KURBELTRIEBWERK

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Kurbeltriebwerk für einen Kompressor.

Stand der Technik

Flüssiges Erdgas, im Englischen auch als „Liquefied natural gas" oder kurz als „LNG" bezeichnet, ist Erdgas, welches auf eine Temperatur von - 162 ⁰ C abgekühlt wurde, und dadurch einen flüssigen Zustand angenommen hat. Heute ist eine Vielzahl von Erdgasquellen bekannt, welche sich leider sehr weit entfernt vom Endverbraucher befinden. Eine günstige Möglichkeit Erdgas über weite Strecken zu transportieren besteht darin, das Erdgas zu verflüssigen und in Tankschiffen, auch als LNG-Tanker bezeichnet, zu transportieren. Am Zielort wird das flüssige Ergas wieder in gasförmiges Erdgas verwandelt.

Die Druckschrift WO 2006/077094 offenbart sowohl eine Vorrichtung als auch ein Verfahren, die es ermöglichen das von LNG- Tankern transportierte Erdgas als Brennstoffquelle zu nutzen, um die Maschinen des LNG-Tankers mit diesem Brennstoff anzutreiben. Wie in der Druckschrift ausführlich beschrieben bildet sich im oberen

Bereich eines Speicherbehälters, der verflüssigtes Erdgas enthält, ein Abdampfgas, im Englischen als „Boil-off gas" bezeichnet. Dieses Abdampfgas wird dem Speicherbehälter entnommen, danach komprimiert, und anschliessend als gasförmiges Erdgas einer Maschine auf dem Schiff, beispielsweise einem Verbrennungsmotor, zugeführt.

Die Druckschrift US 4, 189,958 offenbart einen Kompressor mit einem Kurbeltriebwerk, wobei das Kurbeltriebwerk eine Kompensationsmasse umfasst, welche gleich schwer ist wie die

Masse der übrigen beweglichen Teile, wobei die Kompensationsmasse derart mit einer Kolbenstange des Kurbeltriebwerkes verbunden ist, dass sich die Kompensationsmasse jeweils gegenläufig zu den übrigen beweglichen Teilen bewegt. Diese Ausführungsform weist die Nachteile auf, dass die gesamte bewegte Masse relativ schwer ist, dass ein relativ grosser Verschleiss auftritt, und dass die maximal mögliche Drehzahl des Kurbeltriebwerkes relativ tief ist.

Darstellung der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein vorteilhafteres Kurbeltriebwerk für einen Kompressor vorzuschlagen, welcher insbesondere zur Verwendung in Schiffen wie LNG-Tankern geeignet ist.

Die Aufgabe wird gelöst mit einem Kurbeltriebwerk aufweisend die Merkmale von Anspruch 1. Die Unteransprüche 2 bis 6 beziehen sich auf weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemässen Vorrichtung. Die Aufgabe wird weiter gelöst mit einer Vorrichtung

zum Bereitstellen von Erdgasbrennstoff aufweisend die Merkmale von Anspruch 7.

Die Erfindung wird insbesondere gelöst mit einem Kurbeltriebwerk umfassend eine darin gelagerte Kurbelwelle, sowie umfassend sechs in Verlaufsrichtung der Kurbelwelle beabstandet angeordnete, mit der Kurbelwelle über Schubstangen verbundene Kreuzköpfe, wobei das Kurbeltriebwerk Kreuzkopfbohrungen aufweist, in welchen die Kreuzköpfe geführt sind, und wobei jeder Kreuzkopf mit einer Kolbenstange verbunden ist, und wobei jede Kolbenstange mit einem Kolben verbunden ist, wobei ein Kompensationsgewicht mit dem Kreuzkopf und/ oder mit der Kolbenstange verbunden ist.

Die Erfindung wird weiter insbesondere gelöst mit Kurbeltriebwerk für einen Kolbenverdichter, umfassend eine im Kurbeltriebwerk gelagerte Kurbelwelle, sowie umfassend einen mit der Kurbelwelle über eine Schubstange verbundenen Kreuzkopf, wobei das Kurbeltriebwerk eine Kreuzkopfbohrung aufweist, in welcher der Kreuzkopf geführt ist, und wobei der Kreuzkopf mit einer Kolbenstange verbunden ist, und wobei die Kolbenstange mit einem Kolben verbunden ist, und wobei das Kurbeltriebwerk zum Antrieb von sechs Kolbenverdichtern ausgestaltet ist, indem das Kurbeltriebwerk sechs in Verlaufsrichtung der Kurbelwelle beabstandet angeordnete Schubstangen, Kreuzköpfe und Kolbenstangen aufweist, wobei die Schubstangen mit der Kurbelwelle verbunden sind, und wobei die Kolbenstangen mit entsprechenden Kolben verbunden sind, wobei jeweils ein Kompensationsgewicht am Kreuzkopf und/ oder an der Kolbenstange befestigt ist, und wobei das jeweilige Kompensationsgewicht derart gewählt ist, dass die bewegte Masse jedes Kolbenverdichters, insbesondere der Kolben,

zusammen mit der jeweiligen Schubstange, dem Kreuzkopf, der Kolbenstange und dem dazugehörigen Kompensationsgewicht im Wesentlichen dieselbe Masse aufweist.

Das erfindungsgemässe Kurbeltriebwerk mit Kompensationsgewichten weist den Vorteil auf, dass damit eine besonders hohe Laufruhe zu erzielen, was insbesondere bei einem Betrieb auf einem Schiff vorteilhaft ist.

