EP4279740A1 - Verdichter und verfahren zum verdichten eines arbeitsmediums - Google Patents

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EP4279740A1
EP4279740A1 EP22174113.5A EP22174113A EP4279740A1 EP 4279740 A1 EP4279740 A1 EP 4279740A1 EP 22174113 A EP22174113 A EP 22174113A EP 4279740 A1 EP4279740 A1 EP 4279740A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
magazine
seal
compressor
replacement
seals
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22174113.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Robert Adler
Christoph Nagl
Markus Rasch
Markus Stephan
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.)
MAXIMATOR GmbH
Original Assignee
MAXIMATOR GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MAXIMATOR GmbH filed Critical MAXIMATOR GmbH
Priority to EP22174113.5A priority Critical patent/EP4279740A1/de
Priority to PCT/EP2023/063286 priority patent/WO2023222774A1/de
Publication of EP4279740A1 publication Critical patent/EP4279740A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/14—Provisions for readily assembling or disassembling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/02—Packing the free space between cylinders and pistons

Definitions

  • the object of the invention is to alleviate or eliminate at least individual disadvantages of the prior art.
  • the invention's particular aim is to further reduce service calls for replacing the seal.
  • the central axes of the replacement seals are arranged essentially aligned along a longitudinal axis of the magazine.
  • the location and direction information refers to the intended use condition of the compressor.
  • the replacement seals (with the unused sealing elements) are thus arranged in a storage position with aligned, i.e. aligned in a line, central axes along the longitudinal axis of the magazine.
  • This design makes it possible to accommodate a significantly larger number of replacement seals in the magazine ("new magazine") in a space-saving manner. This means that the intervals for service calls can be further increased.
  • the seal has a particularly annular seal carrier, to which at least one annular sealing element is attached.
  • the annular sealing element lies sealingly against the jacket of the compressor piston.
  • the seal can have an axial sealing element for sealing in the longitudinal direction of the compressor piston.
  • the replacement seals are preferably constructed identically to the seal.
  • a plunger piston is preferably provided as the compressor piston, which can be moved back and forth along a cylinder.
  • the compressor piston can be driven in various ways, for example with a hydraulic pump.
  • the compressor can have one or more compressor stages.
  • the magazine has a longitudinal guide for guiding the replacement seals essentially in the direction of the longitudinal axis of the magazine.
  • the longitudinal guide is preferably designed to keep the replacement seals laterally, i.e. in any direction perpendicular to the longitudinal axis of the magazine, essentially free of play.
  • the replacement seals are arranged to be movable only in the direction of the longitudinal axis of the magazine.
  • the longitudinal guide can, for example, have guide rods which extend in the direction of the longitudinal axis of the magazine.
  • the replacement seals are each stacked one above the other along the magazine in a substantially horizontal position (i.e. with the main plane of the replacement seal essentially horizontally aligned).
  • the replacement seals are arranged as a substantially vertical stack along the magazine.
  • the longitudinal axis of the magazine extends essentially in the vertical direction.
  • a large number of replacement seals can be stored in a space-saving manner. The top replacement seal can be moved from the storage position within the magazine upwards into a changing position to enable the replacement seal to be replaced.
  • the changing device has a feed drive for displacing the replacement seals, preferably together, essentially in the direction of the longitudinal axis of the magazine.
  • the arrangement of replacement seals can be moved along the magazine, raised or lowered, in particular in the vertical direction, depending on the design, in order to move one of the replacement seals, in particular the top replacement seal, from a storage position to one to transfer changing position.
  • an electric motor, a spindle, a hydraulic or a pneumatic drive can be provided as the feed drive.
  • the changing device has a platform for the (top) arrangement of the replacement seals, with the feed drive being set up to move the platform together with the replacement seals.
  • the feed drive By activating the feed drive, the stack of replacement seals on the platform can be raised to place the top replacement seal in the changing position.
  • the changing device is preferably set up to move the seal away from the compressor piston or to bring the replacement seal to the compressor piston.
  • the changing device has a slide.
  • the slider can be set up to move the seal, in particular substantially orthogonally to the longitudinal direction of the compressor piston, from an operating position arranged in alignment with the compressor piston into a changing position arranged in alignment with the replacement seals.
  • the slide can be set up to move one of the replacement seals, in particular substantially perpendicular to the longitudinal axis of the magazine, from a changing position arranged in alignment with the other replacement seals into an operating position arranged in alignment with the compressor piston.
  • the slide is preferably connected to an actuator, for example another electric motor, another spindle, hydraulic or pneumatic drive.
  • the slide has a receiving ring for receiving the seal and/or the replacement seal.
  • the (replacement) seal is preferably arranged essentially without play within the receiving ring.
  • the used seal can be disposed of particularly easily into the further magazine.
  • the feed drive for moving the replacement seals is further set up to move the seal arranged in the changing position into the further magazine.
  • the replacement seal can be moved from the storage position to the changing position and the seal can be moved from the changing position to a receiving position within the further magazine.
  • the feed drive can be used to move the seal from the changing position within the slide to the receiving position within the further magazine and the replacement seal from the storage position within the magazine to the changing position within the slide.
  • a cover plate is arranged between two of the replacement seals.
  • the cover plate is preferably not connected to the replacement seal. This means that the replacement seal can remain transferred from the changing position to the operating position without taking the adjacent cover plate with it.
  • an opening in the magazine can be closed between changing processes.
  • the cover plate at the opening of the magazine can be taken into the other magazine when the next replacement seal moves into the changing position. This also allows a further opening of the additional magazine to be closed between changing processes. It is also advantageous that the cover plates protect the individual (replacement) seals within the (additional) magazine.
  • the magazine has one first position claw for holding the cover plate and / or the further magazine has a second position claw for holding the cover plate.
  • the first or second position claw can have elastically deflectable holding elements for snapping the cover plate into place.
  • the compressor piston can be moved against one of the replacement seals of the magazine into a retracted position beyond an operational dead center.
  • the compressor piston moves between two operational dead centers.
  • the compressor piston is moved past one of the dead centers to the retracted position, thereby pulling the compressor piston out of the seal.
  • the seal can then be transferred from the operating position to the changing position, preferably via the slide.
  • the compressor piston is connected to another compressor piston via a transfer chamber.
  • the further compressor piston is preferably arranged essentially parallel to the compressor piston.
  • a part, in particular the lower part, of the compressor piston is arranged in a receiving cylinder, wherein in the first end position of the compressor an annular gap can be formed between the compressor piston and the wall of the receiving cylinder.
  • a part, in particular the lower part, of the further compressor piston can be arranged in a further receiving cylinder, wherein a further annular gap can be formed between the further compressor piston and the wall of the further receiving cylinder.
  • the annular gap is preferably connected to a drive machine, for example a high-pressure pump, via a chamber, and the further annular gap is preferably connected to a drive machine, for example a high-pressure pump, via a further chamber.
  • the chamber is connected to the pressure side via a valve, in particular a slide valve Drive machine
  • the further chamber is connected to a suction side of the drive machine via a further valve, in particular a slide valve.
  • the transfer chamber is preferably filled with a hydraulic fluid in order to redirect the movement of the compressor piston, in particular by 180 °, to the further compressor piston, so that the further compressor piston is moved counter to the direction of the compressor piston.
  • the further chamber is connected to the pressure side and the chamber to the suction side of the drive machine. This reverses the direction of movement of the further compressor piston, with the movement being transmitted to the compressor piston via the hydraulic fluid in the transfer chamber.
