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Selbsttätige Leistungsregeleinrichtung, Anfahrerleichterung und Überlastungsschutz, insbesondere für Kälteanlagen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung, die es gestattet, durch das bekannte Prinzip des Abhebens der Saugventilplatte die Leistung des Kälteverdichters zu regeln, den Anlauf zu erleichtern und den Antriebsmotor gegen Überlastung zu schützen.
Die bekannten Methoden des Abhebens der Saugventilplatte sind pneumatischer, hydraulischer und elektromagnetischer Art. Dabei wurden bei den pneumatischen und hydraulischen Verfahren mehrere am Umfang verteilte Kölbchen durch den Druck des Verflüssigers bzw. durch den Öldruck des Verdichters beaufschlag, wodurch die Ventilplatte abgehoben wird. Die zu den Kölbchen führende Druckleitung wird durch ein Magnetventil, das von einem Impulsgeber gesteuert wird, geöffnet. Bei der elektromagnetschen Ausführung hat man eine in den Ventilfänger eingebaute Magnetspule, die die Saugventilplatte bei Stromdurchgang abhebt. Der Strom wird über Regelgeräte der Magnetspule zugeführt.
Bei der pneumatischen Methode des Abhebens der Saugventilplatte ist in der zu den Kölbchen führenden Druckleitung ein Magnetventil erforderlich. Die Dichtheit der Magnetventile kann insbesondere bei hohen Verflüssigungsdrücken, wie sie bei dem Kältemittel CHFaCl (F 22) unter erschwerten Bedingungen auftreten, nicht immer gewährleistet werden. Ein undichtes Magnetventil führt jedoch zu erheblichen Überströmverlusten des Kälteverdichters. Als weiterer Nachteil ist die erforderliche sehr präzise Fertigung der Kölbchen anzusehen, da sonst die Funktion der Kölbchen in Frage gestellt ist.
Ähnlich verhält es sich mit der hydraulischen Methode ; allerdings können hiebei die Leckverluste zu Ölschlägen und damit zu Beschädigungen am Kompressor führen. Ausserdem kann infolge der Vergrö- sserung der Spiele an der Ölpumpe (Zahnradpumpe) und an den Triebwerksteilen des Verdichters der Öldruck nach längerer Laufzeit des Verdichters so gering sein, dass er nicht mehr ausreicht, die Regelung zu gewährleisten.
Die geschilderte elektromagnetische Methode ist zwar sehr einfach in ihrem Aufbau, lässt sich jedoch nicht für bereits bestehende Ventilkonstruktionen verwenden. Ausserdem führt sie zur Vergrösserung des schädlichen Raumes und auf Grund der Remanenz des Elektromagneten zur Änderung der Federungcharakteristik der Ventilplatte.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Methode zu finden, mit Hilfe deren zum Zweck der selbsttätigen Leistungsregelung, Anfahrerleichterung und des Überlastungsschutzes, insbesondere von Kältekompressoren, die Saugventilplatten abgehoben werden können, ohne dass dabei Leckverluste auftre- ten ; darüber hinaus wird die Aufgabe gestellt, das Ventil und den Kältekompressor in ihrer Konstruktion beizubehalten, d. h. die Ventile müssen in jedem serienmässig gefertigten Kompressor eingebaut werden können.
Die selbsttätige Leistungsregelung hat die Aufgabe, den Kältebedarf zu regeln. Die Regelung kann mit Pressostaten erfolgen, die in die Saugleitung eingebaut werden. Sinkt der Saugdruck infolge des geringen Kältebedarfs, so schliessen die Pressostaten - die auf einen bestimmten Saugdruck eingestellt sindden Stromkreis für die Magneten in den Saugventilen und die Saugventilplatten werden abgehoben ; wenn der Saugdruck steigt, werden wieder Saugventilplatten zugeschaltet.
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DieAnfahrerleichterung hat die Aufgaben bei erschwerten Anlaufbedingungen des Kompressors diesen zu entlasten ; das trifft zu, wenn ein grosses Druckverhältnis zu überwinden ist. Während des Anlaufes darf somit keine Verdichtungsarbeit geleistet werden ; das wird dadurch erreicht, dass sämtliche Saugventilplatten abgehoben werden ; das Abheben der Ventilplatten wird vom Anlaufstrom des Motors gesteuert.
Bei eingebauter Anlauferleichterung kann der Antriebsmotor in der Leistung kleiner gewählt werden, da beimAnlauf nur die Triebwerkteile zu beschleunigen sind, was zu erheblichen Anlagekosteneinsparungen führt.