Das erfindungsgemässe Kurbeltriebwerk wird vorteilhafterweise verwendet um einen Kompressor anzutreiben. Das erfindungsgemässe Kurbeltriebwerk ist insbesondere für einen

Kompressor geeignet, der aus flüssigem Erdgas einen Erdgasstrom erzeugt, der einen Druck zwischen 100 Bar und 500 Bar aufweist, und insbesondere zwischen 150 Bar und 300 Bar, wobei der Erdgasstrom zur Brennstoffversorgung eines Verbrennungsmotors dient, vorzugsweise einer Turbine oder eines Kolbenmotors wie eines Dieselmotors. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist vorzugsweise auf einem Schiff, insbesondere auf einem LNG-Tanker angeordnet, und ermöglicht es den Brennstoff zur Versorgung der Verbrennungsmotoren aus dem in den LNG-Speicherbehältern gelagerten, flüssigen Erdgas zu beziehen. Das Abdampfgas des flüssigen Erdgases weist üblicherweise eine Temperatur von etwa minus 162 ⁰ C auf sowie einen Druck von üblicherweise 1 Bar. Die erfindungsgemässe Vorrichtung erlaubt es den Kompressor derart zu betreiben, dass Abdampfgas auf einen vorzugsweise variablen Enddruck im Bereich zwischen 100 Bar und 500 Bar, und insbesondere zwischen 150 Bar und 300 Bar verdichtet werden kann.

Der Labyrinth gedichtete Kolbenverdichter weist den Vorteil auf, dass dieser Erdgas in einem weiten Temperaturbereich von vorzugsweise

zwischen -160 ⁰ C bis + 100 ⁰ C ansaugen und verdichten kann. Der Kolbenring gedichtete Kolbenverdichter weist den Vorteil auf, dass dieser Erdgas auf einen hohen Druck verdichten kann. Die erfindungsgemässe Kombination von Labyrinth gedichtetem Kolbenverdichter und Kolbenring gedichtetem Kolbenverdichter weist den Vorteil auf, dass ein sehr zuverlässiges und kostengünstiges Verdichten von Erdgas, ausgehend von einem Abdampfgas möglich ist, was es insbesondere ermöglicht den Motor eines LNG-Tankers mit Brennstoff aus den transportierten LNG-Speicherbehältern zu versorgen.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist zwischen der zweiten und dritten Kompressionsstufe ein Rückschlagventil angeordnet, wobei in der ersten und zweiten Kompressionsstufe vorzugsweise ölfrei verdichtet wird. Diese Anordnung weist den Vorteil auf, dass das in der ersten und zweiten Kompressionsstufe komprimierte Erdgas keine Verunreinigungen aufweist und, falls erforderlich, wieder dem LNG-Speicherbehälter zugeführt werden kann. Die zweite Kompressionsstufe besteht vorteilhafterweise aus einer einzigen Verdichterstufe oder aus zwei in Serie geschalteten Verdichterstufen, beziehungsweise aus einem Kolbenverdichter oder aus zwei in Serie geschalteten Kolbenverdichtern.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind alle Kompressionsstufen auf einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet und von einem gemeinsamen Kurbeltriebwerk angetrieben. Dies ergibt einen sehr kompakten Kompressor, der auch auf einem Schiff angeordnet werden kann. In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Kurbeltriebwerk Kompensationsgewichte auf, um einen

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besonders hohe Laufruhe des Kompressors zu erzielen, was insbesondere bei einem Betrieb auf einem Schiff vorteilhaft ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist zumindest eine der Kompressionsstufen einen Bypass mit ansteuerbarem Ventil auf, um den Rückfluss anzusteuern, und damit die Fördermenge und/ oder den Förderdruck der Kompressionsstufe anzusteuern.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen im Detail erläutert.

Grundsätzlich sind in den Zeichnungen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die zur Erläuterung der Ausführungsbeispiele verwendeten Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Kompressors;

Fig. 2 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kompressors;

Fig. 3 schematisch eine Weiterbildung des in Figur 2 dargestellten Kompressors;

Fig. 4 einen Schnitt durch einen Kompressor;

Fig. 5 eine Detailansicht des in Figur 4 dargestellten Kompressors;

Fig. 6 eine weitere Detailansicht des in Figur 4 dargestellten Kompressors;

Fig. 7 schematisch zwei parallel angeordnete Kompressoren zur Versorgung von zwei Dieselmotoren;

Fig. 8 einen Temperaturverlauf des Erdgases in Abhängigkeit der Zeit;

Fig. 9 ein Regelungskonzept zum Regeln von Druck und Massenstrom des komprimierten Erdgases;

Fig. 10 einen Längsschnitt durch einen Kreuzkopf mit

Ausgleichsmasse;

Fig. 1 1 eine Seitenansicht eines Kreuzkopfes mit

Ausgleichsmasse.

Figur 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung 1 zum Bereitstellen von Erdgasbrennstoff umfassend einen Kompressor 2 mit einem Einlass 3 für einen Erdgasstrom 4 sowie umfassend einen Ausläse 7, der Fluid leitend mit einer Erdgasversorgungsleitung 8 für einen nachgelagerten Verbrennungsmotor verbunden ist. Der Einlass 3 ist Fluid leitend mit einem LNG-Speicherbehälter 5 verbindbar, in welchem flüssiges Erdgas Ef gelagert ist, üblicherweise bei einem Druck von 1 Bar und einer Temperatur von minus 162°C. Oberhalb des flüssigen Erdgases Ef bildet sich gasförmiges Erdgas Eg aus, auch als Abdampfgas 6 bezeichnet. Dieses Abdampfgas 6 wird vom Kompressor 2 angesaugt, verdichtet, und verläset den Kompressor 2 am Ausläse 7 als Erdgas unter einem Druck von vorzugsweise zwischen 100 Bar und 500 Bar, insbesondere zwischen 150 Bar und 300 Bar. Der Kompressor 2 ist vorzugsweise auf einem LNG-Tanker angeordnet, wobei das verdichtete Erdgas vorzugsweise als Brennstoff für den Antriebsmotor dient.

