NO337971B1

NO337971B1 - Flertrinnskompressor

Info

Publication number: NO337971B1
Application number: NO20090600A
Authority: NO
Inventors: Ernst Huttar
Original assignee: Leobersdorfer Maschf Ag
Priority date: 2006-08-16
Filing date: 2009-02-09
Publication date: 2016-07-18
Also published as: CA2660494A1; US8708666B2; EA014462B1; CA2660494C; US8376717B2; US20130164151A1; NO20090600L; PL2052156T3; DE502007001876D1; EP2052156B1; EA200970153A1; EP2052156A1; DK2052156T3; US20130164150A1; US20110164990A1; WO2008019416A1; ES2335944T3; PT2052156E; US8568107B2; AT9916U1

Description

Flertrinnskompressor

Oppfinnelsen vedrører en flertrinnskompressor for å komprimere gasser med et lavtrykksområde og et høytrykksområde, hvor minst en rotasjonskompressor er anordnet i lavtrykksområdet, og minst en resiprokerende stempelkompressor med to sylindere er anordnet i høytrykksområdet, og hvor en felles motor er anordnet for å drive rotasjonskompressoren og den resiprokerende stempelkompressor.

Det har grunnleggende vært kjent fra WO 03/010436 A1 å kombinere en rotasjonskompressor, særlig en kompressor av skruetypen, i lavtrykksområdet med en resiprokerende stempelkompressor i høytrykksområdet. Her er en flertrinns resiprokerende stempelkompressor vist for høytrykkskomprimering av gassen som skal komprimeres, hvor sylinderen til de enkelte kompressortrinn er ordnet til å være V-formet mot hverandre. Her blir den resiprokerende stempelkompressor og lavtrykkskompressoren drevet via en felles veivaksel.

Videre har det vært kjent fra DE 4 313 573 å tilveiebringe en kompressor av skruetypen for lavtrykkskomprimering og en høytrykks stempelkompressor for høytrykkskomprimering som blir drevet separat av skruetypekompressoren.

Videre har en fremgangsmåte for å forbedre kostnadseffektiviteten til fortrengningskompressorer i tillegg vært kjent fra DE 199 32 433 A1, hvor det har vært vist å kjøre en sentrifugalkompressor enten ved hjelp av drivmotoren til en resiprokerende stempelkompressor eller med en separat motor.

Videre har en annen vakuumpumpe vært kjent fra US 4,662,826, hvor gassen først suges av ved hjelp av en rotasjonsvakuumpumpe og deretter via en resiprokerende pumpe koplet til veivakselen til den roterende vakuumpumpe. Likevel finner det her ikke sted noen indre kompresjon av gassen som skal suges ut slik at sammenliknet med en flertrinns høytrykkskomprimering er en mulig oppvarming av gassen som skal komprimeres og/eller en kondensatakkumulering ikke betraktet.

Videre har det vært grunnleggende kjent med stempelkompressorer av ulike typer å arrangere stempelet i bokserkonstruksjon. En flertrinns stempelkompressor har vært kjent fra WO 2002/044564 A1 for å generere komprimert luft for skinnegående kjøretøyer, der stempelkompressoren består stort sett av en driv-enhet og en nedstrøms kompresjonsenhet og som har en lavtrykkstrinn og minst ett høytrykkstrinn. Hver av veivene anordnet på en veivaksel har minst to motstående stempler festet til seg, hvor tilstøtende veiver er anordnet til å være sideforskjøvet i forhold til hverandre omtrent ved 180°; her kan stemplene være arrangert til å være vertikalt oppadstående, horisontale eller V-formet.

I DE 29 39 298 A1 er et resiprokerende stempelkompressoranlegg vist generelt som omfatter en boxerkompressor, hvor sylinderforingene til en avtrappet sylinder er dreid 180° og arrangert motsatt.

Videre har en kombinert enhet bestående av forbrenningsmotor og pumpe eller kompressor vært kjent fra GB 458 333 A. Pumpen eller kompressoren heten har en veivaksel med tre veivtapper, hvor to hosliggende veivtapper er ordnet til å være sideforskjøvet i forhold til hverandre ved 180° der de respektive sylindere er plassert til å motstå hverandre på et horisontalt plan.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse ligger i å skape en flertrinnskompressor av den innledningsvis angitte type som har en forbedret oscillasjonsoppførsel sett i motsetning til sammenliknbare flertrinnskompressorer.

