DE509293C

DE509293C - Hochdruckkolbenkompressor

Info

Publication number: DE509293C
Application number: DES86855D
Authority: DE
Original assignee: Sulzer AG; Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1928-08-08
Filing date: 1928-08-08
Publication date: 1930-10-07

Description

Hochdruckkolbenkompressor Die Erfindung betrifft einen Hochdruckl:olbenkompressor, bei welchem der Kompressorkolben unter Zwischenschaltung einer schwingenden Flüssigkeitssäule von einem primären Kolben angetrieben wird. Sie besteht darin, daß die Bewegung des primären Kolbens zivangläufig erfolgt [email protected] die Flüssigkeit nicht nur auf beide Seiten des primären Kolbens, sondern auch auf beide Seiten eines zwischen dem primären Kolben und dein Kompres.sorkolben angeordneten sekundären Kolbens (Zwischenkolbens) wirkt, dessen der Flüssigkeitssäule ausgesetzte Fläche in einem solchen Verhältnis zur Arbeitsfläche des Kompressorkolbens steht, daß der Zwischenkolben die Aufgabe eines Druckmultiplikators übernimmt, und eine weitere Abstufung der Druckmultiplikation durch eine die Veränderung des Volumens der Flüssigkeitssäule, z. B. durch Ableitung von Flüssigkeit, bewirkende Vorrichtung eingeleitet wird.
Die Flüssigkeitssäule kann in zwei Drucksysteme unterteilt sein, von denen die ein erstes System bildenden Flüssigkeitssäulen A, B höheren Druck aufweisen als die einem zweiten System angehörende Flüssigkeitssäule C und im Sinne des Druckhubes der Kompressorkolben zur Wirkung gelangt, während die niedrigeren Druck aufweisende Flüssigkeitssäule C im Sinne des Saughubes auf den Kompressorkolben einwirkt und die Beeinflussung der Flüssigkeitssäule durch Veränderung des Volumens der Flüssigkeitssäule A oder B erfolgt.
Gegebenenfalls kann in dem für die Ableitung der Flüssigkeit .dienenden Durchlaß ein Regelorgan vorgesehen sein, durch welches die feine Einstellung der jeweils abzuleitenden Flüssigkeitsmenge bewirkt wird.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist auf der Zeichnung scherrjatisch zur Darstellung gebracht, wobei nur die als zum Verständnis der Erfindung notwendig erachteten Einzelheiten wiedergegeben sind.
,#"bb. i -neigt einen nach der Erfindung ausgebildeten Hochdruckkolbenkompressor im Schnitt.
Abb. 2 ist ein Schnitt nach der Linie a-(7 von Abb. i.
Abb. 3 zeigt eine Abänderung.
Die im Sinne .des Pfeiles sich drehende Kurbel r bewirkt vermittels der Schubstange 2 und des Kreuzkopfes 3 eine zwangläufige hin und her gehende Bewegung eines waagerecht angeordneten, primären Kolbens .4. Dieser Kolben sitzt auf der Kolbenstange 5 und ist durch den Zylinder 6 geführt. Auf dem Zylinder 6 sind die Zylinder 7 und 8 angeordnet, in welchen die sekundären Kolben (Zwischenkolben) 9 und i o hin und her gehen.
Auf dem die Zylinder 7 und 8 abschließenden Ende i i ruhen .die Gestelle 12 und 13 der Kompressorzylinder 1.1 und 15, in welchen die Kompressorkolben 16 und 17 das durch die Leitungen i8 in die Zylinder eingeführte Mittel verdichten. Der Auslaß des verdichteten Mittels, z. B. eines Gases, erfolgt durch die Leitungen ig.
Der Raum A zwischen dein sekuil;l:iren Kolben 9 und dem primären Kolben .I, der Raum B zwischen dem Kolben d. und Odem sekundären Kolben io und .der Raum C zwischen den beiden sekundären Kolben g und io sind mit einer Flüssigkeit, z. L. Öl, gefüllt. Die Flüssigkeitssäulen A und B, welche unter der Wirkung des Kolbens q. den Druckhub der Kompr essorkolben zu bewirken haben, bilden ein erstes Drucksystem der Flüssigkeitssäule, das unter einem höheren Druck steht als die Flüssigkeitssäule C, welche die beiden Zwischenkolben miteinander verbindet.
Das aus der Zeichnung zu entnehmende Verhältnis der Durchmesser der Zwischenkolben g und io zum Durchmesser der Kompressorkolben 16 und 17 ist derart, daß ungefähr eine zwölffache Druckmultiplikation stattfindet.
Die Speisung der Säule A erfolgt durch ein Organ 2o, die Speisung der Säule B durch ein Organ 21 unter einem hohen Druck von z. B. 6o Atm., während der Säule C durch ein Organ 22 Flüssigkeit unter niedrigerem Druck, z. B. io Atm., zugeführt wird. Der Einfachheit halber sind die notwendigen Abdichtungs-, Sicherheits- sowie Entlüftungsorgane nicht gezeichnet.
