden Abschluss- organ versehen sein,
Es können ferner Mittel vorgesehen sein, um durch Umleitung der Flüssigkeit aus der Flüssigkeits-
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der übrigen Verdichterzylinder aufrechtzuerhalten.
Der Erfindungsgegenstand ist auf der Zeichnung in verschiedenen Ausführungsbeispielen schematisch zur Veranschaulichung gebracht.
Fig. 1 zeigt einen siebenstufigen. Fig. 2 einen dreistufigen, zum Teil hydraulisch, zum Teil mechanisch angetriebenen Verdichter, Fig. 3 einen dreistufigen, nur mittels einer schwingenden Flüssigkeitssäule angetriebenen Verdichter, Fig. 4 ist ein waagrechter Schnitt durch einen Verdichter, bei dem der Zwischenkolben beiderseitig unter dem Einfluss einer schwingenden Flüssigkeitssänle steht, Fig. 5
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zeigt eine Abänderung von Fig. 4 ; Fig. 8 stellt einen Schnitt durch einen Verdichter dar, bei dem die Verdichterkolben und die Zwischenkolben durch eine Kupplung miteinander verbunden sind : Fig. 9 zeigt eine Einzelheit der Kupplung, entsprechend einem Schnitt nach der Ebene E-F der Fig. 8.
Fig. 10 ist ein Schnitt durch die beiden oberen Stufen eines Verdichters, bei dem der Zwischenkolben oberhalb des Verdichterkolbens angeordnet ist ; Fig. 11 stellt zur Hälfte eine Draufsicht, zur Hälfte einen Schnitt nach der Linie G -H der Fig. 10 dar ; Fig. 12 zeigt eine Abänderung mit oberhalb des Antriebskolbens der antreibenden Maschine angeordneter Kupplungssäule : die Fig. 13-18 zeigen die beiden höchsten
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Ausführungsformen zeigen ; Fig. 17 ist ein Schnitt nach der Linie L M bzw.
N - O von Fig. 16; Fig. 19 zeigt im Schnitt einen zweistufigen Verdichter, von dem die Fig. 20. 21 und 22 Abänderungen und Fig. 23- eine Einzelheit zeigt ; Fig. 24 stellt einen entsprechend dem in Fig. 8 dargestellten, mit einer Umlauf- leitung versehenen Verdichter im Schnitt dar : Fig. 25 ist das Schema eines vierstufigen, zum Teil aus
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Der Erfindungsgegenstand besteht in der Hauptsache aus einer antriebsmaschine. die einen oder mehrere Kolben. die im folgeden als "Antriebskolben" bezeichnet werden, zwaugläufig bewegt. Diese
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Gases, bewirken, verbunden.
In dem in Fig. 1 dargestellten siebenstufigen Verdichter ist 1 die Kurbel der Antriebsmaschine, 2 die Schubstange, 3 der Krenzkopf, 4 die Kolbenstange, auf der die doppeltwirkenden Antriebskolben- 5 und 6 und der einfachwirkende Antriebskolben 7 sitzen. Die Kolben 5, 6 und 7 wirken auf die in den
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bise sind in Gehäusen 24 bis 30 angeordnet und werden durch die auf die Zwischenkolben 31 bis 37 wirkenden Flüssigkeitssäulen bewegt. Die Zylinder 8, 9 und 10 sind durch Zwischenstücke 38 und 39 voneinander getrennt. Für die Dichtung, die nur gegen eine unter verhältnismässig geringem Druck
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dichtenden Gase erfolgt durch die Öffnungen 45 bis 51, die Abführung der verdichteten Gase durch die Öffnungen 52 bis 58. Die verschiedenen Druckstufen sind in römischen Ziffern augegeben. Die Zuleitungen.
Aufnehmer und weitere zu den Verdichtern gehörende Einzelheiten sind der Einfachheit halber weir- gelassen.
Gemäss Fig. 2 sind auf der Kolbenstange 4 der doppeltwirkende Antriebskolben 60 der antreibenden Maschine und der doppeltwirkende Verdichterkolben 61 der ersten Stufe des Verdichters angeordnet. welche Stufe somit mechanisch angetrieben wird. Der Zylinder 62 der ersten Stufe ist durch das Zwischen- stück 6-3 vom Zylinder 64 getrennt. Auf diesen sind die Zylinder 6. 5 und 66 der zweiten und dritten Stufe
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Abfluss aus den Druckventilen durch die Leitung, 26 : 3.
Während nach den Fig. 14 und 15 die zwischen je zwei Zwischenkolben augeordnete Flüssigkeitssäule in einer Ebene liegt, die zu der Ebene der zwischen einem Antriebskolben und einer der Zwischenkolben angeordneten Flüssigkeitssäule parallel ist. zeigen die Fig. 16 und 17 eine Ausführungsform, bei der die zwischen zwei Zwischenkolben angeordnete Flüssigkeitssäule 266, deren Achse mit 264 bezeichnet ist, in einer die Ebene der zwischen einem Antriebskolben ? 7, 26 und einem der Zwischenkolben angeordneten Flüssigkeitssäule kreuzenden Ebene liegt. Dementsprechend sind die Zylinder 269 und 270 der sechsten Stufe zueinander parallel geschaltet, ebenso die Zylinder 277 und 272 der siebenten Stufe.
