EP2491247A1 - Verdichteranlage - Google Patents

Verdichteranlage

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Publication number
EP2491247A1
EP2491247A1 EP10767933A EP10767933A EP2491247A1 EP 2491247 A1 EP2491247 A1 EP 2491247A1 EP 10767933 A EP10767933 A EP 10767933A EP 10767933 A EP10767933 A EP 10767933A EP 2491247 A1 EP2491247 A1 EP 2491247A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
compressor
piston
housing
connecting rod
pressure
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10767933A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Robert Adler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Publication of EP2491247A1 publication Critical patent/EP2491247A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F04B53/22—Arrangements for enabling ready assembly or disassembly

Definitions

  • the invention relates to a compressor unit for cryogenic media with a driven by a drive motor compressor in swing piston design, wherein the drive motor is arranged with the compressor in a pressure capsule, and a bottom surface of a rotary piston of the compressor is acted upon by the pending in the pressure capsule pressure.
  • Such compressors are used to compress gaseous and / or liquid media, in particular cryogenic media, for example nitrogen, natural gas or hydrogen in each liquid or gaseous state.
  • cryogenic media for example nitrogen, natural gas or hydrogen in each liquid or gaseous state.
  • Swivel piston construction in which the swivel piston is operatively connected to an output shaft of a drive motor by means of an eccentric shaft gear arranged in the housing and the swivel piston is connected to a connecting rod eye of the connecting rod
  • Compressor piston and the attachment of the rotary piston to a connecting rod eye of the eccentric shaft gear secure operation of the compressor is achieved.
  • a generic compressor system is known from DE 10 2006 011 577 A1.
  • the rotary piston compressor with the drive motor is arranged in a pressure capsule formed as a buffer container, which is acted upon by the output pressure generated by the compressor.
  • the piston underside of the rotary piston of the compressor is acted upon via a connecting channel in the housing of the compressor from the pending in the buffer tank outlet pressure of the compressor.
  • a connecting rod is formed, which has a
  • Swivel piston thus only low pressure forces must be transmitted in the compressor cycle, so that the connecting rod can be provided with a small cross-sectional area even at high output pressures.
  • a disadvantage is to be regarded in such a compressor system that in the suction stroke of the compressor during the intake stroke of the rotary piston, the rotary piston must be moved against the pending on the piston bottom output pressure, so that a high drive line is required by the drive motor in the suction stroke.
  • the present invention has for its object to provide a compressor unit of the type mentioned are available, with respect to the
  • Swivel piston is acted upon by the also present in the compressor chamber inlet pressure of the compressor. This ensures that in the intake stroke of the
  • Compressor of the drive motor only low forces and thus a low drive power is required, since the same pressure of the input side of the compressor is present at the piston bottom and in the compressor chamber, so that almost no drive power of the drive motor is required in Sauhub the compressor.
  • the drive motor is by applying the invention of the
  • Swivel piston promotes against the open output valve in the delivery line can the component dimensioning for a sufficient fatigue strength can be reduced.
  • the inlet pressure of the compressor from the inlet pressure of the compressor
  • Input pressure applied pressure capsule can be safely collected, so that in particular in a compressor, which is used for the compression of natural gas or hydrogen, safe operation is achieved and ensured.
  • the rotary piston is arranged in a housing and is connected via an eccentric shaft gear to an output shaft of the drive motor in driving connection, wherein a
  • Connection opening communicates with the pressure capsule.
  • Piston underside of the rotary piston is acted upon by the pending in the pressure capsule inlet pressure.
  • Plug connection formed and a safety device is provided, which is formed by a screwed into the connecting rod locking screw.
  • Swivel piston loaded on the connecting rod with only low tensile forces.
  • the low forces to be transmitted in the suction stroke of the pivoting piston due to the invention act on the piston bottom of the pivot piston make it easier to attach the swing piston to the connecting rod and form a plug-in connection between the connecting rod and the connecting rod, which is secured by a locking screw.
  • Such attachment of the rotary piston to the connecting rod has a simple construction and also allows easy assembly and disassembly of the rotary piston.
  • the housing of the compressor is flanged to the drive motor according to a preferred embodiment of the invention, wherein the connection opening is formed by a mounting opening of the housing, in a position of the rotary piston securing means of attachment of the pivoting piston to a connecting rod eye of the eccentric shaft gear for mounting or dismounting Swinging piston is accessible, and / or is formed by a housing arranged in the maintenance opening, wherein through the maintenance opening a
  • Housing interior in particular the attachment of the rotary piston to a connecting rod eye of the eccentric shaft, is accessible.
  • the housing of the compressor of the compressor unit according to the invention is further provided with a maintenance opening through which the attachment of the
  • the maintenance opening in the housing thus makes it possible to carry out an inspection of the housing interior in the region of the eccentric shaft gear for maintenance purposes without requiring the housing of the engine to be dismantled.
  • Repair opening the safety device of the rotary piston can be solved or actuated on the connecting rod, whereby the attachment of the rotary piston is accessible to the connecting rod via the maintenance opening in the housing and thus the rotary piston can be separated via the maintenance opening of the connecting rod or connected thereto also in a repair and replacement of the rotary piston no complete removal of the housing is required by the prime mover.
  • the maintenance opening is dimensioned such that can be removed via the maintenance opening of the rotary piston from the housing or installed in the housing.
  • Swivel piston without additional connection openings in the housing and thus be connected without further construction costs with the pressure capsule, so that with low Construction costs the piston bottom of the rotary piston is acted upon by the inlet pressure of the compressor.
