[0001] Die Erfindung betrifft einen kombinierten Kolben-Expander-Verdichter mit mehreren
mittels einer Kolbenstange mechanisch gekoppelten Kolben. Derartige Vorrichtungen
werden beispielsweise in thermodynamischen Linksprozessen zur Kopplung von Entspannung
und Verdichtung von Kältemitteln in einem Kreisprozess eingesetzt.
[0002] Kombinierte Kolben-Expander-Verdichter sind insbesondere vorteilhaft einsetzbar für
das Kältemittel Kohlendioxid. Kälteanlagen bzw. Wärmepumpen mit dem Kältemittel Kohlendioxid
werden bevorzugt mit mehreren arbeitsleistenden Entspannungsschritten ausgeführt,
deren Energie zur Verdichtung des Kohlendioxids auf einen höheren Druck genutzt wird.
[0003] Im Stand der Technik ist aus der
DE 102 42 271 B3, welche den nächstkommenden Stand der Technik darstellt, eine Kolbenexpansionsmaschine
bekannt, die nach dem Freikolbenprinzip für einen thermodynamischen Linksprozess mit
arbeitsleistender Entspannung des Kältemittels offenbart. Dabei wird die Energie zur
Verdichtung des Kältemittels auf die Hochdruckstufe erzeugt durch die arbeitsleistenden
Entspannungen mehrerer Expander. Die Kolben der Kolbenexpansionsmaschine und des Hochdruckverdichters
sind dabei mit einer gemeinsamen Kolbenstange mechanisch gekoppelt.
Die Verdichtungsstufe wird dabei bevorzugt zweistufig ausgeführt, wobei der Verdichter
der Niederdruckstufe das Kältemittel auf Mitteldruck verdichtet und die anschließende
Verdichtung auf Hochdruck durch die arbeitsleistende Entspannung mittels der gekoppelten
Kolbenexpansionsmaschine vorgenommen wird.
[0004] Kombinierte Kolben-Expander-Verdichter mit mehrstufiger Entspannung sind konstruktiv
und fertigungstechnisch sehr aufwendig gestaltete Vorrichtungen. Insbesondere haftet
den bekannten Vorrichtungen der Nachteil an, dass die Fertigungstoleranzen bei mehreren
auf einer Kolbenstange angeordneten Kolben und die zugehörigen, zur Steuerung erforderlichen
Haupt- und Hilfsschieber sehr gering sein müssen, um das einwandfreie Funktionieren
der Vorrichtungen zu ermöglichen. Die hohen Anforderungen an die Fertigungsqualität
führen zu außergewöhnlich hohen Kosten und zudem zu sehr schwer handhabbaren Baugruppen,
welche bei der Montage in der Praxis zu langen Montagezeiten und Nacharbeiten führen.
[0005] Es ist Aufgabe der Erfindung, einen kombinierten Kolben-Expander-Verdichter derart
konstruktiv weiterzubilden, dass die Fertigungs- und Montagekosten durch eine einfache
und robuste Konstruktion gesenkt werden können. Weiterhin ist es Ziel der Erfindung
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verschiedene Prozesse realisieren zu können.
[0006] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen kombinierten Kolben-Expander-Verdichter
mit mehreren doppelt wirkenden Kolben des Expanders und einem Hochdruckverdichterkolben,
die mittels einer Kolbenstange mechanisch gekoppelt sind, sowie einem Hauptschieber,
einem Hilfsschieber und einem Regelventil zur Steuerung der Kolbenstange dadurch gelöst,
dass der Hauptschieber aus mehreren nicht miteinander verbundenen Schieberkörpern
aufgebaut ist. Dabei sind zwei äußere Schieberkörper vorgesehen, die als kleiner Kolben
und als großer Kolben ausgeführt sind, wobei zwischen diesen äußeren Schieberkörpem
Steuerkolben mit steuernden Kanten und einfache Schieberkörper angeordnet sind. Erfindungsgemäß
führt eine auf die äußeren Schieberkörper wirkende Druckdifferenz dazu, dass der Hauptschieber
selbsttätig mechanisch zusammenhält, ohne dass mechanische Verbindungen zwischen den
einzelnen Schieberkörpem erforderlich sind.
