DE102004052168A1

DE102004052168A1 - Linearverdichter

Info

Publication number: DE102004052168A1
Application number: DE200410052168
Authority: DE
Inventors: Peter Rausch
Original assignee: Compart Compressor Technology GmbH
Current assignee: Compart Compressor Technology GmbH
Priority date: 2004-10-27
Filing date: 2004-10-27
Publication date: 2006-05-04

Abstract

Technisches Problem der Erfindung DOLLAR A Zur Verdichtung von Gasen werden u. a. Kolbenverdichter eingesetzt. Bei doppeltwirkenden Kompressoren sind die Hauptbestandteile des Verdichters ein Kurbelgehäuse mit einer Kurbelwelle, den Zylindern, den Pleuelstangen und dem Kreuzkopf mit der Kolbenstange, an welcher der Kolben befestigt ist, die Haupt- und Pleuellager sowie die Ventile und Dichtelemente. DOLLAR A Der Betrieb und die Instandhaltung dieser Maschinen ist somit zeitintensiv und teuer. Weiterhin entstehen durch die hohen Drehzahlen des Verdichters große Massenkräfte, was zu Vibrationen und somit zu Problemen an der Maschine und dadurch zu speziellen Fundamenten führt. Durch den Gasausschub werden hierbei Pulsationsdämpfer benötigt, die sich nachteilig auf den Volumenstrom des Verdichters auswirken. DOLLAR A Bei trocken laufenden Verdichtern werden durch die hohe Kolbengeschwindigkeit die Kolben- und Führungsringe sowie die Kolbenstangendichtung durch die Reibung mit einer unerwünscht hohen Temperatur belastet, was die Lebensdauer der Dichtringe erheblich beeinträchtigt. DOLLAR A Bekannt sind Linearverdichter, die hydraulisch angetrieben, Gase in Hoch- und Höchstdruckbereichen verdichten. DOLLAR A Hierbei ist aber der Wirkungsgrad sowie der Einsatz von großen Ölmengen nachteilig, wobei das Öl später entsorgt und aufbereitet werden muss. Ökologisch gesehen ist dies ein großer Nachteil. DOLLAR A Lösung des Problems DOLLAR A Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, so dass die ...

Description

Zur Verdichtung von Gasen werden u.a. Kolbenverdichter eingesetzt. Bei doppeltwirkenden Kompressoren sind die Hauptbestandteile des Verdichters ein Kurbelgehäuse mit einer Kurbelwelle, den Zylindern, den Pleuelstangen und dem Kreuzkopf mit der Kolbenstange, an welcher der Kolben befestigt ist, die Haupt- und Pleuellager, sowie die Ventile und Dichtelemente.

Der Betrieb und die Instandhaltung dieser Maschinen ist somit zeitintensiv und teuer. Weiterhin entstehen durch die hohen Drehzahlen des Verdichters große Massenkräfte, was zu Vibrationen und somit zu Problemen an der Maschine und dadurch zu speziellen Fundamenten führt. Durch den Gasausschub werden hierbei Pulsationsdämpfer benötigt, die sich nachteilig auf den Volumenstrom des Verdichters auswirken.

Bei trocken laufenden Verdichtern werden durch die hohe Kolbengeschwindigkeit die Kolben- und Führungsringe sowie die Kolbenstangendichtung durch die Reibung mit einer unerwünscht hohen Temperatur belastet, was die Lebensdauer der Dichtringe erheblich beeinträchtigt.

Bekannt sind Linearverdichter, die hydraulisch angetrieben, Gase in Hoch- und Höchstdruckbereichen verdichten.

Hierbei ist aber der Wirkungsgrad sowie der Einsatz von großen Ölmengen nachteilig, wobei das Öl später entsorgt und aufbereitet werden muss. Ökologisch gesehen ist dies ein großer Nachteil.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde eine Einrichtung zu schaffen, so dass die zuvor erwähnten Nachteile vermieden werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen aus den Patentansprüchen 1 bis 5 gelöst.