  • the pressure capsule is formed by a tubular portion and a decker-shaped portion which are connectable to each other by means of a flange, wherein the flange is arranged in the region of the arranged in the pressure capsule compressor.
  • Housing interior of the compressor is made possible and over the repair opening and the mounting hole for repair purposes of the oscillating piston off or
  • Figure 3 is a compressor unit of the invention
  • Figure 4 shows the compressor unit of Figure 2 in a partial
  • the compressor unit 1 comprises a compressor unit 2, which is formed by a compressor 3 and a drive motor 4 driving the compressor 3, which are arranged in a pressure capsule 5.
  • the pressure capsule 5 is connected to a connection 6 for one with a storage tank in
  • suction line 7 and with a connection 8 for one with a Consumer related conveyor line 9 is formed.
  • the interior of the pressure capsule 5 communicates with the suction line 7, so that the pressure capsule 5 is acted upon by the inlet pressure of the compressor 3.
  • an electronic control 10 is provided, which is in communication with the drive motor 4.
  • the control device 10 is also connected to a pressure sensor 11 and a temperature sensor 12, which are associated with the delivery line 9.
  • the compressor unit 2 arranged in the pressure capsule 5 acted upon by the inlet pressure is shown in a structural design.
  • the container-shaped pressure capsule 5 is formed from a tubular portion 5 a and a ceiling-shaped portion 5 b, which are connected to each other by means of a flange 13.
  • the compressor unit 2 comprises - as shown in Figure 3 - a housing 20 of the compressor 3, which is flanged to the drive motor 4, for example, an electric motor, and connected as a unit.
  • the drive motor 4 for example, an electric motor
  • Compressor unit 2 in the installed in the pressure capsule 5 mounting position shown in FIG 2.
  • the flange 13 of the pressure capsule 5 is arranged in the region of the compressor unit 2 arranged in the pressure capsule 5 in such a way that the compressor housing 20 of the compressor 3 is accessible after removal of the cover-shaped portion 5b.
  • FIG. 4 shows a partial longitudinal section of the compressor 3 designed as a swivel piston compressor with the housing 2 flanged to the drive motor 4 according to the view A in FIG. 3.
  • the housing 20 of the compressor 3 is formed in one piece and is formed by opposite end walls 15, 16 and a housing side wall 17 arranged on the circumference.
  • the left in Figure 4 end wall 15 of the housing 20 forms a mounting flange 21, with the housing 20 of the compressor 3 on one of a motor plate of the
  • the housing 20 forms a housing interior 25 in which a
  • Eccentric shaft 26 is arranged to drive the rotary piston compressor 1.
  • the compressor 3 itself has a pivot piston 30 which in a
  • Compressor cylinder 31 is arranged, which is arranged and fixed in a receiving bore 32 of a planar portion of the housing side wall 17. Between the compressor cylinder 31 and the compressor piston 30, a compressor space is formed. The sealing of the rotary piston 30 with respect to the compressor chamber takes place by means of a corresponding sealing device 33.
  • a cylinder head 34 is arranged and fastened to the compressor cylinder 31, in which a corresponding inlet valve 35 and an outlet valve 36 are arranged.
  • Eccentric shaft 26 for driving the pivot piston 30 includes a motor output shaft of the drive motor 4, not shown, in the second
  • End wall 16 of the housing 20 is rotatably supported by a bearing 40.
  • a bearing 40 In the end wall 16, a corresponding bearing receptacle 41 for the bearing 40 is formed for this purpose.
  • the engine output shaft defines a longitudinal axis L of the
  • an eccentric 42 of the eccentric shaft 26 is arranged, on which a connecting rod 43 is arranged.
  • the swivel piston 30 has a connecting rod 44, by means of which the swivel piston 30 is fastened to the connecting rod eye 43.
  • This attachment of the connecting rod 44 to the connecting rod eye 43 is formed by a plug connection 45, wherein in the connecting rod 43 a bore-shaped receptacle is formed into which the connecting rod 44 of the rotary piston 30 can be inserted with a peg-shaped extension.
  • a securing device 50 is provided for fastening the pivoting piston 30 to the connecting rod eye 25.
  • the swivel piston 30 can likewise be fastened to the connecting rod eye 43 with a screw connection by screwing the connecting rod 44 into a threaded receptacle of the connecting rod eye 43.
  • the securing device 50 is formed by a locking screw 51, for example a grub screw, which can be screwed into the connecting rod eye 43 on the face side.
  • the locking screw 51 thus passes with an annular groove on the pin-shaped extension of the connecting rod 44 of the rotary piston 30 into engagement.
  • in the connecting rod 43 has a threaded hole for the
  • Locking screw 51 is formed, which is arranged perpendicular to the compressor longitudinal axis V and thus parallel to the longitudinal axis L of the eccentric shaft 26 on the end wall 16 of the housing 20 facing the end face of the connecting rod 43 and incorporated. With the securing screw 51 arranged in the threaded bore, the swivel piston 30 can be axially secured in the region of the peg-shaped extension in the bore-shaped receptacle of the connecting rod eye 43, thus securing the attachment of the swivel piston 30 to the connecting rod eye 43. In order to be able to remove or tighten the securing device 50 without dismantling the housing 20 from the drive motor 4, is on the end wall 16 of the
  • Housing 20 a mounting hole 55 is formed, which is perpendicular to the compressor longitudinal axis V and thus parallel to the longitudinal axis L of
  • the mounting hole 56 is here in the
  • Compressor 3 is arranged so that in the illustrated position of the rotary piston 30 at top dead center, the mounting opening 55 in the end wall 16 of the housing 2 is aligned with the locking screw 51 on the connecting rod 43 and a suitable
  • Tool can be performed by the adapted to the intended tool mounting hole 56 to the locking screw 51 for disassembly of the
  • Swivel piston 30 of the connecting rod 43 for repair purposes dismantle or to be able to mount on the connecting rod 43 and to inspect the housing interior 25 with the eccentric shaft 26 for maintenance purposes, is on the
  • a maintenance opening 60 is formed, which is formed by a corresponding maintenance hole 61 in the housing side wall 17 is.
