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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung der druckabhangig selbsttätigen, penodi- schen Öffnungsbewegung eines Schliessorganes eines Saugventils eines Hubkolben-Kompressors mittels einer, bedarfsweise zumindest uber einen Teil des Kurbelkreises auf das Schliessorgan einwirkenden Steuereinrichtung Weiters betrifft die Erfindung auch eine entsprechende Einrich- tung zur Beeinflussung der druckabhangig selbsttätigen, periodischen Öffnungsbewegung eines Schliessorganes eines Saugventils eines Hubkolben-Kompressors, mit einer bedarfsweise zumin- dest über einen Teil des Kurbelkreises auf das Schliessorgan einwirkenden Steuereinrichtung welche einen hydraulischen Steuerzylinder aufweist, der uber ein Steuerorgan, welches ein elek- trisch schaltendes 3/2-Wegeventil aufweist,
periodisch mit Druckmedium beaufschlag- und entlast- bar ist
Einrichtung und Verfahren der genannten Art sind im Zusammenhang mit einer Pumpensteue- rung an sich z B aus JP 60-19974 A bekannt
Die Lebensdauer von zumeist saug- und druckseitig verwendeten, selbsttätigen Kompressor- ventilen wird primär durch die Schlagbeanspruchung beim abwechselnden Auftreffen des eigentli- chen Schliessorganes auf Sitz bzw Fanger beeinflusst Beim Saugventil wird durch entsprechende Wahl der Befederung die Schliessgeschwindigkeit zur Verminderung des Schliessschlages ausrei- chend gering gehalten Fur die Minderung des Öffnungsschlages wurde das System der soge- nannten Doppeldampfung bekannt,
bei welchem das öffnende Schliessorgan nach Überwindung eines Teilhubes auf eine in Öffnungsrichtung bewegliche Dampferplatte oder dergleichen schlagt dadurch gebremst wird und anschliessend gemeinsam mit der Dampferplatte den Resthub uber- windet, wobei die nun deutlich vergrösserte bewegte Masse eine weitere Abnahme der Beschleuni- gung des Schliessorganes bewirkt und sich somit eine gegenuber einfachen derartigen Ventilen deutlich verminderte Auftreffgeschwindigkeit des Schliessorganes am Fanger ergibt
Weiters sind Kompressoranordnungen bekannt geworden,
bei denen mit Hilfe sogenannter Abhebegreifer einerseits eine in gewissen Grenzen stufenlose Kapazitatsregelung durch teilweises Offenhalten der Saugventile wahrend des Kompressionstaktes bewirkt wird und bei denen ande- rerseits durch entsprechende Dimensionierung der Masse des Abhebegreifers sowie die Anord- nung von Bewegungsdampfern eine Absenkung der Auftreffgeschwindigkeit des Schliessorganes beim Schliessen erreicht wird
Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren bzw eine Einrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass die erwähnte Schlagbeanspruchung des Schliessorganes bzw Fangers am Ende des Offnungshubes auf einfache Weise herabgesetzt und damit ihre Auswirkung auf die Lebensdauer des Ventils verringert wird
Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis,
dass bei üblichen Ventilausfuhrungen der eingangs beschriebenen Art beim Erreichen des Druckgleichgewichtes zwischen Zylinderraum und Saug- raum das Schliessorgan des Ventils unter der Wirkung von dessen Befederung geschlossen ist Dadurch setzt sich die Expansion des im Zylinder eingeschlossenen Gases mit unverminderter Geschwindigkeit fort, womit in rascher Folge ein hoher Unterdruck im Zylinderraum entsteht, der ab einem gewissen Wert unter Überwindung der Befederung des Schliessorganes eine starke momen- tane Beschleunigung des Schliessorganes in Richtung zum Fanger zur Folge hat
Ausgehend von Saugventilen mit eingangs beschriebener Steuereinrichtung (beispielsweise in Form der angesprochenen Abhebegreifer) wird gemass der Erfindung diese vorhandene Steuerein- richtung zur Minderung des Öffnungsschlages eingesetzt,