  • the compressor piston and the further compressor piston can be driven via the drive machine in particular hydraulically or pneumatically.
  • a pressure converter can be provided on the compressor piston, with which the annular gap is closed off from the transfer chamber.
  • a further pressure converter can be provided on the further compressor piston, with which the further annular gap is closed off from the transfer chamber.
  • the (pneumatic or hydraulic) drive pressure is transferred to the hydraulic fluid in the transfer chamber via the pressure converter or the additional pressure converter.
  • a gaseous working medium in particular molecular hydrogen, natural gas, nitrogen, argon, helium, or a mixture of several of the media mentioned, is preferably provided as the working medium.
  • a compressor 1 which (as shown) has one compressor stage or several compressor stages (not shown).
  • the compressor 1 has at least one high-pressure compressor piston 2 with a longitudinal axis or longitudinal direction A1.
  • the compressor piston 2 moves back and forth within a cylinder 3 between a first and a second operational dead center.
  • a (high-pressure) sealing device hereinafter referred to as seal 4
  • the compressor piston 2 seals a first volume 3A within the cylinder 3 from a second volume 3B.
  • the seal 4 has a seal carrier 4A, on which an annular sealing element 5 with a central axis 6 (ie an axis passing through the center of the annular sealing element 5 in the axial direction) and an axial seal 4B are provided.
  • the central axis 6 of the seal 4 is aligned, ie in a line, with the longitudinal direction A1 of the compressor piston 2.
  • the annular sealing element 5 sits sealingly on the jacket of the compressor piston 2.
  • a magazine 7 is provided with several, in particular at least 5, preferably more than 10, replacement (high-pressure) seals 8, which are designed identically to the seal 4.
  • the replacement seals 8 each have a replacement seal carrier 9A, an annularly circumferential replacement sealing element 9B with a central axis 10 (ie an axis passing through the center of the annular replacement sealing element 9B in the axial direction) and a replacement axial seal 9C.
  • the seal 4 can be exchanged for one of the replacement seals 8 of the magazine 7.
  • FIG. 1 Furthermore, it can be seen that the central axes 10 of the replacement seals 8 are aligned with one another in the storage position shown, ie in a line, along a central longitudinal axis A2 of the magazine 7. If the longitudinal axis A2 of the magazine 7 extends in the vertical direction, as in the example shown, the replacement seals 8 are each stacked one above the other in a substantially horizontal position, ie with vertically aligned center axes 10, along the longitudinal axis A2 of the magazine 7.
  • the magazine 7 has a longitudinal guide 12, here with individual guide rods, which Hold the replacement seals 6 in position laterally, ie in every direction perpendicular to the longitudinal axis A2.
  • the changing device 11 has a feed drive 13 for displacing the replacement seals 8 in the direction of the longitudinal axis A2 of the magazine 7.
  • the changing device 11 has a platform 14, which is connected, for example via driver rods or directly to the feed drive 13.
  • the replacement seals 8 are arranged on the pedestal 14. By activating the feed drive 13, the platform 14 together with the replacement seals 8 can be moved either up or down.
  • the changing device 11 has a slide 15.
  • the seal 4 can be turned into a seal that runs perpendicular to the longitudinal direction A1 of the compressor piston 2
  • Fig. 1 shown operating position can be moved into a changing position adjacent, here above, of the magazine 7.
  • the central axis 6 of the seal 4 is arranged aligned with the longitudinal axis A1 of the compressor piston 2.
  • the central axis 6 of the seal 4 is arranged aligned with the longitudinal axis A2 of the magazine 7.
  • one of the replacement seals 8 can be moved from a change position arranged concentrically to the magazine into an operating position in a direction perpendicular to the longitudinal axis A2 of the magazine 7 (and thus also to the longitudinal direction A1 of the compressor piston 2, which runs parallel in the embodiment shown). be postponed.
  • the central axis 10 of the replacement seal 8 is arranged aligned with the longitudinal axis A2 of the magazine 7.
  • the central axis 10 of the replacement seal 8 is arranged aligned with the longitudinal axis A1 of the compressor piston 2.
  • the slide 15 in the embodiment shown has a receiving ring 16, which (depending on the process step) accommodates the seal 4 or the replacement seal 8 inside.
  • the slide 15 is displaceably mounted in a base body 15A of the compressor.
  • the slider 15 is connected to an actuator 15B, for example a hydraulic cylinder-piston drive.
  • a sliding ring 15C serves as an upper limit for the slide 15.
  • the compressor 1 also has a further magazine 17, in which the replaced seal 4 and further used replacement seals 8 can be accommodated.
  • a used seal 23 is arranged in the further magazine 17.
  • the longitudinal axis of the further magazine 17 is arranged in alignment, ie in a line, with the longitudinal axis A2 of the magazine 7.
  • the further magazine 17 is arranged adjacent to, here above, the magazine 7.
  • the further magazine 17 is designed, corresponding to the magazine 7, to accommodate the seal 4 and used replacement seals 8 with central axes aligned with one another.
  • the feed drive 13 described above is set up to move the seal 4, which has been moved into the changing position, from the slide 15 into the storage position in the further magazine 17 and to move the front, here the top, replacement seal 8 from the storage position in the magazine 7 into the changing position in slider 15.
  • cover plates 18 are each arranged between two replacement seals 8.
  • the magazine 7 has a first (lower) positioning claw 19 for holding one of the cover plates 18.
  • the further magazine 17 has a second (upper) positioning claw 20 for holding one of the cover plates 18.
  • the first 19 and the second position claw 20 each have elastically deflectable holding elements.
  • Fig. 1 As can be seen, the compressor piston 2 can be moved into an in Fig. 1 shown, retracted position can be moved beyond the operational first dead center, so that the annular sealing element 5 of the seal 4 is released in the axial direction from the jacket of the cylinder piston 2.
  • a pretensioning device 21 is provided, which is in particular hydraulic or with a gas is operated.
  • the pretensioning device 21 presses the seal 4 against an end face of the cylinder tube 3.
  • the cylinder tube 3 is sealed against the seal carrier 4A with the axial seal 4B.
  • the process for replacing the seal 4 with the replacement seal 8 is as follows.
  • a leakage of the working medium from the first volume 3A formed at the seal 4 is transferred into the second volume 3B.
  • the second volume 3B is fluidly connected to a device for leak detection. This device is known per se in the prior art, so the device 20 does not need to be discussed in more detail here. If a leak in the seal 4 is detected (using a device known per se in the prior art) and exceeds a permissible level, an automatic seal replacement is initiated at the earliest possible point in time.
  • the first volume 3A located in the high-pressure cylinder 3 is relieved and, for example, introduced into a chimney line.
  • the compressor piston 2 is moved along the first longitudinal axis A1, here lowered, to such an extent that the operational first, here the lower, dead center, for example 260 mm, is exceeded.
  • the stroke of the compressor piston 2 can reach, for example, 300 mm.
  • the biasing device 21 is transferred to a relaxed state, whereby the seal 4 is released.
  • the actuator 15B for the slide 15 is actuated.
  • the slide 15 with the seal 4 is moved from the operating position to the changing position.
  • the seal 4 is placed on the cover or separating plate 18, which closes the opening of the magazine 7.
  • the feed drive 13 is then actuated, whereby the platform 14 and the replacement seals 8 are advanced.
  • the Stack of replacement seals 8 is raised until another of the cover plates 18, together with the replacement seal 8 on it, snaps into the first position claw 19.
  • the cover plate 18, which closes the magazine 7 and is engaged in the first positioning claw 19, together with the worn seal 4, is raised until this cover plate 18 engages in the second positioning claw 20.