  • the maintenance opening 60 is arranged in the region and thus on the longitudinal axis L of the eccentric shaft gear 26 and at the same time perpendicular to the compressor longitudinal axis V, so that the
  • Eccentric shaft 26 and the compressor longitudinal axis V cut in one point.
  • the connecting rod 44 is in the region of the peg-shaped extension and in the region of the piston underside with flattened engagement surfaces 62 and 63 for a gripping tool, such as a pair of pliers provided.
  • the attack surfaces 62, 63 may be formed as a two-edged, square or hexagon.
  • At least the engagement surface 62 with a corresponding gripping tool is accessible through the maintenance opening 60 in order to disassemble the pivot piston 30 from the connecting rod eye 43 or to mount it on the connecting rod eye 43.
  • the maintenance opening 60 is also provided with such a diameter that the pivot piston 30 can be assembled and disassembled through the service opening 60 and thus the swing piston 30 can be removed via the service opening 60 from the housing 20 or installed in the housing 20.
  • the mounting opening 55 in the end wall 16 of the housing 20 of the compressor 3 can thus be achieved at top dead center of the rotary piston 30 compressor 3 formed by the locking screw 51 securing device 50 of the mounting of the rotary piston 30 with a corresponding tool.
  • a suitable gripping tool can then be attached, in particular, to the engagement surface 62 of the connecting rod 44 of the swivel piston 30, in order to release the connection of the swivel piston 30 with the connecting rod 43 and disassemble the swivel piston 30 and remove it from the housing 20.
  • the rotary piston 30 can be inserted via the maintenance opening 60 in the housing 20 and inserted into the connecting rod 43 and then the locking screw 51 are tightened via the mounting hole 55 for mounting the pivot piston 15.
  • the housing interior 25 of the housing 20 of the compressor 3 with the eccentric shaft gear 26 can likewise be inspected via the maintenance opening 60.
  • the maintenance opening 60th and the repair opening 55 no degradation of the housing 20 from the drive motor 4 and no degradation of the cylinder head 34 and dismantling of the compressor cylinder 31 of the housing 20 is required.
  • the repair opening 55 and the maintenance opening 60 is still the
  • Pressure capsule 5 pending input pressure of the compressor 3 is achieved.
  • the compressor unit 1 has a low energy consumption, since by the application of the piston underside of the rotary piston 30 of the pending in the pressure capsule 5 input pressure only drive line of
  • the simplified repair and maintenance of the compressor 3 of the compressor unit 2 is achieved in that only the coverfömigen portion 5 b of the pressure capsule 5 must be removed to get over the open pressure capsule 5 to the housing 20 of the compressor 3 and a maintenance and repair of the compressor 3 via the service opening 60 and
  • the compressor according to the invention is preferably used for the compression of liquid or gaseous nitrogen from an inlet pressure of in the range of 16 bar at an inlet temperature of up to minus 160 ° C to an outlet pressure of in the range of 60 bar.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verdichteranlage (1) für kryogene Medien mit einem von einem Antriebsmotor (4) angetriebenen Verdichter (3) in Schwenkkolbenbauweise, wobei der Antriebsmotor (4) mit dem Verdichter (3) in einer Druckkapsel (5) angeordnet ist und eine Kolbenunterseite eines Schwenkkolbens des Verdichters (3) von dem in der Druckkapsel (5) anstehenden Druck beaufschlagt ist. Um die Verdichteranlage hinsichtlich des Energieverbrauchs zu verbessern, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Druckkapsel (5) von dem Eingangsdruck des Verdichters (3) beaufschlagt ist.

Description

Beschreibung
Verdichteranlage
Die Erfindung betrifft eine Verdichteranlage für kryogene Medien mit einem von einem Antriebsmotor angetriebenen Verdichter in Schwenkkolbenbauweise, wobei der Antriebsmotor mit dem Verdichter in einer Druckkapsel angeordnet ist, und eine Kobenunterseite eines Schwenkkolbens des Verdichters von dem in der Druckkapsel anstehenden Druck beaufschlagt ist. Derartigen Verdichtern werden eingesetzt, um gasförmige und/oder flüssige Medien, insbesondere kryogene Medien, beispielsweise Stickstoff, Erdgas oder Wasserstoff in jeweils flüssigem oder gasförmigem Zustand, zu verdichten. Verdichter in
Schwenkkolbenbauweise, bei denen der Schwenkkolben mittels eines in dem Gehäuse angeordneten Exzenterwellengetriebes mit einer Abtriebswelle eines Antriebsmotors in Wirkverbindung steht und der Schwenkkolben an einem Pleuelauge des
Exzenterwellengetriebes befestigt ist, weisen bei derartigen Anwendungen im kryogenen Bereich besondere Vorteile auf, da durch die Pendelbewegung des
Verdichterkolbens und die Befestigung des Schwenkkolbens an einem Pleuelauge des Exzenterwellengetriebes ein sicherer Betrieb des Verdichters erzielt wird.