Fig. 18 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Zwisehenkolben 27. 3 und 274 oberhalb, die Zwischenkolben 275 und 276 unterhalb des Antriebskolbens 277 angeordnet sind. Die Zylinder 27S und 279 sind parallel geschaltet, ebenso die Zylinder g80 und 281. Die Arbeitsweise des Verdichters beruht, wie bei den vorigen Beispielen, auf der Wechselwirkung der vom Antriebskolben 277 beeinflussten FlÜssig-
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angeordneten kuppelnden Verbindungssäulen 284 bzw. 285.
Die Erfindung ermöglicht trotz Vereinfachung des Triebwerkes bei gleichbleibendem Kolbendurchmesser eine Verdoppelung der Liefermenge der bisher bekannten Verdichter. Der Durchmesser der Stopfbüchse wird nicht zu gross. Die relative Verringerung der Abmessungen hat eine geringere Erwärmung der Packungen zur Folge. wodurch eine leichtere Abführung der Reibungswärme möglich wird. Die infolge der Wärme erzeugten Dehnungen werden zudem verringert und das Spiel zwischen dem Kolben und den Dichtungselementen wird kleiner.
In Fig. 19 ist 291 der Zylinder, in dem der Antriebskolben 292 sich hin und her bewegt. 293 und 294 sind die Zylinder für die Zwischenkolben 295 und 296 der Verdichterkolben 297 und 298. Auf dem Gestell 299 bzw. 300 sind die Verdichterzylinder 301. 302 befestigt. In den Zylinderräumen links und rechts des Kolbens 292 befinden sich die antreibenden Flüssigkeitssäulen 303 und 304. während im Verbindungs-
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ausgebildeten Abschlussorgan versehen. Die Sicherheitsorgane können z. B. als Abblaseventile von an sich bekannter Bauart ausgebildet sein und in eine nicht veranschaulichte Sammelleitung oder einen Sammelbehälter einmünden. Die Speiseorgane sind an eine nicht dargestellte Druckflüssigkeitsleitung angeschlossen oder mit einem solchen Behälter verbunden.
Ausser diesen bereits erwähnten Organen sind sowohl der Antriebskolben 292 mit Ventilen : 317 und. 318 als auch die Zwisehenkolben 29. 5 und'296 mit entsprechenden Ventilen 319, 320, 321, 322 versehen. Der Deutlichkeit halber sind die in zweckmässiger Weise durch Federn belasteten Ventile in der Mittellage des Kolbens als geöffnet dargestellt. dagegen in den punktiert gezeichneten Endlagen der Kolben in der in dieser Lage möglichen Stellung.
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wogegen der Hub der Zwischenkolben 295 und 296 durch die Anschläge 323 und 324 bzw. 325 und 326 begrenzt ist. Infolge dieser Ausbildung sitzen daher die Zwischenkolben auf ihren Hubbegrenzungen auf. bevor der Kolben 292 seine Endlage erreicht hat.
Dabei würde nun ein unzulässig hoher Druck in den Ölsänien entsehen. wenn nicht Mittel zur Regelung dieser Drücke vorgesehen wären.
Gemäss Fig.] 9 erfolgt diese dadurch, dass in jedem der Kolben 292, 29J und 296 die beiden Ven- tile 317 und 318, 319 und 320. 321 und 322 so angeordnet und ausgebildet sind, dass sie bei einem bestimmten Überdruck der einen gegenüber der andern Seite Öl durchfliessen lassen. Schlägt aun
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zu seinem linken Umkehrpunkt noch verdrängt, durch das Ventil. 319 in die Flüssigkeitssäule : je. 5. Sollte nun der Zwischenkolben 296 schon an seiner oberen Hubbegrenzung angekommen sein, so strömt das
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bestimmten Teiles des Hubes grösseren Druck aufweist als jener der Flüssigkeitssäule selbst. In ähnlicher Weise erfolgt die Nachfüllung der Ölsäulen 304 und 305.
Für den Fall eines ausserordentlich raschen Regelvorganges sind. um hohe Drucksteigerungen zu
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kolben der sechsten und siebenten Stufe ausser Betrieb gesetzt werden, für die in diesem Falle das entsprechende Reserveaggregat die Förderung übernimmt.
Gemäss Fig. 26 (die im Grunde der Fig. 5 entspricht) ist nun einerseits die rechte Fliissigkeitssäule 11 : 2
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Flüssigkeitssäule 112 durch die Umlaufleitung. 352. die ebenfalls durch ein Organ 353 abgeschlossen werden kann. mit der Kupplumgssäule 123 verbunden. Um die sechste und siebente Stufe auszuschalten, brauchen nur die Organe. 351 und. und in die gezeichnete offene Stellung gebracht zu werden, dann wird. wenn der
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z. B. nur die siebente Stufe allein ausgeschaltet werden, so ist das Organ 351 zu schliessen, wodurch beim Druckhub des Kolbens 5 (Pfeil 354) die Flüssigkeit statt über den Zwischenkolben M3 in die Leitang 352 fliesst.