Die Erfindung betrifft einen Kolbenverdichter, bei dem der Kolben (02) nicht über einen Kurbeltrieb und den Kreuzkopf, sondern durch eine Linearbewegung über einen Gewindetrieb (10) oder einen Linearmotor (09) angetrieben wird.
Dadurch sind die vorher aufgeführten Hauptbestandteile eines Kompressors wie das Kurbelgehäuse mit seinen Elementen nicht mehr vorhanden.
Vorteilhaft hierbei ist, dass der Kompressor vibrationsfrei läuft und somit kein Fundament erfordert. Die kleine und gleiche Geschwindigkeit des Kolbens (02), bedingt durch eine geringe Anzahl von Hubzyklen, erfordert keine Pulsationsdämpfer, was zu kleineren Druckverlusten und letztendlich auch zu reduzierten Investitionskosten führt. Bei der geringen Reibung der Dichtelemente ist eine Zylinderkühlung nicht erforderlich, so dass der Kompressor ungeschmiert betrieben werden kann.
Außerdem kann der Kolben (02) aufgrund der Konstruktion bis an den oberen und unteren Totpunkt gefahren werden, wodurch der Verdichter einen hohen volumetrischen Wirkungsgrad erreicht.
Durch einen elektromechanischen Antrieb wird ein besserer Wirkungsgrad als bei hydraulisch angetriebenen Linearverdichtern erzielt und es kann auf das Öl als Antriebsmittel verzichtet werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnungen.
Dabei zeigt:
I einen Schnitt der erfindungsgemäßen Einrichtung mit einem Linearantrieb und doppeltwirkendem Zylinder
II einen Schnitt der erfindungsgemäßen Einrichtung mit einem Linearantrieb und zwei doppeltwirkenden Zylindern in Boxeranordnung.
Hierbei handelt es sich um einen neuartigen Verdichter, wobei der Kurbeltrieb wie bei konventionellen Verdichtern durch einen Linearantrieb (10) ersetzt wurde.
Weiterhin wird der Kompressor nicht wie bei hydraulischen Linearverdichtern durch Öl angetrieben, sondern ölfrei durch einen elektromechanischen Antrieb (10) betätigt.
Durch den Antriebsmotor (09) wird die Linearachse (10) angetrieben und die Kolbenstange (03) mit dem Kolben (02) im Zylinder (01) hin und her bewegt. Über die Einlassventile (04) wird das Gas angesaugt und bei der Verdichtung über die Auslassventile (05) ausgeschoben.
Vorteilig hierbei ist, dass aufgrund der geringen und gleichen Gasgeschwindigkeit wesentlich kleinere Einlassventile (04) und kleinere Auslassventile (05) als in konventionellen Verdichtern eingesetzt werden. Dadurch wird die Störanfälligkeit der Ventile erheblich reduziert.
Über Sensoren (06) werden die Drücke und Temperaturen erfasst, so dass eine Regelung des Verdichters über die Messdatenerfassung (07) und die Kompressorregelung (08) vorgenommen werden kann.

Aus I und II

01: Zylinder
02: Kolben mit Kolbenringen
03: Kolbenstange
04: Einlassventil
05: Auslassventil
06: Sensorik
07: Messdatenerfassung
08: Kompressorregelung
09: Antriebsmotor
10: Lineareinheit

Claims

Kolbenmaschine zur Verdichtung eines Gases, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenmaschine nicht konventionell durch einen Kurbeltrieb oder durch ein Fluid, sondern durch einen Linearantrieb (10) mittels eines Motors angetrieben wird.
Kolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenmaschine einzel- oder doppeltwirkend betrieben werden kann.
Kolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenmaschine geschmiert oder ungeschmiert betrieben werden kann.
Kolbenmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Linearmotor (09) als Linearantrieb (10) für die Kolbenmaschine verwendet wird.
Kolbenmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom der Kolbenmaschine durch die Anzahl der Hubzyklen geregelt werden kann.