wozu erfindungsgemass jeweils kurz vor Erreichen des Druckgleichgewichtes zwischen Zylinderraum und Saugraum des Kompressors das Schliessorgan unter Einwirkung der Steuereinrichtung zwangsweise geöffnet wird Die Steuerein- richtung bzw der Abhebegreifer wird also wenige Grad Kurbelwinkel vor dem Erreichen des
Druckgleichgewichtes an das Schliessorgan herangefuhrt und dieses dadurch kurz vor Erreichen des Druckgleichgewichtes angehoben, womit die ansonsten fur selbsttätige Ventile der beschrie- benen Art charakteristische Untersaugung im Indikatordiagramm vermieden wird Da nun das
Schliessorgan des Saugventils, beispielsweise eine ein- oder mehrteilige Ventilplatte bei Erreichen des Druckgleichgewichtes geoffnet ist, kann ein Druckausgleich zwischen Zylindervolumen und
Saugraum stattfinden,
womit die Dekompressionsphase im Zylinder beendet ist Der sich in der
Folge einstellende maximale Unterdruck im Zylinderraum ist nur mehr durch den Drosselverlust des bereits geöffneten Ventils bestimmt und wesentlich geringer als im vorher angesprochenen konventionellen Fall Der ein weiteres Öffnen des Schliessorgans des Saugventils bewirkende
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Differenzdruck ist deutlich abgemindert, woraus sich auch eine wesentlich geringe Beschleunigung bzw Auftreffgeschwindigkeit des Schliessorgans am Fänger ergibt.
Wesentlich dabei ist, dass das Schliessorgan knapp vor dem Erreichen des Druckgleichgewich- tes durch die Steuereinrichtung geöffnet wird Bei den bisher bekannten Ausführungen mit Kom- pressorsteuerung über einen Abhebegreifer wird dieser mittels einer Feder an das Schliessorgan bzw die Ventilplatte angedruckt und liegt auf alle Fälle dort bereits einige Zeit vor dem Erreichen des Druckgleichgewichtes an. Die durch diese Andruckfeder bewirkte zusätzliche Öffnungskraft kann das Schliessorgan unter Umstanden ebenfalls bereits vor Erreichen des Druckgleichgewichtes offnen Dabei muss allerdings die Masse des Abhebegreifers durch die Federkraft gegen den Uber- druck im Zylinderraum beschleunigt werden.
Da die Masse derartiger Abhebegreifer verglichen mit der Masse der verwendeten Schliessorgane zwangsweise relativ gross ist, ergibt sich auf alle Falle nur eine geringe Beschleunigung und die dadurch unter Umständen bewirkte vorzeitige Öffnung des Schliessorgans ist von untergeordneter Grössenordnung. Der mit der vorliegenden Erfindung angestrebte und erzielte Effekt der Herabsetzung der Aufschlaggeschwindigkeit des Schliessorgans am Fänger tritt dabei nicht auf.
Wird hingegen gemäss der vorliegenden Erfindung die Steuereinrichtung knapp vor Erreichen des Druckgleichgewichtes zugestellt, sodass der Impuls beispielsweise des Abhebegreifers aus- reicht, das Schliessorgan bzw die Ventilplatte bereits vor Erreichen des Druckgleichgewichtes zu öffnen, so ergibt sich eine fur die Erzielung des gewünschten Effekts ausreichende vorzeitige, bleibende Öffnung des Schliessorgans
Die zwangsweise Öffnung des Schliessorgans, die vorzugsweise im Bereich von 20 bis 0 Kur- belwinkel vor Erreichen des Druckgleichgewichtes zwischen Zylinder- und Saugraum erfolgt, wird in weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung durch einen Stoss der Steuereinrichtung auf das Schliessorgan eingeleitet, wobei der Kurbelwinkel bzw Zeitpunkt des Stosses,
sowie das Mas- severhaltnis und die Relativgeschwindigkeit der Stosspartner so gewählt werden, dass nach erfolg- tem Stoss die Öffnungsgeschwindigkeit des Schliessorgans bis zum Anschlag am Fanger nicht auf Null und vorzugsweise nicht unter 10 % jener Geschwindigkeit sinkt, welche unmittelbar nach dem Stoss auftritt Damit ist sichergestellt, dass die vorzeitig eingeleitete Öffnungsbewegung des Schliess- organes nicht zufolge eines zu geringen Anfangsimpulses unter der Wirkung der Befederung des Schliessorganes bzw.