I samsvar med oppfinnelsen oppnås dette ved at sylindrene i høytrykksområdet er anordnet til å være dreid i forhold til hverandre ved 180°. Den 180° dreide motsatte arrangement av sylindrene resulterer i et vesentlig mindre oscillerende løp av stemplene opptatt i sylindrene for å komprimering av gassen som skal komprimeres. Således, i kombinasjon med rotasjonskompressoren anordnet i lavtrykksområdet, er resultatet en svært kompakt flertrinnskompressor som gjør at det oppnås en forholdsvis høy komprimering av en gass som skal komprimeres, hvor oscilleringene generert avflertrinnskompressoren samtidig holdes lav. Dette er hvorfor den nye flertrinnskompressor er spesielt egnet for bruk i både mobile kompressoranlegg og kompressoranlegg montert på et skip. Her er det også spesielt fordelaktig at den resiprokerende stempelkompressor, hvis minst to sylindere er dreid i forhold til hverandre ved 180°, dvs arrangert i en såkalt bokserkonstruksjon, har et massesenter som er lavt sammenliknet med konvensjonelle sylindere, for eksempel sylindere arrangert på V-formet måte mot hverandre.

For å holde hele massesenteret til flertrinnskompressoren så lavt som mulig, noe som er av stor betydning med mobile kompressoranlegg, er det videre fordelaktig om motoren er arrangert lateralt inntil den resiprokerende stempelkompressor. Videre er det fordelaktig for en flat konfigurasjon med et følgelig lavt massesenter om lengdeaksen til en veivaksel til motoren er anordnet til å være i hovedsak horisontal noe som lengdeaksen til sylinderen er.

Med hensyn til en særlig kompakt konstruksjon avflertrinnskompressoren, er det fordelaktig å utstyre den felles motor med to akselender slik at rotasjonskompressoren og den resiprokerende stempelkompressor ganske enkelt kan koplet til motoren ved motstående utgangssider.

Alternativt er det også tenkelig for en særlig kompakt konstruksjon å kople rotasjonskompressoren til den motordrevne resiprokerende stempelkompressor. I dette tilfellet er kun en enkelt veivaksel nødvendig via hvilken både rotasjonskompressoren og den resiprokerende stempelkompressor blir drevet.

Ettersom den nye flertrinnskompressor også skulle være spesielt egnet for mobilanvendelse på skip og lastebiler, er det fordelaktig om flertrinnskompressoren har en sammenligningsvis liten spenn/vidde, uten å redusere dens ytelse. Dette blir med fordel oppnådd ved at ett avtrappet stempel hver er opptatt i sylindrene. Alternativt, for å oppnå et lite spenn er det likeledes mulig å konstruere sylindrene til å være dobbeltvirkende. Det forholdsvis lille spenn gjør det mulig for flertrinnskompressoren med fordel å bli opptatt i ISO containere som har en bredd på 2,54 meter og en lengde på 6,079 meter eller 12,9 meter. Flertrinnskompressorer kjent så langt som har både en rotasjonskompressor og en resiprokerende stempelkompressor, og likevel har stempelkompressorene arrangert på en V-formet måte mot hverandre kan ikke opptas i ISO containere, som betraktelig kompliserer mobil bruk.

For å begrense den endelige kompressotremperatur i høytrykksområdet til en tillatelig verdi, er det fordelaktig dersom den resiprokerende stempelkompressor har flere kompresjonstrinn. I tilfelle av for høy kompresjonsgrad i det enkelte kompresjonstrinn, ville en ytterligere kompressor i en enkelt-trinnkompressor være utilstrekkelig på grunn av en økt temperatur på gassen som skal komprimeres.

For å oppnå en effektiv kontroll på flertrinnskompressoren, er det fordelaktig å tilveiebringe en styreinnretning mellom de enkelte kompressortrinn, hvor utslippsventiler, bypassventiler, justerbare klaringer, hastighetsstyrere og andre instrumenter kan anordnes som styringsinnretninger. Spesielt, kan forskjellige mekaniske, pneumatiske, hydrauliske, elektriske eller elektroniske komponenter bli brukt for å styre flertrinnskompressoren, som derved tillater for både en motsatt styring og en fjernstyring.

