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DE102006011577A1 - Compressor system with a buffer tank - Google Patents

Compressor system with a buffer tank Download PDF

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DE102006011577A1
DE102006011577A1 DE200610011577 DE102006011577A DE102006011577A1 DE 102006011577 A1 DE102006011577 A1 DE 102006011577A1 DE 200610011577 DE200610011577 DE 200610011577 DE 102006011577 A DE102006011577 A DE 102006011577A DE 102006011577 A1 DE102006011577 A1 DE 102006011577A1
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compressor
pressure capsule
buffer tank
housing
output line
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Robert Adler
Georg Siebert
Martin Stehrlein
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Linde GmbH
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Linde GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verdichteranlage (1) für kryogene Medien mit einem Verdichter (2), der zum Antrieb mit einer Antriebsmaschine (3), insbesondere einem Elektromotor, in Wirkverbindung steht, und der Verdichter (2) in eine Ausgangsleitung (5) fördert, der ein Pufferbehälter zugeordnet ist. Zur Lösung der Aufgabe, eine Verdichteranlage mit geringem Bauaufwand und somit Herstellaufwand zur Verfügung zu stellen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Pufferbehälter von einer den Verdichter (2) aufnehmenden Druckkapsel (6) gebildet ist.The invention relates to a compressor system (1) for cryogenic media with a compressor (2) which is operatively connected to the drive with a drive machine (3), in particular an electric motor, and which conveys the compressor (2) into an outlet line (5). to which a buffer tank is assigned. To solve the problem of providing a compressor system with low construction costs and thus manufacturing costs, it is proposed according to the invention that the buffer container is formed by a pressure capsule (6) accommodating the compressor (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Verdichteranlage für kryogene Medien mit einem Verdichter, der zum Antrieb mit einer Antriebsmaschine, insbesondere einem Elektromotor, in Wirkverbindung steht, und der Verdichter in eine Ausgangsleitung fördert, der ein Pufferbehälter zugeordnet ist.The The invention relates to a compressor for cryogenic media with a Compressor to drive with a prime mover, in particular an electric motor, is in operative connection, and the compressor promotes into an output line, the one buffer tank assigned.

Bei bekannten Verdichteranlagen für kryogene Medien, beispielsweise Stickstoff, Erdgas oder Wasserstoff in jeweils flüssigem oder gasförmigem Zustand, fördert der Verdichter in eine Ausgangsleitung, in der ein externer Pufferbehälter angeordnet ist. In dem Pufferbehälter wird das verdichtete Medium zwischengespeichert, bis es von einem Verbraucher angefordert wird. Der Pufferbehälter wird hierbei in der Regel von einer oder mehreren Pufferflaschen gebildet, in die der Verdichter fördert. Aufgrund eines derartigen externen Pufferbehälters, der in der Ausgangsleitung angeordnet ist, weist die Verdichteranlage jedoch einen hohen Bauaufwand auf.at known compressor systems for Cryogenic media, such as nitrogen, natural gas or hydrogen in each liquid or gaseous state, promotes the compressor in an output line in which an external buffer tank is arranged. In the buffer tank the compressed medium is cached until it is from a Consumer is requested. The buffer tank is usually this formed by one or more buffer bottles, in which the compressor promotes. Due to such an external buffer tank, in the output line is arranged, however, the compressor system has a high construction cost on.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verdichteranlage der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, der einen geringen Bauaufwand und somit Herstellaufwand aufweist.Of the present invention is based on the object, a compressor system to provide the above-mentioned genus, which has a low Construction costs and thus manufacturing costs.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Pufferbehälter von einer den Verdichter aufnehmenden Druckkapsel gebildet ist. Mit einer derartigen, den Verdichter umgebenden und abdichtenden Druckkapsel werden eine Reihe von Vorteilen erzielt. Die Druckkapsel weist hierbei die Funktion des Pufferbehälters auf, in dem verdichtetes Medium gespeichert werden kann, wodurch kein externer Pufferbehälter erforderlich ist und somit der Bauaufwand und Herstellaufwand der Verdichteranlage verringert werden kann. Darüber hinaus werden eventuelle Undichtigkeiten und Leckagen des Verdichters in der Druckkapsel aufgefangen und gespeichert und werden somit nicht nach Außen an die Umgebung abgegeben. Hierbei werden insbesondere bei Verdichteranlagen, die zur Verdichtung von Erdgas oder Wasserstoff eingesetzt werden, besondere Vorteile hinsichtlich einer hohen Sicherheit der Verdichteranlage erzielt.These Task is inventively characterized solved, that the buffer tank is formed by a compressor receiving the pressure capsule. With such, the compressor surrounding and sealing pressure capsule a number of advantages are achieved. The pressure capsule here has the Function of the buffer tank in which compacted medium can be stored, whereby no external buffer tank is required and thus the construction cost and manufacturing costs of Compressor system can be reduced. In addition, eventual Leaks and leaks of the compressor in the pressure capsule intercepted and stored and thus are not outward to the environment issued. Here, especially in compressor systems, the used for the compression of natural gas or hydrogen, special Advantages in terms of high safety of the compressor system achieved.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist in der Druckkapsel die Antriebsmaschine angeordnet. Hierdurch wird erzielt, dass neben der Eingangsleitung und der Ausgangsleitung des Verdichters lediglich die elektrischen Anschlüsse für die als Elektromotor ausgebildete Antriebsmaschine an die Druckkapsel angeschlossen werden müssen, wodurch sich ein einfacher Aufbau mit geringen Herstellkosten ergibt.According to one preferred embodiment of the invention is in the pressure capsule Drive machine arranged. This will achieve that in addition to the Input line and the output line of the compressor only the electrical connections for the trained as an electric motor prime mover to the pressure capsule which must be connected a simple structure with low production costs results.