des noch im Zylinder wirksamen Uberdruckes wieder zum Stillstand kommt bzw umgekehrt wird, da dann fur das nachfolgende, rein druckbedmgte Öffnen des Schliessorga- nes wiederum die eingangs beschriebenen Nachteile der konventionellen Ausfuhrungen bzw Verfahren zutreffen wurden
Eine weiters bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemassen Verfahrens, wobei die Steuer- einrichtung einen hydraulischen Steuerzylinder aufweist, der uber ein Steuerorgan periodisch mit Druckmedium beaufschlagt und entlastet wird, ist vorgesehen, dass der die periodische Öffnung des Schliessorgans bewirkende Druck am Steuerzylinder bzw Steuerorgan - oder aber der Volu- menstrom des Druckmediums,
vorzugsweise uber eine Messung des Druckabfalles an einer im Zulauf zum Steuerorgan eingesetzten Drossel - überwacht und zur indirekten Ermittlung bzw Uberwachung der Öffnungsgeschwindigkeit des Schliessorganes verwendet wird
Das Steuerorgan der erfindungsgemass ausgestalteten Einrichtung kann dabei bevorzugt ein elektrisch schaltendes 3/2-Wegeventil aufweisen, dessen Ansteuerungselektronik mit einer Aus- werteeinheit verbunden ist, welche weiters mit zumindest einem Messsensor zur Uberwachung der Öffnungsbewegung des Schliessorganes in Verbindung steht
Die Steuereinrichtung bzw der angesprochene Abhebegreifer wird dabei also hydraulisch be- tätigt, wobei die Zustellbewegung bevorzugt über ein elektrisch schaltendes, schnelles Wegeventil eingeleitet wird.
Der Zeitpunkt des Beginns der entsprechenden Zustellbewegung ist durch die
Umschaltung dieses Wegeventils bestimmt und kann durch eine geeignete Vorrichtung mit Vorga- be, beispielsweise des Umschaltkurbelwinkels, oder durch ein Regelsystem, welches den optima- len Zeitpunkt festlegt, vorgegeben werden.
Gemäss einer Variante der oben angesprochenen Verfahrensausgestaltung kann der Hydrau- likdruck im Zulauf beispielsweise des erwähnten 3/2-Wegeventils gemessen werden Vor dem Öffnen dieses Ventils wird dabei am Messort im wesentlichen der Systemdruck in der Zulaufleitung gemessen. Das nachfolgende Öffnen des Ventils bewirkt eine Verdünnungswelle, die sich mit
Schallgeschwindigkeit in der Zulaufleitung ausbreitet Am Messort wird ein steiler Abfall auf den
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Umgebungsdruck auftreten.
Sobald die Reflexionen der Verdunnungswelle am Messort eintreffen, schwankt der Druck maximal zwischen Systemdruck und Umgebungsdruck Wahrend der nun ablaufenden Bewegung der Steuereinrichtung bzw des Abhebegreifers klingen die Druckpulsatio- nen ab Die Frequenz dieser Pulsationen wird durch den Abstand des 3/2-Wegenventils vom nächsten in der Zulaufleitung angeordneten hydro-pneumatischen Pulsationsdampfer oder ande- rem Ausgleichsbehalter bestimmt
Sobald die zugestellte Steuereinrichtung abgebremst wird, bewirkt die Verzogerung der noch immer nachstromenden Hydraulikmedium-Saule eine stromauf laufende Verdichtungswelle, die als steiler Anstieg des Druckes am Messort zu beobachten ist Der am Messort aufgezeichnete Druck schwankt ab diesem Zeitpunkt um einen deutlich hoheren Wert als vorher.