An den Zylindern 7 und 8 sind zur Beeinflussung der Flüssigkeitssäule für eine Ab- stuf= Druckmultiplikation dienende Steuerorgane 23 und 2.1. vorgesehen. Diese Organe bestehen in der Hauptsache aus je einem Kolbenschieber 25 bz,cv. 26, welche durch einen Hebel 27 bzw. 28 in eine bestimmte Stellung gebracht werden können. Das Gehäuse 29 des Kolbenschiebers 25 steht einerseits durch Kanäle 31; 32, 33 mit Tier Flüssigkeitssäule A, andererseits :durch eine Umleitung 3d. mit der Flüssigkeitssäule C in Verbindung. In gleicher Weise verbinden die Kanäle 35, 36, 37 'das Sch,iebergehäuse 30 mit der Flüssigkeitssäule B und die Umleitung 38 mit der Flüssigkeitssäule C. In den Leitungen 3.1. und 38 sind Regelorgane 65 und 66 vorgesehen, durch welche die Menge der aln Ende eines Druckhubes abzuleitendeil Flüssigkeit eingestellt werden kann.
Die Säulen A und B können überdies vermittels einer durch ein Organ 58 abschließbaren Leitung 59 miteinander in Verbindung gebracht werden. Wird das Organ 58, das in geschlossener Stellung gezeichnet ist, geöffnet, so strömt die bei der Linksbewegung des Kolbens d. verschobene Flüssigkeit durch die Leitung 59 in die Säule B, so daß weder der Zwischenkolben q noch der Z7-.-ischenl;olbeii io in Bewegung l%.ommen und somit ausgeschaltet sind.
Aus Abb. 2 ist die Ausbildung des Kanals 35 zu ersehen. Dieser Kanal könnte natürlich auch unterteilt, seine Fläche könnte auch auf mehrere, auf den Umfang des Zvlinders 8 angebrachte üffn.ungen verteilt sein. Abb.3 -neigt eine Abänderung, bei welcher die abzuleitende Flüssigkeit nicht in die Säule C, sondern durch eine Leitung 48 nach außen abgeführt wird.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgende: Die Abb. i zeigt die Kurbel i kurz vor einer der Totpunktlagen, in welcher im Zylinder 14 die Kompressionsperiode, im Zylinder 15 die Saugperiode beendigt wird. y Die Hebel 27 bzw. 28,der Steuerorgane 23 bzw. 24 befinden sich in der Stellung I, in welcher die Zwischenkolben 9 und io zwischen den durch den Pfeil d.o angegebenen, und die Kompressorkolben zwischen den durch :den Pfeil.Ii angegebenen Lagen hin und her gehen. Die Steuerlcolben 25 bzw. 26 sind derart eingestellt, daß nur der oberste Kanal 31 bzw. 35 finit der Umleitung 34 bzW. 38 kommuniziert.
Sobald durch einen der Zwischenkolben beim Druckbub der offene :Kanal 31 bzw. 35 abgedeckt wird, strömt Flüssigkeit aus dem Drucksystem I (Säulen A und B) `in das Drucksystem 1I (.Säule C). Dadurch wird der Hub praktisch beendigt und ein Aufschlagen des Kompressorkolbens verhindert. Durch die Speiseorgane 2o und 21 wird jeweils die abgeleitete Flüssigkeit nach beendigtem Druckhub sofort ersetzt, so daß für den neuen Druckhub das normale Flüssigkeitsvolumen vorhanden ist. Die in die Füssigkeitssäule C abgeleitete Flüssigkeit wird durch das Ventil 46 abgeführt, so daß auch der Druck in der Säule C derselbe bleibt.
Soll aus irgendeinem Grunde das Kompressionsverhältnis geändert, z. B. verkleinert werden, so wird der Hub der Zwischenkolben verändert, indem die Hebel 27 bz.w. 28 in die gestrichelt gezeichnete Lage II und die Flüssigkeitssäule auf die reduzierte Länge bzw. das um den schraffierten Betrag verkleinerte Volumen gebracht wird. Durch diese Verstellung wird der Kanal 32 mit der Umleitung 3.4 bzw. der Kanal 36 mit :der Unileitung 38 verbunden. Der Druckbub der Zwischenkolben ist von dem Augenblick an praktisch beendigt, in welchem der Kanal 32 bzw.36 beim Aufwärtsgang des Zwischenkolbens von diesem abgedeckt wird und Flüssigkeit aus der Säule A bzw. B in die Säule C strömt. Die Zwischenkolben bewegen sich in diesem Fall zwischen den durch den Pfeil d.2 bezeichneten Endlagen, denen der durch den Pfeil 43 dargestellte Hub #ler Konipressorkolben entspricht, so daß die Kompressorkolben nur bis an den mit dem Pfeil 6o bezeichneten Betrag an den -.Nlaximalhub heranreichen. Auch hier erfolgt die Ergänzung der Säule A und B, sowie die Ableitung des C,berschusses aus der Säule C gleich wie im vorigen Beispiel.