Zweckmäßigerweise ist in der Druckkapsel ein Erhitzer angeordnet. Bei einer Verdichteranlage, in der Medium, beispielsweise Stickstoff, von einem Eingangsdruck von im Bereich von 16 bar bei einer Eingangstemperatur von minus 160°C auf einen Ausgangsdruck von im Bereich von 60 bar verdichtet wird, ist die Ausgangstemperatur des verdichteten Mediums unter der geforderten Minimaltemperatur von Stahl, die im Bereich von minus 40°C liegt. Mit einem in der Druckkapsel angeordneten Erhitzer kann das in der Druckkapsel befindliche Medium mit geringem Aufwand und Energiebedarf auf die geforderte Minimaltemperatur von Stahl oder die Umgebungstemperatur beheizt werden, um einen Betrieb des Verdichters und der Antriebsmaschine zu ermöglichen.Conveniently, a heater is arranged in the pressure capsule. In a compressor system, in the medium, for example nitrogen, from an inlet pressure of in the range of 16 bar at an inlet temperature of minus 160 ° C to one Output pressure is compressed in the range of 60 bar, is the Output temperature of the compressed medium below the required Minimum temperature of steel, which is in the range of minus 40 ° C. With a heater arranged in the pressure capsule can in the Pressure capsule located medium with little effort and energy requirements to the required minimum temperature of steel or the ambient temperature be heated to operate the compressor and the prime mover to enable.

Besondere Vorteil ergeben sich, wenn der Verdichter als Kolbenverdichter mit zumindest einem in einem Gehäuse angeordneten Verdichterkolben ausgebildet ist, der in einem Verdichterzylinder angeordnet ist und einen Verdichterraum bildet, wobei der Innenraum des Gehäuses mit der Druckkapsel in Verbindung steht. Hierdurch wird erzielt, dass der Gehäuseinnenraum und somit die Unterseite des Verdichterkolbens, die gegenüberliegend zu der in dem von dem Verdichterzylinder und dem Verdichterkolben gebildeten Verdichterraum angeordneten Oberseite des Verdichterkolbens angeordnet ist, von dem von dem Verdichter erzeugten und in der Druckkapsel anstehenden Ausgangsdruck beaufschlagt ist. Bei Kolbenverdichtern, bei denen der Verdichterkolben mittels einer Pleuelstange mit einer Kurbelwelle in Verbindung steht, wird hierbei erzielt, dass die Pleuelstange im Verdichtertakt lediglich geringe Druckkräfte übertragen muss und entsprechend klein dimensioniert werden kann, wodurch sich ein geringer Herstellaufwand des Verdichters erzielen lässt.Special Advantage arise when the compressor as piston compressor with at least one in a housing arranged compressor piston is formed in a compressor cylinder is arranged and forms a compressor chamber, wherein the interior of the housing communicates with the pressure capsule. This will achieve that the housing interior and thus the underside of the compressor piston, the opposite to that in the compressor cylinder and the compressor piston formed compressor space disposed top of the compressor piston is arranged, from that generated by the compressor and in the Pressure capsule pending output pressure is applied. For reciprocating compressors, in which the compressor piston by means of a connecting rod with a Crankshaft is connected, it is achieved here that the Connecting rod transmitted in the compressor cycle only low compressive forces must and can be sized accordingly small, resulting in achieve a low manufacturing cost of the compressor.