  • the seal 4 is thus stored in the further magazine 17 (ie in the old magazine).
  • the platform 14 can then be lowered again by the feed drive 13.
  • the replacement seal 8 arranged in the slide 15 is moved into the operating position with the actuator 15b.
  • the compressor piston 2 is transferred to the operational stroke position.
  • the compressor piston 2 is inserted along the first longitudinal axis A1 into the replacement seal 8 arranged in the operating position.
  • the pretensioning device 21 is then actuated in order to press the replacement seal 8 into the cylinder tube 3.
  • the first space 3A is thus sealed from the environment and the second space 3B by the axial sealing element and the annular sealing element of the replacement seal 8.
  • the compressor 1 provides hydrogen with a maximum output pressure of 1050 bar.
  • the compressor piston 2 can be driven, for example, by a hydraulic fluid.
  • Fig. 2 shows a preferred embodiment of the compressor 1, in which the compressor piston 2 is connected to a further compressor piston 25 via a transfer chamber 24.
  • the further compressor piston 25 is arranged essentially parallel to the compressor piston 2.
  • a part of the compressor piston 2 is arranged in a receiving cylinder 26, in which (in Fig. 2 shown) first end position of the compressor 1, an annular gap 27 is formed between the compressor piston 2 and the wall of the receiving cylinder 26. Accordingly, part of the further compressor piston 25 is in another
  • Receiving cylinder 28 is arranged, with a further annular gap 33 being formed between the further compressor piston 25 and the wall of the further receiving cylinder 28.
  • the annular gap 27 is connected to a drive machine, for example a high-pressure pump, via a chamber 29, and the further annular gap 33 via a further chamber 30.
  • the chamber 29 is connected to the pressure side of the drive machine via a valve, in particular a slide valve
  • the further chamber 30 is connected to a suction side of the drive machine via a further valve, in particular a slide valve.
  • the transfer chamber 24 is filled with a hydraulic fluid in order to redirect the movement of the compressor piston 2 by 180 ° to the further compressor piston 25, so that the further compressor piston 25 is moved counter to the direction of the compressor piston 2.
  • valves When one end position is reached, the valves are switched over, whereby the further chamber 30 is connected to the pressure side and the chamber 29 to the suction side of the drive machine. This reverses the direction of movement of the further compressor piston 25, with the movement being transmitted to the compressor piston 2 via the hydraulic fluid in the transfer chamber 24.
  • the compressor piston 2 and the further compressor piston 25 can be driven hydraulically or pneumatically via the drive machine.
  • a pressure converter 31 is provided on the compressor piston 2, with which the annular gap 27 is closed off from the transfer chamber 24.
  • a further pressure converter 32 is provided on the further compressor piston 25, with which the further annular gap 33 is closed off from the transfer chamber 24.
  • the (pneumatic or hydraulic) drive pressure is transmitted to the hydraulic fluid in the transfer chamber 24 via the pressure converter 31 or the further pressure converter 32.

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Abstract

Verdichter (1) und Verfahren zum Verdichten eines Arbeitsmediums, aufweisend:einen ein Arbeitsmedium verdichtenden Verdichterkolben (2),eine Dichtung (4) zur Abdichtung des Verdichterkolbens (2),ein Magazin (7), welches mehrere Ersatz-Dichtungen (8) enthält,eine Wechselvorrichtung (11) zum Austauschen der Dichtung (4) gegen eine der Ersatz-Dichtungen (8) des Magazins (7), wobei die Mittelachsen (10) der Ersatz-Dichtungen (8) im Wesentlichen fluchtend entlang einer Längsachse (A2) des Magazins (7) angeordnet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Verdichter, aufweisend:
    • einen ein Arbeitsmedium verdichtenden Verdichterkolben,
    • eine Dichtung zur Abdichtung des Verdichterkolbens,
    • ein Magazin, welches mehrere Ersatz-Dichtungen enthält,
    • eine Wechselvorrichtung zum Austauschen der Dichtung gegen eine der Ersatz-Dichtungen des Magazins.
  • Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verdichten eines Arbeitsmediums, mit den Schritten:
    • Bewegen eines das Arbeitsmedium verdichtenden Verdichterkolbens, wobei der Verdichterkolben mit einer Dichtung abgedichtet wird,
    • Vorsehen eines Magazins mit mehreren Ersatz-Dichtungen,
    • Austauschen der Dichtung gegen eine der Ersatz-Dichtungen des Magazins.
  • Wie in der EP 3 514 380 A1 geschildert wird, ist der Dichtungsaustausch bei herkömmlichen Hochdruckverdichtern sehr kompliziert und aufwendig. Die EP 3 514 380 A1 schlägt demgegenüber einen Verdichter vor, bei welchem der Dichtungsaustausch automatisiert wird. Wenn die Hochdruckdichtung die Abdichtung des Hochdruckkolbens aufgrund von Verschleiß oder Beschädigung nicht mehr gewährleisten kann, wird eine Wechselvorrichtung aktiviert, mit welcher die Hochdruckdichtung gegen eine Ersatz-Hochdruckdichtung ausgetauscht wird. Wenn sämtliche (Ersatz-)Hochdruckdichtungen verschlissen sind, kann das Magazin als Ganzes gegen ein entsprechendes Magazin mit unverbrauchten Ersatz-Hochdruckdichtungen getauscht werden oder es können neue Ersatz-Hochdruckdichtungen in das Magazin eingelegt werden. Bei diesem Stand der Technik wurden bereits verschiedene Ausführungen von Magazinen offenbart, mit denen die einzelnen Ersatz-Hochdruckdichtungen vorgehalten werden können. Je nach Ausführung kann das Magazin gedreht oder verschoben werden.
  • Dieser Stand der Technik bringt eine wesentliche Verbesserung gegenüber herkömmlichen Hochdruckverdichtern mit sich, welche beispielsweise für die Bereitstellung von Hochdruckverdichtern genutzt werden. Nachteiligerweise ist jedoch die Anzahl an Ersatz-Dichtungen bei dem rotativen Magazin aus Platzgründen begrenzt. Auch die Positioniergenauigkeit könnte erhöht werden. Diese Nachteile sind auch bei der verschieblichen Ausführung des Magazins vorhanden, bei welcher die Ersatz-Hochdruckdichtung in derselben Ebene wie die Hochdruckdichtung angeordnet ist.
  • Demnach besteht die Aufgabe der Erfindung darin, zumindest einzelne Nachteile des Standes der Technik zu lindern bzw. zu beseitigen. Die Erfindung setzt sich insbesondere zum Ziel, die Serviceeinsätze für den Tausch der Dichtung weiter zu reduzieren.
  • Beim erfindungsgemäßen Verdichter mit Wechselvorrichtung zum Austauschen der Dichtung sind die Mittelachsen der Ersatz-Dichtungen im Wesentlichen fluchtend entlang einer Längsachse des Magazins angeordnet.
  • Für die Zwecke dieser Offenbarung beziehen sich die Orts- und Richtungsangaben, wie "oben", "unten", "horizontal", "vertikal", auf den bestimmungsgemäßen Gebrauchszustand des Verdichters.