Beim Rückwärtsgang des Kolbens 3 strömt diese Flüssigkeit wieder durch die Leitung. 35.'2 zurÜck, so dass der Zwischenkolben 105 und der damit verbundene Verdichterkolben 111 stillsteht.
Eine Abänderung ist strichpunktiert eingezeichnet, wonach die linke Säule H2 durch eine Umlaufleitung : 356 mit der rechten FlÜssigkeitssäule 112 verbunden ist. Die Umleitung. 356 kann durch ein Organ 337'abgeschlossen werden.
Eine weitere Abänderung ist gestrichelt eingezeichnet, wonach die Umlaufleitungen. 350 und 352
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Ausser den bereits erwähnten Vorteilen werden noch weitere, an Hand der Fig. 27, die im Grunde der Fig. 13 entspricht, erläuterte Vorteile erreicht.
Zwischen der Kupplungssäule 223 einerseits und den Treibsäulen 220 und 219 anderseits sind die mit Abschlussorganen 360 und 361 versehenen Umlaufleitungen 362 und 363 angeordnet. In ähnlicher Weise sind die Umlaufleitungen 364 und 363 vorgesehen und können durch die Organe 366 und 367 geöffnet oder geschlossen werden. Durch diese Umlaufleitungen können einer oder mehrere Zylinder ausgeschaltet werden, ohne die übrigen stillegen zu müssen. Das hat zur Folge, dass, wenn z. B. für den gezeichneten Verdichter, dessen oberste Stufe aus den vier Zylindern 207 bis 210 besteht, die normale Fördermenge 1000 m2 in der Stunde beträgt und einer von den vier Zylindern ausgeschaltet wird. die Fördermenge von 1000 m3 auf 750 m3 in der Stunde verkleinert wird.
Bei Ausschaltung z. B. von zwei Zylindern sinkt die Menge des durch die Leitung 224 angesaugten und durch die Leitung 231 zur Verbrauchsstelle gefssrderten Mittels auf die Hälfte der normalen Fördermenge, also auf 500 ma in der Stunde.
Soll z. B. der Verdichterkolben 206 ausgeschaltet werden, so ist das Umlauforgan. 360 zu öffnen.
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wird der Zwischenkolben 201 hinauf gedrückt und die von ihm verdrängte Flüssigkeit durch die Umlaufleitung. 362 in die Flüssigkeitssäule 220 gepresst, so dass der Zwischenkolben 202 nicht beeinflusst wird und in seiner Ruhelage verharrt. In gleicher Weise können die übrigen Zylinder einzeln oder mehrere zusammen ein-und ausgeschaltet werden.
Um ein durch vorzeitiges Öffnen der Umleitung mögliches Aufschlagen der Zwisehenkolben zu verhindern, kann das Steuerorgan derart ausgebildet bzw. mit einer Vorrichtung versehen sein. dass es erst in der Nähe des Totpunktes des Zwischenkolbens geöffnet werden kann.
Durch die Erfindung wird also nicht nur erreicht, dass bei mehrstufigen Verdichtern, die von der gleichen Kurbel betätigt werden, ein oder mehrere Zylinder abgeschaltet werden können, ohne den Betrieb der übrigen stillzulegen, sondern dass auch auf einfache Art und Weise die Regelung der Fördermenge möglich ist und die Anordnung der Reserveaggregate auch in wirtschaftlich günstiger Beziehung erfolgen kann.
Die gemäss der Erfindung getroffene Anordnung der Zylinder, insbesondere der Hochdruckstufen von Pumpen und Verdichtern, gestattet ferner vor allem eine einwandfreie Zentrierung. wobei alle Be-
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veränderungen wird dadurch für die vorhandenen Stopfbüchsen die notwendige Sicherheit filr zuverlässiges Dichthalten erreicht. Die beschriebene Anordnung gestattet ferner, mehr Stufen durch eine einzige und auch durch mehr Kurbeln zu beeinflussen, als dies bei Verdichtern bekannter Bauart der Fall ist.
Insbesondere wird durch die Erfindung nicht nur erreicht. die für mit 1000 und mehr Atmosphären arbeitenden Verdichter schädlichen Deformationen sekundärer Art zwischen der Kolbenstange und ihrer Dichtung ausschalten, sondern auch den Druck im Verdichterzylinder 11m ein Vielfaches vergrössern zu können, ohne die Nachteile von verwickelten Abdichtungsorganen für die Flüssigkeitssäule sowie eine umständliche Bauart der Zylinder in Kauf nehmen zu müssen ; zugleich ist auch die Nachspeisung der Flüssigkeit auf einen niederen, einen Bruchteil des Verdichtungsdruckes betragenden Druck möglich.