CH641876A5

CH641876A5 - Kolbenkompressor, insbesondere zum verdichten von sauerstoff.

Info

Publication number: CH641876A5
Application number: CH120980A
Authority: CH
Inventors: Hans Meier
Original assignee: Sulzer Ag
Priority date: 1980-02-14
Filing date: 1980-02-14
Publication date: 1984-03-15
Also published as: IT8119593A0; IT1135363B; US4393752A; DE3006332A1; GB2071269B; NL8100430A; GB2071269A; FR2476236B1; FR2476236A1; DE3006332C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolbenkompressor zum Verdichten von brandverursachenden Gasen, insbesondere von Sauerstoff, mit mindestens einer Zylinderbüchse, in der sich ein einfachwirkender Kolben bewegt und die in einem Kühlwasser enthaltenden Zylinderblock dicht eingesetzt ist, wobei an dem dem Kompressionsraum abgewendeten Ende der Zylinderbüchse ein Sammelraum für Leckgas vorgesehen ist.

Bei den bisher bekannten Kolbenkompressoren dieser Art 65 benetzt das im Zylinderblock enthaltende Kühlwasser die Aussenfläche der Zylinderbüchse. Nahe dem unteren Ende der Zylinderbüchse ist deshalb eine Dichtung zwischen der

Zylinderblockwand und der Zylinderbüchse vorgesehen. Diese Dichtung ist für Kolbenkompressoren mit Leckgas-sammelraum problematisch, da sie durch wasserseitige Korrosion defekt werden kann. Dabei besteht die Gefahr, dass Leckgas aus dem Sammelraum in den Kühlwasser enthaltenden Raum des Zylinderblocks oder Wasser aus dem Zylinderblock in den Leckgassammeiraum gelangt, wobei dann weitere Korrosionen an der Zylinderbüchse wie auch am Zylinderblock hervorgerufen werden, die die Lebensdauer des Kompressors wesentlich herabsetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolbenkompressor der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass eine Korrosionsgefahr an der Dichtstelle der Zylinderbüchse zwischen dem Sammelraum und dem Zylinderblock vermieden und zugleich eine gute direkte Kühlung der Zylinderbüchse gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Zylinderbüchse doppelwandig ausgebildet ist und der zwischen den beiden Wänden der Zylinderbüchse gebildete Raum mit einer Zwangskühlung versehen ist und dass von der dem Leckgassammeiraum benachbarten Dichtstelle zwischen der Zylinderbüchse und dem Zylinderblock ausgehend sich zwischen der Zylinderbüchse und dem Zylinderblock ein ringförmiger Raum erstreckt, der die Zylinderbüchse vom im Zylinderblock enthaltenden Kühlwasser trennt.

Durch das Anbringen des ringförmigen Raumes wird vermieden, dass aus dem Sammelraum entweichendes Leckgas mit dem Kühlmittel der Zwangskühlung oder des Zylinderblocks in Berührung kommen kann, so dass damit jegliche Korrosionsgefahr unterbunden wird, und zwar auch dann, wenn die Dichtstelle am Leckgassammeiraum defekt werden sollte. Durch die Zwangskühlung der doppelwandigen Zylinderbüchse ist trotz des Vorhandenseins des ringförmigen Raumes eine gute und an die jeweiligen Betriebsverhältnisse anpassbare Abfuhr der Kompressionswärme gewährleistet. Durch den ringförmigen Raum und das im Zylinderblock enthaltende Kühlwasser wird ausserdem ein guter Brandschutz für den Kompressor und dessen Umgebung erreicht, falls im Zylinderraum ein Brand entstehen sollte. In einem solchen Falle könnte die Zylinderbüchse vielleicht durchgeschmolzen werden, ohne dass dadurch der Zylinderblock wesentlich beschädigt würde, da der ringförmige Raum ein Weiterschmelzen unterbricht. Durch Auswechseln der Zylinderbüchse Hesse sich der Schaden relativ rasch und mit geringerem Kostenaufwand beheben, als wenn auch der Zylinderblock repariert oder sogar ersetzt werden müsste. Durch das im Zylinderblock enthaltende Kühlwasser werden andererseits auch die Abmessungen des Zylinderblocks im wesentlichen konstant gehalten, was sich besonders günstig auswirkt, wenn mehrere Zylinder im selben Zylinderblock angeordnet sind.