  • Somit sind die Ersatz-Dichtungen (mit den unverbrauchten Dichtelementen) in einer Vorratsstellung mit fluchtenden, d.h. in einer Linie ausgerichteten, Mittelachsen entlang der Längsachse des Magazins angeordnet. Diese Ausführung ermöglicht es, eine wesentlich größere Anzahl von Ersatz-Dichtungen in dem Magazin ("Neu-Magazin") platzsparend unterzubringen. Somit können die Intervalle für die Serviceeinsätze weiter erhöht werden.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Dichtung einen insbesondere ringförmigen Dichtungsträger auf, an welchem zumindest ein ringförmiges Dichtungselement angebracht ist. Im Verdichterbetrieb beim Verdichten des Arbeitsmediums liegt das ringförmige Dichtungselement dichtend am Mantel des Verdichterkolbens an. Weiters kann die Dichtung ein Axialdichtungselement zur Abdichtung in Längsrichtung des Verdichterkolbens aufweisen. Die Ersatz-Dichtungen sind bevorzugt ident zu der Dichtung aufgebaut.
  • Als Verdichterkolben ist bevorzugt ein Plungerkolben vorgesehen, welcher entlang eines Zylinders hin- und her beweglich ist. Der Verdichterkolben kann auf verschiedene Weise angetrieben werden, beispielsweise mit einer Hydraulikpumpe. Der Verdichter kann eine oder mehrere Verdichterstufen aufweisen.
  • Bei einer bevorzugten Ausführung weist das Magazin eine Längsführung zur Führung der Ersatz-Dichtungen im Wesentlichen in Richtung der Längsachse des Magazins auf. Die Längsführung ist bevorzugt dazu eingerichtet, die Ersatz-Dichtungen seitlich, d.h. in jede Richtung senkrecht zur Längsachse des Magazins, im Wesentlichen spielfrei zu halten. Somit sind die Ersatz-Dichtungen in der Vorratsstellung innerhalb des Magazins ausschließlich in Richtung der Längsachse des Magazins beweglich angeordnet. Die Längsführung kann beispielsweise Führungsstangen aufweisen, welche in Richtung der Längsachse des Magazins erstreckt sind.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Ersatz-Dichtungen jeweils im Wesentlichen in horizontaler Lage (d.h. mit im Wesentlichen horizontaler Ausrichtung der Hauptebene der Ersatz-Dichtung) übereinander entlang des Magazins gestapelt. Somit sind die Ersatz-Dichtungen bei dieser Ausführung als im Wesentlichen vertikaler Stapel entlang des Magazins angeordnet. Die Längsachse des Magazins erstreckt sich bei dieser Ausführung im Wesentlichen in vertikaler Richtung. Vorteilhafterweise kann so eine große Anzahl von Ersatz-Dichtungen platzsparend vorgehalten werden. Die jeweils oberste Ersatz-Dichtung kann von der Vorratsstellung innerhalb des Magazins nach oben in eine Wechselstellung verschoben werden, um das Einwechseln der Ersatz-Dichtung zu ermöglichen.
  • Für den Austausch der Dichtung gegen die Ersatz-Dichtung ist es günstig, wenn die Wechselvorrichtung einen Vorschubantrieb zur Verschiebung der Ersatz-Dichtungen, vorzugsweise gemeinsam, im Wesentlichen in Richtung der Längsachse des Magazins aufweist. Durch Betätigung des Vorschubantriebs kann die Anordnung von Ersatz-Dichtungen entlang des Magazins verschoben, je nach Ausführung insbesondere in vertikaler Richtung angehoben bzw. abgesenkt, werden, um eine der Ersatz-Dichtungen, insbesondere die oberste Ersatz-Dichtung, von einer Vorratsstellung in eine Wechselstellung zu überführen. Als Vorschubantrieb kann beispielsweise ein Elektromotor, ein Spindel-, ein Hydraulik-, oder ein Pneumatikantrieb vorgesehen sein.
  • Zum gemeinsamen Anheben und Absenken der Ersatz-Dichtungen ist es günstig, wenn die Wechselvorrichtung ein Podest zur (oberseitigen) Anordnung der Ersatz-Dichtungen aufweist, wobei der Vorschubantrieb zum Verschieben des Podests samt der Ersatz-Dichtungen eingerichtet ist. Durch Aktivieren des Vorschubantriebs kann der Stapel von Ersatz-Dichtungen auf dem Podest angehoben werden, um die oberste Ersatz-Dichtung in der Wechselstellung anzuordnen.
  • Darüber hinaus ist die Wechselvorrichtung bevorzugt dazu eingerichtet, die Dichtung vom Verdichterkolben wegzuführen bzw. die Ersatz-Dichtung an den Verdichterkolben heranzuführen. Zu diesem Zweck weist die Wechselvorrichtung bei einer bevorzugten Ausführungsform einen Schieber auf. Der Schieber kann einerseits zum Verschieben der Dichtung, insbesondere im Wesentlichen orthogonal zur Längsrichtung des Verdichterkolbens, von einer fluchtend mit dem Verdichterkolben angeordneten Betriebsposition in eine fluchtend mit den Ersatz-Dichtungen angeordnete Wechselposition eingerichtet sein. Weiters kann der Schieber zum Verschieben einer der Ersatz-Dichtungen, insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Magazins, von einer fluchtend mit den anderen der Ersatz-Dichtungen angeordneten Wechselstellung in eine fluchtend mit dem Verdichterkolben angeordnete Betriebsstellung eingerichtet sein. Bevorzugt ist der Schieber mit einem Aktor, beispielsweise einem weiteren Elektromotor, einem weiteren Spindel-, Hydraulik-, oder Pneumatikantrieb, verbunden.
  • Zum zuverlässigen Verschieben der Dichtung zwischen der Betriebs- und der Wechselposition bzw. der Ersatz-Dichtung zwischen der Wechsel- und der Betriebsstellung ist es günstig, wenn der Schieber einen Aufnahmering zur Aufnahme der Dichtung und/oder der Ersatz-Dichtung aufweist. Bevorzugt ist die (Ersatz-)Dichtung im Wesentlichen spielfrei innerhalb des Aufnahmerings angeordnet.
  • Zur Entsorgung der Dichtung nach dem Auswechseln ist es günstig, wenn ein weiteres Magazin ("Alt-Magazin") zur Aufnahme der ausgewechselten Dichtung vorgesehen ist.
  • Wenn die Längsachse des weiteren Magazins im Wesentlichen fluchtend zu, d.h. in einer Linie mit, der Längsachse des Magazins angeordnet ist, kann die verbrauchte Dichtung besonders einfach in das weitere Magazin entsorgt werden.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Vorschubantrieb zum Verschieben der Ersatz-Dichtungen weiters dazu eingerichtet, die in der Wechselposition angeordnete Dichtung in das weitere Magazin zu verschieben. Durch eine einzelne Betätigung des Vorschubantriebs kann somit die Ersatz-Dichtung von der Vorratsstellung in die Wechselstellung und die Dichtung von der Wechselposition in eine Aufnahmeposition innerhalb des weiteren Magazins verschoben werden. Bei einer Ausführung mit dem Schieber kann mit dem Vorschubantrieb die Dichtung von der Wechselposition innerhalb des Schiebers in die Aufnahmeposition innerhalb des weiteren Magazins und die Ersatz-Dichtung von der Vorratsstellung innerhalb des Magazins in die Wechselstellung innerhalb des Schiebers verschoben werden.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist jeweils eine Deckplatte zwischen zwei der Ersatz-Dichtungen angeordnet. Die Deckplatte ist bevorzugt nicht mit der Ersatz-Dichtung verbunden. Somit kann die Ersatz-Dichtung von der Wechselstellung in die Betriebsstellung überführt bleiben, ohne die benachbarte Deckplatte mitzunehmen. Mit Hilfe dieser Deckplatte kann daher eine Öffnung des Magazins zwischen den Wechselvorgängen verschlossen werden. Weiters kann die Deckplatte an der Öffnung des Magazins in das weitere Magazin mitgenommen werden, wenn die nächste Ersatz-Dichtung in die Wechselstellung nachrückt. Dadurch kann auch eine weitere Öffnung des weiteren Magazins zwischen den Wechselvorgängen verschlossen werden. Günstig ist weiters, dass die Deckplatten die einzelnen (Ersatz-)Dichtungen innerhalb des (weiteren) Magazins schützen.
