DE810898C - Process for driving intermediate compressors in compressed air lines - Google Patents

Process for driving intermediate compressors in compressed air lines

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DE810898C DEP52782A DEP0052782A DE810898C DE 810898 C DE810898 C DE 810898C DE P52782 A DEP52782 A DE P52782A DE P0052782 A DEP0052782 A DE P0052782A DE 810898 C DE810898 C DE 810898C
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Frankfurter Maschinenbau AG
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Description

Verfahren zum Antrieb von Zwischenverdichtern in Druckluftleitungen In zahlreichen Fällen, in denen Druckluft zum Antrieb von ##rbeitsgeräten Verwendung findet, liegen z#vischen Erzeugungs- und Verbrauchsstelle der Druckluft sehr lange Leitungswege,- so daß sich infolge der dabei auftretenden Rohrreibungsverluste und Undichtigkeiten vielfach ein erheblicher Druckabfall am Ende der Leitung ergibt. Insbesondere im Bergbau läßt es sich im Hinblick auf die nieist in großen Tiefen unter Tage gelegenen -,Arbeitsplätze nicht vermeiden, daß der ursprüngliche Druck der Luft von in der Regel etwa 6 atii bis auf 4 atü und unter Umständen noch weniger absinkt, wodurch naturgemäß auch die Leistung der durch die Druckluft betriebenen Werkzeuge, v,- i e Bohr- und Abbauhämmer, Schrämmaschinen u. dgl., deren einwandfreie Wirkungsweise bekanntlich maßgeblich von dem Vorhandensein eines ausreichenden und konstanten Druckes der Luft abhängt, gahz wesentlich beeinträchtigt wird.Method for driving intermediate compressors in compressed air lines In numerous cases in which compressed air is used to drive ## work equipment, there are very long lines between the point of generation and consumption of the compressed air - so that as a result of the pipe friction losses and leaks that occur in the process, there are many there is a significant pressure drop at the end of the line. In particular in mining, with regard to the workplaces that are never deep underground, it cannot be avoided that the original pressure of the air drops from usually about 6 atii to 4 atu and possibly even less, which of course also means the performance of the powered by the compressed air tools, v, -.. u ie drilling and mining hammers, shearers the like, whose proper operation of known significantly by the presence of a sufficient and constant pressure dependent upon the air gahz is substantially impaired.

Es ist infolgedessen zur Erzielung der vollen Leistungsfähigkeit dieser Maschinen und Geräte erforderlich, den Druck der von den entfernt gele_#enen Verdichteranlagen kommenden Luft vor der Einführung in das Druckluftwerkzeug wieder zu erhöhen, um so die in der Leitung entstandenen Verluste auszugleichen. Zu diesem Zweck werden sogenannte Zwischenverdichter benutzt, mit d , eren Hilfe der Betriebsdruck der Luft vor Ort wieder auf die vorgeschriebene Höhe heraufgesetzt wird. Die bekannten Zwischenverdichter, deren Bauweise grundsätzlich derjenigen der üblichen Verdichteranlagen gleicht und die*sich diesen gegenüber lediglich dadurch. unterscheiden, daß sie mit erhöhtem Eintrittsdruck arbeiten, werden durchweg durch einen Elektromotor angetrieben. Diese Antriebsart bedingt jedoch vielfach lange und teure Kabelverlegungen und im Bergbau insbesondere die Notwendigkeit von Spezialaggregaten, vor allem von schlagwettergeschützten Motoren und Schaltgeräten, wodurch die Anordnung von Zwischenverdichtern erheblich erschwert und meist nur auf die dringend notwendigen Fälle beschränkt wird. Im übrigen begnügt man sich notgedrungen mit der durch den Druckabfall bedingten geringeren Leistung der Werkzeuge, mit der naturgemäß eine nicht unwesentlicheHerabsetzung desArbeitsergebnisses verbunden ist. Die Erzielung des vollen Betriebsdruckes der Luft unter Verwendung eines Zwischenverdichters ist daher im Hinblick auf die Bedeutung einer ungeminderten Leistungsfähigkeit der druckluftbetriebenen Werkzeuge ein unbedingtes Erfordernis.As a result, in order to achieve the full efficiency of these machines and devices, it is necessary to increase the pressure of the air coming from the remote compressor systems before it is introduced into the compressed air tool, in order to compensate for the losses incurred in the line. For this purpose, so-called intermediate compressor d, eren the help of the operating pressure of the air locally is increased again to the prescribed height are used. The well-known intermediate compressors, whose construction is basically the same as that of the usual compressor systems and which only differ from them by virtue of this. distinguish that they work with increased inlet pressure, are all driven by an electric motor. However, this type of drive often requires long and expensive cable routing and, in the mining industry, in particular the need for special units, especially motors and switchgear protected against firedamp, which makes the arrangement of intermediate compressors considerably more difficult and usually only limited to urgently needed cases. For the rest, one is necessarily content with the lower performance of the tools caused by the pressure drop, which is naturally associated with a not insignificant reduction in the work result. Achieving the full operating pressure of the air using an intermediate compressor is therefore an absolute requirement in view of the importance of an undiminished performance of the tools operated by compressed air.

