DE102006011576A1

DE102006011576A1 - compressor

Info

Publication number: DE102006011576A1
Application number: DE200610011576
Authority: DE
Inventors: Robert Adler; Georg Siebert; Martin Stehrlein
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2006-03-10
Publication date: 2007-09-13
Also published as: WO2007104398A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verdichter (1) für kryogene Medien, der eingangsseitig mit einer Eingangsleitung (9) und ausgangsseitig mit einer Ausgangsleitung (10) in Verbindung steht. Die Aufgabe, einen Verdichter zur Verfügung zu stellen, der bei geringem Bauaufwand und Herstellaufwand betrieben werden kann, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Einlassleitung (9) eine Drosseleinrichtung (27) zugeordnet ist.The invention relates to a compressor (1) for cryogenic media, which is connected on the input side to an input line (9) and on the output side to an output line (10). According to the invention, the object of providing a compressor which can be operated with little construction and manufacturing outlay is achieved in that a throttle device (27) is assigned to the inlet line (9).

Description

Die Erfindung betrifft einen Verdichter für kryogene Medien, der eingangsseitig mit einer Eingangsleitung und ausgangsseitig mit einer Ausgangsleitung in Verbindung steht.The The invention relates to a compressor for cryogenic media, the input side with an input line and the output side with an output line communicates.

Bei bekannten Verdichtern für kryogene Medien, beispielsweise Stickstoff, Erdgas oder Wasserstoff in jeweils flüssigem oder gasförmigem Zustand, ist es erforderlich, dass dem Verdichter eingangsseitig kryogenes Medium mit konstanter Eingangstemperatur und konstanter Eingangsdichte zuströmt. Hierzu ist es bekannt, in einem Tank, aus dem der Verdichter mittels der Eingangsleitung in Verbindung steht, eine Tankdruckregelung vorzusehen, die für konstante Eingangstemperatur und Eingangsdichte des in der Eingangsleitung dem Verdichter zuströmenden Mediums sorgt. Zudem ist es möglich, in der Eingangsleitung eine Kühleinrichtung anzuordnen, mittels der in der Eingangsleitung in den gasförmigen Zustand verdampftes Medium abgekühlt wird, um zu erzielen, dass dem Verdichter stets flüssiges Medium mit konstanter Eingangstemperatur und Eingangsdichte zuströmt. Eine derartige Kühleinrichtung weist jedoch einen hohen Energieverbrauch auf, wodurch entsprechende Wirkungsgradverluste des Verdichters entstehen. Eine derartige Tankdruckregelung oder Kühleinrichtung bewirken jedoch einen hohen Bauaufwand und Herstellaufwand für den Betrieb des Verdichters.at known compressors for Cryogenic media, such as nitrogen, natural gas or hydrogen in each liquid or gaseous Condition, it is necessary that the compressor on the input side cryogenic medium with constant inlet temperature and constant Inlet density flows. For this It is known in a tank from which the compressor by means of Input line is in communication, provide a tank pressure control, the for constant Input temperature and input density of the input line flowing to the compressor Medium provides. It is also possible in the input line a cooling device to be arranged, by means of the in the input line in the gaseous state cooled evaporated medium In order to achieve that the compressor always liquid medium with constant inlet temperature and inlet density flows. A such cooling device However, it has a high energy consumption, whereby appropriate Efficiency losses of the compressor arise. Such a tank pressure control or cooling device However, cause a high construction cost and manufacturing costs for the operation of the Compressor.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verdichter der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, der bei geringem Bauaufwand und Herstellaufwand betrieben werden kann.Of the present invention is based on the object, a compressor to provide the type mentioned, the low construction costs and manufacturing costs can be operated.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Einlassleitung eine Drosseleinrichtung zugeordnet ist. Mit einer derartigen, der Einlassleitung des Verdichters zugeordneten Drosseleinrichtung wird auf einfache Weise erzielt, dass an der von der Drosseleinrichtung gebildeten Drosselstelle ein Druckabfall auftritt. Bei zuströmendem flüssigen Medium ist dieser Druckabfall aufgrund der höheren Dichte des Mediums groß, wodurch das Medium in den gasförmigen Zustand übergeht. Bei zuströmendem gasförmigen Medium ist der auftretende Druckabfall entsprechend gering. Mit der Drosseleinrichtung wird somit erzielt, dass sowohl bei zuströmendem flüssigen Medium als auch bei zuströmendem gasförmigen Medium eine nahezu konstante Eingangsdichte und Eingangstemperaturen des Verdichters gehalten werden kann, wobei auf eine Tankdruckregelung oder eine Kühleinrichtung in der Eingangsleitung verzichtet werden kann. Der Verdichter ist somit mit geringem Bauaufwand und geringem Herstellaufwand betreibbar, wobei zudem ein hoher Wirkungsgrad des Verdichters durch geringen Energieverbrauch erzielbar ist.These Task is inventively characterized solved, that the inlet line is associated with a throttle device. With such, the inlet line of the compressor associated Throttle device is achieved in a simple manner that at the Throttle formed by the throttle device, a pressure drop occurs. When inflowing liquid Medium, this pressure drop is large due to the higher density of the medium, thereby the medium in the gaseous State passes. When inflowing gaseous Medium occurring pressure drop is correspondingly low. With The throttle device is thus achieved that both in flowing liquid medium as well as incoming gaseous Medium a nearly constant input density and inlet temperatures the compressor can be kept, taking on a tank pressure control or a cooling device can be dispensed with in the input line. The compressor is thus operable with low construction costs and low production costs, Moreover, where a high efficiency of the compressor by low Energy consumption is achievable.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Verdichter als Kolbenverdichter mit einem in einem Verdichterzylinder angeordneten Verdichterkolben ausgebildet und mit einem Zylinderkopf versehen, in der ein mit der Einlassleitung in Verbindung stehender Einlasskanal und ein mit der Auslassleitung in Verbindung stehender Auslasskanal ausgebildet ist, wobei der Einlasskanal mit einer die Drosseleinrichtung bildenden Durchmesserverengung versehen ist. Mit einer in dem Einlasskanal angeordneten Durchmesserverengung, die in dem Zylinderkopf ausgebildet ist, kann auf einfache Weise und mit geringem Herstellaufwand eine der Einlassleitung zugeordnete Drosseleinrichtung gebildet werden.According to one advantageous embodiment of the Invention is the compressor as a reciprocating compressor with one in one Compressor cylinder arranged compressor piston formed and provided with a cylinder head, in the one with the inlet pipe communicating inlet duct and one with the outlet duct formed in connection outlet channel, wherein the Inlet duct with a diameter constriction forming the throttle device is provided. With a diameter restriction arranged in the inlet channel, which is formed in the cylinder head, in a simple way and associated with a low production cost one of the inlet line Throttle device are formed.