Der Überlastungsschutz hat die Aufgabe, den Antriebsmotor vor Überlastung zu schützen. Der Schutz wird erforderlich, wenn der Motor in seiner Leistung für den Normalbetrieb ausgelegt ist. Die während der Abkühlperiode oder bei der Beschickung der Kälteanlagen mit warmem Kühlgut sowie nach längerem Stillstand der Anlage kurzzeitige Überlastung des Antriebsmotors wird durch Abheben einer Saugventilplatte aufgehoben ; die Steuerung erfolgt durch den Motorstrom Der Überlastungsschutz bringt für die Anlage wieder den Vorteil, dass der Antriebsmotor in seiner Leistung kleiner bemessen werden kann.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass auf das Saugventil der normalen Ausführung ein Deckel aufgesetzt ist, in dessen Innerem sich ein Ring befindet, der um die Grösse des Ventilplattenhubes bewegbar ist und eine Magnetspule in einer ringförmigen Nut, die sich im Ventilkörper befindet, so angeordnet ist, dass sie bei Stromdurchfluss den Ring anzieht.
Nach Abschalten des Stromes drücken die gefederten Stifte den Ring wieder gegen den Deckel, und das Saugventil kann somit arbeiten. Der Strom wird der Magnetspule über Regelgerät zugeführt. Der Umfang an benötigten Regelgeräten richtet sich nach der Art der Verwendung der Erfindung. Wird die Erfindung allein zum Zwecke der Leistungsregelung benutzt, so genügen als Impulsgeber Thermostate oder Pressostate sowie Kontaktmanometer oder Kontakttheimometer. Soll die Erfindung ausserdem als Anfahrerleichterung verwendet werden, so ist eine Relaiskombination, bestehend aus Überstrom- und Hilfsre- lais, erforderlich. Als Überlastungsschutz wird die Relaiskombination durch zusätzliche Relais erweitert.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zuge- hörigen Zeichnung zeigen :
Fig. 1 links das Ventil in der Arbeitsstellung, rechts das Ventil mit abgehobener Saugventilplatte ; Fig. 2 die Schaltung für die Leistungsregelung, Anfahrerleichterung und den Überlastungsschutz.
Auf das Saugventil der normalen Ausführung wird ein Deckel 1 aus unmagnetischem Material aufgesetzt, in dessen Innerem sich ein Stahlring 2 befindet, der um die Grösse des Ventilplattenhubes bewegt werden kann. Im Oberteil des Ventilkörpers 3 befindet sich eine ringförmige Nut, in die eine Magnetspule 4 eingelegt ist. Neben der Nut sind mehrere am Umfang verteilte Bohrungen angebracht, in denen sich in bekannter Weise durch Schraubenfedern 5 abgefederte Stifte 6 befinden. Sobald durch die Magnetspule 4 ein Strom fliesst, wird der Ring 2 im Deckel 1 angezogen und drückt die am Umfang befindlichen Stifte 6 auf die Saugventilplatte 7, wodurch diese abgehoben wird. Nach Abschalten des Stromes drücken die befederten Stifte 6 den Ring 2 wieder gegen den Deckel l und das Saugventil kann somit arbeiten.
Fig. 2 stellt die Schaltung für die Leistungsregelung, Anfahrerleichterung und den Überlastungsschutz dar. Die Zeichnung ist in drei Gruppen B-D aufgeteilt ; jede Gruppe stellt einen Funktionsbereich dar. Es wird die Leistungsregelung B mit Pressostaten, Anfahrerleichterung C und der Überlastungsschutz D schaltungsmässig für einen Vierzylinderkompressor dargestellt.
Für die Leistungsregelung ist das Feld A und B erforderlich. Dort sind die Magnetspulen 4 für die Saugventile eingezeichnet ; diese werden von den Pressostaten 8 im Feld B betätigt. Das Feld C ist zusätzlich für die Anfahrerleichterung einzusetzen. Es ist dort ein Hilfsrelais 9 vorgesehen, das über einen Hilfskontakt des Hauptschalters 10 über einen Kontakt des Stromrelais 11 und den Kontakt des Hilfsrelais 12 betätigt wird, d. h.. wenn der Hauptschalter 10 eingeschaltet wird, werden die Relais 9, 11 und 12 geschaltet und die Saugventilplatten 7 abgehoben ; der Motor läuft an, ohne Verdichtungsarbeit zu leisten.
Massgebend. für den Überlastungsschutz ist das Feld D. Hier ist ein Abfallverzögerungsrelais 13 vorgesehen, das über eine Relaiskombination 11, 12, 14 und 15 betätigt wird. Bei einem Stromanstieg über den Nennstrom wird das Relais 13 betätigt ; dadurch wird eine Saugventilplatte abgehoben und der Motor entlastet. Das Zuschalten der Saugventilplatte erfolgt nach Ablauf des Zeitrelais 13.
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