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Der Kompressor 2 umfasst eine erste und nachfolgend eine zweite Kompressionsstufe 9, 10, wobei die erste und die zweite Kompressionsstufe 9, 10 als Labyrinth gedichtete Kolbenverdichter 11, 12 ausgestaltet sind, und wobei die erste Kompressionsstufe 9 einen grosseren Kolbendurchmesser aufweist als die zweite

Kompressionsstufe 10. Der Kompressor 2 umfasst nachfolgend eine dritte und vierte Kompressionsstufe 13, 14, welche als Kolbenring gedichtete Kolbenverdichter 15 ausgestaltet sind. Danach wird das verdichtete Erdgas dem Ausläse 7 zugeleitet.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen der zweiten

Kompressionsstufe 10 und der dritten Kompressionsstufe 13 ein Rückschlagventil 16 angeordnet, sodass das Erdgas nur in eine Richtung fliessen kann. In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind alle in Flussrichtung des Erdgases vor dem Rückschlagventil 16 angeordneten Kompressionsstufen 9, 10 ölfrei ausgestaltet, sodass das in diesem Abschnitt verdichtete Erdgas nicht durch Fremdstoffe verunreinigt wird. Der in Figur 1 dargestellte Kompressor 2 umfasst somit vier in Serie geschaltete Kolbenverdichter 11, 12, 15.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist zumindest eine der Kompressionsstufen 9, 10, 13, 14 einen Bypass 20,21,22 mit einem z.B. über eine elektrische Leitung 23a,24a,25a ansteuerbaren Ventil 23,24,25 auf. Ein Vorteil dieser Anordnung ist darin zu sehen, dass damit der Druck und/ oder die Fördermenge des am Ausläse 7 anstehenden oder durchfliessenden Erdgases geregelt werden kann.

In einer weiteren vorteilhaften, in Figur 2 dargestellten Ausgestaltung kann der Kompressor 2, im Vergleich zu der in Figur 1 dargestellten Ausgestaltung, noch zusätzliche Kolbenverdichter 11, 12, 15 umfassen, welche zusätzliche, in Serie geschaltete Verdichterstufen

ausbilden, um einen höheren Enddruck zu erzielen, oder welche parallel geschaltete Verdichterstufen ausbilden, um eine grossere Fördermenge zu erzielen, oder welche sowohl in Serie als auch parallel geschaltete Verdichterstufen aufweisen. So könnte beispielsweise die erste Kompressionsstufe 9 aus zwei parallel geschalteten Kolbenverdichtern 11 bestehen, um die Fördermenge zu erhöhen. Die zweite Kompressionsstufe 10 besteht in einer bevorzugten Ausgestaltung wie in Figur 2 dargestellt aus zwei Verdichterstufen, indem zwei Kolbenverdichter 12 in Serieschaltung nacheinander angeordnet sein, um den Kompressionsdruck zu erhöhen. Die Notwendigkeit einer zusätzlichen Verdichterstufe in der ersten oder zweiten Kompressionsstufe 9, 10 ist insbesondere dann gegeben, wenn der Ansaugdruck relativ tief ist. Zudem könnte auch die dritte und vierte Kompressionsstufe 13, 14 beispielsweise zumindest einen zusätzlichen in Serie geschalteten Kolbenverdichter 15 aufweisen, um den Enddruck des Erdgases zu erhöhen. Der erfindungsgemässe Kompressor 2 kann somit auf unterschiedliche Weise ausgestaltet sein, abhängig von den vorgegebenen oder erwünschten Eigenschaften des Erdgases am Einlass 3 und am Ausläse 7, insbesondere Temperatur, Druck und erforderliche

Fördermenge des Erdgases. Der in Figur 2 dargestellte Kompressor 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform mit fünf in Serie geschalteten Kolbenverdichtern 11, 12, 15.

Der in Figur 2 dargestellte Kompressor 2 umfasst eine Mehrzahl von Drucksensoren 42a, 42b, 42c, 42d zum Messen des Erdgasdruckes an der jeweiligen Stelle. Der Kompressor 2 umfasst zudem drei Regelvorrichtungen 40a, 40b, 40c. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Regelvorrichtung 40a ein Drucksollwert 41 vorgegeben, wobei als Istwert der Enddruck 42d des Erdgases im

Bereich des Auslasses 7 gemessen wird. Abhängig von der Differenz zwischen Istwert und Sollwert beeinflusst die Regelvorrichtung 40a die Stellung des Ventils 23, um dadurch den Rückflussstrom im Bypass 20 zu beeinflussen. Ebenso vergleicht die Regelvorrichtung 40b den Druck 42a, 42b vor und nach der zweiten

Kompressionsstufe 10, und die Regelvorrichtung 40c den Druck 42c, 42d vor und nach der dritten und vierten Kompressionsstufe 13, 14, um basierend auf diesen gemessenen Werten die Stellung des Ventils 24 bzw. 25 zu beeinflussen und dadurch den Rückflussstrom im Bypass 21 und 22 zu beeinflussen. Die Regelvorrichtungen 40a, 40b, 40c könnten zudem noch mit einer übergeordneten Regelung verbunden sein. Es kann sich, wie in Figur 2 dargestellt, als vorteilhaft erweisen nach den Kompressionsstufen 10, 13, 14 Kühler 31 anzuordnen, um das komprimierte Erdgas zu kühlen. Der Kühler 31 ist beispielsweise mit einem Wasser-Glykol-Gemisch gekühlt.