Erreicht die Steuerein- nchtung das Schliessorgan und kommt auf diesem zum Stillstand, weil der Zustellzeitpunkt zu fruh gewählt wurde und beim Erreichen des Schliessorganes durch die Steuereinrichtung noch ein zu hoher Zylinderraumdruck vorliegt, so tritt die beschriebene Druckerhohung auf bzw kann diese beobachtet werden
Sobald der Druck im Zylinderraum den Saugdruck erreicht hat, setzen sich nun das Schliessor- gan und die Steuereinrichtung zusammen erneut in Bewegung, was durch ein abermaliges Absin- ken des Hydraulikmediumdruckes beobachtet werden kann Erreicht dann die Steuereinrichtung samt Schliessorgan die durch den Ventilfanger definierte Hubendiage,
so wird dies am Messort durch einen erneuerten rapiden Druckanstieg feststellbar
Bei einer zeitlich optimalen Umschaltung des Steuerorgans bzw des 3/2-Wegeventils kann die Steuereinrichtung bzw der Abhebegreifer das Schliessorgan bzw die Ventilplatte unmittelbar aufschlagen Erst nach der durch den Ventilfanger bestimmten Endlage verbleibt das Schliessorgan samt Steuereinrichtung in Ruhe, womit der oben beschriebene Druckanstieg am Messort wahrend eines Arbeitstaktes des Kompressors nur einmal auftritt
Bei einer zu spaten Umschaltung des Steuerorganes bzw 3/2-Wegeventils wird die Steuerein. richtung ebenfalls erst bei Erreichen der durch den Fanger bestimmten Endlage gestoppt Es ergibt sich damit als optimaler Umschaltzeitpunkt des Steuerorgans bzw des 3/2-Wegeventils der fruhes- te Zeitpunkt,
bei dem der vorstehend beschriebene steile Druckanstieg nur einmal pro Arbeitstakt des Kompressors festzustellen ist Dies gilt auch falls das Schliessorgan nach Erreichen der Endla- ge zuruckprallt und mit der noch in Bewegung befindlichen Steuereinrichtung kollidiert Das Ver- haltnis von Masse der Steuereinrichtung zur Masse des Schliessorgans bedingt in diesem Fall nur eine geringfügige Abbremsung der Steuereinrichtung und keine signifikant feststellbare Verdich- tungswelle
Als weitere Möglichkeit den eigentlich interessierenden Bewegungsverlauf des erfmdungsge- mass vorzeitig geöffneten Schliessorgans uber den Verlauf des die periodische Öffnung des Schliessorgans bewirkenden Druck am Steuerzylinder bzw der Steuereinrichtung zu ermitteln besteht dann,
den momentanen Druckabfall an einer im Zulauf zum Steuerorgan eingesetzten Drossel zu überwachen Diese Drossel ist entsprechend zu dimensionieren, sodass sich bei den zu erwartenden Geschwindigkeiten ein messbarer Abfall des Mediumdruckes hinter der Drossel ergibt Setzt nun die Bewegung der Steuereinrichtung bzw eines Abhebegreifers ein, so steigt auch der an der Drossel gemessene Differenzdruck Erreicht die Steuereinrichtung das Schliessorgan und kommt auf diesem zum Stillstand, weil der Zustellzeitpunkt zu fruh gewahlt wurde und beim Errei- chen des Schliessorganes durch die Steuereinrichtung noch ein zu hoher Zylinderraumdruck vor- liegt, so erreicht der an der Drossel festzustellende Differenzdruck ein Minimum Erst wenn dann der Druck im Zylinderraum weiter fallt, setzt die Bewegung der Steuereinrichtung wiederum ein,
wonach wiederum ein Anstieg des Differenzdruckes an der Drossel feststellbar ist Eine optimale Einstellung ist in diesem Falle dann gegeben, wenn der fruhest mögliche Zustellzeitpunkt einge- stellt wird, bei welchem das beschriebene Minimum des Differenzdruckes an der Drossel zufolge einer vollständigen Abbremsung des Greifers an der Ventilplatte bzw der Steuereinrichtung am Schliessorgan nicht mehr beobachtbar ist
Gemäss einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann aber auch der Verlauf des Indikatordruckes im Zylinderraum uberwacht und der Zeitpunkt der Öffnung des Schliessorga- nes so gewählt werden, dass die Untersaugungsspitze im Indikatordiagramm minimiert bzw zum Verschwinden gebracht ist.