Zweckmäßigerweise ist in dem Gehäuse des Verdichters ein Verbindungskanal vorgesehen, der den Innenraum des Gehäuses mit der Druckkapsel verbindet. Mit einem beispielsweise in dem Gehäuse des Verdichters angeordneten und als Verbindungsbohrung ausgebildeten Verbindungskanal kann auf einfache Weise und mit geringem Bauaufwand eine Verbindung der Druckkapsel mit dem Innenraum des Gehäuses des Verdichters hergestellt werden.Conveniently, is in the case the compressor, a connecting channel provided, which the interior of the housing connects with the pressure capsule. With a example in the case of the Compressor arranged and designed as a connection bore Connecting channel can easily and with low construction costs a connection of the pressure capsule with the interior of the housing of the Compressor are manufactured.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist in der Ausgangsleitung ein Abzweig, insbesondere ein T-Abzweig, angeordnet, mittels dem die Druckkapsel mit der Ausgangsleitung in Verbindung bringbar ist. Hierdurch wird erzielt, dass die Ausgangsleitung direkt zum Verbraucher geführt werden kann und die Druckkapsel über den Abzweig an die Ausgangsleitung angeschlossen ist. Es muss somit lediglich das über den Abzweig in die Druckkapsel strömende verdichtete Medium durch den in der Druckkapsel angeordneten Erhitzer angewärmt werden, wodurch sich ein geringer Energiebedarf ergibt.According to a preferred embodiment of the invention, a branch, in particular a T-branch, arranged in the output line, by means of which the pressure capsule can be brought into connection with the output line. This ensures that the output line can be routed directly to the consumer and the pressure capsule is connected via the branch to the output line. It must therefore be warmed only by the arranged in the pressure capsule heater via the branch in the pressure capsule flowing medium, which is a low energy demand he gives.

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 das Schaltschema einer erfindungsgemäßen Verdichteranlage und 1 the circuit diagram of a compressor unit according to the invention and

2 eine erfindungsgemäße Verdichteranlage in einem Längsschnitt, 2 a compressor installation according to the invention in a longitudinal section,

Die erfindungsgemäße Verdichteranlage 1 weist einen Verdichter 2 auf, der mit einer beispielsweise als Elektromotor ausgebildeten Antriebsmaschine 3 in trieblicher Verbindung steht. Der Verdichter 2 steht eingangsseitig mit einer Eingangsleitung 4 in Verbindung und fördert in eine Ausgangsleitung 5. In der Eingangsleitung 4 sowie der Ausgangsleitung 5 sind zur Vermeidung von Druckschwankungen jeweils ein Speicherelement 4a bzw. 5a angeordnet.The compressor installation according to the invention 1 has a compressor 2 on, with an example designed as an electric motor prime mover 3 is in business connection. The compressor 2 is on the input side with an input line 4 and feed into an output line 5 , In the entrance pipe 4 and the output line 5 are each a memory element to avoid pressure fluctuations 4a respectively. 5a arranged.

Erfindungsgemäß ist eine Druckkapsel 6 vorgesehen, in der der Verdichter 2 sowie die Antriebsmaschine 3 angeordnet ist. In der Druckkapsel 6 befindet sich weiterhin ein Erhitzer 7.According to the invention, a pressure capsule 6 provided in the compressor 2 as well as the prime mover 3 is arranged. In the pressure capsule 6 there is still a heater 7 ,

Der Druckkapsel 6 ist eine Temperaturüberwachungseinrichtung 10 sowie eine Drucküberwachungseinrichtung 11 zugeordnet. Zur Absicherung ist der Druckkapsel 6 eine Sicherheitsventileinrichtung 12 zugeordnet.The pressure capsule 6 is a temperature monitor 10 and a pressure monitoring device 11 assigned. To secure the pressure capsule 6 a safety valve device 12 assigned.

Die Druckkapsel 6 steht mit der Ausgangsleitung 5 in Verbindung. Hierzu ist ein als T-Abzweig ausgebildeter Abzweig 15 vorgesehen, mit dem verdichtetes Medium aus der Ausgangsleitung 5 abgezweigt und der Druckkapsel 6 zugeführt werden kann. Der Abzweig weist eine gerade Durchflussrichtung auf, mittels der die Ausgangsleitung 5 direkt zur Liefergrenze LG und somit zum Verbraucher der Verdichteranlage führt.The pressure capsule 6 stands with the output line 5 in connection. For this purpose, a trained as T-branch branch 15 provided, with the compressed medium from the output line 5 branched off and the pressure capsule 6 can be supplied. The branch has a straight flow direction, by means of which the output line 5 leads directly to the delivery limit LG and thus to the consumer of the compressor unit.