Eine weitere Abstufung der Druckmtiltiplikation kann dadurch ermöglicht weiden, <laß die Hebel 27 bzw. 28 unter entsprechender Verkleinerung des Volumens der Säulen A und B in die Lage III gebracht werden, in welcher die Verbindung zwischen der SäuleA bzw. B mit der Säule C erfolgt, wenn die untere Fläche der Zwischenkolben beim Druckhub auf dem Niveau 44 angekommen ist. Dadurch -wird der Hub der Zwischenkolben in die durch ,den Pfeil 45 und der Hub der Kompressorkolben in die durch Pfeil 47 dargestellten Endlagen verlegt, deren obere Endlabe von der Endlage .41 um den durch den Pfeil 61 angegebenen Betrag abweicht, wodurch ein anderes Kompressionsverhältnis entsteht.
Der Ersatz für die abgeleitete Flüssigkeit erfolgt ständig durch die Ventile 2o bzw. 21, so daß bei Beginn jedes Druckhubes die Säulen A bzw. B die normale Länge, bzw. (las normale, unter einem bestimmten Druck stehende Volumen besitzen. Die feine Einstellung der Menge der abzuleitenden Flüssigkeit kann durch ;die Organe 65 und 66 geregelt «-erden. Die Ableitung des Überschusses aus der Säule C erfolgt durch ein Organ _16, die Nachspeisung durch ein Organ 22, so daß (las Volumen der Säule C praktisch stets dasselbe ist.
Die Hebel 27 und 28 können, im Falle sie zur Verstellung des Hubes von miteinander parallel geschalteten Zylindern dienen, durch eine besondere Vorrichtung gemeinsam ein-,gestellt werden. Sind die Zylinder 14 und 15 aber hintereinandergeschaltet, so können die Vorrichtungen:23 und 24 voneinander unabhängig verstellt werden.
Durch die getroffene Ausbildung kann eine :Änderung des schädlichen Raumes des Kompressors ohne irgendwelchen, am Zylinder vorzunehmenden Eingriff von außen bewirkt @,. crden, und indem die Steuerkanäle 31, 32, 33 usw. nahe beisammen angeordnet werden und durch Regelorgane eine feine Einstellung der abzuleitenden Flüssigkeit möglich ist, kann nicht nur eine sprunghafte, sondern auch eine fortlaufen:le Änderung des Kompressionsverhältnisses erreicht werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Hochdruckkolbenkompressor, bei welchem der Kompressorkolben unter Zwischenschaltung einer schwingenden Flüssigkeitssäule von einem primären Kolben angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des primären Kolbens (d.) zwangläufig erfolgt und die Flüssigkeit nicht nur auf beide Seiten des primären Kolbens, sondern auch auf beide Seiten eines zwischen dem primären Kolben und dem Kompressorkol.ben angeordneten sekundären Kolbens (Zwischenkolbens) (9 bzw. io) wirkt, dessen der Flüssigkeitssäule ausgesetzte Fläche in einem solchen Verhältnis zur Arbeitsfläche des Kompressorkolbens (16 bzw. 17) steht, daß der Zwischenkolben die Aufgabe eines Druckmultiplikators übernimmt, und eine weitere Abstufung der Druckmultiplikation durch eine die Veränderung ,des Volumens der Flüssigkeitssäule, z. B. durch Ableitung von Flüssigkeit, bewirkende Vorrichtung (23 bzw. 2d.) eingeleitet wird.
2. Hochdruckkolbenkompressor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, idaß die Flüssigkeitssäule in zwei Drucksysteme unterteilt ist, von denen die ein erstes System bildenden Flüssigkeitssäulen (A, B) höheren Druck aufweisen als die einem zweiten System angehörende Flüssigkeitssäule (C) und im Sinne des Druckhubes der Kompressorkolben zur Wirkung gelangt, währenddieniedrigeren Druck aufweisende Flüssigkeitssäule (C) im Sinne des Saughubes auf den Kompressorkolben einwirkt und die Beeinflussung der Flüssigkeitssäule durch Veränderung des Volumens der Flüssigkeitssäule (A oder B) erfolgt.
3. Hochdruckkolbenkompressor nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichzeichnet, daß die Ableitung von Flüssigkeit aus den unter höherem Druck stehenden Flüssigkeitssäulen (:1, B) ,in die unter niedrigerem Druck stehende Flüssigkeitssäule (C) erfolgt. Hochidruckkolbenkompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem für die Ableitung der Flüssigkeit dienenden Durchlaß (38) ein Regelorgan (65 bzw. 66) vorgesehen ist, durch welches die feine Einstellung der jeweils abzuleitenden Flüssigkeitsmenge bewirkt wird.