Zwei Ausfiihrungsbeispiele der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Zylinderblock eines Kolbenkompressors nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt entsprechend der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Axialschnitt durch einen abgewandelten Zylinderblock und

Fig. 4 einen Schnitt entsprechend der Linie IV-IV in Fig. 3.

Gemäss Fig. 1 ist in einem Zylinderblock 1 eines Kolbenkompressors zum Verdichten von Sauerstoff eine Zylinderbüchse 2 eingesetzt. In der Zylinderbüchse 2 bewegt sich ein mit Labyrinthdichtungen versehener Kolben 3 berührungslos auf und ab, wobei während der Aufwärtsbewegung das Verdichten des Sauerstoffes im Kompressionsraum 4 stattfindet.

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Der Kompressionsraum 4 ist zwischen dem Kolben 3 einer- Gemäss dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist die Zy-seits und dem oberen Ende der ihn umgebenden Zylinder- linderbüchse 2 wiederum doppelwandig ausgebildet und an büchse 2 sowie einer Aussparung im Zylinderdeckel 5 ande- ihrem unteren Ende durch den Dichtring 20 im Zylinderblock rerseits gebildet. Die Ein- und Auslassventile sind hier nicht 1 abgedichtet. Die Zwangskühlung der Zylinderbüchse 2 wird dargestellt. Wegen der berührungslosen Bewegung des Kol- 5 durch zwei in den Raum 9 zwischen der zylindrischen Wand 8 bens 3 in der Zylinderbüchse 2 entweicht bei jedem Aufwärts- und der eigentlichen Zylinderwand ragende Rohre 30 und 3J hub etwas Gas entlang dem Kolben, das sich als Leckgas in bewerkstelligt, die diametral einander gegenüberliegend und einem Raum 6 sammelt, der im Zylinderblock am unteren parallel zur Zylinderachse angeordnet sind. Über die Länge Ende der Zylinderbüchse 2 vorgesehen ist. Das Leckgas kann der Rohre 30 und 31 verteilt sind mehrere Langlöcher 32 voraus dem Sammelraum 6 über eine nicht gezeichnete Leitung 10 gesehen, die dem Durchtritt von Kühlmittel dienen. Am obe-zur Saugseite des Kompressors zurückgeführt werden. In Fig. ren Ende des Rohres 30 ist eine Kühlmittelzufuhrleitung 33

1 unterhalb der Zylinderbüchse 2 ist in einer Aussparung 7 angeschlossen, die mit der oberen flanschartigen Verdickung des Zylinderblockes 1 eine nicht dargestellte Dichtung für die 19' verschraubt ist. In gleicher Weise ist mit der Zylinder-Kolbenstange vorgesehen, die verhindert, dass Leckgas in den büchse 2 eine Kühlmittelabfuhrleitung 34 verbunden. Kurbelraum des Kompressors gelangt. 15 Auch bei diesem Beispiel ist im Bereich des unteren Endes

Die Zylinderbüchse 2 ist doppelwandig ausgebildet, in- der Zylinderbüchse 2 ein Leckgassammeiraum 6 vorgesehen, dem die eigentliche Zylinderwand von einer zweiten zylindri- durch den sich der Kolben 3 erstreckt. Die zweite zylindrische sehen Wand 8 umgeben ist, die an ihrem unteren und an ih- Wand 8 der Zylinderbüchse 2 ist wiederum von einem Ring-rem oberen Ende mit flanschartigen Verdickungen 19 bzw. 19' räum 21 umgeben, der mit Luft gefüllt ist und das im Raum der Zylinderbüchse dicht verschweisst ist. In dem so gebilde- 23 des Zylinderblocks 1 enthaltende Wasser von dem Dicht-ten Raum 9 zwischen den beiden Wänden der Zylinderbüchse ring 20 trennt.

