蒸气压缩机.pdf

本发明涉及用至少一个压缩机气缸(4a、4b、4c、4d、4e)压缩气态介质的压缩机(1)，所述压缩机气缸与用于介质的入口管道(6)和出口管道(7)相连，操作流体(5)尤其是离子操作流体布置于压缩机气缸(4a、4b、4c、4d、4e)中，所述流体与移动机械(2)相连接，移动机械构造为具有至少一个气缸腔室(2a、2b、2c、2d、2e)的活塞机械且每个气缸腔室(2a、2b、2c、2d、2e)与压缩机气缸(4a、4b、4c、4d、4e)相连。为解决提供一种以低结构支出保证可靠操作的压缩机的问题，本发明建议用于操作流体(5)的分离设备(8)与压缩机(1)的出口管道(7)相联，分离设备(8)与压缩机(1)的入口管道(6)相连用于返回操作流体(5)。

1.  一种用至少一个压缩机气缸压缩气态介质的压缩机，所述压缩机气缸与介质的入口管道和出口管道相连接，操作流体尤其是离子操作流体布置于压缩机气缸中，所述流体与移动机械相连接，所述移动机械构造为具有至少一个气缸腔室的活塞机械并且每个气缸腔室与压缩机气缸相连接，其特征在于，用于操作流体(5)的分离设备(8)与压缩机(1)的出口管道(7)相联，分离设备(8)与压缩机(1)的入口管道(6)相连接用于返回操作流体(5)。