[0007] Erfindungsgemäß ist weiterhin eine Mitnehmerplatte an der Kolbenstange vorgesehen,
welche in Abhängigkeit der Totlagen der Kolbenstange in den Hilfsschieber eingreifend
und diesen bewegend ausgebildet ist. Die Mitnehmerplatte wird dabei bevorzugt als
kreisrunde konzentrische Federstahlplatte ausgebildet. Zwischen dem Hilfsschieber
und dem Hauptschieber ist weiterhin ein Regelventil vorgesehen. Eine besonders bevorzugte
Ausgestaltung konstruktiver Art lässt sich dadurch erreichen, dass alternierend Zylinderdeckel
und Zylindergehäuse sowie abschließend ein Mitnehmergehäuse vorgesehen sind, welche
durch Zuganker zusammengehalten werden. Zwischen den benachbarten Komponenten sind
Dichtungen, insbesondere Metalldichtungen, vorgesehen. Die doppelt wirkenden Kolben
des Expanders, der Hochdruckverdichterkolben sowie die zwischen den Kolben angeordneten
Kolbenstangenhülsen sowie die Mitnehmerplatte sind mittels einer Zentralschraube miteinander
verbunden. An den Kolben und an den Kolbenstangenhülsen sind bevorzugt Kolbenringe
als Dichtelemente vorgesehen. Die Verbindung zwischen dem Hauptschieber und den Expansionszylindern
sind als Überströmkanäle in Form von Bohrungen ausgeführt. Die Verbindung zwischen
dem Hauptschieber und den Verbindern werden als gefräste Kanäle in Zylinderdeckeln
bzw. Zylindergehäusen ausgeführt.
[0008] Die Konzeption der Erfindung besteht darin, dass durch den Aufbau des Hauptschiebers
aus mehreren nicht miteinander verbundenen Schieberkörpern ein Vorrichtungselement
entsteht, welches in besonders effizienter Weise aus Einzelteilen gefertigt werden
kann, und welches in der Montage Stück für Stück, ohne zusätzliche mechanische Verbindungen
untereinander in die Vorrichtung eingesetzt werden kann, so dass keine aufwendigen
Zentrier- und Positionierarbeiten für die Montage des Hauptschiebers erforderlich
sind. Damit entstehen aus fertigungstechnischer Sicht deutliche Kosten- und Zeitersparnisse.
[0009] Der Expander besteht bei mehrstufiger Entspannung erfindungsgemäß im Wesentlichen
aus der Anzahl der Stufen entsprechend mehreren doppeltwirkenden Kolben, welche in
den zugehörigen Zylindern angeordnet sind. Die Entspannungsarbeit des Expanders wird
auf den ebenfalls doppeltwirkenden Kolben des Hochdruckverdichters über die gemeinsame
Kolbenstange übertragen. Die Verwendung einer gemeinsamen Kolbenstange erfordert,
dass durch entsprechende Ansätze an den Zylinderdeckeln alle Zylinder fluchten, um
nicht übermäßig große Spiele vorhalten zu müssen. Kleine Spiele sind grundsätzlich
wichtig für die innere Dichtheit der Maschine.
[0010] Des Weiteren wird im Gegensatz zu den bei Dampflokomotiven verwendetem separaten
Steuerblock aus Hauptschieber mit Gehäuse mit relativ langen freien Überströmleitungen
zu den Zylinderarbeitsräumen eine kompakte Bauweise mit paralleler Anordnung der Arbeits-
und Schieberkolbenachsen realisiert, die auf Grund der damit sehr kurzen Überströmleitungen
bei kleinem Schadraum große Querschnitte mit günstigen Strömungsverhältnissen bietet.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass ein mehrteiliger Hauptschieber
verwendet wird, der aber stets durch entsprechende Druckkräfte der beiden äußeren
Schieberkörper zusammengehalten werden muss. Der Hauptschieber besteht bevorzugt aus
drei verschiedenen Schieberkörpertypen, wovon nur die doppelten Schieberkolben, die
Steuerkolben, eine steuernde Funktion besitzen. Die äußeren Kolben, der kleine Kolben
und der große Kolben, besitzen unterschiedliche Durchmesser für eine Umkehr der Kraftrichtung
beim Umsteuern. Dabei ist der kleinere Kolben stets mit Hochdruck, der große jedoch
wechselnd mit Hoch- bzw. Verdampferdruck beaufschlagt.