  • Bei dieser Ausführungsform ist es günstig, wenn das Magazin eine erste Positionskralle zum Festhalten der Deckplatte und/oder das weitere Magazin eine zweite Positionskralle zum Festhalten der Deckplatte aufweist. Die erste bzw. zweite Positionskralle kann elastisch auslenkbare Halteelemente zum Einrasten der Deckplatte aufweisen.
  • Um die Dichtung vom Umfang des Verdichterkolbens zu lösen, ist es vorteilhaft, wenn der Verdichterkolben gegen eine der Ersatz-Dichtungen des Magazins in eine zurückgezogene Position jenseits eines betriebsmäßigen Totpunkts verschieblich ist. In Betrieb bewegt sich der Verdichterkolben zwischen zwei betriebsmäßigen Totpunkten. Zum Austauschen der Dichtung wird der Verdichterkolben über einen der Totpunkte hinaus in die zurückgezogene Position verschoben, wodurch der Verdichterkolben aus der Dichtung gezogen wird. Anschließend kann die Dichtung, vorzugsweise über den Schieber, von der Betriebs- in die Wechselposition überführt werden.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verdichters ist der Verdichterkolben über eine Transferkammer mit einem weiteren Verdichterkolben verbunden. Der weitere Verdichterkolben ist bevorzugt im Wesentlichen parallel zum Verdichterkolben angeordnet.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Teil, insbesondere der untere Teil, des Verdichterkolbens in einem Aufnahmezylinder angeordnet, wobei in der ersten Endstellung des Verdichters ein Ringspalt zwischen dem Verdichterkolben und der Wandung des Aufnahmezylinders ausgebildet sein kann. Entsprechend kann ein Teil, insbesondere der untere Teil, des weiteren Verdichterkolbens in einem weiteren Aufnahmezylinder angeordnet sein, wobei ein weiterer Ringspalt zwischen dem weiteren Verdichterkolben und der Wandung des weiteren Aufnahmezylinders gebildet sein kann.
  • Der Ringspalt ist bevorzugt über eine Kammer, der weitere Ringspalt ist bevorzugt über eine weitere Kammer mit einer Antriebsmaschine, beispielsweise einer Hochdruckpumpe, verbunden. In einer ersten Stellung ist die Kammer über ein Ventil, insbesondere Schieberventil, mit der Druckseite der Antriebsmaschine, die weitere Kammer über ein weiteres Ventil, insbesondere Schieberventil, mit einer Saugseite der Antriebsmaschine verbunden. Die Transferkammer ist bevorzugt mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt, um die Bewegung des Verdichterkolbens insbesondere um 180° auf den weiteren Verdichterkolben umzulenken, so dass der weitere Verdichterkolben entgegen der Richtung des Verdichterkolbens bewegt wird. In einer zweiten Stellung ist die weitere Kammer mit der Druckseite und die Kammer mit der Saugseite der Antriebsmaschine verbunden. Dadurch wird die Bewegungsrichtung des weiteren Verdichterkolbens umgekehrt, wobei die Bewegung über die Hydraulikflüssigkeit in der Transferkammer auf den Verdichterkolben übertragen wird.
  • Der Antrieb des Verdichterkolbens und des weiteren Verdichterkolbens über die Antriebsmaschine kann insbesondere hydraulisch oder pneumatisch erfolgen. Am Verdichterkolben kann ein Druckumsetzer vorgesehen sein, mit welchem der Ringspalt gegenüber der Transferkammer abgeschlossen ist. Entsprechend kann am weiteren Verdichterkolben ein weiterer Druckumsetzer vorgesehen sein, mit welchem der weitere Ringspalt gegenüber der Transferkammer abgeschlossen ist. Über den Druckumsetzer bzw. über den weiteren Druckumsetzer wird der (pneumatische oder hydraulische) Antriebsdruck) auf die Hydraulikflüssigkeit in der Transferkammer übertragen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verdichten eines Arbeitsmediums, weist zumindest die folgenden Schritte auf:
    • Bewegen eines das Arbeitsmedium verdichtenden Verdichterkolbens, wobei der Verdichterkolben mit einer Dichtung ein erstes Volumen gegen ein zweites Volumen abdichtet,
    • Vorsehen eines Magazins mit mehreren Ersatz-Dichtungen,
    • Austauschen der Dichtung gegen eine der Ersatz-Dichtungen in dem Magazin, wobei die Mittelachsen der Ersatz-Dichtungen im Wesentlichen fluchtend entlang einer Längsachse des Magazins angeordnet werden.
  • Das Austauschen der Dichtung gegen eine der Ersatz-Dichtungen des Magazins umfasst bevorzugt einen oder mehrere, insbesondere alle, der folgenden Schritte:
    • Verschieben des Verdichterkolbens in eine zurückgezogene Position jenseits eines betriebsmäßigen Totpunkts, und/oder
    • Verschieben der Dichtung, insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des Verdichterkolbens, von einer fluchtend mit dem Verdichterkolben angeordneten Betriebsposition in eine fluchtend mit den Ersatz-Dichtungen angeordnete Wechselposition, und/oder
    • Verschieben der in der Wechselposition angeordneten Dichtung, insbesondere im Wesentlichen in Richtung der Längsachse des Magazins, in eine Ablageposition in einem weiteren Magazin, und/oder
    • Verschieben einer der Ersatz-Dichtungen, insbesondere im Wesentlichen in Richtung der Längsachse des Magazins, in eine der Wechselposition der Dichtung entsprechende Wechselstellung,
    • Verschieben der in der Wechselstellung angeordneten Ersatz-Dichtung, insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Magazins, in eine fluchtend mit dem Verdichterkolben angeordnete Betriebsstellung, und/oder
    • Einschieben des Verdichterkolbens in die in der Betriebsstellung angeordnete Ersatz-Dichtung.
  • Als Arbeitsmedium ist bevorzugt ein gasförmiges Arbeitsmedium, insbesondere molekularer Wasserstoff, Erdgas, Stickstoff, Argon, Helium, oder ein Gemisch aus mehreren der genannten Medien, vorgesehen.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels weiter erläutert. In der Zeichnung zeigt:
    • Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Verdichter mit einer Wechselvorrichtung zum Austauschen einer verbrauchten Dichtung gegen eine neue Ersatz-Dichtung.
    • Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform des Verdichters, bei welcher ein Verdichterkolben über eine Transferkammer mit einem weiteren Verdichterkolben verbunden ist.