Anstelle des Indikatordiagrammes kann aber natürlich auch eine Dar- stellung des Druckes uber dem Kurbelwinkel oder uber der Zeit verwendet werden
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann der Kurbelwinkel bzw Zeitpunkt der Öffnung des Schliessorganes aber auch so gewählt werden, dass die Intensität des in an sich z.B aus DE 2916490 A1 bekannter Weise über eine Vibrationsüberwachung im Ventilbe- reich festgestellten Öffnungsschlages minimiert wird Der Offnungsschalg von Ventilen bewirkt eine impulsartige Anregung der Eigenschwingungen der Ventilhaltevorrichtungen Diese Korperschall- schwingungen klingen innerhalb einer charakteristischen Zeit rasch ab.
Die Intensität des Öff- nungsschlages kann nun in beschriebener Weise durch Messung der beispielsweise am Ventil- deckel auftretenden Beschleunigungen in Richtung der Ventilachse im Zeitfenster nach dem Ven- tiloffnen bis nach Ablauf der für das Abklingverhalten charakteristischen Zeit quantifiziert werden Diese feststellbaren Beschleunigungen liegen üblicherweise in sehr hohen Frequenzbereichen Fur die Beurteilung des Öffnungsschlages kann deshalb die aus der Aufzeichnung der Hüllkurve der Schwingungen oder, in besonders einfacher Weise, des Verlaufs der Amplitude durch Tiefpassfilte- rung des gleichgerichteten Schwingsignals abgeleitete Intensität der Schwingungen herangezogen werden.
Damit kann der optimale Zustellzeitpunkt der Steuereinrichtung bzw eines Abhebegreifers oder dergleichen in vorteilhafter Weise direkt durch eine Minimierung der Intensität der durch den Öffnungsschlag des Ventiles verursachten Schwingungen ermittelt werden
Da Kompressoranlagen fur verschiedenste Anwendungen oft unter praktisch konstanten Ver- haltnissen laufen, ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung von Vorteil, gemäss welcher die Wahl bzw Einstellung des Beginns der Zustellung der Steuereinnchtung nur bei Inbetriebnahme bzw Inspektion des Kompressors erfolgt In diesem Falle reicht die Optimierung des Zustellzeit- punktes unter Anwendung spezieller Inbetriebnahme- bzw.
Inspektionsmessgerate, welche die Anwendung der oben beschriebenen Verfahren erlauben
Bei Kompressoren, die bei schwankenden Betriebsbedingungen, wie etwa schwankenden Druckverhaltnissen, Gasen mit schwankenden Isentropenexponenten oder dergleichen, betrieben werden, kann in bevorzugter weiterer Ausgestaltung der Erfindung auch vorgesehen sein, eine laufende Überwachung und Anpassung des Beginns der Zustellung der Steuereinrichtung durchzu- führen. Hiefür wird dann eine kontinuierliche Uberwachung einer der oben angeführten Messgrossen und das periodische Durchlaufen der beschriebenen Optimierungsvorgange nötig.