Zweckmäßigerweise ist dem Einlasskanal ein Einlassventil und dem Auslasskanal ein Auslassventil zugeordnet. Mit einem in dem Zylinderkopf angeordneten Einlassventil und Auslassventil kann auf einfache Weise der Verdichter gesteuert werden.Conveniently, the intake passage is an intake valve and the exhaust passage Associated with exhaust valve. With a arranged in the cylinder head Inlet valve and exhaust valve can easily the compressor to be controlled.

Hinsichtlich eines geringen Herstellaufwands ist es besonders vorteilhaft, wenn gemäß einer Ausgestaltungsform der Erfindung der Einlasskanal und der Auslasskanal von einer in dem Zylinderkopf ausgebildeten Bohrung gebildet ist. Durch die Ausbildung des Einlasskanals und des Auslasskanals mittels einer konzentrischen Bohrung ist im Zylinderkopf lediglich eine Bohrung für den Einlasskanal und den Auslasskanal vorzusehen.Regarding a low manufacturing effort, it is particularly advantageous if according to a Embodiment of the invention, the inlet channel and the outlet channel is formed by a bore formed in the cylinder head. Due to the formation of the inlet channel and the outlet channel means a concentric bore is in the cylinder head only one Bore for to provide the inlet channel and the outlet channel.