In der 2 ist ein Längsschnitt durch die Druckkapsel 6 dargestellt. Die Druckkapsel 6 ist als ein den Verdichter 2 umgebendes und abdichtendes Gehäuse ausgebildet. Der Verdichter 2 ist als Kolbenverdichter ausgebildet und weist einen in einem Gehäuse 15 angeordneten Verdichterkolben 16 auf, der in einem Verdichterzylinder 17 angeordnet ist. Zwischen dem Verdichterzylinder 17 und dem Verdichterkolben 16 ist ein Verdichterraum 18 ausgebildet. Der Verdichterkolben 16 ist als Schwenkkolben ausgebildet, an dem eine Pleuelstange 19 einstückig angeformt ist, die zum Antrieb mit einer als Exzenterwelle 20 ausgebildeten Kurbelwelle in Verbindung steht.In the 2 is a longitudinal section through the pressure capsule 6 shown. The pressure capsule 6 is as a the compressor 2 surrounding and sealing housing formed. The compressor 2 is designed as a piston compressor and has one in a housing 15 arranged compressor piston 16 on that in a compressor cylinder 17 is arranged. Between the compressor cylinder 17 and the compressor piston 16 is a compressor room 18 educated. The compressor piston 16 is designed as a rotary piston, to which a connecting rod 19 is integrally formed, to the drive with an eccentric shaft 20 trained crankshaft communicates.

Das Gehäuse 15 des Verdichters 2 ist mit einem Verbindungskanal 21, beispielsweise einer Verbindungsbohrung, versehen, die eine Verbindung der Druckkapsel 6 mit dem Innenraum des Gehäuses 15 herstellt. Hierdurch wird erzielt, dass die Kolbenunterseite 22 des Verdichterkolbens 16 von dem in der Druckkapsel 6 anstehenden Ausgangsdruck des Verdichters 1 beaufschlagt ist, wodurch die Pleuelstange 19 lediglich geringe Druckkräfte im Verdichtertakt des Verdichters 2 übertragen muss und entsprechend klein dimensioniert werden kann.The housing 15 of the compressor 2 is with a connection channel 21 , For example, a connection hole provided, which is a compound of the pressure capsule 6 with the interior of the housing 15 manufactures. This ensures that the piston underside 22 of the compressor piston 16 from the one in the pressure capsule 6 pending output pressure of the compressor 1 is applied, causing the connecting rod 19 only low pressure forces in the compressor cycle of the compressor 2 must be transferred and can be dimensioned accordingly small.

Claims (6)

Verdichteranlage für kryogene Medien mit einem Verdichter, der zum Antrieb mit einer Antriebsmaschine, insbesondere einem Elektromotor, in Wirkverbindung steht, und der Verdichter in eine Ausgangsleitung fördert, der ein Pufferbehälter zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Pufferbehälter von einer den Verdichter (2) aufnehmenden Druckkapsel (6) gebildet ist.Compressor for cryogenic media with a compressor which is operatively connected to the drive with a drive machine, in particular an electric motor, and which promotes the compressor in an output line, which is associated with a buffer tank, characterized in that the buffer tank of a compressor ( 2 ) receiving pressure capsule ( 6 ) is formed. Verdichteranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Druckkapsel (6) die Antriebsmaschine (3) angeordnet ist.Compressor installation according to claim 1, characterized in that in the pressure capsule ( 6 ) the prime mover ( 3 ) is arranged. Verdichteranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Druckkapsel (6) ein Erhitzer (7) angeordnet ist.Compressor system according to claim 1 or 2, characterized in that in the pressure capsule ( 6 ) a heater ( 7 ) is arranged. Verdichteranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (2) als Kolbenverdichter mit zumindest einem in einem Gehäuse (15) angeordneten Verdichterkolben (16) ausgebildet ist, der in einem Verdichterzylinder (17) angeordnet ist und einen Verdichterraum (18) bildet, wobei der Innenraum des Gehäuses (15) mit der Druckkapsel (6) in Verbindung steht.Compressor installation according to one of claims 1 to 3, characterized in that the compressor ( 2 ) as a piston compressor with at least one in a housing ( 15 ) arranged compressor piston ( 16 ) formed in a compressor cylinder ( 17 ) is arranged and a compressor room ( 18 ), wherein the interior of the housing ( 15 ) with the pressure capsule ( 6 ). Verdichteranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (15) des Verdichters (2) ein Verbindungskanal (21) vorgesehen ist, der den Innenraum des Gehäuses (15) mit der Druckkapsel (6) verbindet.Compressor installation according to claim 4, characterized in that in the housing ( 15 ) of the compressor ( 2 ) a connection channel ( 21 ) is provided, the interior of the housing ( 15 ) with the pressure capsule ( 6 ) connects. Verdichteranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ausgangsleitung (5) ein Abzweig (15), insbesondere ein T-Abzweig, angeordnet ist, mittels dem die Druckkapsel (6) mit der Ausgangsleitung (5) in Verbindung bringbar ist.Compressor system according to one of claims 1 to 5, characterized in that in the output line ( 5 ) a branch ( 15 ), in particular a T-branch, is arranged, by means of which the pressure capsule ( 6 ) with the output line ( 5 ) is connectable.
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