Gemäß vorliegender Erfindun .g wird den Mängeln und Unzulänglichkeiten der bekannten Zwischenverdichteranlagen dadurch in sicherer und zuverlässiger Weise begegnet, daß man zum Antrieb des Zwischenverdichters einen Teil der auf erhöhten Druck zu bringenden Druckluft selbst benutzt, die in einen zweckmäßig unmittelbar mit dem Verdichteraggregat gekuppelten Luftmotor geführt wird, wobei die in diesem durch die Expansion abgekühlte Auspuffluft vorteilhaft zugleich als Kühlmittel für das Verdichteraggregat dient, während umgekehrt die bei der Kompression erhitzte Druckluft zur Erwärmung des Motoraggregats herangezogen wird.According to the present invention .g the shortcomings and shortcomings the known intermediate compressor systems thereby in a safe and reliable manner encounters that to drive the intermediate compressor a part of the increased Pressurized compressed air used itself, which is expediently immediately with the compressor unit coupled air motor is performed, the in this Exhaust air cooled by the expansion is advantageous at the same time as a coolant for the compressor unit is used, while conversely the one heated during compression Compressed air is used to heat the motor unit.

Durch ein de ' rartiges Verfahren wird es ermöglicht, Zwischenverdichteranlagen zu schaffen, bei denen ein Druckluftmotor an sich bekannter Bauart sowie ein mit diesem unmittelbar gekuppelter, zweckmäßig ailf der gleichen Achse sitzender Druckluftverdichter ebenfalls an sich bekannter Bauart derart in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind, daß einerseits die Kanäle für die Auspuffluft des Motors den Verdichter und anderseits die Kanäle für die abzuleitende Druckluft den Motor mantelförmig umgeben. Die Anlage kann auf diese Weise bei Zusammenfassung auf kleinsten Umfang und mit einfachsten Mitteln unter Vermeidung-der den bekannten Einrichtungen dieser Ärt anhaftenden Nachteile zur Erhöhung des infolge von Leitungsverlusten o. dgl. abgesunkenen Luftdrucks vor Einführung der Luft in die in Frage kommenden Arbeitsmaschinen und -geräte benutzt werden und dadurch zuxerlässig dazu beitragen, daß die angeschlossenen Werkzeuge u. dgl. in jedem Falle ihre volle Leistung erreichen.A de ' rartiges method makes it possible to create intermediate compressor systems in which a compressed air motor of a type known per se and a compressed air compressor, suitably seated on the same axis, also of a type known per se, which is directly coupled to it, are accommodated in a common housing in such a way that On the one hand, the ducts for the exhaust air of the engine surround the compressor and, on the other hand, the ducts for the compressed air to be discharged surround the motor in a jacket-like manner. In this way, the system can be combined to the smallest extent and with the simplest means while avoiding the disadvantages inherent in the known devices of this type of increasing the air pressure, which has fallen as a result of line losses or the like, before the air is introduced into the working machines and machines in question. devices are used and thus make a reliable contribution to ensuring that the connected tools and the like always achieve their full performance.