2 sind zwei schraubenförmige Wendeln 10 vorgesehen, die aus Im Betrieb des Kompressors kann somit kein Leckgas aus der eigentlichen Zylinderwand herausgearbeitet sind. Zwi- dem Sammelraum 6 über den Dichtring 20 mit dem Wasser sehen den Wendeln 10 entstehen somit zwei Schraubenlinien- 25 aus dem Raum 23 oder 9 in Berührung kommen. Das förmige Kanäle. Durch den einen dieser Kanäle wird ein zwangsmässig geführte Kühlwasser tritt über die Leitung 33 Kühlmittelstrom, zweckmässig Wasser, abwärts in den Be- in das obere Ende des Rohres 30 ein und verteilt sich über die reich der unteren flanschartigen Verdickung 19 geführt. Durchtrittslöcher 32 in den Zwischenraum 9 der doppelwan-Durch den anderen Kanal wird dann der Kühlmittelstrom digen Zylinderbüchse 2. Diese Kühlmittelteilströme passieren wieder aufwärts geführt. Zu diesem Zweck sind im Raum 9 30 jeweils den halben Umfang des Raumes 9 und gelangen dann oberhalb der beiden Wendeln 10 zwei radiale Trennwände 11 über die Durchtrittslöcher 32 des Rohres 31 zur Abfuhrlei-und 12 eingeschweisst, so dass eine Zufuhrkammer 13 und tung 34.

eine Abfuhrkammer 14 für das Kühlmittel entsteht. An die

Kammer 13 ist eine Kühlmittelzufuhrleitung 15 und an die ' An den ringförmigen Raum 21 lässt sich, z.B. über die Kammer 14 eine Kühlmittelbafuhrleitung 16 angeschlossen, 35 Leitung 24 in Fig. 1, ein Druckmessorgan anschliessen, so die jede in dem flanschartig verdickten oberen Ende 19' der dass sich der Luftdruck in diesem Raum überwachen lässt. Zylinderbüchse 2 befestigt ist. Das Druckmessorgan könnte mit dem Antriebsmotor des

Das untere Ende der Zylinderbüchse 2 ragt durch eine Kompressors in Wirkungsverbindung stehen, so dass bei vom Bohrung 17 des Zylinderblocks 1 in den Sammelraum 6. Zum normalen Druck im Raum 21 abweichenden Druck der An-Abdichten dieses Endes ist am Übergang zu der unteren 40 triebsmotor selbsttätig abgeschaltet werden könnte. Dies flanschartigen Verdickung 19 der Zylinderbüchse 2 ein Dicht- wäre bei Auftreten eines Brandes im Zylinderraum besonders ring 20 eingelegt, der beim Festspannen des Zylinderdeckels 5 nützlich. Zusätzlich zur oder anstelle der Abschaltung des auf dem Zylinderblock 1 von der Zylinderbüchse 2 gegen den Antriebsmotors könnte abhängig vom Druck im Raum 21 Zylinderblock gepresst wird, was auch für den Dichtring 18 eine an den Kompressionsraum 4 angeschlossene Entla-im Flansch 19' gilt. 45 stungsvorrichtung betätigt werden.

Die zylindrische Wand 8 der Zylinderbüchse 2 ist ober- Es ist auch möglich, den Raum 21 mit einem inerten Gas,

halb des Dichtringes 20 von einem ringförmigen Raum 21 z.B. Stickstoff, zu füllen, so dass die Funktion der Dichtun-umgeben, der nach aussen durch eine Ringwand 22 des Zylin- gen überwacht werden kann, z.B. durch Kontrolle des Stickderblocks 1 begrenzt wird. Der Raum 21, der mit Luft gefüllt stoffdruckes und/oder der Zusammensetzung des Gases im ist, erstreckt sich über die gesamte Höhe der zylindrischen 50 Raum 21.

Wand 8 und ist am oberen Ende mit einem Entlüftungskanal Die Kühlmittelzufuhrleitungen 15 und 33 können mit 24 verbunden. Ausserhalb der Ringwand 22 ist im Zyünder- Ventilen versehen sein, um die den Raum 9 durchströmenden block 1 ein Raum 23 vorhanden, der von Kühlwasser durch- Kühlmittelmengen an die jeweiligen Betriebsverhältnisse des flössen ist. Kompressors anpassen zu können.

