DE2146530A1

DE2146530A1 - Mehrstufiger, trockenlaufender hochdruckkolbenkompressor

Info

Publication number: DE2146530A1
Application number: DE19712146530
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Kraemer
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1971-09-17
Filing date: 1971-09-17
Publication date: 1973-03-22
Also published as: IT965377B; FR2154066A5; GB1373438A; CH540433A

Description

BROWN, BOVEfU & CIE . AKTJENGESELLSCHAFT \^J j £ j 4;>

MANNHEIM BROWN UOVuR!

Mp.-Nr. 592/71 Mannheim, den 7. Sept. 1971

PAT- Dr.Zi/St.

Mehrstufiger trockenlaufender Hochdruckkolbenkompressor

Die Erfindung bezieht sich auf einen mehrstufigen trockenlaufenden Hochdruckkolbenkompressor, insbesondere zum Verdichten ; von Luft auf Werte zwischen etwa 100 und 250 atü.

Zu diesem Zweck sind verschiedene Kompressorbauformen bekannt geworden. Man hat hierfür beispielsweise ölgeschmierte Kompressoren verwendet. Nachteilig an solchen ölgeschmierten Kompressoren ist, daß der Ölstand' laufend kontrolliert werden I muß. Ebenso muß das Öl von Zeit zu Zeit gewechselt v/erden. Schließlich sind bei solchen Kompressoren Öl- und Wasserabscheider notwendig, da es sich einerseits nicht vermeiden läßt, daß Öldämpfe in die komprimierte Luft eindringen, und da man andererseits dafür sorgen muß, daß das Öl durch eintretenden Wasserdampf oder bereits kondensierte Feuchtigkeit seine Schmierfähigkeit nicht verliert.

Zur Vermeidung dieser Nachteile wurden Kompressoren für kleine und mittlere Leistungen entwickelt, bei denen an allen Stellen, die einer besonderen Reibung ausgesetzt sind, Tockenlaufwerkstoffe verwendet wurden. Der Nachteil dieser Kompressoren besteht darin, daß der Verschleiß insbesondere der Kolbenringe im Hochdruckteil sehr hoch ist. Darüberhinaus treten bei Druckluftkompressoren dieser Art hohe Temperaturen auf, durch die der Verschleiß ebenfalls gefördert wird. Den erreichbaren Enddrücken sind daher Grenzen gesetzt.

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Ein über Jahre hinaus wartungsfrei und zuverlässig arbeitender Druckluftkompressor für Enddrucke zwischen etwa 100 und 250 atü ist daher zu vernünftigen Preisen bis heute nicht erhältlich, und die !Erfindung will eine Lösung für einen solchen Kompressor angeben.

Erfindung geht von einem mehrstufigen trockenlaufenden Hochdruckkolbenkompressor aus und ist dadurch gekennzeichnet, daß in den Leitungen zwischen den einzelnen Druckstufen Vorrichtungen zur Kondensierung der im Komprimat vorhandenen Feuchtigkeit vorgesehen sind, und daß das gewonnene Kondensat der nächstfolgenden Druckstufe zugeführt ist.

Damit wird erreicht, daß das Kondensat in den einzelnen Druckstufen als zusätzliches Schmiermittel für die Trockenlaufwerk-* stoffe dient, wodurch die Lebensdauer der.Trockenlaufwerkstoffe erheblich verlängert werden kann. Für den Hochdruckkolben bedeutet dieses, daß er wie ein ölgeschmierter Kompressor keine Kolbenringe mehr benötigt. Damit ist eine der besonders verschleißanfälligen Stellen bisheriger trockenlaufender Hochdruckkolbenkompressoren beseitigt. Das Kondensat dringt nämlich in den nicht'zu vermeidenden Spalt zwischen Hochdruckkolben und Laufbüchse ein und wirkt dort gleichzeitig als Schmier- und als Dichtmittel. Hierdurch ist es auch möglich, das Verdichtungsverhältnis im Hochdruckteil zu steigern, da die Dichtung besser ist. Geringere Verluste sind ebenfalls die Folge.

Zweckmäßigerweise sind die Leitungen zwischen den einzelnen Druckstufen als Kühlschlangen ausgebildet, die so gewickelt sind, daß das sich bildende Kondensat ohne zusätzliche Hilfsmittel nach unten in die nächste Druckstufe fließen kann.

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Zur v/eiteren Steigerung der Lebensdauer des erfindungsgemäßen Kompressors wird zweckmäßigerweise die Ansaugluft durch das Innere des Druckkolbens der ersten Stufe geführt, so daß auch hier ohne besonderen Aufwand eine zusätzliche Kühlung stattfindet.

Der erfindungsgemäße Kompressor kann überall dort mit besonderem Erfolg eingesetzt werden, wo es auf eine besondere Sauberkeit des komprimierten Mediums ankommt, also beispielsweise für das Abfüllen von Preßluftflaschen für Atemgeräte oder.für die Erzeugung von Druckluft für Druckluftschalter.