  • Fig. 1 einen Verdichter 1, welcher (wie dargestellt) eine Verdichterstufe oder mehrere Verdichterstufen (nicht dargestellt) aufweisen kann. Der Verdichter 1 weist zumindest einen Hochdruck-Verdichterkolben 2 mit einer Längsachse bzw. Längsrichtung A1 auf. Der Verdichterkolben 2 bewegt sich innerhalb eines Zylinders 3 zwischen einem ersten und einem zweiten betriebsmäßigen Totpunkt hin- und her. Mit einer (Hochdruck-)Dichtvorrichtung, nachfolgend kurz Dichtung 4, dichtet der Verdichterkolben 2 ein erstes Volumen 3A innerhalb des Zylinders 3 gegenüber einem zweiten Volumen 3B ab. Die Dichtung 4 weist einen Dichtungsträger 4A auf, an dem ein ringförmig umlaufendes Dichtelement 5 mit einer Mittelachse 6 (d.h. einer in axialer Richtung den Mittelpunkt des ringförmigen Dichtelements 5 durchsetzenden Achse) und eine Axialdichtung 4B vorgesehen sind. In der Betriebsposition ist die Mittelachse 6 der Dichtung 4 fluchtend, d.h. in einer Linie, mit der Längsrichtung A1 des Verdichterkolbens 2 angeordnet. Beim Verdichten des Arbeitsmediums sitzt das ringförmige Dichtelement 5 dichtend am Mantel des Verdichterkolbens 2.
  • Wie aus Fig. 1 weiters ersichtlich, ist ein Magazin 7 mit mehreren, insbesondere mindestens 5, vorzugsweise mehr als 10, Ersatz-(Hochdruck-)Dichtungen 8 vorgesehen, welche ident zur Dichtung 4 ausgebildet sind. Somit weisen die Ersatz-Dichtungen 8 jeweils einen Ersatz-Dichtungsträger 9A, ein ringförmig umlaufendes Ersatz-Dichtelement 9B mit einer Mittelachse 10 (d.h. einer in axialer Richtung den Mittelpunkt des ringförmigen Ersatz-Dichtelements 9B durchsetzenden Achse) und eine Ersatz-Axialdichtung 9C auf. Mit Hilfe einer Wechselvorrichtung 11 kann die Dichtung 4 gegen eine der Ersatz-Dichtungen 8 des Magazins 7 ausgetauscht werden.
  • Wie aus Fig. 1 weiters ersichtlich, sind die Mittelachsen 10 der Ersatz-Dichtungen 8 in der gezeigten Vorratsstellung zueinander fluchtend, d.h. in einer Linie, entlang einer zentralen Längsachse A2 des Magazins 7 angeordnet. Wenn sich die Längsachse A2 des Magazins 7, wie im gezeigten Beispiel, in vertikaler Richtung erstreckt, sind die Ersatz-Dichtungen 8 jeweils im Wesentlichen in horizontaler Lage, d.h. mit vertikal ausgerichteten Mittelachsen 10, übereinander entlang der Längsachse A2 des Magazins 7 gestapelt. Das Magazin 7 weist eine Längsführung 12, hier mit einzelnen Führungsstangen, auf, welche die Ersatz-Dichtungen 6 seitlich, d.h. in jede Richtung senkrecht zur Längsachse A2, in Position halten.
  • Wie aus Fig. 1 weiters ersichtlich, weist die Wechselvorrichtung 11 einen Vorschubantrieb 13 zur Verschiebung der Ersatz-Dichtungen 8 in Richtung der Längsachse A2 des Magazins 7 auf. Zudem weist die Wechselvorrichtung 11 ein Podest 14 auf, welches, beispielsweise über Mitnehmerstangen oder direkt mit dem Vorschubantrieb 13 verbunden ist. Die Ersatz-Dichtungen 8 sind auf dem Podest 14 angeordnet. Durch Aktivieren des Vorschubantriebs 13 kann das Podest 14 samt der Ersatz-Dichtungen 8 wahlweise nach oben oder nach unten verschoben werden.
  • Wie aus Fig. 1 weiters ersichtlich, weist die Wechselvorrichtung 11 einen Schieber 15 auf. Mit dem Schieber 15 kann die Dichtung 4 in eine zur Längsrichtung A1 des Verdichterkolbens 2 senkrecht verlaufende Dichtung von der in Fig. 1 gezeigten Betriebsposition in eine Wechselposition benachbart, hier oberhalb, des Magazins 7 verschoben werden. In der Betriebsposition ist die Mittelachse 6 der Dichtung 4 fluchtend mit der Längsachse A1 des Verdichterkolbens 2 angeordnet. In der Wechselposition ist die Mittelachse 6 der Dichtung 4 fluchtend mit der Längsachse A2 des Magazins 7 angeordnet. Zudem kann mit dem Schieber 15 eine der Ersatz-Dichtungen 8 in eine zur Längsachse A2 des Magazins 7 (und damit auch zur in der gezeigten Ausführung parallel verlaufenden Längsrichtung A1 des Verdichterkolbens 2) senkrecht verlaufende Richtung von einer konzentrisch zum Magazin angeordneten Wechselstellung in eine Betriebsstellung verschoben werden. In der Wechselstellung ist die Mittelachse 10 der Ersatz-Dichtung 8 fluchtend mit der Längsachse A2 des Magazins 7 angeordnet. In der Betriebsstellung ist die Mittelachse 10 der Ersatz-Dichtung 8 fluchtend mit der Längsachse A1 des Verdichterkolbens 2 angeordnet.
  • Wie aus Fig. 1 weiters ersichtlich, weist der Schieber 15 in der gezeigten Ausführung einen Aufnahmering 16 auf, welcher (je nach Verfahrensschritt) im Inneren die Dichtung 4 oder die Ersatz-Dichtung 8 aufnimmt. Der Schieber 15 ist in einem Grundkörper 15A des Verdichters verschieblich gelagert. Zum Verschieben des Schiebers 15 ist der Schieber 15 mit einem Aktor 15B, beispielsweise einem hydraulischen Zylinder-Kolben-Antrieb, verbunden. Ein Gleitring 15C dient als obere Begrenzung für den Schieber 15.
  • Wie aus Fig. 1 weiters ersichtlich, weist der Verdichter 1 zudem ein weiteres Magazin 17 auf, in welchem die ausgewechselte Dichtung 4 und weiters verbrauchte Ersatz-Dichtungen 8 aufgenommen werden können. Zur Illustration ist in Fig. 1 eine verbrauchte Dichtung 23 im weiteren Magazin 17 angeordnet. Die Längsachse des weiteren Magazins 17 ist fluchtend, d.h. in einer Linie, zu der Längsachse A2 des Magazins 7 angeordnet. In der gezeigten Ausführung ist das weitere Magazin 17 benachbart, hier oberhalb, des Magazins 7 angeordnet. Das weitere Magazin 17 ist entsprechend dem Magazin 7 dazu ausgebildet, die Dichtung 4 und verbrauchte Ersatz-Dichtungen 8 mit zueinander fluchtenden Mittelachsen aufzunehmen. Der oben beschriebene Vorschubantrieb 13 ist dazu eingerichtet, die in die Wechselposition verschobene Dichtung 4 aus dem Schieber 15 in die Ablageposition im weiteren Magazin 17 zu verschieben und die vorderste, hier die oberste, Ersatz-Dichtung 8 aus der Vorratsstellung im Magazin 7 in die Wechselstellung im Schieber 15 zu verschieben.
  • Wie aus Fig. 1 weiters ersichtlich, sind Deckplatten 18 jeweils zwischen zwei Ersatz-Dichtungen 8 angeordnet. Das Magazin 7 weist eine erste (untere) Positionskralle 19 zum Festhalten einer der Deckplatten 18 auf. Das weitere Magazin 17 weist eine zweite (obere) Positionskralle 20 zum Festhalten einer der Deckplatten 18 auf. Die erste 19 und die zweite Positionskralle 20 weisen jeweils elastisch auslenkbare Halteelemente auf.