Dies wird mit dem Hilfsschieber realisiert, der kurz vor Erreichen der Totlagen der
Kolbenstange durch eine Mitnehmerplatte bewegt wird. Diese ist als kreisrunde konzentrische
Federstahlplatte ausgebildet und fest mit der Kolbenstange verbunden. Durch ein radiales
Spiel der Mitnehmerplatte zur Verbindungsstange der beiden Anschläge des Hilfsschiebers
ist garantiert, dass die Mitnehmerplatte den Hilfsschieber nur bei erreichen der Anschläge
kurz vor der jeweiligen Totlage bewegt.
[0011] Zwischen Hilfs- und Hauptschieber befindet sich noch ein verstellbares Drosselventil,
das Regelventil, mit dem über die Umsteuerzeit die Verweilzeit in den Totlagen verändert
werden kann. Dadurch wird die Frequenz des Expanders und somit der Durchsatz beeinflussbar,
so dass beispielsweise die Überhitzung am Verdampfer geregelt werden kann.
Die inneren Hautschieberkörper besitzen sogenannte steuernde Kanten und steuern in
den Totlagen die Druckbeaufschlagung der Arbeitskolben entsprechend der Bewegungsrichtung
um. Auf diese Art wird ein mehrstufiges Volldruckprinzip realisiert, das durch ein
Füllen und Ausschieben über dem gesamten Hub gekennzeichnet ist und der einstufigen
Expansionssteuerung mit teilweiser Füllung in der Effektivität in nichts nachsteht.
Der entscheidende Vorteil lieg in der einfachen Steuerung und dem besseren Kraftverlauf
bei direkter Kopplung von Expander und Verdichter.
[0012] Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen.
Es zeigen:
- Fig. 1:
- kombinierter Kolben-Expander-Verdichter im Querschnitt,
- Fig. 2:
- erfindungsgemäße Vorrichtung in der Schnittdarstellung A - A in Bezug auf Fig. 1 im
Querschnitt,
- Fig. 3:
- Explosivdarstellung vom Hauptschieber 6 mit seinen Bestandteilen, kleiner Kolben 6a,
großer Kolben 6b und Steuerkolben 6c sowie den einfachen Schieberkörpern 6d,
- Fig. 4:
- Zylindergehäuse im Querschnitt in der Schnittkonfiguration B - B in Bezug auf Fig.
1,
- Fig. 5:
- Querschnitt des Mitnehmergehäuses im Schnitt C - C in Bezug auf Fig. 1,
- Fig. 6a:
- Kreisprozess im Fließschema mit einstufiger Entspannung,
- Fig. 6b:
- bevorzugter Kreisprozess für die Anwendung des kombinierten Kolben-Expander-Verdichters
und
- Fig. 6c:
- Kreisprozess, bei dem eine parallele Entspannung ausgeführt wird.
[0013] In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer kombinierter Kolben-Expander-Verdichter im Querschnitt
dargestellt. Grundsätzlich besteht der kombinierte Kolben-Expander-Verdichter aus
mehreren Zylinderdeckeln 5, Zylindergehäusen 10 und dem Mitnehmergehäuse 11. Die Zylinder
der Expansionsstufen sind entsprechend dem Temperaturgradienten aufgereiht. Die Bauteile
werden durch Zuganker 12 zusammengehalten. Zwischen den Gehäuseteilen befinden sich
dünne, weiche Metalldichtungen 13. Die Kolben von Expanderstufen 3 und Hochdruckverdichter
14, der Mitnehmerplatte 8 und Kolbenstangenhülsen 15 werden durch eine Zentralschraube
16 zusammen gehalten. Alle Arbeits- und Schieberkolben 3, 14, 6a, 6b, 6c, 6d bzw.