Figur 3 zeigt den links des Rückschlagventils 16 angeordneten Teil des bereits in Figur 2 dargestellten Kompressor 2 in einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform. Zwischen der ersten und zweiten Kompressionsstufe 9, 10 sind ein Temperatursensor 47 sowie ein Regelventil 45 angeordnet. Zudem sind als Bypass zum Regelventil 45 ein Regelventil 46, ein Temperatursensor 48 sowie ein Kühler 31 angeordnet. Das die erste Kompressionsstufe 9 verlassende Erdgas kann somit, abhängig von dessen Temperatur, entweder über das Regelventil 45 direkt der zweiten Kompressionsstufe 10 zugeführt werden, oder über das Regelventil 46 und den Kühler 31 als gekühltes Erdgas der zweiten Kompressionsstufe 10 zugeführt werden. Der Kompressor 2 kann zudem eine Rückspeiseleitung 50 umfassen, deren Durchfluss von einem Schliessventil 51 kontrolliert wird, wobei die Rückspeiseleitung 50 wie dargestellt vorzugsweise

links beziehungsweise in Flussrichtung des Erdgases dem Rückschlagventil 16 vorgelagert angeordnet ist. Die Rückspeiseleitung 50 kann einer Rückverflüssigungsvorrichtung zugeleitet sein, sodass das überflüssige Erdgas beispielsweise wieder dem LNG-Speicherbehälter 5 zugeführt werden kann. Die Rückspeiseleitung 50 könnte auch in eine

Gasverbrennungsvorrichtung münden, wo das Erdgas beispielsweise abgefackelt wird.

Figur 4 zeigt in einem Schnitt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Kompressors 2 im Detail. Der Kompressor 2 umfasst ein gemeinsames Gehäuse 18 mit einem Kurbeltriebwerk 17 und einem Distanzteil 18a. Das Kurbeltriebwerk 17 umfasst eine darin gelagerte Kurbelwelle 17a, sowie sechs in Verlaufsrichtung der Kurbelwelle 17a beabstandet angeordnete, mit der Kurbelwelle 17a über Schubstangen 17b verbundene Kreuzköpfe 17c, wobei das Kurbeltriebwerk 17 Kreuzkopfbohrungen 17d aufweist, in welchen die Kreuzköpfe 17c geführt sind, wobei jeder Kreuzkopf 17c mit einer Kolbenstange 17e verbunden ist, und wobei jede Kolbenstange 17e mit einem Kolben 9a, 10a, 13a, 14a verbunden ist. Die Kurbelwelle 17a ist über eine Schwungmasse 26 mit einer Antriebswelle 27 verbunden. Das Distanzteil 18a weist oben eine Auflagefläche auf, an welcher im dargestellten Ausführungsbeispiel sechs Kolbenverdichter 11, 12, 15 angeordnet sind, deren Kolben 9a, 10a, 13a, 14a über Kolbenstangen 17e von der gemeinsamen Kurbelwelle 17a angetrieben sind. Die Figuren 5 und 6 zeigen die Kolbenverdichter 11, 12, 15 im Detail. Der Kompressor 2 umfasst eine erste Kompressionsstufe 9 mit zwei Kolbenverdichtern 11 , welche als Labyrinth gedichtete Kolbenverdichter 11 ausgestaltet sind, wobei die Kolbenverdichter 11 der Kompressionsstufe 9, wie in Figur 5 im

Detail dargestellt, einen Kolben 9a mit Kolbendurchmesser 9b umfasst, wobei der Kolben 9a an der äusseren zylinderförmigen Oberfläche Labyrinthdichtungen 9c aufweist, beziehungsweise eine Oberflächenstruktur, die im Zusammenhang mit der Zylinderwand 9d eine berührungslose Labyrinthdichtung 9c bewirkt. Der

Kolbenverdichter 11 umfasst zudem eine Kolbenstangenführung 9e um die Kolbenstange 17e und den Kolben 9a zu führen. Die beiden links und rechts angeordneten Kolbenverdichter 11 können bezüglich dem zu komprimierenden Erdgas gegenseitig parallel oder in Serie angeordnet sein. Die erste Kompressionsstufe 9 weist in einer vorteilhaften Ausgestaltung einen doppeltwirkenden Zylinder auf, indem beide Seiten des Kolbens 9a einen Verdichtungsraum zum Verdichten des Erdgases begrenzen. Die erste Kompressionsstufe 9 ist vorzugsweise in einer Tieftemperaturbauart ausgestaltet, und aus einem für tiefe Temperaturen geeigneten Material gefertigt.

Der Kompressor 2 umfasst eine zweite Kompressionsstufe 10 bestehend aus zwei in Serie geschalteten Kolbenverdichtern 12, welche ebenfalls als Labyrinth gedichtete Kolbenverdichter 12 ausgestaltet sind, wobei jeder Kolbenverdichter 12 der zweiten Kompressionsstufe 10, wie in Figur 5 im Detail dargestellt, einen Kolben 10a mit Kolbendurchmesser 10b umfasst, wobei der Kolben 10a an der äusseren zylinderförmigen Oberfläche Labyrinthdichtungen 10c aufweist, beziehungsweise eine Oberflächenstruktur, die im Zusammenhang mit der Zylinderwand 10d eine berührungslose Labyrinthdichtung 10c bewirkt. In einer weiteren Ausführungsform könnten die Labyrinthdichtungen auch an der Zylinderwand 10d angeordnet sein, und der Kolben 10a eine relativ glatte Oberfläche aufweisen. Die zweite Kompressionsstufe 10 umfasst zudem eine Kolbenstangenführung 10e um die Kolbenstange

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17e und den Kolben 10a zu führen. Die beiden nebeneinander angeordneten Kolbenverdichter 12 sind bezüglich des zu komprimierenden Erdgases vorzugsweise in Serie angeordnet. Die erste Kompressionsstufe 9 weist einen grosseren Kolbendurchmesser 9b auf als die zweite Kompressionsstufe 10 mit Kolbendurchmesser 10b.