  • Wie aus Fig. 1 ersichtlich, kann der Verdichterkolben 2 zur Vorbereitung des Dichtungswechsels in eine in Fig. 1 dargestellte, zurückgezogene Position jenseits des betriebsmäßigen ersten Totpunkts verschoben werden, so dass das ringförmige Dichtelement 5 der Dichtung 4 in axialer Richtung vom Mantel des Zylinderkolbens 2 gelöst ist.
  • Wie aus Fig. 1 weiters ersichtlich, ist eine Vorspanneinrichtung 21 vorgesehen, die insbesondere hydraulisch oder mit einem Gas betätigt wird. Die Vorspanneinrichtung 21 presst die Dichtung 4 gegen eine Stirnseite des Zylinderrohrs 3. Mit der Axialdichtung 4B wird das Zylinderrohr 3 gegen den Dichtungsträger 4A abgedichtet.
  • Der Ablauf beim Wechseln der Dichtung 4 gegen die Ersatz-Dichtung 8 ist wie folgt.
  • Eine an der Dichtung 4 gebildete Leckage des Arbeitsmediums vom ersten Volumen 3A wird in das zweite Volumen 3B überführt. Das zweite Volumen 3B ist mit einer Einrichtung zur Leckageerkennung fluidisch verbunden. Diese Einrichtung ist im Stand der Technik an sich bekannt, so dass hier nicht näher auf die Einrichtung 20 einzugehen ist. Wird (mit einer im Stand der Technik an sich bekannten Einrichtung) eine Leckage an der Dichtung 4 detektiert, die ein zulässiges Maß überschreitet, wird zum nächstmöglichen Zeitpunkt ein automatischer Dichtungstausch eingeleitet.
  • Im ersten Schritt des Dichtungswechsels wird das im Hochdruckzylinder 3 befindliche erste Volumen 3A entlastet und beispielsweise in eine Kaminleitung eingeleitet. Der Verdichterkolben 2 wird entlang der ersten Längsachse A1 soweit bewegt, hier abgesenkt, dass der betriebsmäßige erste, hier der untere, Totpunkt, beispielsweise 260 mm, überschritten wird. Zur Vorbereitung des Dichtungswechsels kann der Hub des Verdichterkolbens 2 beispielsweise 300 mm erreichen.
  • Im nächsten Schritt wird die Vorspanneinrichtung 21 in einen entspannen Zustand überführt, wodurch die Dichtung 4 freigegeben wird.
  • Im nächsten Schritt wird der Aktor 15B für den Schieber 15 betätigt. Dadurch wird der Schieber 15 mit der Dichtung 4 von der Betriebsposition in die Wechselposition verschoben. Dabei wird die Dichtung 4 auf der Deck- bzw. Trennplatte 18 platziert, welche die Öffnung des Magazins 7 verschließt.
  • Anschließend wird der Vorschubantrieb 13 betätigt, wodurch das Podest 14 samt der Ersatz-Dichtungen 8 vorgeschoben wird. Der Stapel von Ersatz-Dichtungen 8 wird so weit angehoben, bis eine weitere der Deckplatten 18 samt darauf befindlicher Ersatz-Dichtung 8 in der ersten Positionskralle 19 einrastet. Dabei wird die das Magazin 7 verschließende, in der ersten Positionskralle 19 eingerastete Deckplatte 18 samt verschlissener Dichtung 4 soweit angehoben, bis diese Deckplatte 18 in der zweiten Positionskralle 20 einrastet. Somit wird die Dichtung 4 im weiteren Magazin 17 (d.h. im Alt-Magazin) eingelagert.
  • Anschließend kann das Podest 14 durch den Vorschubantrieb 13 wieder abgesenkt werden. Die im Schieber 15 angeordnete Ersatz-Dichtung 8 wird mit dem Aktor 15b in die Betriebsstellung verschoben.
  • Schließlich wird der Verdichterkolben 2 in die betriebsmäßige Hubposition überführt. Dafür wird der Verdichterkolben 2 entlang der ersten Längsachse A1 in die in der Betriebsstellung angeordnete Ersatz-Dichtung 8 eingeschoben. Anschließend wird die Vorspanneinrichtung 21 betätigt, um die Ersatz-Dichtung 8 mit dem Zylinderrohr 3 zu verpressen. Somit wird der erste Raum 3A durch das Axialdichtelement und das ringförmige Dichtelement der Ersatz-Dichtung 8 gegen die Umgebung und den zweiten Raum 3B abgedichtet.
  • In einem Ausführungsbeispiel wird mit dem Verdichter 1 Wasserstoff mit einem maximalen Ausgangsdruck von 1050bar bereitgestellt. Der Verdichterkolben 2 kann beispielsweise von einem hydraulischen Fluid angetrieben werden.
  • Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Verdichters 1, bei welchem der Verdichterkolben 2 über eine Transferkammer 24 mit einem weiteren Verdichterkolben 25 verbunden ist. Der weitere Verdichterkolben 25 ist im Wesentlichen parallel zum Verdichterkolben 2 angeordnet. Ein Teil des Verdichterkolbens 2 ist in einem Aufnahmezylinder 26 angeordnet, wobei in der (in Fig. 2 gezeigten) ersten Endstellung des Verdichters 1 ein Ringspalt 27 zwischen dem Verdichterkolben 2 und der Wandung des Aufnahmezylinders 26 ausgebildet ist. Entsprechend ist ein Teil des weiteren Verdichterkolbens 25 in einem weiteren
  • Aufnahmezylinder 28 angeordnet, wobei ein weiterer Ringspalt 33 zwischen dem weiteren Verdichterkolben 25 und der Wandung des weiteren Aufnahmezylinders 28 gebildet ist. Der Ringspalt 27 ist über eine Kammer 29, der weitere Ringspalt 33 über eine weitere Kammer 30 mit einer Antriebsmaschine, beispielsweise einer Hochdruckpumpe, verbunden. In der gezeigten Stellung ist die Kammer 29 über ein Ventil, insbesondere Schieberventil, mit der Druckseite der Antriebsmaschine, die weitere Kammer 30 über ein weiteres Ventil, insbesondere Schieberventil, mit einer Saugseite der Antriebsmaschine verbunden. Die Transferkammer 24 ist in der gezeigten Ausführung mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt, um die Bewegung des Verdichterkolbens 2 um 180° auf den weiteren Verdichterkolben 25 umzulenken, so dass der weitere Verdichterkolben 25 entgegen der Richtung des Verdichterkolbens 2 bewegt wird. Mit Erreichen der einen Endstellung werden die Ventile umgeschaltet, wodurch die weitere Kammer 30 mit der Druckseite und die Kammer 29 mit der Saugseite der Antriebsmaschine verbunden wird. Dadurch wird die Bewegungsrichtung des weiteren Verdichterkolbens 25 umgekehrt, wobei die Bewegung über die Hydraulikflüssigkeit in der Transferkammer 24 auf den Verdichterkolben 2 übertragen wird.
  • Der Antrieb des Verdichterkolbens 2 und des weiteren Verdichterkolbens 25 über die Antriebsmaschine kann hydraulisch oder pneumatisch erfolgen. Am Verdichterkolben 2 ist ein Druckumsetzer 31 vorgesehen, mit welchem der Ringspalt 27 gegenüber der Transferkammer 24 abgeschlossen wird. Entsprechend ist am weiteren Verdichterkolben 25 ein weiterer Druckumsetzer 32 vorgesehen, mit welchem der weitere Ringspalt 33 gegenüber der Transferkammer 24 abgeschlossen wird. Über den Druckumsetzer 31 bzw. den weiteren Druckumsetzer 32 wird der (pneumatische oder hydraulische) Antriebsdruck auf die Hydraulikflüssigkeit in der Transferkammer 24 übertragen.