Eine gattungsgemäße Verdichteranlage ist aus der DE 10 2006 011 577 A1 bekannt. Der Schwenkkolbenverdichter mit dem Antriebsmotor ist in einer als Pufferbehälter ausgebildeten Druckkapsel angeordnet, die von dem von dem Verdichter erzeugten Ausgangsdruck beaufschlagt ist. Die Kolbenunterseite des Schwenkkolbens des Verdichters ist über einen Verbindungskanal in dem Gehäuse des Verdichters von dem in dem Pufferbehälter anstehenden Ausgangsdruck des Verdichters beaufschlagt. An dem Schwenkkolben ist hierbei eine Pleuelstange angeformt, die über ein
Exzenterwellengetriebe mit der Abtriebswelle des Antriebsmotors in trieblicher
Verbindung steht. Durch den an der Kolbenunterseite des Schwenkkolbens
anstehenden und von dem Verdichter produzierten Ausgangsdruck des Verdichters wird hierbei erzielt, dass im Verdichtertakt des Verdichters der an der Kolbenunterseite des Schwenkkolbens anstehende Ausgangsdruck den Verdichterhub des
Schwenkkolbens unterstützt und im Verdichtertakt lediglich eine geringe Antriebsleistung des Antriebsmotors erforderlich ist. Von der Pleuelstange des
Schwenkkolbens müssen somit im Verdichtertakt lediglich geringe Druckkräfte übertragen werden, so dass die Pleuelstange auch bei hohen Ausgangsdrücken mit einer geringen Querschnittsfläche versehen werden kann. Als nachteilig ist jedoch bei einer derartigen Verdichteranlage anzusehen, dass im Saugtakt des Verdichters während des Saughubs des Schwenkkolbens der Schwenkkolben entgegen dem an der Kolbenunterseite anstehenden Ausgangsdruck bewegt werden muss, so dass von dem Antriebsmotor im Saughub eine hohe Antriebsleitung erforderlich ist. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verdichteranlage der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, die hinsichtlich des
Energieverbrauchs verbessert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Druckkapsel von dem Eingangsdruck des Verdichters beaufschlagt ist. Durch die Verbindung der
Druckkapsel mit dem Eingangsdruck und somit der Beaufschlagung der Druckkapsel von dem Eingangsdruck des Verdichters wird erzielt, dass die Unterseite des
Schwenkkolbens im Saugtakt des Verdichters während des Saughubs des
Schwenkkolbens von dem ebenfalls im Verdichterraum anstehenden Eingangsdruck des Verdichters beaufschlagt ist. Hierdurch wird erzielt, dass im Saughub des
Verdichters von dem Antriebsmotor lediglich geringe Kräfte und somit eine geringe Antriebsleistung erforderlich ist, da an der Kolbenunterseite und in dem Verdichterraum derselbe Druck der Eingangsseite des Verdichters ansteht, so dass im Sauhub des Verdichters nahezu keine Antriebsleistung des Antriebsmotors erforderlich ist. Von dem Antriebsmotor ist durch die erfindungsgemäße Beaufschlagung der
Kolbenunterseite des Schwenkkolbens von dem Eingangsdruck des Verdichters im Verdichtertakt während des Verdichterhubs des Schwenkkolbens eine Antriebsleistung aufzubringen, die jedoch lediglich über den Hubbereich des Verdichterhubs entsteht, in dem der Schwenkkolben gegen den zunehmenden Druck des Mediums arbeitet, bis das Medium den Ausgangsdruck erreicht. Durch die erfindungsgemäße
Beaufschlagung der Kolbenunterseite des Schwenkkolbens von dem Eingangsdruck des Verdichters ist somit ein geringer Energieverbrauch der Verdichteranlage erzielbar. Da in jedem Arbeitszyklus der Schwenkkolben lediglich über einen kurzen Hubbereich im Verdichtertakt von dem Ausgangsdruck beaufschlagt wird, wenn der
Schwenkkolben gegen das geöffnete Ausgangsventil in die Förderleitung fördert, kann die Bauteildimensionierung für eine ausreichende Dauerfestigkeit verringert werden. Zudem kann mit einer derartigen, von dem Eingangsdruck des Verdichters
beaufschlagten Druckkapsel die Funktion eines Schall- und Schwingungsdämpfers in der Ansaugleitung erzielt werden, der Druckschwankungen im Ansaugbereich des Verdichters ausgleicht. Schließlich wird durch eine derartige, von dem Eingangsdruck des Verdichters beaufschlagte Druckkapsel ein sicherer Betrieb des Verdichters erzielt, da mögliche Leckagen und Undichtigkeiten des Verdichters von der von dem
Eingangsdruck beaufschlagten Druckkapsel sicher aufgefangen werden, so dass insbesondere bei einem Verdichter, der zur Verdichtung von Erdgas oder Wasserstoff eingesetzt wird, ein sicherer Betrieb erzielt und sichergestellt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung ist der Schwenkkolben in einem Gehäuse angeordnet und steht über ein Exzenterwellengetriebe mit einer Abtriebswelle des Antriebsmotors in trieblicher Verbindung, wobei ein
Gehäuseinnenraum des Gehäuses über eine in dem Gehäuse angeordnete
Verbindungsöffnung mit der Druckkapsel in Verbindung steht. Über die
Verbindungsöffnung kann mit geringem Bauaufwand erzielt werden, dass die
Kolbenunterseite des Schwenkkolbens von dem in der Druckkapsel anstehenden Eingangsdruck beaufschlagt ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Befestigung des Schwenkkolbens an einem Pleuelauge des Exzenterwellengetriebes von einer