Der Kompressor 2 umfasst zwei Kolbenring gedichtete Kolbenverdichter 15, wobei jeder Kolbenverdichter 15 als doppeltwirkender Zylinder ausgestaltet ist und zwei Kompressionsstufen aufweist, eine dritte Kompressionsstufe 13 sowie eine vierte Kompressionsstufe 14, wobei wie in Figur 6 im Detail dargestellt, die dritte Kompressionsstufe 13 einen Kolben 13a mit einer Mehrzahl von Kolbenringen 13b sowie einen Zylinder 13c aufweist, und wobei die vierte Kompressionsstufe 14 einen Kolben 14a mit einer Mehrzahl von Kolbenringen 14b sowie einen Zylinder 14c aufweist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die dritte Kompressionsstufe 13 an der Kolbenoberseite angeordnet, wogegen die vierte Kompressionsstufe 14 an der Kolbenunterseite angeordnet ist. In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel könnte die dritten Kompressionsstufe 13 auch auf der

Kolbenunterseite und die vierte Kompressionsstufe 14 auf der Kolbenoberseite angeordnet sein. Die beiden Kolbenverdichter 15 sind vorzugsweise gegenseitig in Serie geschaltet, können jedoch auch parallel geschaltet sein.

Der Kreuzkopf ist ölgeschmiert. Im Distanzteil 18a sind ölabstreifer 17f angeordnet, welche die Kolbenstange 17e umschliessen. Das gemeinsame Gehäuse 18 ist über eine ölzuführung 28 mit Schmieröl versorgt, und weist unten am Boden Auslässe auf, über welche das

öl über die ölabführungen 29 wieder entnommen wird. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass unten im Gehäuse 18 kein permanent vorhandener ölsumpf entsteht, da das öl abgeführt wird.

Das Gehäuse 18 weist in seiner bevorzugtesten Ausführungsform sechs Kreuzköpfe 17c sowie entsprechend sechs Kolbenstangen 17e auf. Bevorzugt sind jeweils zwei der sechs in Verlaufsrichtung der Kurbelwelle 17a beabstandet angeordnete, mit der Kurbelwelle 17a über Schubstangen 17b verbundene Kreuzköpfe 17c bezüglich der Kurbelwelle 17a um einen Drehwinkel von 0°, 60° oder 120° versetzt verbunden, vorzugsweise derart, dass die gesamte bewegliche Masse derart gleichmässig verteilt angeordnet ist, dass diese bezüglich der Kurbelwelle 17a ausgeglichen verteilt ist, beziehungsweise dass die gesamte bewegliche Masse bezüglich dem Drehzentrum der Kurbelwelle 17a eine vorzugsweise möglichst geringe Unwucht aufweist, beziehungsweise dass die oszillierenden Massen gleich schwer sind. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist je ein Kompensationsgewicht 19 mit dem Kreuzkopf 17c und/ oder mit der Kolbenstange 17e verbunden. Das Kurbeltriebwerk 17 zum Antrieb der sechs Kolbenverdichter 11, 12, 15 ist derart ausgestaltet, dass das Kurbeltriebwerk 17 sechs in Verlaufsrichtung der Kurbelwelle 17a beabstandet angeordnete Schubstangen 17b, Kreuzköpfe 17c und Kolbenstangen 17e aufweist, wobei die Schubstangen 17b mit der Kurbelwelle 17a verbunden sind, und wobei die Kolbenstangen 17e mit entsprechenden Kolben 9a, 10a, 13a, 14a verbunden sind, wobei jeweils ein Kompensationsgewicht 19 am Kreuzkopf 17c und/ oder an der Kolbenstange 17e befestigt ist, und wobei das jeweilige Kompensationsgewicht 19 derart gewählt ist, dass die bewegte Masse jedes Kolbenverdichters 11, 12, 15, insbesondere der Kolben 9a, 10a, zusammen mit der jeweiligen Schubstange 17b, dem Kreuzkopf 17c,

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der Kolbenstange 17e und dem dazugehörigen Kompensationsgewicht 19 im Wesentlichen dieselbe Masse aufweist. Bevorzugt ist das Kompensationsgewicht 19 derart gewählt, dass die Summe der bewegliche Masse, das heisst die bewegliche Masse des jeweiligen Kolbenverdichters (11, 12, 15) sowie die Masse des jedem Kolbenverdichter (11, 12, 15) über das Kurbeltriebwerk (17) zugeordneten Antriebs, insbesondere der jeweilige Kreuzkopf 17c, die dazugehörige Kolbenstange 17e, der damit verbundene Kolben 9a, 10a sowie das dazugehörige Kompensationsgewicht 19 im Wesentlichen dieselbe Gesamtmasse aufweist. Das individuelle Gewicht des jeweiligen Kompensationsgewichtes 19 wird derart bestimmt, dass die Summe der beweglichen Massen, d.h. die bewegliche Masse des jeweiligen Kolbenverdichters 11, 12, 15 und die bewegliche Masse des jeweiligen Antriebs des Kolbenverdichters 11, 12, 15 konstant oder im Wesentlichen konstant ist. Diese