Kolbenstangenhülsen 15 besitzen Kolbenringe 17 als Dichtelemente. Auf Grund der Länge
der Bohrung werden auch an den Kolbenstangenhülsen 15 Kolbenringe 17 als Dichtelemente
verwendet.
In den Gehäuseteilen sind außerdem zahlreiche Bohrungen vorhanden, die beispielsweise
das Mitnehmergehäuse 11 an den Verdampferdruck p
0 und den kleinen Kolben 6a am Hauptschieber 6 an den Hochdruck p
H anschließen. Ebenso sind die Druckanschlüsse am Hilfsschieber 7 realisiert.
Während die Überströmkanäle zwischen Hauptschieber 6 und den Expansionszylindern durch
die Zylindergehäuse 10 als Bohrungen ausgeführt sind, dienen eingefräste Kanäle in
den Zylinderdeckeln und Zylindergehäusen 5, 10 als Verbindung zum Verbinder 18.
[0014] In den Zylindergehäusen 10 sind optional Anschlüsse für Kältemittelleitungen vorgesehen,
wodurch eine universelle Verwendung der Vorrichtung für verschiedene Schaltungen innerhalb
von realisierbaren Prozessen ermöglicht wird.
Der Hochdruckverdichterkolben 14 komprimiert Kältemittel vom Mitteldruck auf Hochdruck,
wobei die mechanische Energie für den Verdichtungsvorgang durch die Entspannung des
Kältemittels über die doppelt wirkenden Kolben 3 in den einzelnen Arbeitsräumen E
1, E
2 und E
3 zur Verfügung gestellt wird.
[0015] In Fig. 2 wird die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Schnittdarstellung A - A mit
Bezug auf Fig. 1 im Querschnitt dargestellt. Der Hauptschieber 6 ist in der Verbindung
mit dem Hilfsschieber 7 und dem Regelventil 9 abgebildet. Die Strömungsrichtungen
des Kältemittels sind beispielhaft an den Ein- und Ausgängen durch Pfeile gekennzeichnet.
[0016] Der Hauptschieber 6 mit seinen Bestandteilen, kleiner Kolben 6a, großer Kolben 6b
und Steuerkolben 6c sowie den einfachen Schieberkörpem 6d, ist in Explosivdarstellung
in Fig. 3 gezeigt.
[0017] Die Schieberkörper sind gemäß der Konzeption der Erfindung nicht miteinander mechanisch
verbunden. Die Schieberkörper werden über eine Druckdifferenz zwischen dem auf den
kleinen Kolben 6a und auf den großen Kolben 6b wirkenden Kältemittel zusammengehalten.
[0018] Der kleine Kolben 6a ist dabei erfindungsgemäß immer unter Hochdruckbeaufschlagung,
wohingegen der große Kolben 6b wechselweise mit Verdampfungsdruck oder Hochdruck beaufschlagt
ist.
[0019] Die Steuerkolben 6c sind doppelt wirkend und besitzen steuernde Kanten. Sie werden
genau wie die einfachen Schieberkörper 6d mit Kolbenringen 17 gedichtet. Je nach der
Anzahl der Expansionsstufen sind eine Anzahl von Steuerkolben 6c vorzusehen, zwischen
denen jeweils einfache Schieberkörper 6d angeordnet sind. An den äußeren Enden werden
die Steuerkolben bzw. wird der Hauptschieber vom kleinen Kolben 6a bzw. vom großen
Kolben 6b begrenzt. Besonders vorteilhaft ist diese Ausgestaltung, weil die einzelnen
Steuerkolben 6c konstruktiv identisch ausgebildet sind, und auch die einfachen Schieberkörper
6d sind jeweils von identischer Bauart, was die Herstellungskosten für die Vorrichtung
aufgabengemäß reduziert.
Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind der kleine Kolben
6a und die einfachen Schieberkörper 6d konstruktiv identisch ausgeführt, was die Kosten
für die Vorrichtung nochmals reduziert.