In besonders vorteilhafter Weise läßt sich die Erfindung in den Fällen verwirklichen, in denen sowohl der Druckluftmotor als auch der Druckluftverdichier als Drehkolbetunaschinen ausgebildet sind. Hierbei kann die gesamte Anlage auf ein Mindestmaß an Rauminanspruchnahrne beschränkt werden; sie ist außerdem völlig unabhängig von dem Ort ihrer Unterbringung und kann außer in ortsfester Ausführungsform auch tragbar' oder sonstwie ortsbeweglich gestaltet sein.In a particularly advantageous manner, the invention can be used in the cases realize in which both the air motor and the air compressor are designed as rotary piston machines. Here, the entire system can be on one Minimum space requirements are restricted; it is also completely independent of the place of their accommodation and can also except in a stationary embodiment portable 'or otherwise designed to be portable.

Die Zeichnung veranschaulicht den Gegenstand der Erfindung an Hand eines in schematischer Darstellung wiedergegebenen Ausführungsbeispieles, und zwar zeigt Abb. i einen Längsschnitt durch einen Drehkolbenzwischenverdichter, Abb. 2 einen Querschnitt nach Linie A-B von Abb. i und Abb. 3 einen Querschnitt nach Linie C-D von Abb. i.The drawing illustrates the subject matter of the invention on the basis of an exemplary embodiment reproduced in a schematic representation, namely Fig. 1 shows a longitudinal section through a rotary piston intermediate compressor, Fig. 2 a cross section along line AB of Fig. I and Fig. 3 a cross section along line CD of Fig.i.

Der Zwischenverdichter besteht aus dem eigentlichen Verdichteraggregat i sowie dem zu dessen Antrieb dienenden Luftmotoraggregat 2, die beide als Drehkolbenmaschinen üblicher Bauart ausgebildet und in dem gemeinsamen Gehäuse 2o untergebracht sind. Der Zylinder 3 des Verdichters i liegt außermittig zur Welle 4, die den Drehkolben 5 trägt, in welchem in bekannter Art die radial wirkenden Lamellen 6 in Schlitzen 7 verschie,bbar sind. In gleicher Weise ist auch der Zylinder 8 des Motors 2 außermittig zur gemeinsamen Welle 4 angeordnet; der auf dieser sitzende Motordrehkolben 9 trägt die Lamellen io, die in den Schlitzen ii gleiten.The intermediate compressor consists of the actual compressor unit i and the air motor unit 2 used to drive it, both of which are designed as rotary piston machines of the usual type and are housed in the common housing 2o. The cylinder 3 of the compressor i is eccentric to the shaft 4, which carries the rotary piston 5 , in which the radially acting lamellae 6 in slots 7 can be shifted in a known manner. In the same way, the cylinder 8 of the engine 2 is also arranged eccentrically to the common shaft 4; the rotary engine piston 9 seated on it carries the lamellae io, which slide in the slots ii.

Der Lufteintritt erfolgt über den Stutzen 12, hinter welchem sich die Leitung in den nach dein Motor 2 führenden Kanal 13 sowie den nach dem Verdichter i führenden Kanal 14 teilt. In dem Kanal 13 ist ein Drosselschieber 15 eingebaut, der durch den Fliehkraftregler 16 entgegen der Wirkung der Feder 17 verstellbar ist. Der Verdichter i ist von einem Mantelraum 18 umgeben, während ein ähnlicher Mantelraum ig den Motor 2 ein#hüllt.Air is entered via the nozzle 12, behind which the line divides into the duct 13 leading to the engine 2 and the duct 14 leading to the compressor i. In the channel 13 , a throttle slide 1 5 is installed, which can be adjusted by the centrifugal governor 16 against the action of the spring 17. The compressor i is surrounded by a jacket space 18, while a similar jacket space ig envelops the engine 2.