Die Erfindung wird im folgenden noch anhand der in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele bzw. der zugehörigen Diagramme naher erläutert Fig 1 zeigt dabei ein Prinzipschaltbild zu Verfahren und Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung, Fig 2 ein Sche- mabild einer anderen Einrichtung nach der Erfindung bzw zur Durchführung des erfindungsge- massen Verfahrens, Fig. 3 den zeitlichen Verlauf des Hubes des Schliessorgans fur verschiedene Zustellzeitpunkte der Steuereinrichtung, Fig 4 den entsprechenden Verlauf der Offnungsgeschwin- digkeit eines gemäss Fig.
3 betätigten Schliessorganes, Fig 5 den zeitlichen Verlauf des Druckes im Zylinderraum knapp vor und nach Erreichen des Druckgleichgewichtes zwischen Zylinderraum und Saugraum, Fig 6 zeigt beispielhaft den Effekt der Variation des Zeitpunktes bzw Kurbelwinkels der zwangsweisen Zustellung der Steuereinrichtung auf die Intensität des durch das Saugventil- offnen bzw. den Öffnungsschlag hervorgerufenen Beschleunigungs- bzw Vibrationssignals, und Fig 7 bis 10 zeigen jeweils Varianten von schematischen Einnchtungen zur Durchfuhrung von Verfahrensausgestaltungen nach der vorliegenden Erfindung.
Der in Fig 1 schematisch dargestellte Hubkolbenkompressor weist eine Kurbelwelle 1 auf, an der ein Schwungrad 2 angeflanscht ist und welche uber Pleuel bzw. Schubstangen 3 jeweils Kol- ben 4 von doppeltwirkenden Zylindern 5 betätigt Über die oszillierende Bewegung der Kolben 4 wird Gas über Saugventile 6 angesaugt, deren Schliessorgan 7 sich zwischen einem Fanger 8 und dem Ventilsitz 9 bewegen kann. Das angesaugte Gas wird nach dem selbsttätigen Schliessen des jeweiligen Saugventils 6 im Zylinder 5 verdichtet bzw. über die hier ebenfalls selbsttätigen Druck- ventile 10 ausgeschoben.
Die druckabhängig selbsttätige periodische Öffnungsbewegung der Schliessorgane 7, beispiels- weise einer Ventilplatte oder dergleichen, der Saugventile 6 wird mittels einer, bedarfsweise zu- mindest über einen Teil des Kurbelkreises auf das Schliessorgan 7 einwirkenden Steuereinrichtung
12 beeinflusst. Diese Steuereinrichtung 12 kann beispielsweise einen hier nur angedeuteten Abhe- begreifer 13 aufweisen, der über einen hydraulischen Steuerzylinder 14 das Schliessorgan 7 jeweils kurz vor Erreichen des Druckgleichgewichtes zwischen Zylinderraum 15 und ausserhalb des Saug- ventils 6 liegendem Saugraum des Kompressors zwangsweise öffnet.