[0020] In Fig. 4 wird das Zylindergehäuse des Hochdruckverdichters im Querschnitt in der
Schnittkonfiguration B - B in Bezug auf Fig. 1 dargestellt. Die Federn 1 und die selbsttätigen
Kugelventile 2 sind in dieser Darstellung erkennbar.
[0021] Fig. 5 zeigt einen Querschnitt des Mitnehmergehäuses 11 im Schnitt C - C mit Bezug
auf Fig. 1. Die Mitnehmerplatte 8 sowie der Hilfsschieber 7 sind in der Draufsicht
zu sehen. Ebenfalls dargestellt sind die Zuganker 12, welche sich vom Mitnehmergehäuse
11 durch das gesamte Gehäuse des Kolben-Expander-Verdichters erstrecken.
[0022] Fig. 6 a zeigt einen Kreisprozess im Fließschema, welcher prinzipiell mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung realisierbar ist.
[0023] Fig. 6b zeigt eine bevorzugte Anwendung des in den Figuren Fig. 1 bis Fig. 5 dargestellten
kombinierten Kolben-Expander-Verdichters, wobei drei Expansionsstufen vorgesehen sind
und zwischen der zweiten und dritten Expansionsstufe eine Flüssigkeitsabscheidung
vorgesehen ist.
In der Praxis werden meist die Verdampfer sehr weit von den restlichen Baugruppen
der Kälteanlagen entfernt sein, weshalb es notwendig ist, Kältemittel nahe der Umgebungstemperatur
mit geringem Wärmeeinfall zu den Verdampfern zu transportieren. Dabei wird nur die
Flüssigkeit aus dem Abscheider zwischen zweiter und dritter Expansionsstufe zu den
Drosselventilen der Verdampfer geleitet, da diese den überwiegenden Anteil an Verdampfungswärme
aufnehmen kann. Der Dampfanteil besitzt zudem den Hauptanteil an Arbeitsvermögen und
wird in der nachfolgenden Stufe arbeitsleistend entspannt und kühlt anschließend noch
den Flüssigkeitsstrom aus dem Abscheider.
Zur Realisierung der Prozesse gemäß Fig. 6a und Fig. 6b wird der Verbinder zwischen
zweiter (E
2) und dritter (E
3) Expansionsstufe aufgetrennt und die Anschlüsse nach außen geführt. Im Fall der Ausführung
nach Fig. 6a wird eine Rohrverbindung installiert, im Fall der Ausführung nach Fig.
6b entsprechend der Abscheider angeschlossen.
[0024] Fig. 6c schließlich zeigt einen Prozess, bei dem eine parallele Entspannung ausgeführt
wird, was zu einer Leistungszahlsteigerung führt. Auch für diesen Prozess lässt sich
der kombinierte Kolben-Expander-Verdichter vorteilhaft einsetzen, da die notwendigen
Arbeitsräume in der dargestellten Ausgestaltung der Erfindung prinzipiell vorhanden
sind.
[0025] Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen kombinierten Kolben-Expander Verdichters
kann folgendermaßen umrissen werden:
Nachdem der Niederdruckverdichter M gemäß Fig. 6b gestartet wurde, strömt zunächst
Gas in die Zylinder des Hochdruckverdichters H, da dieser mit selbsttätigen - federbelasteten
Kugelventilen 1, 2 ausgestattet ist, die bei einem Druckgefälle in der gewünschten
Strömungsrichtung öffnen. Da der Expander in diesem Fall noch steht werden auch die
Druckventile des Hochdruckverdichters das Gas zunächst durchlassen, wodurch sich nach
kurzer Zeit die Druckdifferenz über dem Expander aufbaut, wobei dieser anläuft und
die Verdichtung beginnt. Entsprechend der thermodynamischen Auslegung stellen sich
später die gewünschten Drücke ein.
