Beschreibung

Verdichter

Die Erfindung betrifft einen Verdichter für gasförmige und/oder tiefkalt verflüssigte Meiden, mit einem ersten Verdichterkolben und einem zweiten Verdichterkolben, die mit einer Exzenterwelle in trieblicher Verbindung stehen, wobei der zweite

Verdichterkolben bezüglich der Exzenterwelle im wesentlichen gegenüber dem ersten Verdichterkolben angeordnet ist.

Derartige Verdichter mit zwei gegenüberliegend angeordneten Verdichterkolben werden zur Verdichtung von gasförmigen Medien und/oder tiefkalt verflüssigten

(kryogenen) Medien, beispielsweise Stickstoff, Erdgas oder Wasserstoff, eingesetzt. Der Verdichter kann hierbei als Zweistufenverdichter ausgebildet sein, wobei der erste Verdichterkolben die Eingangsstufe und der zweite Verdichterkolben die Ausgangsstufe bildet.

Bei bekannten gattungsgemäßen Verdichtern mit zwei Verdichterkolben sind die beiden Verdichterkolben axial beabstandet und mit der Exzenterwelle mittels jeweils einer Pleuelstange verbunden, die an der Exzenterwelle und dem Verdichterkolben jeweils gelenkig gelagert ist. Durch die axial beabstandeten Verdichterkolben weist der Verdichter in axialer Richtung einen hohen Platzbedarf auf. Die Verdichterkolben führen hierbei eine Linearbewegung in dem entsprechenden Verdichterzylinder aus. Durch die Verbindung des Verdichterkolbens mit der Exzenterwelle mittels der Pleuelstange entstehen jedoch am Verdichterkolben hohe Seitenführungskräfte, die zu einem hohen Verschleiß der an dem Verdichterkolben angeordneten Dichteinrichtung führt, wodurch der Verdichter einen hohen Wartungsaufwand und somit Bauaufwand aufweist. Die Seitenführungskräfte können durch eine Verlängerung der Pleuelstange verringert werden, wodurch jedoch der Verdichter ebenfalls in radialer Richtung einen hohen Platzbedarf aufweist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verdichter der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, der einen geringen Platzbedarf und einen geringen Bauaufwand aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Verdichter in Schwenkkolbenbauweise ausgebildet ist, wobei der erste Verdichterkolben an einem Exzenterring angeordnet ist, der mit der Exzenterwelle in Wirkverbindung steht, und der zweite Verdichterkolben an einem Anlenkauge befestigt ist, das mit dem Exzenterring in Wirkverbindung steht. Durch die Bauweise des Verdichters in

Schwenkkolbenbauweise, wobei der zweite Verdichterkolben an einem Anlenkauge befestigt, das mit dem mit der Exzenterwelle in Verbindung stehenden Exzenterring in Verbindung steht, wobei am Exzenterring der erste Verdichterkolben befestigt ist, kann auf einfache Weise und mit geringem Bauaufwand eine in axialer und radialer Richtung platzsparende Bauweise eines Verdichters mit zwei Verdichterkolben erzielt werden. Durch die Ausbildung des Verdichters in Schwenkkolbenbauweise weist der Verdichter durch den Verzicht auf Pleuelstangen zudem sehr geringe Seitenführungskräfte auf, wodurch der Verdichter eine hohe Lebensdauer bei geringem Wartungsaufwand und somit Bauaufwand aufweist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist am Exzenterring ein Befestigungsauge ausgebildet, an dem der erste Verdichterkolben befestigt ist, wobei das Anlenkauge des zweiten Verdichterkolbens im Bereich des Befestigungsauges des ersten Verdichterkolbens am Exzenterring gelenkig angeordnet ist. Durch diese gelenkige Anordnung des Anlenkauges am Exzenterring wird erzielt, dass die

Pendelbewegung und somit die Auslenkung des zweiten Verdichterkolbens geringer als die Pendelbewegung und somit die Auslenkung des ersten Verdichterkolben ist, wobei die Seitenführungskräfte des zweiten Verdichterkolbens weiter verringert werden können.

Ein geringer Bauaufwand ist erzielbar, wenn gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung das Anlenkauge als bügeiförmiges Bauteil ausgebildet ist, das eine Querplatte aufweist, an dem der zweite Verdichterkolben befestigt ist, und zwei im wesentlichen ringförmige Seitenteile aufweist, die voneinander beabstandet sind, wobei zwischen den Seitenteilen ein Aufnahmeraum für den Exzenterring ausgebildet ist. Hierdurch kann auf einfache Weise eine Anordnung des ersten Verdichterkolbens und des zweiten Verdichterkolbens in einer Ebene und somit ein geringer Platzbedarf des Verdichters in axialer Richtung erzielt werden.

Zweckmäßigerweise ist an den Seitenteilen eine Aufnahmebohrung für einen Gelenkbolzen ausgebildet. Mittels eines Gelenkbolzens, der in der Aufnahmebohrung der Seitenteile des Anlenkauges angeordnet und befestigt ist, kann auf einfache Weise eine gelenkige Verbindung des als bügeiförmigen Bauteils ausgebildeten Anlenkauges mit dem Exzenterring erzielt werden.