Med hensyn til en effektiv komprimering i det enkelte kompresjonstrinn, er det fordelaktig å tilveiebringe minst en attenuator, en kjøleanordning, en kondensatseparator, en tørkeanordning eller en gass-separator mellom de enkelte kompressortrinn. Her kan de "enkelte" kompressortrinn bli overdratt både til lavtrykksområdet og høytrykksområdet eller de kan begge bli overdratt til høytrykksområdet.

I det følgende vil oppfinnelsen bli forklart i nærmere detalj gjennom utførelse-eksempler illustrert i tegningene, likevel uten å være begrenset til dette. I detalj:

Fig. 1 viser et skjematisk perspektivriss av en flertrinnskompressor, hvor en rotasjonskompressor og en resiprokerende stempelkompressor er anordnet i bokserkonstruksjon ved motstående utgangssider fra en sentral drivmotor; Fig. 2 viser et skjematisk perspektivriss av en annen eksempelvis utførelse, hvor rotasjonskompressoren er koplet til veivakselen til den resiprokerende stempelkompressor til bokserkonstruksjonen; Fig. 3 viser skjematisk et blokkskjema av en flertrinnskompressor med en totrinns høytrykkskompressor; Fig. 4 viser et snittriss av en annen eksempelvis utførelse med en totrinns resiprokerende stempelkompressor av bokserkonstruksjon; Fig. 5 viser et skjematisk snittriss av en sylinder med et avtrappet stempel; og

Fig. 6 viser et skjematisk snittriss av en dobbeltvirkende sylinder.

I fig. 1 er en flertrinnskompressor 1 vist, hvor en skruetypekompressor 3 er anordnet il et lavtrykksområde 2. Skruetypekompressoren 3 er koplet til en sentral drivmotor som driver den resiprokerende stempelkompressor 6, likeledes anordnet i høytrykksområdet 5, via en ytterligere veivaksel. Her har den resiprokerende stempelkompressor 6 to sylindere 7 arrangert til å være dreid i forhold til hverandre ved 180° slik at den resiprokerende stempelkompressor 6 er konstruer i en såkalt "bokserkonstruksjon", hvor stemplene T opptatt i sylindrene 7 (konf. Fig. 3) løper i samme bevegelsesplan. Her medfører nøytralisering av treghetskrefter av første orden i en høy kjørejevnhet til den resiprokerende stempelkompressor 6 slik at flertrinnskompressoren 1 har en forbedret oscillasjonsoppførsel sammenliknet med kjente anordninger. Videre oppnås en flat og kort konstruksjon derved slik at massesenteret er lavt sammenliknet med kjente anordninger, hva som er spesielt fordelaktig når man bruker flertrinnskompressoren 1 på skip.

I fig. 2 er en alternativ eksempelvis utførelse vist, hvor drivmotoren 4 her har bare en veivaksel 8 som driver den resiprokerende stempelkompressor 6 i bokserkonstruksjonen via en kopling 10, med en svingmasse 9 satt imellom. Så kan skruetypekompressoren 3 anordnet i lavtrykksområdet 2 bli drevet via den samme veivaksel.

Nærmere bestemt er det videre synlig fra figurene 1 og 2 at en innløps styreventil 11 er dedikert til skruetypekompressoren anordnet i lavtrykksområdet 2 på konvensjonell måte, via hvilken ventil luftinnløpet blir styrt, og via hvilken luftinnløpet vil bli lukket når flertrinnskompressoren 1 har blitt stengt av. Videre kan luftfiltre 12, oljefilteret 13 og drivstoffilteret 14 i drivmotoren 4 sees. Likevel, hva som er vesentlig her er bare arrangementet av de to sylindere 7 i den resiprokerende stempelkompressor 6 i bokserkonstruksjonen.

I blokkdiagrammet i fig. 3 kan det sees at en kjøleinnretning 15 er anordnet mellom rotasjonskompressoren eller skruetypen kompressor 3 i lavtrykksområdet 2 og i høytrykksområdet 5 i hvilket en resiprokerende stempelkompressor 6 med to kompressortrinn 6', 6" befinner seg, der kjøleanordningen tjener til å avkjøle gassen som har en økt temperatur på grunn av indre komprimering, og at en kondensatseparator 16 er anordnet nedstrøms av dette for slik å tillate for en effektiv komprimering i det nedstrøms høytrykksområde 5. Videre er en pulseringsattenuator 17 anordnet for å begrense trykksvingningen i gassen som skal komprimeres. Deretter entrer den allerede pre-komprimerte gass høytrykksområdet 5 i hvilket en flertrinns stempelkompressor 6 befinner seg som har to motstående sylindere 7 og stempler T i hvert kompressortrinn 6', 6" slik at - i tillegg til den kompakte konstruksjon av flertrinnskompressoren 1 og den høye kompresjonsvirkningsgrad - sikres en høy kjørejevnhet til hele enheten, som gjør flertrinnskompressoren 1 spesielt egnet for bruk i mobile kompressoranlegg og på skip.