Ausgestaltung mit individuellen Kompensationsgewichten 19 bewirkt, dass die bewegliche Masse des jeweiligen Kolbenverdichters 11, 12, 15 zusammen mit der beweglichen Masse des jeweiligen Antriebs des Kolbenverdichters 11, 12, 15 konstant oder im wesentlichen konstant ist, sodass die sechs in Figur 4 in Verlaufsrichtung der Kurbelwelle 17a nebeneinander angeordneten Einheiten jeweils bewegliche Massen aufweisen, die gleich schwer sind, was zur Folge hat, dass der Kompressor 2 während dem Betrieb eine grosse Laufruhe aufweist. Dies ist insbesondere von Vorteil wenn der Kompressor 2 auf einem Schiff wie einem LNG-Tanker betrieben wird, da im Schiff kein grosses und schweres Fundament vorhanden ist, über welches Vibrationskräfte abgeleitet werden könnten. Der erfindungsgemässe Kompressor 2 ist daher vorzugsweise derart ausgestaltet, dass dieser geringe angreifende Kräfte und Momente aufweist, und der Kompressor 2 daher zum Betrieb auf einem Schiff besonders gut

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geeignet ist. Der in Figur 4 dargestellte Kompressor 2 weist den Vorteil auf, dass dieser sehr kompakt gebaut ist und daher wenig Platz erfordert, und dass der Kompressor 2 mit einem einzigen, kompakt gebauten Elektromotor antreibbar ist.

Ein optimaler Ausgleich von Vibrationskräften ist mit der in Figur 4 dargestellten Anordnung umfassend ein gemeinsames Gehäuse 18 mit sechs in Verlaufsrichtung der Kurbelwelle 17a beabstandet angeordneten Kreuzköpfen 17c mit Schubstangen 17b und Kolbenstangen 17e erzielbar. Es kann sich jedoch als vorteilhaft erweisen den Kompressor 2 mit weniger als den in Figur 4 dargestellten Kolbenverdichtern 11, 12, 15 zu versehen, beispielsweise nur wie in Figur 1 dargestellt mit drei Kolbenverdichtern 11, 12 und 15. Bei diesem Ausführungsbeispiel würde der Kompressor 2 gemäss Figur 4, von links gesehen, nur den ersten und zweiten Kolbenverdichter 11, 12 sowie den vierten

Kolbenverdichter 15 umfassen, wogegen das Distanzteil 18a an der Auflagefläche der dritten, fünften und sechsten Position mit einer Abschlussplatte versehen sein könnte, wobei die darunter liegende Kolbenstange 17e entsprechend verkürzt ausgestaltet ist, sodass diese die Abschlussplatte nicht berührt. Auch bei dieser

Ausführungsform sind vorzugsweise alle sechs Kreuzköpfe 17c, Schubstangen 17b und Kolbenstangen 17e vorhanden, wobei die Kompensationsgewichte 19 vorzugsweise derart gewählt sind, dass jede der sechs beweglichen Anordnungen dieselbe Masse aufweist, was eine grosse Laufruhe mit geringen Vibrationen gewährleistet. Die in Figur 4 dargestellte Ausführungsform mit einer Kurbelwelle 17a mit sechs Kurbeln bewirkt, dass die angreifenden Kräfte relativ optimal ausgeglichen sind, sodass geringe Vibrationskräfte auftreten.

Die Figur IO zeigt einen Längsschnitt durch einen Kreuzkopf 17c mit Kolbenstange 17e, Kreuzkopfzapfen 17g, Verbindungsmittel 17h und Führungsoberfläche 17i. Eine Ausgleichsmasse 19, bestehend aus einer Mehrzahl von Platten 19a und einem Verbindungsmittel 19b, ist fest mit dem Kreuzkopf 17c und/ oder mit der Kolbenstange 17e verbunden. Die Ausgleichsmasse 19 kann auch irgendwo oberhalb des Kreuzkopfes 17c angeordnet ist, wobei die Ausgleichsmasse 19 vorzugsweise mit der Kolbenstange 17e verbunden ist. Figur 11 zeigt die in Figur 10 dargestellte Anordnung in einer Seitenansicht, wobei die Schubstange 17b über den Kreuzkopfzapfen 17g mit dem

Kreuzkopf 17c verbunden ist. Die Ausgleichsmasse 19 könnte aus einem einzigen Teil bestehen. Vorzugsweise besteht die Ausgleichsmasse 19 jedoch aus einer Mehrzahl von Teilgewichten 19a, vorzugsweise aus geometrisch identisch ausgestalteten Teilgewichten 19a. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Teilgewichte 19a, wie in den Figuren 10 und 11 dargestellt, plattenförmig ausgestaltet.

Bei dem in Figur 4 dargestellten Kompressor 2 sind alle Kompressionsstufen 9, 10, 13, 14 beziehungsweise alle Kolbenverdichter 11, 12, 15 mit derselben Kurbelwelle 17a angetrieben. Es ist jedoch auch möglich das Gehäuse 18 zu unterteilen in zwei separate Gehäuse, indem beispielsweise die ersten und zweiten Kompressionsstufen 9, 10 auf dem ersten Gehäuse angeordnet sind und die dritte und vierte Kompressionsstufe 13, 14 auf dem zweiten Gehäuse angeordnet sind. Alle Kompressionsstufen 9, 10, 13, 14 könnten mit derselben Kurbelwelle 17a angetrieben sein. In einem weiteren Ausführungsbeispiel könnten jedoch auch zwei oder noch mehr getrennte Kurbelwellen 17a verwendet werden,

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welche zudem auch von separaten Antrieben wie Motoren angetrieben sein könnten.