  • Bezugsziffernliste:
    • 1 Verdichter
    • 2 Verdichterkolben
    • 3 Zylinderrohr
    • 3A Erstes Volumen
    • 3B Zweites Volumen
    • 4 Dichtung
    • 4A Dichtungsträger
    • 4B Axialdichtung
    • 5 Dichtelement
    • 6 Mittelachse der Dichtung
    • 7 Magazins
    • 8 Ersatz-Dichtungen
    • 9A Ersatz-Dichtungsträger 9A
    • 9B ringförmig umlaufendes Ersatz-Dichtelement 9B
    • 9C Ersatz-Axialdichtung
    • 10 Mittelachse der Ersatz-Dichtung
    • 11 Wechselvorrichtung
    • 12 Führungen
    • 13 Vorschubantrieb
    • 14 Podest
    • 15 Schieber
    • 15A Grundkörper
    • 15B Aktor für Schieber
    • 16 Aufnahmering
    • 17 weiteres Magazin
    • 18 Deckplatten
    • 19 untere Positionskralle
    • 20 obere Positionskralle
    • 21 Vorspanneinrichtung
    • 22 Einrichtung zur Leckageerkennung
    • 23 verbrauchte Dichtung im Alt-Magazin
    • 24 Transferkammer
    • 25 weiterer Verdichterkolben
    • 26 Aufnahmezylinder
    • 27 Ringspalt
    • 28 weiterer Aufnahmezylinder
    • 29 Kammer
    • 30 weitere Kammer
    • 31 Umsetzteil
    • 32 weiteres Umsetzteil

Claims (14)

  1. Verdichter (1), aufweisend:
    einen ein Arbeitsmedium verdichtenden Verdichterkolben (2),
    eine Dichtung (4) zur Abdichtung des Verdichterkolbens (2),
    ein Magazin (7), welches mehrere Ersatz-Dichtungen (8) enthält,
    eine Wechselvorrichtung (11) zum Austauschen der Dichtung (4) gegen eine der Ersatz-Dichtungen (8) des Magazins (7), dadurch gekennzeichnet, dass
    die Mittelachsen (10) der Ersatz-Dichtungen (8) im Wesentlichen fluchtend entlang einer Längsachse (A2) des Magazins (7) angeordnet sind.
  2. Verdichter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ersatz-Dichtungen (8) jeweils im Wesentlichen in horizontaler Lage übereinander entlang des Magazins (7) gestapelt sind.
  3. Verdichter (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselvorrichtung (11) einen Vorschubantrieb (13) zur Verschiebung der Ersatz-Dichtungen (8) im Wesentlichen in Richtung der Längsachse (A2) des Magazins (7) aufweist.
  4. Verdichter (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselvorrichtung (11) ein Podest (14) zur Anordnung der Ersatz-Dichtungen (8) aufweist, wobei der Vorschubantrieb (13) zum Verschieben des Podests (14) samt der Ersatz-Dichtungen (8) eingerichtet ist.
  5. Verdichter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselvorrichtung (11) einen Schieber (15) zum Verschieben der Dichtung (4), insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung (A1) des Verdichterkolbens (2), von einer fluchtend mit dem Verdichterkolben (2) angeordneten Betriebsposition in eine fluchtend mit den Ersatz-Dichtungen (8) angeordnete Wechselposition und/oder zum Verschieben einer der Ersatz-Dichtungen (8), insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse (A2) des Magazins (17), von einer fluchtend mit den anderen der Ersatz-Dichtungen (8) angeordneten Wechselstellung in eine fluchtend mit dem Verdichterkolben (2) angeordnete Betriebsstellung aufweist.
  6. Verdichter (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (15) einen Aufnahmering (16) zur Aufnahme der Dichtung (4) und/oder der Ersatz-Dichtung (8) aufweist.
  7. Verdichter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch:
    ein weiteres Magazin (17) zur Aufnahme der ausgewechselten Dichtung (23).
  8. Verdichter (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse des weiteren Magazins (17) im Wesentlichen fluchtend zu der Längsachse (A2) des Magazins (7) angeordnet ist.
  9. Verdichter (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschubantrieb (13) dazu eingerichtet ist, die in der Wechselposition angeordnete Dichtung (4) in das weitere Magazin (17) zu verschieben.
  10. Verdichter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Deckplatte (18) zwischen zwei Ersatz-Dichtungen angeordnet ist.
  11. Verdichter (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Magazin (7) eine erste Positionskralle (19) zum Festhalten der Deckplatte (18) und/oder dass das weitere Magazin (17) eine zweite Positionskralle (20) zum Festhalten einer weiteren Deckplatte (18) aufweist.
  12. Verdichter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichterkolben (2) zum Austauschen der Dichtung (4) gegen eine der Ersatz-Dichtungen (8) des Magazins (7) in eine zurückgezogene Position jenseits eines betriebsmäßigen Totpunkts verschieblich ist.
  13. Verfahren zum Verdichten eines Arbeitsmediums, mit den Schritten:
    Bewegen eines das Arbeitsmedium verdichtenden Verdichterkolbens (2), wobei der Verdichterkolben (2) mit einer Dichtung (4) abgedichtet wird,
    Vorsehen eines Magazins 17) mit mehreren Ersatz-Dichtungen (8),
    Austauschen der Dichtung (4) gegen eine der Ersatz-Dichtungen (8) des Magazins (7),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Mittelachsen (10) der Ersatz-Dichtungen (8) im Wesentlichen fluchtend entlang einer Längsachse (A2) des Magazins (17) angeordnet werden.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Austauschen der Dichtung (4) gegen eine der Ersatz-Dichtungen (8) des Magazins (17) zumindest einen der folgenden Schritte umfasst:
    Verschieben des Verdichterkolbens (2) in eine zurückgezogene Position jenseits eines betriebsmäßigen Totpunkts, und/oder
    Verschieben der Dichtung (4), insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung (A1) des Verdichterkolbens (2), von einer fluchtend mit dem Verdichterkolben (2) angeordneten Betriebsposition in eine fluchtend mit den Ersatz-Dichtungen (8) angeordnete Wechselposition, und/oder
    Verschieben der in der Wechselposition angeordneten Dichtung (4), insbesondere im Wesentlichen in Richtung der Längsachse (A2) des Magazins (7), in eine Ablageposition in einem weiteren Magazin (17), und/oder
    Verschieben einer der Ersatz-Dichtungen (8), insbesondere im Wesentlichen in Richtung der Längsachse (A2) des Magazins (7), in eine der Wechselposition der Dichtung (4) entsprechende Wechselstellung, und/oder
    Verschieben der in der Wechselstellung angeordneten Ersatz-Dichtung (8), insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse (A2) des Magazins (17), in eine fluchtend mit dem Verdichterkolben (2) angeordnete Betriebsstellung, und/oder
    Einschieben des Verdichterkolbens (2) in die in der Betriebsstellung angeordnete Ersatz-Dichtung (8).
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DE8224258U1 (de) * 1982-08-27 1982-11-04 Frenzel GmbH & Co Kältetechnik-Apparatebau, 7129 Ilsfeld Verdichter fuer kaeltemaschinen
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EP3514380A1 (de) 2018-01-23 2019-07-24 Maximator Gmbh Verdichter und verfahren zum verdichten eines arbeitsmediums

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