2.  根据权利要求1的压缩机，其特征在于，分离设备(8)通过返回管道(9)与入口管道(6)相连接，阀设备(10)布置于返回管道(9)中。

3.  根据权利要求1或2的压缩机，其特征在于，提供容器(12)，其通过泄漏管道(11)与活塞机械(2)相连接。

4.  根据权利要求3的压缩机，其特征在于，提供供给泵(13)，其在输入侧上与容器(12)相连接并且在输出侧上与压缩机(1)的入口管道(6)相连接。

5.  根据权利要求3或4的压缩机，其特征在于，供给泵(13)能控制为位于容器(12)中的操作流体(5)的量的函数。

6.  根据权利要求3至5任一项的压缩机，其特征在于，容器(12)设有液位测量系统(15)，供给泵(13)能控制为液位测量系统(15)的函数。

7.  根据权利要求1至6任一项的压缩机，其特征在于，活塞机械(2)构造为径向活塞机械。

8.  根据权利要求1至6任一项的压缩机，其特征在于，活塞机械(2)构造为轴向活塞机械。

蒸气压缩机
技术领域
本发明涉及一种用至少一个压缩机气缸压缩气体介质的压缩机，压缩机气缸与介质的入口管道和出口管道相连接，具有布置于压缩机气缸中的操作流体，尤其是离子操作流体，所述流体与移动机械相连接，其中移动机械构造为具有至少一个气缸腔室的活塞机械并且每个气缸腔室与压缩机气缸相连接。
背景技术
这种压缩机用于气态介质例如天然气或氢气的压缩。介质在这里借助压缩机气缸中的操作流体移动，由此这种压缩机设计为蒸气压缩机。离子流体能作为流体使用。然而，同样可能使用具有较低蒸气压力的流体或具有较低气体溶解度的流体。这种流体具有的共同之处在于它们不溶解于介质中并且能在没有剩余之下从介质分离，以使得压缩的介质具有较高的纯净度。
用于气态介质的蒸气压缩机从US6 652 243 B2中是已知的。在这种蒸气压缩机中，压缩机气缸中的操作流体与构造为液压泵的移动机械相连接，控制阀提供来控制操作流体的流入和流出，所述控制阀被控制为压缩机气缸中的操作流体的流体液位的函数，所述液位借助电子行进测量系统来检测。压缩机气缸优选地竖直地布置，以便帮助操作流体通过重力流出到移动气缸外。在这种压缩机中，操作流体的流体柱不能由重力加速度而加速，因此压缩机的循环速度受到重力加速度的限制。由于这个高的循环时间以及长的配置(station)时间，这种压缩机具有压缩介质的输送流的高输送流脉动。在压缩介质的均匀输送流是必须的时，例如用于车辆的加油时，中间储存器是必须的，压缩机气缸传送入其中。为了获得高的压缩机性能，由于高的循环时间，大气缸尺寸的压缩机气缸是必须的。大的气缸尺寸和中间储存器导致高的生产成本和大量空间的需求。另外，由于电子行进测量系统和控制阀，也导致了高的结构支出。而且，由于大的气缸尺寸，需要大量的操作液体，这导致高的生产成本和高的操作成本。为了驱动大量的操作液体，需要大功率的液压泵，这相应地具有高的生产成本并且在操作中具有高的噪声级别。
从WO2006/034748A1中已知一种具有形成为离子流体的操作流体的蒸气压缩机。分离设备提供来来从出口管道回收被输送入压缩介质中的离子流体。离子流体借助供给设备供给入压缩机气缸中。为此，提供液位测量系统，借助这个系统测量压缩机气缸中操作流体的液位，并且在降到参考值以下时，操作流体借助供给设备供给入压缩机气缸中。除了从US6 652 243 B2中已知的缺点以外，从WO2006/034748A1中已知的压缩机由于液位测量系统而具有高的结构支出。
另外，普通压缩机是已知的，其中移动机械构造为具有至少一个气缸腔室的活塞机械并且每个气缸腔室与压缩机气缸相连接。因此，压缩介质的输送流通过几个压缩机气缸产生，这些压缩机气缸分别与活塞机械的气缸腔室相连接并且连续且因此均匀地输送进入出口管道，由此能获得具有低输送流脉动的压缩介质输送流。这种普通压缩机具有短的配置时间并且因此具有短的循环时间，由此能降低压缩机气缸的气缸尺寸。因此，其结果是小的结构空间需求和低的成本支出。另外，能减少操作流体的量，由此同样地其结果是低的操作支出。因此，此外还能以大约重力加速度移动操作流体，并且活塞机械能以高的转速操作。因此，为了高的压缩机性能，对于构造为活塞机械的移动机械而言能降低结构支出和噪音损害。然而，在这种普通压缩机中，由于压缩机气缸中短的循环时间，操作流体的准确液位测量是不再可能的，由此不再能保证移动气缸中具体足量操作流体的安全操作。
发明内容
本发明基于提供一种引言中所提及类型的压缩机的问题，其中以低的结构支出保证了可靠操作。
根据本发明，这个问题的解决在于，用于操作流体的分离设备与压缩机的出口管道相联系，分离设备与压缩机的入口管道相联系用于操作流体的返回。根据本发明，由压缩机输送入出口管道的操作流体由此借助分离设备从压缩介质分离并且直接输送返回入口管道中。因此，能以简单的方式维持压缩机气缸中操作流体的液位，这对于压缩机的可靠操作而言是必须的，而无需在用于压缩机操作的压缩机气缸上具有液位测量系统。因此，压缩机的可靠操作能以低的结构支出得到保证。
根据本发明的优选实施例，分离设备借助返回管道与入口管道相连接，并且阀设备布置于返回管道中。阀设备能例如构造为在入口管道的方向上打开的止回阀。另外，能将阀设备构造为可转换的止回阀。具有这种阀设备，能以简单的方式连续地或循环地借助分离设备将从出口管道分离的操作流体输送入入口管道，由此压缩机能以简单的方式在恒定量的操作流体之下操作。
根据本发明优选的又一发展，容器提供为借助泄漏管道与活塞机械相连接。出现于活塞机械的操作中的操作流体的泄漏量因此能以简单的方式供应入容器中。