Steckverbindung gebildet und ist eine Sicherungseinrichtung vorgesehen, die von einer in das Pleuelauge einschraubbaren Sicherungsschraube gebildet ist. Bei der erfindungsgemäßen Verdichteranlage wird im Saughub die Befestigung des
Schwenkkolbens an dem Pleuelauge mit lediglich geringen Zugkräften belastet. Die geringen zu übertragenden Kräfte im Saughub des Schwenkkolbens aufgrund der erfindungsgemäßen Beaufschlagung der Kolbenunterseite des Schwenkkolbens ermöglichen es, die Befestigung des Schwenkkolbens an dem Pleuelauge zu vereinfachen und eine als Steckverbindung ausgebildete Befestigung zwischen der Pleuelstange und dem Pleuelauge auszubilden, die mittels einer Sicherungsschraube gesichert wird. Eine derartige Befestigung des Schwenkkolbens an dem Pleuelauge weist einen einfachen Bauaufwand auf und ermöglicht darüber hinaus eine einfache Montage und Demontage des Schwenkkolbens. Das Gehäuse des Verdichters ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung an dem Antriebsmotor angeflanscht, wobei die Verbindungsöffnung von einer Montageöffnung des Gehäuses gebildet ist, über die in einer Position des Schwenkkolbens eine Sicherungseinrichtung der Befestigung des Schwenkkolbens an einem Pleuelauge des Exzenterwellengetriebes zur Montage oder Demontage des Schwenkkolbens zugänglich ist, und/oder von einer im Gehäuses angeordneten Wartungsöffnung gebildet ist, wobei durch die Wartungsöffnung ein
Gehäuseinnenraum, insbesondere die Befestigung des Schwenkkolbens an einem Pleuelauge des Exzenterwellengetriebes, zugänglich ist. Über die Montageöffnung ist bei der erfindungsgemäßen Verdichteranlage eine Sicherungseinrichtung der
Befestigung des Schwenkkolbens an dem Pleuelauge zugänglich, um diese im Reparaturfall zur Montage oder Demontage des Schwenkkolbens zu lösen bzw. zu betätigen. Das Gehäuse des Verdichters der erfindungsgemäßen Verdichteranlage ist weiterhin mit einer Wartungsöffnung versehen, durch die die Befestigung des
Schwenkkolbens an dem Pleuelauge und somit der Gehäuseinnenraum im Bereich des Exzenterwellengetriebes zugänglich ist. Die Wartungsöffnung in dem Gehäuse ermöglicht somit, ohne einen Abbau des Gehäuses von der Antriebsmaschine erforderlich zu machen, eine Inspektion des Gehäuseinnenraums im Bereich des Exzenterwellengetriebes zu Wartungszwecken durchzuführen. Durch die
Reparaturöffnung kann die Sicherungseinrichtung des Schwenkkolbens an dem Pleuelauge gelöst bzw. betätigt werden, wobei über die Wartungsöffnung in dem Gehäuse die Befestigung des Schwenkkolbens an dem Pleuelauge zugänglich ist und somit der Schwenkkolben über die Wartungsöffnung von dem Pleuelauge getrennt oder mit diesem verbunden werden kann, wodurch ebenfalls bei einer Reparatur und einem Austausch des Schwenkkolbens kein vollständiger Abbau des Gehäuses von der Antriebsmaschine erforderlich wird. Bevorzugt ist die Wartungsöffnung derart dimensioniert, dass über die Wartungsöffnung der Schwenkkolben aus dem Gehäuse ausgebaut bzw. in das Gehäuse eingebaut werden kann. Mit der Reparaturöffnung und/oder der Wartungsöffnung in dem Gehäuse des Verdichters kann somit die Wartung und die Reparatur des Verdichters mit geringem Aufwand durchgeführt werden, ohne einen vollständigen Abbau des Gehäuses von der Antriebsmaschine zu erfordern. Zudem kann mit der Reparaturöffnung und/oder der Wartungsöffnung in dem Gehäuse der Gehäuseinnenraum und somit die Kolbenunterseite des
Schwenkkolbens ohne zusätzliche Verbindungsöffnungen im Gehäuse und somit ohne weiteren Bauaufwand mit der Druckkapsel verbunden werden, so dass mit geringem Bauaufwand die Kolbenunterseite des Schwenkkolbens von dem Eingangsdruck des Verdichters beaufschlagt ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Druckkapsel von einem rohrförmigen Abschnitt und einem deckeiförmigen Abschnitt gebildet, die mittels eines Flansches miteinander verbindbar sind, wobei der Flansch im Bereich des in der Druckkapsel angeordneten Verdichters angeordnet ist. Mit einer derartig geteilten Druckkapsel wird die Wartung und Reparatur des Verdichters weiter vereinfacht, da nach dem Entfernen des deckeiförmigen Abschnitts der Druckkapsel an dem
Verdichter über die Montageöffnung zu Wartungszwecken die Inspektion des
Gehäuseinnenraums des Verdichters ermöglicht wird und über die Reparaturöffnung und die Montageöffnung zur Reparaturzwecken der Schwenkkolben aus- bzw.
eingebaut werden kann. Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den
schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigt ein Schaltschema einer erfindungsgemäßen Verdichteranlage, eine konstruktive Ausführung der Verdichteranlage in einer perspektivischen Darstellung,
Figur 3 ein Verdichteraggregat der erfindungsgemäßen
Verdichteranlage in einer perspektivische Darstellung und
Figur 4 das Verdichteraggregat der Figur 2 in einem teilweisen
Längsschnitt gemäß Ansicht A in der Figur 1.
Die erfindungsgemäße Verdichteranlage 1 weist ein Verdichteraggregat 2 auf, das von einem Verdichter 3 und einem den Verdichter 3 antreibenden Antriebsmotor 4 gebildet ist, die in einer Druckkapsel 5 angeordnet sind.