LISTE DER BEZUGSZEICHEN
[0026]
- 1
- Federn
- 2
- selbsttätige Kugelventile
- 3
- doppelt wirkende Kolben des Expanders
- 4
- gemeinsame Kolbenstange
- 5
- Zylinderdeckel
- 6
- Hauptschieber
- 6a
- kleiner Kolben
- 6b
- großer Kolben
- 6c
- Steuerkolben
- 6d
- einfache Schieberkörper
- 7
- Hilfsschieber
- 8
- Mitnehmerplatte
- 9
- Regelventil für Arbeitsfrequenz
- 10
- Zylindergehäuse
- 11
- Mitnehmergehäuse
- 12
- Zuganker
- 13
- Metalldichtungen
- 14
- Hochdruckverdichterkolben
- 15
- Kolbenstangenhülsen
- 16
- Zentralschraube
- 17
- Kolbenringe
- 18
- Verbinder
- E1
- Arbeitsräume
- E2
- Arbeitsräume
- E3
- Arbeitsräume
- M
- Niederdruckverdichter
- H
- Hochdruckverdichter
1. Kombinierter Kolben-Expander-Verdichter mit mehreren doppelt wirkenden Kolben (3)
des Expanders und einem Hochdruckverdichterkolben (14), die mittels einer Kolbenstange
(4) mechanisch gekoppelt sind, sowie mit einem Hauptschieber (6), einem Hilfsschieber
(7) und einem Regelventil (9) zur Steuerung der Kolbenstange (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptschieber (6) aus mehreren nicht miteinander verbundenen Schieberkörpem (6a,
6b, 6c, 6d) aufgebaut ist, wobei die zwei äußeren Schieberkörper (6a, 6b) als kleiner
Kolben (6a) und als großer Kolben (6b) ausgeführt sind und dass zwischen den äußeren
Schieberkörpem (6a, 6b) Steuerkolben (6c) und einfache Schieberkörper (6d) derart
in einer Flucht angeordnet sind, dass eine auf die äußeren Schieberkörper (6a, 6b)
wirkende Druckdifferenz den Hauptschieber (6) selbsttätig mechanisch zusammenhält.
2. Kolben-Expander-Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mitnehmerplatte (8) an der Kolbenstange (4) vorgesehen ist, welche vor den Totlagen
der Kolbenstange (4) in den Hilfsschieber (7) eingreifend und diesen bewegend ausgebildet
ist.
3. Kolben-Expander-Verdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmerplatte (8) als kreisrunde konzentrische Federstahlplatte ausgebildet
ist.
4. Kolben-Expander-Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Hilfsschieber (7) und dem Hauptschieber (6) ein Regelventil (9) vorgesehen
ist.
5. Kolben-Expander-Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass alternierend Zylinderdeckel (5) und Zylindergehäuse (10) sowie abschließend ein Mitnehmergehäuse
(11) vorgesehen sind, welche durch Zuganker (12) zusammengehalten werden.
6. Kolben-Expander-Verdichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den benachbarten Zylinderdeckeln (5) und Zylindergehäusen (10) sowie dem
Mitnehmergehäuse (11) Metalldichtungen (13) vorgesehen sind.
7. Kolben-Expander-Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die doppelt wirkenden Kolben (3) des Expanders, der Hochdruckverdichterkolben (14),
die zwischen den Kolben angeordneten Kolbenstangenhülsen (15) sowie die Mitnehmerplatte
(8) mittels einer Zentralschraube (16) miteinander verbunden sind.
8. Kolben-Expander-Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an den Kolbenstangenhülsen (15) Kolbenringe (17) als Dichtelemente vorgesehen sind.
1. A combined piston expander-compressor with several double-acting pistons (3) of the
expander and a high-pressure compressor piston (14), which are mechanically coupled
by means of a piston rod (4), and with a main slide (6), an auxiliary slide (7) and
a regulating valve (9) to control the piston rod (4), characterized in that the main slide (6) is constructed from several slide bodies (6a,6b,6c,6d) which are
not connected with each other, wherein the two outer slide bodies (6a,6b) are embodied
as a small piston (6a) and as a large piston (6b), and that between the outer slide
bodies (6a,6b) control pistons (6c) and simple slide bodies (6d) are arranged in alignment
such that a pressure difference acting on the outer slide bodies (6a,6b) automatically
holds the main slide (6) together mechanically.