Die Wirkungsweise des Zwischenyerdichters ist folgende: Die bereits unter erhöhtem, jedoch infolge Druckabfalls nicht ausreichendem Druck stehende Luft tritt durch den Stutzen 12 in das Gehäuse 2o ein. Ein Teil des Luftstromes wird von dem Verdichter i durch den Kanal 14 angesaugt, während der andere Teil durch den Kanal 13 und, an dem Drosselschieber 15 vorbei, weiter durch den Kanal 21 zum Motor 2 gelangt. Der Druck der ankommenden Luft ist somit der Betriebsdruck des Motors. Die in den sichelförmigen ArbeitsraUM 22 einströmende Luft setzt in bekannter Weise mittels der Lamellen io den Kolben 9 in Umdrehung, der somit über die gemeinsame Welle 4 das Verdichteraggregat i antreibt.The mode of operation of the intermediate sealer is as follows: The air, which is already under increased pressure, but insufficient pressure as a result of the pressure drop, enters the housing 2o through the connector 12. Part of the air flow is sucked in by the compressor i through the duct 14, while the other part passes through the duct 13 and, past the throttle slide 15, continues through the duct 21 to the engine 2. The pressure of the incoming air is therefore the operating pressure of the engine. The air flowing into the sickle-shaped working space 22 sets the piston 9 in rotation in a known manner by means of the lamellae io, which thus drives the compressor unit i via the common shaft 4.

Die Auspuffluft des Motors 2, die durch die Expansion stark abgekühlt ist, geht nun nicht unmittelbar ins Freie, sondern wird, nachdem sie den Zylinder 8 durch-die Schlitze 23 verlassen hat, zunächst über den Kanal 24 in den den Verdichter i umgebenden Mantelraum 18 geführt und so zum Kühlen des Verdichters benutzt. Der Austritt der verbrauchten Luft erfolgt durch die ÖffnUng 25. Auf diese Weise wird die unvermeidliche Erwärmung des Verdichters bei der Kompressionsarbeit mit einfachsten Mitteln auf das zulässige Maß beschränkt.The exhaust air of the engine 2, which has been greatly cooled by the expansion, does not go directly into the open, but, after it has left the cylinder 8 through the slots 23 , is first via the duct 24 into the jacket space 18 surrounding the compressor i and thus used to cool the compressor. The used air is discharged through the opening 25. In this way, the unavoidable heating of the compressor during the compression work is limited to the permissible level with the simplest of means.

Die vom Verdichter i angesaugte Luftmenge gelangt vom Kanal 14 aus über den Kanal 26 durch die Schlitze 27 in den sichelförmigen Arbeitsraum 28, in dem sie bei der Umdrehung des Kolbens _5 mit Hilfe der durch die Fliehkraft gegen die Zylinderwand 3 angepreßten Lamellen6 auf den erforderlichen Betriebsdruck komprimiert wird.-Die verdichtete, stark erhitzte Luft verläßt den Zylinder 3 durch den Kanal 29, der zunächst in einen den Motor 2 einhüllenden Mantelraum ig übergeht. Dadurch wird der Motor allseitig von der warmen Luft umspült, so daß jede Einfriergefahr zuverlässig vermieden wird. Die Luft kühlt sich dabei weitgehend ab, was ebenfalls von Vorteil ist, da zu heiße Druckluft für den Betrieb von Druckluftwerkzeugen u. dgl., insbesondere wegen ihrer nachteiligen Einwirkung auf das Schlauchmaterial, in der Regel unerwünscht ist. Durch den Stutzen 30 wird die vorschriftsmäßig verdichtete Luft dann dem Werkzeug zugeführt.The amount of air sucked in by the compressor i arrives from the duct 14 via the duct 26 through the slots 27 into the sickle-shaped working chamber 28, in which it reaches the required operating pressure during the rotation of the piston _5 with the help of the lamellae 6 pressed against the cylinder wall 3 by the centrifugal force is compressed.-The compressed, strongly heated air leaves the cylinder 3 through the channel 29, which initially merges into a jacket space enveloping the engine 2. As a result, the engine is bathed in warm air on all sides, so that any risk of freezing is reliably avoided. The air cools down to a large extent, which is also advantageous since compressed air that is too hot is generally undesirable for the operation of compressed air tools and the like, in particular because of its disadvantageous effect on the hose material. The air compressed in accordance with the regulations is then fed to the tool through the nozzle 30.