Besondere Vorteile ergebe sich, wenn gemäß einer Ausführungsform der Erfindung von der Bohrung zumindest eine Querbohrung abzweigt, mittels der die Bohrung mit einem von dem Verdichterzylinder und dem Verdichterkolben gebildeten Verdichterraum herstellbar ist, wobei die Querbohrung in Längsrichtung der Bohrung zwischen dem Einlassventil und dem Auslassventil angeordnet ist und die Drosseleinrichtung stromauf des Einlassventils angeordnet ist. Hierdurch kann mit geringem Bauaufwand in der in dem Zylinderkopf ausgebildeten Bohrung, die den Einlasskanal und den Auslasskanal bildet, die Drosseleinrichtung angeordnet werden und eine Verbindung mit dem Verdrängerraum hergestellt werden.Special Benefits arise if, according to a embodiment the invention branches off from the bore at least one transverse bore, by means of the bore with one of the compressor cylinder and the compressor piston formed compressor cavity is produced, wherein the transverse bore in the longitudinal direction the bore between the inlet valve and the outlet valve arranged and the throttle device is arranged upstream of the intake valve is. This can be done with low construction costs in the in the cylinder head trained bore, which the inlet channel and the outlet channel forms, the throttle device are arranged and a connection with the displacer getting produced.

Weitere Vorteile und Einzelheiten werden anhand des in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigtFurther Advantages and details are given in the schematic Figures illustrated embodiment explained in more detail. This shows

1 einen erfindungsgemäßen Verdichter in einem Längsschnitt, 1 a compressor according to the invention in a longitudinal section,

2 den Schnitt durch einen Zylinderkopf. 2 the cut through a cylinder head.

In der 1 ist ein erfindungsgemäßer, als Kolbenverdichter ausgebildeter Verdichter 1 in einem Längsschnitt dargestellt. Der Verdichter weist ein Gehäuse 2 auf, in dem eine Kurbelwelle 3 drehbar gelagert ist. An dem Gehäuse 2 ist ein Verdichterzylinder 4 angeordnet, in dem ein Verdichterkolben 5 angeordnet ist. Zwischen dem Verdichterzylinder 4 und dem Verdichterkolben 5 ist ein Verdichterraum 14 ausgebildet.In the 1 is an inventive, designed as a piston compressor compressor 1 shown in a longitudinal section. The compressor has a housing 2 in which a crankshaft 3 is rotatably mounted. On the case 2 is a compressor cylinder 4 arranged in which a compressor piston 5 is arranged. Between the compressor cylinder 4 and the compressor piston 5 is a compressor room 14 educated.

Der Verdichterkolben 5 ist als Schwenkkolben ausgebildet, an dem eine Pleuelstange 6 einstückig angeformt ist. Die Pleuelstange 6 steht mittels eines Pleuelauges mit der als Exzenterwelle ausgebildeten Kurbelwelle 3 in Verbindung.The compressor piston 5 is designed as a rotary piston, to which a connecting rod 6 is integrally formed. The connecting rod 6 is by means of a connecting rod with the crankshaft designed as an eccentric shaft 3 in connection.

An dem Verdichterzylinder 4 ist ein Zylinderkopf 7 angeordnet, in dem eine Einlassleitung 9 und ein Auslassleitung 10 ausgebildet ist. In dem Zylinderkopf 7 ist ein Einlasskanal 20 ausgebildet, der mit der Einlassleitung 9 in Verbindung steht. In dem Einlasskanal 20 ist ein Einlassventil 11 angeordnet. Ein in dem Zylinderkopf 7 ausgebildeter Auslasskanal 21, der mit der Auslassleitung 10 in Verbindung steht, ist mit einem Auslassventil 12 versehen. Zur Verbindung des Einlasskanals 20 mit der Einlassleitung 9 bzw. des Auslasskanals 21 mit der Auslassleitung 10 ist der Einlasskanal 20 sowie der Auslasskanal 21 mit jeweils mit einem Gewinde versehen.At the compressor cylinder 4 is a cylinder head 7 arranged in which an inlet conduit 9 and an outlet line 10 is trained. In the cylinder head 7 is an inlet channel 20 trained with the inlet pipe 9 communicates. In the inlet channel 20 is an inlet valve 11 arranged. One in the cylinder head 7 trained outlet channel 21 that with the outlet pipe 10 communicates with an exhaust valve 12 Mistake. To connect the inlet duct 20 with the inlet pipe 9 or the outlet channel 21 with the outlet pipe 10 is the inlet channel 20 as well as the outlet channel 21 each provided with a thread.