2. The piston expander-compressor according to Claim 1, characterized in that a driver plate (8) is provided on the piston rod (4), which is embodied so as to
engage in and move the auxiliary slide (7) before the dead centre positions of the
piston rod (4).
3. The piston expander-compressor according to Claim 2, characterized in that the driver plate (8) is embodied as a round circular concentric plate of spring steel.
4. The piston expander-compressor according to one of Claims 1 to 3, characterized in that a regulating valve (9) is provided between the auxiliary slide (7) and the main slide
(7).
5. The piston expander-compressor according to one of Claims 1 to 4, characterized in that cylinder covers (5) and cylinder housings (10) are provided in alternation as well
as, terminally, a driver housing (11), which are held together by tension rods (12).
6. The piston expander-compressor according to Claim 5, characterized in that metal seals (13) are provided between the adjacent cylinder covers (5) and cylinder
housings (10) and the driver housing (11).
7. The piston expander-compressor according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the double-acting pistons (3) of the expander, the high-pressure compressor piston
(14), the piston-rod sleeves (15) arranged between the pistons, and the driver plate
(8) are connected with each other by means of a central bolt (16).
8. The piston expander-compressor according to one of Claims 1 to 7, characterized in that piston rings (17) are provided as sealing elements on the piston-rod sleeves (15).
1. Compresseur combiné à extenseur et piston comportant plusieurs pistons (3) à double
action de l'extenseur et un piston de compresseur à haute pression (14), qui sont
couplés mécaniquement au moyen d'une tige de piston (4), ainsi qu'un tiroir coulissant
principal (6), un tiroir coulissant auxiliaire (7) et une soupape de régulation (9)
pour commander la tige de piston (4), caractérisé en ce que le tiroir coulissant principal (6) est constitué de plusieurs corps de tiroir coulissant
(6a,6b,6c,6d) non reliés les uns aux autres, dans lequel les deux corps de tiroir
coulissant (6a,6b) extérieurs sont conçus comme un piston plus petit (6a) et comme
un piston plus grand (6b) et en ce que entre les corps de tiroir coulissant extérieurs (6a,6b) un piston de commande (6c)
et un corps de tiroir coulissant simple (6d) sont disposés en alignement de telle
sorte que la différence de pression agissant sur les corps de tiroir coulissant maintienne
solidarisé le tiroir coulissant principal (6) automatiquement mécaniquement.
2. Compresseur à extenseur et piston selon la revendication 1, caractérisé en ce que une plaque d'entraînement (8) sur la tige de piston (4) est prévue, laquelle est
configurée afin de venir en prise dans le tiroir coulissant auxiliaire (7) avant les
points morts de la tige de piston (4) et de déplacer celui-ci.
3. Compresseur à extenseur et piston selon la revendication 2, caractérisé en ce que la plaque d'entraînement (8) est configurée comme une plaque d'acier à ressorts circulaire
concentrique.
4. Compresseur à extenseur et piston selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que entre le tiroir coulissant auxiliaire (7) et le tiroir coulissant principal (6),
une soupape de régulation (9) est prévue.
5. Compresseur à extenseur et piston selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que en alternance un couvercle de cylindre (5) et un logement de cylindre (10) ainsi
que finalement un logement d'entraînement (11) sont prévus, lesquels sont maintenus
solidarisés par un tirant d'ancrage (12).
6. Compresseur à extenseur et piston selon la revendication 5, caractérisé en ce que entre les couvercles de cylindre (5) et les logements de cylindre (10) voisins ainsi
que le logement d'entraînement (11) des garnitures métalliques d'étanchéité (13) sont
prévues.
7. Compresseur à extenseur et piston selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les pistons à double action (3) de l'extenseur, du piston de compresseur à haute
pression (14), les manchons des tiges de piston (15) disposés entre les pistons ainsi
que la plaque d'entraînement (8) sont reliés les uns aux autres au moyen d'une vis
centrale (16).
8. Compresseur à extenseur et piston selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que sur les manchons des tiges de piston (15) des segments de piston (17) faisant office
d'éléments d'étanchéité sont prévus.