I fig. 4 er nok en eksempelvis utførelse avflertrinnskompressoren 1 vist, hvor den sentralt anordnede felles motor 4 er spesielt synlig som har en veivaksel 8 med to stubbaksler 8', hvor en skruetype kompressor blir drevet i lavtrykksområdet 2 via en stubbaksel 8', hvor den totrinns resiprokerende stempelkompressor 6 blir kjørt via den andre stubbaksel 8'.

De to kompressortrinn 6', 6" til den resiprokerende stempelkompressor 6 av bokserkonstruksjon, som kan sees i figurene 5 og 6, kan konstrueres til å være et avtrappet stempel 15 eller en dobbeltvirkende sylinder 16. Disse to utførelsesvarianter gir mulighet for at en forholdsvis kort konstruksjon av den resiprokerende stempelkompressor 6 kan oppnås, som derved muliggjør et forholdsvis lite spenn på hele montasjen 1 med arrangementet av sylindrene 7 i høytrykksområdet 5 på en måte rotert 180° i forhold til hverandre i samsvar med oppfinnelsen, ettersom den resiprokerende stempelkompressor 6 har den største bredde av hele montasjen 1. Spesielt gir dette mulighet for installasjon avflertrinnskompressorer 1 i ISO containere som haren bredde på 2,44 meter, som - sammen med det lavere massesenter til hele montasjen - utgjør en stor fordel med hensyn til mobil anvendelse, særlig på skip.

Claims

1. Flertrinnskompressor (1) for å komprimere gasser med et lavtrykksområde (2) og et høytrykksområde (5), hvor minst en skruetype kompressor (3) er anordnet i lavtrykksområdet (2), og minst en resiprokerende stempelkompressor (6) med to sylindere (7) er anordnet i høytrykksområdet (5), og hvor en felles motor (4) er anordnet for å drive skruetypen kompressor (3) og den resiprokerende stempelkompressor (6), hvor lengdeaksen til en veivaksel (8) til motoren (4) er anordnet til å være i hovedsak horisontal, og motoren (4) er anordnet lateralt inntil den resiprokerende stempelkompressor (6),karakterisert vedat et avtrappet stempel hver er opptatt i sylinderne (7) eller sylinderne (7) er konstruert til å være dobbeltvirkende, og sylinderne (7) er arrangert til å være dreid i forhold til hverandre ved 180° i høytrykksområdet (5), hvor lengdeaksen til sylinderne (7) forløper i hovedsak horisontalt.

2. Flertrinnskompressor som angitt i krav 1,karakterisert vedat rotasjonskompressoren (3) og den resiprokerende stempelkompressor (6) er koplet til motoren (4) i de motsatte utgangsender.

3. Flertrinnskompressor som angitt i krav 1 eller 2,karakterisert vedat rotasjonskompressoren (3) er koplet til den motordrevne resiprokerende stempelkompressor (6).

4. Flertrinnskompressor som angitt i ett av kravene 1 til 3,karakterisert vedat den resiprokerende stempelkompressor (6) har flere kompressortrinn (6', 6").

5. Flertrinnskompressor som angitt i ett av kravene 1 til 4,karakterisert vedat minst en styreinnretning er anordnet mellom de enkelte kompressortrinn (2, 5;

6', 6").

6. Flertrinnskompressor som angitt i ett av kravene 1 til 5,karakterisert vedat minst en attenuator (17), en kjøleinnretning (15), en kondensatseparator (16), en tørkeanordning eller en gass-separator er anordnet mellom de enkelte kompressortrinn (2, 5; 6', 6").

7. Anvendelse av en flertrinnskompressor ifølge ett av kravene 1 til 6 i et mobilt kompressoranlegg.

8. Anvendelse av en flertrinnskompressor ifølge ett av kravene 1 til 6 i et kompressoranlegg montert på et skip.