Figur 7 zeigt schematisch eine Anordnung mit zwei parallel angeordneten Kompressoren 2, denen über einen Einlass 3 ein Erdgasstrom 4 zugeführt wird, der aus Abdampfgas 6 besteht. Nach den Kompressoren 2 wird das verdichtete Erdgas in zwei Erdgasversorgungsleitungen 8 über ein Schliessventil 52, 53 dem jeweiligen Verbrennungsmotor 32 zugeführt, wobei der Verbrennungsmotor 32 beispielsweise ein Kolbenmotor wie ein Schiffsdieselmotor ist, der auch zum Betrieb mit Erdgas geeignet ist. Die Regelungsvorrichtung des Verbrennungsmotors 32 gibt einen Drucksollwert 41 für das zugeführte Erdgas vor, wobei dieser Drucksollwert 41 den beiden Kompressoren 2 als Sollwert zugeführt wird. Vorteilhafterweise wird der Verbrennungsmotor 32 derart betrieben, dass dieser über den Drucksollwert 41 einen bestimmten Gasdruck anfordert bei einer bestimmten Leistung. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der Drucksollwert 41 das einzige Sollwertsignal für den in den Figuren 1 und 2 dargestellten Kompressor 2. Insbesondere ist die vom Verbrennungsmotor 32 geforderte Gasmenge nicht bekannt. Die erfindungsgemässe Vorrichtung sowie das erfindungsgemässe Verfahren ermöglichen es aus Abdampfgas 6 ein Erdgas mit einem bestimmten Druck und variabler Menge zur Verfügung zu stellen.

Der Labyrinth gedichtete Kolbenverdichter 11, 12 weist den Vorteil auf, dass dieser in einem weiten Temperaturbereich zuverlässig betreibbar ist, insbesondere auch bei sehr tiefen Temperaturen und auch bei grosseren, auftretenden Temperaturveränderungen. Figur 8 zeigt nach dem Starten des Kompressors 2 den zeitlichen Verlauf TA

der Temperatur des angesaugten Erdgases an der Saugseite der ersten Kompressionsstufe 9. Der zeitliche Verlauf TB zeigt die Temperatur des Erdgases an der Druckseite der ersten Kompressionsstufe 9. Der zeitliche Verlauf TC zeigt die Temperatur des Erdgases an der Druckseite der zweiten Kompressionsstufe 10. Aus dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ersichtlich, dass sich die Labyrinth gedichteten Kolbenverdichter 1 1 , 12 in einem Temperaturbereich zwischen - 150 ⁰ C und + 100 ⁰ C zuverlässig betreiben lassen. Der erfindungsgemässe Kompressor 2 weist zudem den Vorteil auf, dass dieser im Wesentlichen bei jeder auf der Saugseite anliegenden Temperatur gestartet werden kann.

Mit Hilfe der Figuren 1 bis 3 werden mögliche Betriebsverfahren im Detail beschrieben. Beim erfindungsgemässen Verfahren zum Bereitstellen von Erdgasbrennstoff für einen Verbrennungsmotor wird einem flüssiges Erdgas enthaltenden LNG-Speicherbehälter 5 Abdampfgas 6 entnommen. Daraufhin wird das Abdampfgas 6 in einer Kompressionsstufe 9, 10 verdichtet, wobei die Kompressionsstufe 9, 10 einen Labyrinth gedichteten Kolbenverdichter 1 1 , 12 umfasst. Danach wird das Erdgas in einer Kompressionsstufe 13, 14 verdichtet, welche einen mit Kolbenringen gedichteten Kolbenverdichter 15 umfassen. Dabei wird das Erdgas auf einen Druck zwischen 150 Bar und 300 Bar verdichtet und danach an einem Ausläse 7 bereitgestellt.

Der Labyrinth gedichtete Kolbenverdichter 1 1 , 12 bildet vorteilhafterweise eine erste und eine zweite Kompressionsstufe 9, 10, und der Kolbenring gedichtete Kolbenverdichter 15 bildet vorzugsweise eine dritte und eine vierte Kompressionsstufe 13, 14, sodass das Erdgas von vorzugsweise zumindest vier

Kompressionsstufen 9, 10, 13, 14 verdichtet wird, wobei die zweite Kompressionsstufe 10 in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung zwei in Serie geschaltete Verdichterstufen beziehungsweise Kolbenverdichter 12 aufweist.

Vorteilhafterweise wird das Erdgas nach der zweiten

Kompressionsstufe 10 über ein Rückschlagventil 16 der dritten Kompressionsstufe 13 zugeleitet.

Vorteilhafterweise umfasst zumindest einer der Kolbenverdichter 1 1 , 12, 15 einen Bypass 20,21 ,22, wobei das Erdgas derart über den zumindest einen Bypass 20,21 ,22 zurückgespeist wird, dass das Erdgas am Ausläse 7 einen vorgegebenen Solldruckwert Psoll aufweist. Mit der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform kann der Rückfluss in den Bypässen 20, 21 , 22 derart angesteuert werden, dass der Enddruck am Ausläse 7 in einem grossen Bereich von beispielsweise 150 Bar bis 300 Bar variierbar ist, und dass die geförderte Menge Erdgas in einem grossen Bereich zwischen 0% und 100% variierbar ist, sodass der Kompressor 2 an der Druckseite am Ausläse 7 einen variablen, über den Sollwert 41 vorherbestimmbaren Enddruck aufweist. Der erfindungsgemässe Kompressor 2 ist dank dem erfindungsgemässen Verfahren in der Lage den über den