Zur Einhaltung der Drehzahl des Zwischenverdichters ist der Fliehkraftregler 16 eingebaut. Sobald infolge Überschreitens der zulässigen Umdrehungsgeschwindigkeit die beiden Fliehgewichte nach außen geschleudert werden, bewegt sich die Stange 31 nach rechts und verschiebt dabei den Drosselschieber 15, wodurch der Luftdurchgangsquerschnitt entsprechend verkleinert wird. UmN ekehrt wird beim Rückgang der Drehzahl er Schieber 1,5 unter der Wirkung der Feder 17 nach links bewegt und gibt dabei der durchströmenden Luft wieder einen größeren Querschnitt frei. Die Spannung der Feder 17 ist von außen einstellbar, so daß das Spiel des Drosselschiebers je nach den Bedürfnissen der Praxis in im voraus genau bestimmbarem Maße geregelt werden kann.To maintain the speed of the intermediate compressor, the centrifugal governor 16 is installed. As soon as the two flyweights are thrown outwards as a result of exceeding the permissible rotational speed, the rod 31 moves to the right and thereby shifts the throttle slide 15, whereby the air passage cross-section is correspondingly reduced. Conversely, when the speed decreases, the slide 1.5 is moved to the left under the action of the spring 17 , thereby releasing a larger cross-section for the air flowing through. The tension of the spring 17 is adjustable from the outside, so that the play of the throttle slide can be regulated to a degree that can be precisely determined in advance, depending on the requirements of practice.

Der Einbau der Motor- und Verdichterteile in das Gehäuse 20 ist ohne Schwierigkeiten durchführbar. Es braucht lediglich die Deckelkappe 32 am einen Gehäuseende abgenommen zu werden, worauf das Innere ohne weiteres zugänglich ist, -,vodurch sowohl die Wartung als auch die Reparatur- und Auswecliselmöglichkeit erheblich begünstigt wird.The installation of the motor and compressor parts in the housing 20 can be carried out without difficulty. Only the cover cap 32 needs to be removed at one end of the housing, whereupon the interior is readily accessible, - by which both the maintenance and the possibility of repair and removal are considerably favored.

Die Erfindung läßt sich sinngemäß in der verschiedensten Weise verwirklichen und ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Insbesondere sind die Anordnung und Ausbildung des Verdichter- sowie des Motoraggregats durchaus beliebig und können in jeder den Erfordernissen des Einzelfalles angepaßten Art vorgesehen werden. Der Zv,-ischenverdichter kann dabei, je nach dem Luftbedarf sowie der Zahl der anzuschließenden Werkzeuge oder Maschinen, entweder ortsfest oder tragbar ausgestaltet sein, wobei im letzten Fall zweckmäßig eine Öse o. dgl. an geeigneter Stelle des Gehäuses angebracht wird, die ein Aufhängen des Verdichters im unmittelbaren Bereich der Arbeitsstelle ermöglicht. Selbstverständlich steht auch nichts im Wege, die vorverdichtete Luft allein zum Antrieb des Motors zu verwenden und die Luft für den Verdichter gesondert aus derAtmosphäre zu entnehmen. Dabei muß allerdings eine Verdichtungsarbeit von o atü auf den gewünschten Druck von in der Regel etwa 6 atü in Kauf genommen werden, wogegen bei der Komprirnierung vorverdichteter Luft nur der Unterschied zwischen deren Druck und dem vorgesehenen Betriebsdruck zu überbrücken ist, der im allgerneinen kaum mehr als ungefähr 2 bis 2,5 atü beträgt. Im übrigen kann in allen Fällen die Erfindung auch bei der Verdichtung von anderen Medien als Luft, beispielsweise von Leuchtgas o. Verwendung finden.The invention can be implemented in a wide variety of ways and is not limited to the illustrated embodiment. In particular, the arrangement and design of the compressor and motor units are entirely arbitrary and can be provided in any manner adapted to the requirements of the individual case. Depending on the air requirement and the number of tools or machines to be connected, the intermediate compressor can either be stationary or portable, in which case an eyelet or the like is expediently attached to a suitable location on the housing to allow hanging of the compressor in the immediate area of the job. Of course, nothing stands in the way of using the pre-compressed air solely to drive the motor and extracting the air for the compressor separately from the atmosphere. In this case, however, a compression work from 0 atm to the desired pressure of usually around 6 atm has to be accepted, whereas when compressing pre-compressed air, only the difference between its pressure and the intended operating pressure has to be bridged, which is generally hardly more than is about 2 to 2.5 atmospheres. Moreover, in all cases the invention can also be used in the compression of media other than air, for example luminous gas or the like.