Da zwischen den einzelnen Druckstufen besondere Abscheider nicht erforderlich sind, wird sein Aufbau besonders einfach. Auf Wunsch kann man hinter dem Kompressor noch einen Wasserabscheider nachschalten, was aber bei zahlreichen Anwendungen nicht erforderlich ist.

Im folgenden soll die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines dreistufigen Kolbenkompressors mit Differentialkolben beschrieben werden. Die konstruktive Ausbildung des Differentialkolbenkompressors selbst ist nicht Gegenstand des Schutzbegehrens.

Die Zeichnung stellt einen Differentialkompressor mit einem Differentialkolben 1 und einem Hochdruckkolben 3 dar, die miteinander mechanisch verbunden sind. Luft wird durch das Kurbelgehäuse und das Innere des Differentialkolbens 1 angesaugt und gelangt durch das Ventil 6 in den Niederdruckkompressionsraum hinein. Geht der Differentialkolben 1 nach oben, so wird die Luft zusammen mit der in ihr enthaltenen Feuchtigkeit durch das Ventil 8 und durch die Leitung 2 in den Mitteldruckkompressioncraum gedrückt.

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Die Leitung 2 von der Niederdruck- zur Mitteldruckstufe ist erfindungsgemäß als Kühlschlange ausgebildet, in der die Luft gekühlt und die vorhandene Feuchtigkeit zumindest teilweise kondensiert wird. Da die Kühlschlange 2 von oben nach unten gewickelt worden ist, läuft das Kondensat von selbst in den Mitteldruckkompressionsraum hinein, verteilt sich dort auf den verschiedenen Gleitflächen und wirkt als zusätzliches Schmiermittel.

Die Mitteldruckstufe ist mit der Hochdruckstufe des Kompressors über die Leitung 21 verbunden, die erfindungsgemäß ebenfalls als Kühlschlange ausgebildet ist und am Ventil 51 der Hochdruckstufe endet. Die in der Kühlschlange 21 kondensierte Feuchtigkeit fließt wieder auf Grund des natürlichen Gefälles in der Kühlschlange nach unten und gelangt durch das Einläßventil 51 in den Hochdruckkompressionsraum hinein. Dort verteilt sich die Flüssigkeit wieder auf den Laufflächen der Laufbuchse 4 Βμε trockenschmierendem Werkstoff und dem Hochdruckkolben 3. Insbesondere dringt die Flüssigkeit in den Spalt zwischen dem Hochdruckkolben 3 und der Laufbuchse 4, so daß sowohl eine gute Schmierung als auch eine gute Abdichtung der " Hochdruckstufe gewährleistet ist.

Wie groß das Spiel zwischen dem Hochdruckkolben 3 und der Laufbuchse 4 zu sein hat, daß eine gute Schmierung und Dichtung zustande kommt, kann der Durchschnittsfachmann aus Versuchen ermitteln, so daß hier nicht näher darauf eingegangen zu werden braucht. Zu bemerken ist aber, daß auf Kolbenringe verzichtet werden kann, und es sind in der Hochdruckstufe auch Mne Kolbenringe dargestellt worden.

Dem steht nicht entgegen, daß beim Ausführungsbeispiel der Differentialkolben 1 zur Dichtung mit Kolbenringen 7 versehen worden' ist. Die Kolbenringe der Nieder- und Mitteldruckstufen

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sind nämlich wesentlich geringer belastet als Kolbenringe, die in einer Hochdruckstufe zu verwenden wären, so daß sich eine längere Lebensdauer ergibt. Zudem kann bei der Verwendung von Kolbenringen mit einer größeren Toleranz gearbeitet werden, so daß sich der geringeren Belastung der Kolbenringe an diesen Stellen wegen fertigungstechnische Vorteile erzielen lassen können.

Daß sich in den verschiedenen Kompressionsräumen zu viel Wasser ansammelt, ist nicht zu befürchten. Das überschüssige Wasser wird vielmehr zwischen den einzelnen Kolben und ihren Laufflächen beziehungsweise Buchsen nach unten gedrückt und sammelt sich - für den Kompressor unschädlich - im Kurbelgehäuse an.

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Claims

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Patentansprüche

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Mehrstufiger trockenlaufender Hochdruckkolbenkompressor, dadurch gekennzeichnet, daß in den Leitungen zwischen den einzelnen Druckstufen Vorrichtungen zur Kondensierung der im Komprimat vorhandenen Feuchtigkeit vorgesehen sind, und daß das gewonnene Kondensat der nächstfolgenden Druckstufe zugeführt ist.
2. Mehrstufiger trockenläufender Hochdruckkolbenkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen zwischen den einzelnen Druckstufen als Kühlschlangen ausgebildet sind, die so gewickelt sind, daß sie für das Kondensat ein natürliches Gefalle zur nächsten Druckstufe hin bilden.
3. Mehrstufiger trockenlaufender Hochdruckkolbenkompressor nach den Ansprüchen 1 oder'2, gekennzeichnet durch seine Ausbildung als dreistufiger Kompressor mit einem Differentialkolben und einem kolbenringfreien Hochdruckkolben.
4. Dreistufiger Hochdruckkolbenkompressor nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialkolben als Ansaugweg für das zu komprimierende Medium ausgebildet ist.

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