在提供供给泵时获得特别有利的结果，供给泵在输入侧上与容器相连接并且在输出侧上与压缩机的入口管道相连接。位于容器中的活塞机械的操作流体的泄漏量因此能以简单的方式供应至压缩机的入口侧，由此压缩机能在恒定量的操作流体之下操作。
供给泵这里能连续地或循环地操作。
根据本发明的一个发展形式，供给泵能控制为位于容器中的操作流体的量的函数。因此，能以简单的方式保持压缩机中操作流体的量恒定，以便获得压缩机的可靠操作。
方便地，这里提供的容器具有液位测量系统，并且供给泵能控制为液位测量系统的函数。在液位测量系统检测压缩机容器中操作流体的量之下，压缩机气缸中操作流体的量能以低的结构支出保持恒定。
根据本发明的实施例，活塞机械能构造为径向活塞机械。在径向活塞机械之下，径向活塞机械的每个气缸腔室与压缩机气缸相连接，能以较小的结构支出和空间需求来获得具有低输送流脉动的压缩介质输送流。另外，径向活塞机械具有较长的使用寿命，由此能获得压缩机较长的使用寿命。
根据本发明的又一实施例，活塞机械同样能构造为轴向活塞机械。在轴向活塞机械之下，其中每个气缸腔室与压缩机气缸相连接，同样地能以低的结构支出和空间需求获得低输送流脉动的压缩介质输送流和压缩机高的使用寿命。
本发明的其它优点和细节在附图所示的示例实施例的帮助下更具体地解释。
具体实施方式
在图中，回路图表示出根据本发明的压缩机1。压缩机1具有移动机械，其构造为活塞机械2，例如径向活塞机械，其提供有几个气缸腔室2a、2b、2c、2d、2e。每个气缸腔室2a、2b、2c、2d、2e(不再示出的活塞分别可移动地安装在其中)借助连接管道3a、3b、3c、3d、3e与压缩机气缸4a、4b、4c、4d、4e相连接。借助活塞机械2可移动的形成为离子流体的操作流体5位于压缩机气缸4a、4b、4c、4d、4e中。
压缩机气缸4a、4b、4c、4d、4e分别经由入口阀6a、6b、6c、6d、6e在输入侧上与用于待压缩介质(例如天然气或氢气)的入口管道6相连接。为了增大输入压力并且因此增大输出性能，预压缩机能与入口管道6相联。在输出侧，压缩机气缸4a、4b、4c、4d、4e分别经由出口阀7a、7b、7c、7d、7e连接至出口管道7。
在出口管道7中，布置了分离设备8，其构造为例如流体分离器，由压缩机气缸4a、4b、4c、4d、4e输送入出口管道7的操作流体5能借助所述分离设备来分离。
根据本发明，分离设备8与返回管道9相连接，返回管道9连接至入口管道6。在返回管道9中，布置了阀设备10。借助返回管道9，由分离设备8从出口管道7分离的操作流体5能被输送返回至入口管道6。因此，能以简单的方式保持压缩机气缸4a、4b、4c、4d、4e中的操作流体5的量恒定。
活塞机械2与导向至容器12的泄漏管道11相连接。出现于活塞机械2的操作中的操作流体5的泄漏量在这里经由泄漏管道11流动至容器12。容器12提供有液位测量系统15。借助在输入侧上与容器12相连接并且在输出侧上经由供给管道14与入口管道6相连接的供给泵13，经由泄漏管道11流入容器12的活塞机械2的操作流体5的泄漏量能输送至入口管道6。供给泵13这里能作为液位测量系统15的函数而操作。因此能以简单的方式保持压缩机气缸4a、4b、4c、4d、4e中的操作流体5的量恒定。
在压缩机1的操作中，位于压缩机气缸4a、4b、4c、4d、4e中的操作流体由活塞机械2在几乎重力加速度之下移动以使得将在压缩机气缸4a、4b、4c、4d、4e中压缩的介质从入口管道6吸出来并且将压缩介质输送入出口管道7中。压缩机气缸4a、4b、4c、4d、4e这里以较低的配置时间并且因此以高的循环速度连续地输送进入出口管道7，由此获得低输出流脉动的压缩介质输送流。在这里测量压缩机气缸4a、4b、4c、4d、4e中操作流体5的量以使得进入出口管道7的操作流体5的输送连续地出现。因此，实现了从入口管道6吸出的介质被完全地压缩并且输送入出口管道7中，由此减小了待压缩介质的死容积并且因此减小了其输送损失。
这里由压缩机1输送入出口管道7的操作流体5借助分离设备8从压缩介质分离。操作流体5的分离量这里能经由返回管道9和阀设备10连续地或循环地输送返回入口管道6，并且因此压缩机气缸4a、4b、4c、4d、4e中操作流体的量能保持恒定。
作为活塞机械2的操作中的泄漏量而出现的操作流体5经由泄漏管道11流入容器12中。借助液位测量系统15，所出现的操作流体5的泄漏量在容器12和供给泵13中测量，并且根据容器12中操作流体5的测量泄漏量控制例如频率调节，从而由于活塞2的泄漏而出现的操作流体3从容器12输送出来至入口管道6。从而，确保恒定量的操作流体5存在于压缩机气缸4a、4b、4c、4d、4e中。
由于较低的配置时间，较高的循环速度和较小的输出流脉动，根据本发明的压缩机1适合于要求压缩介质恒定且均匀的输出流的用户，例如用于车辆的加油。
通过操作流体5输送入出口管道7并且将操作流体5经由分离设备输送返回至压缩机1的入口管道6并且借助供给泵13将活塞机械2的泄漏量返回至压缩机1的入口管道6，能以简单的方式保证压缩机气缸4a、4b、4c、4d、4e中足量的操作流体5。为了控制供给泵13，这里仅需要简单构造的液位测量系统15。另外，由于操作流体5输送入出口管道7，避免了死空间损失并且因此避免了输送损失。因此，能获得高功效的压缩机1。
活塞机械2这里能以高的转速操作，由此在少量操作流体5，较小的结构空间和较低的噪音之下，能获得高输送功效的压缩机1。