Sofern an dem Exzenterring eine Durchgangsbohrung für den Gelenkbolzen ausgebildet ist, kann der Gelenkbolzen auf einfache Weise und mit geringem Bauaufwand in dem Exzenterring angeordnet werden.

Besondere Vorteile ergeben sich, wenn der Gelenkbolzen mittels einer Buchse in der Durchgangsbohrung des Exzenterringes gelagert ist. Mit einer Buchse, insbesondere einer Gleitlagerbuchse, kann mittels des in dem Anlenkauge befestigten Gelenkbolzens auf einfache Weise eine gelenkige Lagerung des Anlenkauges an dem Exzenterring mit einer hohen Lebensdauer bei geringem Wartungsaufwand erzielt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ist der Verdichter als Zweistufenverdichter ausgebildet, wobei der erste Verdichterkolben die Eingängsstufe und der zweite Verdichterkolben die Ausgangsstufe des Verdichters bildet. Mit einem erfindungsgemäßen Verdichter in Schwenkkolbenbauweise mit zwei Verdichterkolben kann ein Zweistufenverdichter mit geringem Platzbedarf und Bauaufwand zur Verfügung gestellt werden. In der Eingangsstufe kann hierbei das gasförmige Medium und/oder das tiefkalt verflüssigte Medium, das eine Eingangstemperatur von bis -250 ⁰ C aufweisen kann, auf einen Zwischendruck von beispielsweise 10-15 bar verdichtet werden, wobei in der Ausgangsstufe in Abhängigkeit von dem Flächenverhältnis des ersten und zweiten Verdichterkolbens und somit des Stufendruckverhältnisses ein Betriebsdruck von beispielsweise bis zu 450 bar erzeugbar ist.

Zweckmäßigerweise ist der erste Verdichterkolben in einem ersten Verdichterzylinder und der zweite Verdichterkolben in einem zweiten Verdichterzylinder angeordnet, wobei der Ausgang des ersten Verdichterzylinders mit dem Eingang des zweiten Verdichterzylinders in Verbindung steht. Durch die im wesentlichen gegenüberliegende Anordnung der Verdichterkolben, wobei bei einer gegenüberliegenden Anordnung der Verdichterkolben die Verdichterkolben bezüglich der Exzenterwelle um 180° versetzt

angeordnet sind und somit phasenversetzt arbeitet, kann der Ausgang des ersten Verdichterkolbens direkt mit dem Eingang des zweiten Verdichterkolbens verbunden werden, wodurch ein Zweistufenverdichter mit geringem Bauaufwand erzielbar ist. Anstelle eines Versetzungswinkels von 180° des ersten Verdichterkolbens und des zweiten Verdichterkolbens können abweichende Versetzungswinkel zur Verbesserung der Kräfteverhältnisse und Momentenverhältnisse vorgesehen werden.

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

Figur 1 ein erfindungsgemäßer Verdichter in einer perspektivischen Darstellung,

Figur 2 eine Detailansicht der Figur 1 ,

Figur 3 eine Seitenansicht der Figur 2 und

Figur 4 und eine Draufsicht der Figur 2.

In der Figur 1 ist die perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Verdichters 1 in Schwenkkolbenbauweise dargestellt.

Der Verdichter 1 ist als Zweistufenverdichter ausgebildet und weist ein ringförmiges Gehäuse 15 auf, in dem ein erster Verdichterzylinder 16, der die Eingangsstufe bildet, und ein zweiter Verdichterzylinder 17 befestigt ist, der die Ausgangsstufe bildet. An den Verdichterzylindern 16, 17 ist jeweils ein den Eingang sowie den Ausgang der Verdichterzylinder 16,17 bildender Zylinderkopf 18, 19 angeordnet. Der Zylinderkopf 18 steht eingangsseitig mit einer Eingangsleitung 20 für das zu verdichtende gasförmige Medium in Verbindung. Ausgangsseitig ist an den Zylinderkopf 18 eine Zwischenleitung 21 angeschlossen, die das von der Eingangsstufe auf den

Zwischendruck verdichtete Medium führt und zu dem Eingang des Zylinderkopfes 19 geführt ist. Der Zylinderkopf 19 steht ausgangsseitig mit einer Ausgangsleitung 22 für das auf den Betriebsdruck verdichtete Medium in Verbindung. In der Zwischenleitung 21 ist ein Anschluss 23 für ein Sicherheitsventil, beispielsweise ein Druckbegrenzungsventil, ausgebildet.

Der Verdichter 1 weist - wie in den Figuren 2 bis 4 gezeigt ist - eine mit einer in der Figur 1 dargestellten Kurbelwelle 24, die um eine Drehachse D drehbar gelagert ist, in trieblicher Verbindung stehende Exzenterwelle 2 auf, an der mittels eines Wälzlagers 3 ein Exzenterring 4 befestigt ist.