Die Druckkapsel 5 ist mit einem Anschluss 6 für eine mit einem Vorratstank in
Verbindung stehende Saugleitung 7 und mit einem Anschluss 8 für eine mit einem Verbraucher in Verbindung stehende Förderleitung 9 ausgebildet. Der Innenraum der Druckkapsel 5 steht mit der Saugleitung 7 in Verbindung, so dass die Druckkapsel 5 von dem Eingangsdruck des Verdichters 3 beaufschlagt ist. Zur Steuerung der Verdichteranlage 1 ist eine elektronische Steuerung 10 vorgesehen, die mit dem Antriebsmotor 4 in Verbindung steht. Die Steuereinrichtung 10 steht weiterhin mit einem Drucksensor 11 sowie einem Temperatursensor 12 in Verbindung, die der Förderleitung 9 zugeordnet sind. In der Figur 2 ist die das in der von dem Eingangsdruck beaufschlagten Druckkapsel 5 angeordnete Verdichteraggregat 2 in einer konstruktiven Ausführung dargestellt.
Die behälterfömige Druckkapsel 5 ist aus einem rohrförmigen Abschnitt 5a und einem deckeiförmigen Abschnitt 5b gebildet, die mittels eines Flansches 13 miteinander verbindbar sind.
Das Verdichteraggregat 2 umfasst - wie in der Figur 3 dargestellt ist - ein Gehäuse 20 des Verdichter 3, das an den Antriebsmotor 4, beispielsweise einen Elektromotor, angeflanscht und als Baueinheit verbunden ist. In der Figur 3 ist hierbei das
Verdichteraggregat 2 in der in der Druckkapsel 5 eingebauten Einbaulage gemäß der Figur 2 dargestellt.
Der Flansch 13 der Druckkapsel 5 ist hierbei im Bereich des in der Druckkapsel 5 angeordneten Verdichteraggregats 2 derart angeordnet, dass nach dem Entfernen des deckelfömigen Abschnitts 5b das Verdichtergehäuse 20 des Verdichters 3 zugänglich ist.
Die Figur 4 zeigt einen teilweisen Längsschnitt des als Schwenkkolbenverdichters ausgebildeten Verdichters 3 mit dem an den Antriebsmotor 4 angeflanschten Gehäuse 2 gemäß der Ansicht A in der Figur 3.
Wie aus der Figur 4 in Verbindung mit der Figur 3 ersichtlich ist, ist das Gehäuse 20 des Verdichters 3 einstückig ausgebildet und von gegenüberliegenden Stirnwänden 15, 16 und einer umfangsseitig angeordneten Gehäuseseitenwand 17 gebildet. Die in der Figur 4 linke Stirnwand 15 des Gehäuses 20 bildet einen Befestigungsflansch 21 , mit dem das Gehäuse 20 des Verdichters 3 an einem von einem Motorschild des
Antriebsmotors 4 gebildeten Aufnahmeflansch zentriert und mittels in der Figur 4 dargestellter Schraubverbindungen 22 befestigt ist. Das Gehäuse 20 bildet einen Gehäuseinnenraum 25, in dem ein
Exzenterwellengetriebe 26 zum Antrieb des Schwenkkolbenverdichters 1 angeordnet ist. Der Verdichter 3 selbst weist einen Schwenkkolben 30 auf, der in einem
Verdichterzylinder 31 angeordnet ist, der in einer Aufnahmebohrung 32 eines planen Abschnitts der Gehäuseseitenwand 17 angeordnet und befestigt ist. Zwischen dem Verdichterzylinder 31 und dem Verdichterkolben 30 ist ein Verdichterraum ausgebildet. Die Abdichtung des Schwenkkolbens 30 gegenüber dem Verdichterraum erfolgt mittels einer entsprechenden Dichtungseinrichtung 33. An dem Verdichterzylinder 31 ist ein Zylinderkopf 34 angeordnet und befestigt, in dem ein entsprechendes Einlassventil 35 und ein Auslassventil 36 angeordnet sind.
Das in dem Gehäuseinnenraum 25 des Gehäuses 2 angeordnete
Exzenterwellengetriebe 26 zum Antrieb des Schwenkkolbens 30 umfasst eine nicht näher dargestellte Motorabtriebswelle des Antriebsmotors 4, die in der zweiten
Stirnwand 16 des Gehäuses 20 mittels eines Lagers 40 drehbar gelagert ist. In der Stirnwand 16 ist hierzu eine entsprechende Lageraufnahme 41 für das Lager 40 ausgebildet. Die Motorabtriebswelle definiert eine Längsachse L des
Exzenterwellengetriebes 26.