Im Betrieb des Kompressors wird der verdichtete Sauer- 5s Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 können die Wendeln Stoff aus dem Kompressionsraum 4 über eine nicht gezeich- 10 auch von der Zylinderbüchse 2 getrennte Bauteile sein, die nete Druckleitung im Zylinderdeckel 5 abgeführt. Das aus mit der Büchse und/oder der zylindrischen Wand 8 ver-dem Kompressionsraum 4 am Kolben 3 entlang strömende schweisst sind oder durch Auftragschweissen gebildet werden. Leckgas sammelt sich im Raum 6. Durch den luftgefüllten Ausser Sauerstoff kommt z.B. auch Chlor als brandverur-

Raum 21 ist auf wirksame Weise vermieden, dass im Falle eo sachendes Gas in Frage, das im erfmdungsgemässen Kom-von Undichtheiten an den Dichtungsring 20 Sauerstoff mit pressor verdichtet werden kann.

dem Kühlwasser im Raum 23 und/oder im Raum 9 in Berüh- Die Kühlmittel im Raum 9 und im Raum 23 können der-rung kommen kann. Durch die Zwangskühlung im Raum 9 selben Quelle entstammen; sie können auch gleicher Art, aber der doppelwandigen Zylinderbüchse wird trotzdem eine aus- verschiedener Qualität sein. Schliesslich können sie auch verreichende Kühlung der Zylinderbüchse 2 sichergestellt. 65 schiedener Art sein.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Kolbenkompressor zum Verdichten von brandverursachenden Gasen, insbesondere von Sauerstoff, mit mindestens einer Zylinderbüchse (2), in der sich ein einfachwirkender Kolben (3) bewegt und die in einem Kühlwasser enthaltenden 5 Zylinderblock (1) dicht eingesetzt ist, wobei an dem dem Kompressionsraum (4) abgewendeten Ende der Zylinderbüchse (2) ein Sammelraum (6) für Leckgas vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderbüchse (2) doppel-wandig ausgebildet ist und der zwischen den beiden Wänden io der Zyünderbüchse gebildete Raum (9) mit Mitteln für eine Zwangskühlung versehen ist und dass von der dem Leckgas-sammelraum (6) benachbarten Dichtstelle zwischen der Zylinderbüchse und dem Zyünderblock (1) ausgehend sich zwischen der Zylinderbüchse (2) und dem Zylinderblock (1) ein 15 ringförmiger Raum (21) erstreckt, der die Zylinderbüchse (2) vom im Zylinderblock enthaltenden Kühlwasser trennt.
2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderbüchse (2) eine axial zur Zylinderachse angeordnete äussere zylindrische Wand (8) aufweist, die mit 20 ihren beiden Stirnseiten mit flanschartigen Verdickungen (19, 190 der Zylinderbüchse dicht verbunden ist.
3. Kompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Raum (9) zwischen den beiden Wänden der Zylinderbüchse zwei sich um die Zylinderachse herum er- 25 streckende Wendeln (10) vorgesehen sind, durch die ein schraubenlinienförmiger, abwärtsführender und ein schrau-benlinienförmiger, aufwärtsführender Kühlmittelkanal gebildet sind, von denen einer an eine Kühlmittelzufuhr und der andere an eine Kühlmittelabfuhr angeschlossen ist.
4. Kompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Raum (9) zwischen den beiden Wänden der Zylinderbüchse über deren Umfang verteilt zwei zur Zylinderachse parallele Rohre (30,31) angeordnet sind, die über ihre Länge verteilt mehrere Kühlmitteldurchtrittslöcher (32) 35 aufweisen und von denen eines an eine Kühlmittelzufuhr und das andere an eine Kühlmittelabfuhr angeschlossen ist.
5. Kompressor nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendeln aus einem Stück mit der innen liegenden Wand der doppelwandigen Zylinderbüchse be- 40 stehen und bis zur umgebenden zylindrischen Wand reichen.
6. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Raum (9) mit einer Absaugeinrichtung in Verbindung steht.
7. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an den ringförmigen Raum ein Druckmessorgan angeschlossen ist.
8. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Raum mit einem inerten Gas gefällt ist.
9. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben als sich berührungslos in der Zylinderbüchse bewegender Kolben ausgebildet ist.

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