An dem Exzenterring 4 ist ein Befestigungsauge 5 ausgebildet, an dem ein erster Verdichterkolben 6 befestigt ist, der in dem ersten Verdichterzylinder 16 angeordnet ist. An dem Befestigungsauge 5 ist hierzu - wie der Figur 3 zu entnehmen ist - beispielsweise eine Gewindebohrung 5a ausgebildet, wobei der erste Verdichterkolben 6 mittels einer Schraubverbindung in dem Befestigungsauge 5 befestigt ist. Der erste Verdichterkolben 6 ist mit einer nutförmigen Ausnehmung 6a versehen, in der eine Dichteinrichtung angeordnet werden kann. Bei einer Drehung der Kurbelwelle 24 führt der erste Verdichterkolben 6, der über den Exzenterring 4 und die Exzenterwelle 2 mit der Kurbelwelle 24 in Verbindung steht, in dem Verdichterzylinder 16 eine Pendelbewegung aus.

Der Verdichter 1 weist einen zweiten Verdichterkolben 7 auf, der in dem Verdichterzylinder 17 angeordnet ist, und bezüglich der Exzenterwelle 2 und somit der Kurbelwelle 24 im dargestellten Ausführungsbeispiel um 180° versetzt und somit gegenüberliegend zum ersten Verdichterkolben 6 angeordnet ist.

Der zweite Verdichterkolben 7 ist - wie aus den Figuren 2 bis 4 ersichtlich ist - an einem Anlenkauge 8 befestigt, das an dem Exzenterring 4 im Bereich des Befestigungsauges 5 des ersten Verdichterkolbens 6 um eine Schwenkachse S, die parallel zur Drehachse D angeordnet ist, gelenkig befestigt ist. Der zweite Verdichterkolben 7 ist mit zumindest einer nutförmigen Ausnehmung 7a versehen, in der eine Dichteinrichtung angeordnet werden kann.

Das Anlenkauge 8 ist als bügeiförmiges Bauteil mit einer Querplatte 8a und an der

Querplatte 8a angeordneten Seitenteilen 8b, 8c ausgebildet. Die Seitenteile 8b, 8c sind hierbei einstückig an der Querplatte 8a angeformt. An der Querplatte 8a ist der zweite Verdichterkolben 7 befestigt. Hierzu ist beispielsweise in der Querplatte 8a eine Gewindebohrung 8d ausgebildet, in der der zweite Verdichterkolben 7 eingeschraubt werden kann.

Die Seitenteile 8b, 8c sind im wesentlichen ringförmig ausgebildet und voneinander in axialer Richtung der Drehachse D beabstandet, wodurch zwischen den Seitenteilen 8b, 8c ein Aufnahmeraum für den Exzenterring 4 gebildet ist. An den Seitenteilen 8b, 8c ist an dem der Querplatte 8a gegenüberliegenden Bereich eine die Schwenkachse S bildende Aufnahmebohrung 10 ausgebildet, die beispielsweise von einer Durchgangsbohrung in dem Seitenteil 8b und einer Gewindebohrung in dem Seitenteil 8c gebildet ist. In der Aufnahmebohrung 10 ist ein Gelenkbolzen 11 angeordnet und eingeschraubt.

Am Exzenterring 4 ist im Bereich des Befestigungsauges 5 eine Durchgangsbohrung 12 ausgebildet, mittels der der Gelenkbolzen 11 und somit das Anlenkauge 8 mit dem Exzenterring 4 verbunden ist. Zwischen der Durchgangsbohrung 12 und dem Gelenkbolzen 11 kann eine Buchse 13, beispielsweise eine Gleitlagerbuchse, angeordnet werden.

Durch die von dem Gelenkbolzen 11 gebildete gelenkige Befestigung des Anlenkauges 8 des zweiten Verdichterkolbens 7 an dem Exzenterring 4 im Bereich des Befestigungsauges 5 des ersten Verdichterkolbens 6 kann eine bezüglich der Drehachse D gegenüberliegende Anordnung des ersten Verdichterkolbens 6 und des zweiten Verdichterkolbens 7 in einer zur Drehachse D senkrechten Ebene auf einfache Weise gebildet werden. Hierdurch ergibt sich eine platzsparende Bauweise des erfindungsgemäßen Verdichters 1 in axialer Richtung. Durch die Ausbildung des Verdichters 1 in Schwenkkolbenbauweise mit zwei Verdichterkolben 6, 7, wobei durch die Anlenkung des mit dem zweiten Verdichterkolben 7 versehenen Anlenkauges 8 am Befestigungsauge 5 des ersten Verdichterkolbens 6 eine verringerte Pendelbewegung und eine verringerte Auslenkung des zweiten Verdichterkolbens 7 erzielt wird, wird zudem ein platzsparende Bauweise des Verdichters in radialer Richtung erzielt, wobei weiterhin an den Verdichterkolben 6, 7 sehr geringe Seitenführungskräften auftreten und somit der erfindungsgemäße Verdichter einen geringen Wartungsaufwand und somit Bauaufwand aufweist.