Claims (2)

PATENTANS PR Ü CH E: 1. Verfahren zum Antrieb voq Zwischenverdichtern in Druckluftleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der auf erhöhten Druck zu bringenden Druckluft in einen zweckmäßig unmittelbar mit dem Verdichteraggregat gekuppelten Luftmotor geführt wird, wobei die in diesem durch die Expansion abgekühlte Auspuffluft zugleich als Kühlmittel für das Verdichteraggregat dient, während umgekehrt die bei der Kompression erhitzte Druckluft zur Erwärmung des Motoraggregats herangezogen wird. PATENTANS PR Ü CH E: 1. Method for driving voq intermediate compressors in compressed air lines, characterized in that part of the compressed air to be brought to increased pressure is fed into an air motor which is expediently directly coupled to the compressor unit, the exhaust air cooled in this by the expansion at the same time serves as a coolant for the compressor unit, while conversely the compressed air heated during compression is used to heat the motor unit. 2. Zwischenverdichter zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckluftmotor (2) an sich bekannter Bauart, sowie ein mit diesem unmittelbar gekuppelter, zweckmäßig auf der gleichen Achse (4) sitzender Druckluftverdichter (i) ebenfalls an sich bekannter Bauart, derart in einem gemeinsamen Gehäuse (20) untergebracht sind, daß einerseits die Kanäle (18) für die Auspuffluft des Motors (2) den Verdichter (i) mantelförmig umgeben, während anderseits die Kanäle (ig) für die abzuleitende Druckluft den -Motor (2) mantelförmig einhüllen. 3. Zwischenverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Druckluftmotor (2) als auch der Druckluftverdichter (i) als Drehkolbenmaschinen ausgebildet sind. 4. Z#vischenverdichter nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zum Druckluftmotor (2) führenden Kanal (13) ein den Durchgangsquerschnitt regelnder Drosselschieber (15) eingeschaltet ist. 5. Zwischenverdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Drosselschiebers (15) durch einen auf der gemeinsamen Drehachse (4) sitzenden Fliehkraftregler (16) gesteuert wird.2. Intermediate compressor for carrying out the method according to claim i, characterized in that a compressed air motor (2) of a known type, and a compressed air compressor (i) of a known type, which is directly coupled to it and which is expediently seated on the same axis (4) , are accommodated in a common housing (20) in such a way that, on the one hand, the ducts (18) for the exhaust air of the motor (2) surround the compressor (i) in the form of a jacket, while on the other hand the ducts (ig) for the compressed air to be discharged the motor ( 2) envelop in a jacket-like manner. 3. Intermediate compressor according to claim 2, characterized in that both the compressed air motor (2) and the compressed air compressor (i) are designed as rotary piston machines. 4. Z # vischen compressor according to claim 2 and 3, characterized in that in the duct (13) leading to the compressed air motor (2) a throttle slide (15) regulating the passage cross section is switched on. 5. Intermediate compressor according to claim 4, characterized in that the movement of the throttle slide (15) is controlled by a centrifugal governor (16) seated on the common axis of rotation (4).
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