Sollwert 41 vorgegebenen Enddruck auch beizubehalten wenn der Verbrennungsmotor 32 variierende Mengen Erdgas bezieht. Abhängig von der jeweiligen Stellung der Ventile 23,24,25 kann eine Fördermenge im Bereich zwischen 0% und 100% über den jeweiligen Bypass 20,21 ,22 rezirkuliert werden. Die Möglichkeit die Fördermenge bis zu 0% zu reduzieren, beziehungsweise die Möglichkeit einer Rezirkulationsrate von 100% in einem Bypass 20,21 ,22 weist den Vorteil auf, dass der Kompressor 2 auch

angetrieben werden kann wenn kein Erdgas dem Ausläse 7 entnommen wird. Der Elektromotor, welcher die Kurbelwelle 17a des Kompressors 2 antreibt, steht, je nach Ausgestaltung, beispielsweise nur für eine bestimmte Anzahl Starts pro Zeiteinheit zur Verfügung. Beispielsweise könnte die während des Startens auftretende

Erwärmung des Elektromotors die Anzahl Neustarts pro Stunde beschränken. Die Bypass 20,21 ,22 und die Ventile 23,24,25 ermöglichen es somit den Elektromotor weiter laufen zu lassen, auch wenn nur eine geringe Menge Erdgas oder sogar gar kein Erdgas dem Ausläse 7 entnommen wird.

Figur 9 zeigt ein Regelkonzept zum Regeln von Druck und Massenstrom des komprimierten Erdgases am Ausgang 7. Im Detail zeigt die Figur 9 den prozentualen Massenstrom in kg/h in Funktion der an der Antriebswelle 27 anliegenden Leistung bei einem Druck Pl von 150 Bar und bei einem Druck P2 von 265 Bar. Das Regelkonzept wird mit Hilfe der Figur 2 und der Kurve P2 gemäss Figur 9 im Detail erklärt. Der mit Rl markierte Verlauf der Kurve P2 wird durch ein Verändern der Stellung des Ventils 23 erreicht, indem dadurch die Rückspeisungsrate im Bypass 20 verändert wird. Der mit R3 markierte Verlauf der Kurve P2 wird zudem durch ein Verändern der Stellung des Ventils 25 erreicht, indem dadurch die Rückspeisungsrate im Bypass 22 verändert wird. Der mit R4 markierte Verlauf der Kurve P2 wird zudem durch ein Verändern der Stellung des Ventils 24 erreicht, indem dadurch die Rückspeisungsrate im Bypass 21 verändert wird. Somit kann der Massenstrom beziehungsweise die Fördermenge Erdgas bei gleichbleibendem Druck am Ausläse 7 zwischen 0% und 100% verändert werden. Dasselbe Regelverfahren gilt für andere Drücke, beispielsweise für die Kurve Pl mit einem Druck von 150 Bar. Nebst

Schwankungen im Massenstrom kann die Anordnung gemäss Figur 2 auch Druckänderungen ausregeln. Die Regelvorrichtungen 40a, 40b, 40c sind vorteilhafterweise als P-I-Regler ausgestaltet. Angenommen es liegt an der Regelvorrichtung 40a ein Drucksollwert 41 an und der Druckistwert 42d sinkt unter den vorgegebenen Drucksollwert 41, dann würde die Regelvorrichtung 40a das Ventil 23 teilweise oder vollständig schliessen, sodass im Bypass 20 weniger Erdgas rückfliesst, was zur Folge hat, dass am Ausläse 7 eine grossere Menge Erdgas zur Verfügung steht und der Druck des Erdgases am Ausläse 7 ansteigt. Die Regelvorrichtung 40b erfasst zwei Istwerte

42a, 42b, einen Eingangsistwert 42a und einen Ausgangsistwert 42b. Der Regelvorrichtung 40b sind zwei nicht dargestellte Sollwerte vorgegeben, ein Eingangssollwert und ein Ausgangssollwert. Wenn der Eingangsistwert 42a kleiner als der Eingangssollwert ist, dann wird das Ventil 24 geöffnet. Wenn der Ausgangssollwert kleiner ist als der Ausgangsistwert 42, dann wird das Ventil 24 ebenfalls geöffnet. Dasselbe Regelverfahren gilt auch für die Regelvorrichtung 40c und die dazugehörenden Sensoren und das Ventil 25.

Der Kompressor 2 und der Verbrennungsmotor 32 werden bevorzugt derart betrieben, dass der Verbrennungsmotor 32 einen

Solldruckwert Psoll für das zuzuliefernde Erdgas vorgibt, und dass der Kompressor 2 derart geregelt wird, das das Erdgas am Ausläse 7 den vorgegebenen Solldruckwert Psoll aufweist.

Es kann sich als vorteilhaft erweise, dass das Erdgas zumindest im ersten und zweiten Kolbenverdichter 11, 12 ölfrei verdichtet wird.

Es kann sich als vorteilhaft erweisen, dass das Erdgas nach einer Kompressionsstufe 9, 10, 13, 14 gekühlt wird.

Es kann sich als vorteilhaft erweisen, dass alle Kolbenverdichter 11, 12, 15 von einer gemeinsamen Kurbelwelle 17a angetrieben werden. Es kann sich jedoch auch als vorteilhaft erweisen, dass der Labyrinth gedichtete Kolbenverdichter 11, 12 von einer ersten gemeinsamen Kurbelwelle 17a und der mit Kolbenringen abgedichtete Kolbenverdichter 15 von einer zweiten gemeinsamen Kurbelwelle angetrieben wird.

Es kann sich als vorteilhaft erweisen, dass ein Teil des verdichteten Erdgases abgefackelt oder wieder verflüssigt wird.

Es kann sich als vorteilhaft erweisen, dass zwischen der ersten und zweiten Kompressionsstufe 9, 10 ein Zwischenkühler 31 zugeschaltet oder abgeschaltet wird.