An der Motorabtriebswelle ist ein Exzenter 42 des Exzenterwellengetriebes 26 angeordnet, an dem ein Pleuelauge 43 angeordnet ist. Der Schwenkkolben 30 weist eine Pleuelstange 44 auf, mittels der der Schwenkkolben 30 an dem Pleuelauge 43 befestigt ist. Diese Befestigung der Pleuelstange 44 an dem Pleuelauge 43 ist von einer Steckverbindung 45 gebildet, wobei in dem Pleuelauge 43 eine bohrungsförmige Aufnahme ausgebildet ist, in die die Pleuelstange 44 des Schwenkkolbens 30 mit einem zapfenförmigen Fortsatz eingesteckt werden kann. Um den Schwenkkolben 30 in Längsrichtung der Verdichterlängsachse V zu sichern, ist eine Sicherungseinrichtung 50 für die Befestigung des Schwenkkolbens 30 an dem Pleuelauge 25 vorgesehen. Anstelle einer Steckverbindung kann der Schwenkkolben 30 ebenfalls mit einer Schraubverbindung an dem Pleuelauge 43 befestigt werden, indem die Pleuelstange 44 in eine Gewindeaufnahme des Pleuelauges 43 eingeschraubt wird. Die Sicherungseinrichtung 50 ist von einer Sicherungsschraube 51 , beispielsweise einer Madenschraube, gebildet, die in das Pleuelauge 43 stirnseitig eingeschraubt werden kann. Die Sicherungsschraube 51 gelangt hierdurch mit einer ringförmigen Nut an dem zapfenförmigen Fortsatz der Pleuelstange 44 des Schwenkkolbens 30 in Eingriff. Hierzu ist in dem Pleuelauge 43 eine Gewindebohrung für die
Sicherungsschraube 51 ausgebildet, die senkrecht zur Verdichterlängsachse V und somit parallel zur Längsachse L des Exzenterwellengetriebes 26 an der der Stirnwand 16 des Gehäuses 20 zugewandten Stirnseite des Pleuelauges 43 angeordnet und eingearbeitet ist. Mit der in der Gewindebohrung angeordneten Sicherungsschraube 51 kann der Schwenkkolben 30 im Bereich des zapfenförmigen Fortsatzes in der bohrungsförmigen Aufnahme des Pleuelauges 43 axial gesichert und somit die Befestigung des Schwenkkolbens 30 an dem Pleuelauge 43 gesichert werden. Um die Sicherungseinrichtung 50 ohne einen Abbau des Gehäuses 20 von dem Antriebsmotor 4 lösen bzw. anziehen zu können, ist an der Stirnwand 16 des
Gehäuses 20 eine Montageöffnung 55 ausgebildet, die von einer senkrecht zur Verdichterlängsachse V und somit parallel zur Längsachse L des
Exzenterwellengetriebes 26 angeordneten Montagebohrung 56 in der Stirnwand 16 des Gehäuses 20 gebildet ist. Die Montagebohrung 56 ist hierbei in der
Längsmittelebene des Gehäuses 20 und somit in der Längsmittelebene des
Verdichters 3 angeordnet, so dass in der dargestellten Lage des Schwenkkolbens 30 im oberen Totpunkt die Montageöffnung 55 in der Stirnwand 16 des Gehäuses 2 mit der Sicherungsschraube 51 an dem Pleuelauge 43 fluchtet und ein geeignetes
Werkzeug durch die an das vorgesehene Werkzeug angepasste Montagebohrung 56 geführt werden kann, um die Sicherungsschraube 51 zur Demontage des
Schwenkkolbens 30 zu lösen bzw. nach der Montage des Schwenkkolbens 30 anzuziehen. Um ohne einen Abbau des Gehäuses 20 von dem Antriebsmotor 4 den
Schwenkkolben 30 von dem Pleuelauge 43 zu Reparaturzwecken demontieren bzw. an dem Pleuelauge 43 montieren zu können und den Gehäuseinnenraum 25 mit dem Exzenterwellengetriebe 26 zu Wartungszwecken zu inspizieren, ist an der
Gehäuseseitenwand 17 erfindungsgemäß eine Wartungsöffnung 60 ausgebildet, die von einer entsprechenden Wartungsbohrung 61 in der Gehäuseseitenwand 17 gebildet ist. Wie aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich ist, ist die Wartungsöffnung 60 im Bereich und somit auf der Längsachse L des Exzenterwellengetriebes 26 und gleichzeitig senkrecht zur Verdichterlängsachse V angeordnet, so dass sich die
Bohrungslängsachse B der Wartungsbohrung 61 , die Längsachse L des
Exzenterwellengetriebes 26 und die Verdichterlängsachse V in einem Punkt schneiden.
Die Pleuelstange 44 ist im Bereich des zapfenförmigen Fortsatzes und im Bereich der Kolbenunterseite mit abgeflachten Angriffsflächen 62 bzw. 63 für ein Greifwerkzeug, beispielsweise eine Zange, versehen. Die Angriffsflächen 62, 63 können als Zweikant, Vierkant oder Sechskant ausgebildet werden. Durch die Wartungsöffnung 60 ist hierbei zumindest die Angriffsfläche 62 mit einem entsprechenden Greifwerkzeug zugänglich, um den Schwenkkolben 30 von dem Pleuelauge 43 zu demontieren bzw. am dem Pleuelauge 43 zu montieren. Die Wartungsöffnung 60 ist zudem mit einem derartigen Durchmesser versehen, dass der Schwenkkolben 30 durch die Wartungsöffnung 60 montiert und demontiert werden kann und somit der Schwenkkolben 30 über die Wartungsöffnung 60 aus dem Gehäuse 20 ausgebaut bzw. in das Gehäuse 20 eingebaut werden kann. Durch die Montageöffnung 55 in der Stirnwand 16 des Gehäuses 20 des Verdichters 3 kann somit im oberen Totpunkt des Schwenkkolbens 30 Verdichters 3 die von der Sicherungsschraube 51 gebildete Sicherungseinrichtung 50 der Befestigung des Schwenkkolbens 30 mit einem entsprechenden Werkzeug gelöst werden. Über die Wartungsöffnung 60 kann anschließend ein geeignetes Greifwerkzeug insbesondere an der Angriffsfläche 62 der Pleuelstange 44 des Schwenkkolbens 30 angesetzt werden, um die Verbindung des Schwenkkolbens 30 mit dem Pleuelauge 43 zu lösen und den Schwenkkolben 30 zu demontieren und aus dem Gehäuse 20 auszubauen. In entsprechender Weise kann zur Montage des Schwenkkolbens 15 der Schwenkkolben 30 über die Wartungsöffnung 60 in das Gehäuse 20 eingeführt werden und in das Pleuelauge 43 eingesteckt werden und anschließend die Sicherungsschraube 51 über die Montageöffnung 55 angezogen werden.
