Beschreibung

Verdichteranlage mit einem Pufferbehälter

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.

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.

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.

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.

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.

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 ⁰ 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.

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.

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.

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.

Weitere Vorteile und Einzelheiten werden anhand des in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigt

Figur 1 das Schaltschema einer erfindungsgemäßen Verdichteranlage und

Figur 2 eine erfindungsgemäße Verdichteranlage in einem Längsschnitt,

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.

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.

Der Druckkapsel 6 ist eine Temperaturüberwachungseinrichtung 10 sowie eine Drucküberwachungseinrichtung 11 zugeordnet. Zur Absicherung ist der Druckkapsel 6 eine Sicherheitsventileinrichtung 12 zugeordnet.

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.

In der Figur 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.

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.