In der 2 ist der Zylinderkopf 7 in einem Längsschnitt dargestellt. Der Zylinderkopf 7 ist mit einer Bohrung 22 versehen, die den Einlasskanal 20 und den Auslasskanal 21 bildet. Im mittleren Bereich ist die Bohrung 22 mit Querbohrungen 23 versehen, die zur Verbindung des Einlasskanal 20 bzw. des Auslasskanals 21 mit dem Verdrängerraum 14 vorgesehen sind.In the 2 is the cylinder head 7 shown in a longitudinal section. The cylinder head 7 is with a hole 22 provided the inlet duct 20 and the outlet channel 21 forms. In the middle area is the hole 22 with cross holes 23 provided for connecting the inlet duct 20 or the outlet channel 21 with the displacer 14 are provided.

An der Bohrung 22 ist in Strömungsrichtung stromauf der Querbohrungen 23 ein von einem Durchmesserübergang der Bohrung 22 gebildeter Gehäuseabsatz 24 ausgebildet, an dem das in der 1 gezeigte Einlassventil 11 anliegt. Stromab der Querbohrungen 23 ist an der Bohrung 22 ein von einem Durchmesserübergang gebildeter Gehäuseabsatz 25 ausgebildet, an dem das in der 1 gezeigte Auslassventil 12 anliegt.At the hole 22 is in the flow direction upstream of the transverse bores 23 one from a diameter transition of the bore 22 formed housing sales 24 trained, in which the in the 1 shown intake valve 11 is applied. Downstream of the cross bores 23 is at the hole 22 a formed by a diameter transition housing shoulder 25 trained, in which the in the 1 shown exhaust valve 12 is applied.

Der Einlasskanal 9 ist stromauf des Gehäuseabsatzes 24 und somit stromauf des Einlassventils 11 erfindungsgemäß mit einer Durchmesserverengung 26 versehen, die eine Drosseleinrichtung 27 für das einströmende Medium bildet. Mit dieser Drosseleinrichtung 27 wird erzielt, dass der Verdichter 1 sowohl bei einströmendem gasförmigem Medium als auch bei einströmenden flüssigem Medium mit nahezu konstanter Eingangsdichte und Eingangstemperatur des zu verdichtenden Mediums betrieben werden kann. Eine Tankdruckregelung oder eine der Einlassleitung zugeordnete Kühleinrichtung ist hierbei nicht erforderlich, wodurch keine zusätzlicher Energieverbrauch auftritt und somit der Verdichter mit einem hohen Wirkungsgrad betreibbar ist.The inlet channel 9 is upstream of the housing paragraph 24 and thus upstream of the intake valve 11 according to the invention with a diameter constriction 26 provided, which is a throttle device 27 forms for the inflowing medium. With this throttle device 27 is achieved that the compressor 1 can be operated with inflowing gaseous medium as well as incoming liquid medium with a nearly constant input density and inlet temperature of the medium to be compressed. A tank pressure control or a cooling device associated with the inlet line is not required in this case, whereby no additional energy consumption occurs and thus the compressor is operable with a high efficiency.

Claims

Compressor for cryogenic media, the input side with an input line and the output side is connected to an output line, characterized in that the inlet line ( 9 ) a throttle device ( 27 ) assigned.

Compressor according to claim 1, characterized in that the compressor ( 1 ) as piston compressor with one in a compressor cylinder ( 4 ) arranged compressor piston ( 5 ) is formed and with a cylinder head ( 7 ), in which a with the inlet line ( 9 ) associated inlet channel ( 20 ) and one with the outlet line ( 10 ) associated outlet channel ( 21 ), wherein the inlet channel ( 20 ) with a throttle device ( 27 ) forming diameter constriction ( 26 ) is provided.

Compressor according to claim 2, characterized in that the inlet channel ( 20 ) an inlet valve ( 11 ) and the outlet channel ( 21 ) an exhaust valve ( 12 ) assigned.

Compressor according to claim 2 or 3, characterized in that the inlet channel ( 20 ) and the outlet channel ( 21 ) of one in the cylinder head ( 7 ) formed bore ( 22 ) is formed.

Compressor according to claim 4, characterized in that from the bore ( 22 ) at least one transverse bore ( 23 ) branches off, by means of the bore ( 22 ) with one of the compressor cylinder ( 4 ) and the compressor piston ( 5 ) formed compressor room ( 14 ) can be produced, wherein the transverse bore ( 35 ) in the longitudinal direction of the bore ( 22 ) between the inlet valve ( 11 ) and the outlet valve ( 12 ) is arranged and the throttle device ( 27 ) upstream of the inlet valve ( 11 ) is arranged.