Über die Wartungsöffnung 60 kann ebenfalls der Gehäuseinnenraum25 des Gehäuses 20 des Verdichters 3 mit dem Exzenterwellengetriebe 26 inspiziert werden. Für die Wartung und Reparatur des Verdichters 1 ist somit aufgrund der Wartungsöffnung 60 und der Reparaturöffnung 55 kein Abbau des Gehäuses 20 von dem Antriebsmotor 4 und kein Abbau des Zylinderkopfes 34 und Abbau des Verdichterzylinders 31 von dem Gehäuse 20 erforderlich. Über die Reparaturöffnung 55 und die Wartungsöffnung 60 steht weiterhin der
Gehäuseinnenraum 25 mit der Druckkapsel 5 in Verbindung, so dass auf einfache Weise und ohne zusätzliche Verbindungsbohrungen in dem Gehäuse 20 eine
Beaufschlagung der Kolbenunterseite der Schwenkkolbens 30 mit dem in der
Druckkapsel 5 anstehenden Eingangsdruck des Verdichters 3 erzielt wird.
Die erfindungsgemäße Verdichteranlage 1 weist einen geringen Energieverbrauch auf, da durch die Beaufschlagung der Kolbenunterseite des Schwenkkolbens 30 von dem in der Druckkapsel 5 anstehenden Eingangsdruck lediglich Antriebsleitung des
Antriebsmotors 4 im Verdichtertakt des Schwenkkolbens 3 erforderlich ist, wenn der Schwenkkolben 30 bis zum Öffnen des Ausgangsventil 36 das Medium verdichtet und entgegen dem Ausgangsdruck in die Förderleitung 9 fördert. Über die
Reparaturöffnung 55 und die Montageöffnung 60 in dem Gehäuse 20 des Verdichters 3, die zur vereinfachten Wartung und Reparatur des Verdichters 3 vorgesehen sind, kann hierbei auf einfache Weise eine Verbindung des Gehäuseinnenraums 25 und somit der Kolbenunterseite des Schwenkkolbens 30 mit dem in der Druckkapsel 5 anstehenden Eingangsdruck erzielt werden. Die vereinfachte Reparatur und Wartung des Verdichters 3 der Verdichteranlage 2 wird dadurch erzielt, dass lediglich der deckelfömigen Abschnitts 5b der Druckkapsel 5 entfernt werden muss, um über die geöffnete Druckkapsel 5 an das Gehäuse 20 des Verdichters 3 zu gelangen und eine Wartung und Reparatur des Verdichters 3 über die Wartungsöffnung 60 und
Reparaturöffnung 55 zu ermöglichen.
Der erfindungsgemäße Verdichter wird bevorzugt zur Verdichtung von flüssigem oder gasförmigem Stickstoff von einem Eingangsdruck von im Bereich von 16 bar bei einer Eingangstemperatur von bis zu minus 160° C auf einen Ausgangsdruck von im Bereich von 60 bar verwendet.

Claims

Patentansprüche
Verdichteranlage für kryogene Medien mit einem von einem Antriebsmotor angetriebenen Verdichter in Schwenkkolbenbauweise, wobei der Antriebsmotor mit dem Verdichter in einer Druckkapsel angeordnet ist, und eine Kolbenunterseite eines Schwenkkolbens des Verdichters von dem in der Druckkapsel anstehenden Druck beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkapsel (5) von dem Eingangsdruck des Verdichters (3) beaufschlagt ist.
Verdichteranlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der
Schwenkkolben (30) in einem Gehäuse (20) angeordnet ist und über ein
Exzenterwellengetriebe (26) mit einer Abtriebswelle des Antriebsmotors (4) in trieblicher Verbindung steht, wobei ein Gehäuseinnenraum (25) des Gehäuses (20) über eine in dem Gehäuse (20) angeordnete Verbindungsöffnung mit der Druckkapsel (5) in Verbindung steht.
Verdichteranlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung des Schwenkkolbens (30) an einem Pleuelauge (43) des Exzenterwellengetriebes (26) von einer Steckverbindung (45) gebildet ist und eine Sicherungseinrichtung (50) vorgesehen ist, die von einer in das Pleuelauge (43) einschraubbaren
Sicherungsschraube (51) gebildet ist.
Verdichteranlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (20) des Verdichters (3) an dem Antriebsmotor (4) angeflanscht ist, wobei die Verbindungsöffnung von einer Montageöffnung (55) des Gehäuses (20) gebildet ist, über die in einer Position des Schwenkkolbens (30) eine
Sicherungseinrichtung (50) der Befestigung des Schwenkkolbens (30) an einem Pleuelauge (43) des Exzenterwellengetriebes (26) zur Montage oder Demontage des Schwenkkolbens (30) zugänglich ist, und/oder von einer im Gehäuse (20) angeordneten Wartungsöffnung (60) gebildet ist, wobei durch die Wartungsöffnung (60) ein Gehäuseinnenraum (25), insbesondere die Befestigung des
Schwenkkolbens (30) an einem Pleuelauge (43) des Exzenterwellengetriebes (26), zugänglich ist. Verdichteranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkapsel (5) von einem rohrförmigen Abschnitt (5a) und einem deckeiförmigen Abschnitt (5b) gebildet ist, die mittels eines Flansches (13) miteinander verbindbar sind, wobei der Flansch (13) im Bereich des in der Druckkapsel (5) angeordneten Verdichters (3) angeordnet ist.
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