Die Steuereinrichtung 12
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umfasst neben dem Steuerzylinder 14 eine hier nicht weiter dargestellte elektronische Ansteuerung, welche mittels einer Busverbindung 16 koordiniert wird, die den Informationsaustausch zwischen der Steuereinrichtung 12 und einer Auswerteeinheit 17 bewirkt
Der Auswerteeinheit 17 ist uber eine Leitung 18 das Signal eines am Schwungrad 2 angeord- neten Gebers 19 für Totpunkt bzw Kurbelwinkel zugefuhrt, womit die uber die Abhebegreifer 13 erfolgende Beeinflussung der Schliessorgane 7 mit der oszillierenden Bewegung der Kolben 4 syn- chronisiert werden kann
In Fig 2 ist die Steuereinrichtung 12 aus Fig 1 an einem der beiden Saugventile 6 detaillierter dargestellt Der auf das Schliessorgan 7 des Saugventils 6 wirkende,
wiederum nur symbolisch dargestellte Abhebegreifer 13 wird durch einen hydraulischen Steuerzylinder 14 betätigt Das uber eine Zulaufleitung 21 gespeiste Hydraulikfluid kann in der dargestellten Stellung eines hier als 3/2- Wegeventil 20 ausgebildeten Steuerorgans 22 auf den Steuerzylinder 14 wirken und somit den Abhebegreifer 13 an das Schliessorgan 7 andrucken Sobald der Kolben 4 Gas uber das mittels des Abhebegreifers 13 geöffnete Ventil 6 zuruckschiebt, setzen am Schliessorgan 7 Gaskrafte an,
die das Ventil 6 zu schliessen suchen Zufolge der Wirkung eines Rückschlagventils 23 ist das im Steuerzylinder 14 eingesperrte Hydraulikfluid am Ruckfluss behindert und dadurch das Schliessor- gan 7 des Saugventils 6 in der geöffneten Lage blockiert
Erst beim Umschalten des Ventils 20 durch Bestromung einer Spule 24 wird der Steuerzylinder 14 mit einer Abstromleitung 25 verbunden und dadurch die Schliessbewegung des Saugventils 6 eingeleitet bzw ermoglicht Die Anspeisung der Spule 24 erfolgt dabei durch eine in einem Gehau- se 26 angeordnete elektronische Schaltung, die damit die zeitliche Betätigung des Ventils 20 bestimmt Die entsprechenden Betatigungszeitpunkte werden einerseits durch Synchronimpulse die uber die Busverbindung 16 an die Elektronik gesandt werden, und andererseits durch ebenfalls über die Busverbindung 16 mitgeteilte Parameter,
wie den zeitlichen Abstand, ausgedruckt in Grad Kurbelwinkel ( KW), der Schaltzeitpunkte zum Synchronimpuls des Gebers 19, festgelegt In der Auswerteeinheit 17 werden fur jede Steuereinrichtung 12 jene Winkel des Kurbelkreises (Schwung- rad 2) festgelegt, bei denen durch Anspeisung der Spule 24 das Ventil 20 aufgesteuert (Winkel KWon), bzw abgesteuert (KWoff) wird
Fig 3 zeigt typische Verlaufe der Öffnungsbewegung eines Schliessorgans (7 in Fig 1 und 2) eines Saugventils (6 in Fig 1 und 2) welches nach dem erfindungsgemassen Verfahren angesteu.
ert wird Dabei wird der auf der Senkrechten aufgetragene Hub als auf den Gesamthub des Schliessorgans bezogener relativer Hub uber einer dimensionslosen Verhaltniszeit aufgetragen Der Zeitmassstab ist so gewählt, dass bei Erreichen des in der Darstellung oberen Bewegungsendpunk- tes die dimensionslose Zeit mit-1 und bei Erreichen des unteren Bewegungsendpunktes mit 0 festgelegt wird Fig 4 zeigt den zu Fig 3 gehongen Verlauf der Geschwindigkeit des Schliessor- gans uber der dimensionslosen Verhaltniszeit, wobei ein geeigneter, nicht naher interessierender Geschwindigkeitsmassstab gewahlt wurde Fig 5 zeigt entsprechend die Verlaufe des Drucks im Kompressorzylinder
Die mit A bezeichneten Kurven repräsentieren den Fall bei dem der Abhebegreifer (13 in Fig 1 und 2)
zu spat zugestellt wird Das Schliessorgan 7 öffnet ausschliesslich unter der Wirkung des Differenzdruckes zwischen Zylinderraum und Saugraum des Kompressors Der rasche Abfall des Zylinderdruckes nach dem Durchschreiten des Druckgleichgewichts bewirkt eine starke Be- schleunigung des Schliessorgans, eine hohe Auftreffgeschwindigkeit auf dem Fanger (8 in Fig 1 und 2) und somit einen starken und unerwunschten Offnungsschlag Gegebenenfalls kann dabei das Schliessorgan unter der Wirkung der üblichen Ventilbefederung auch wieder zuruckprallen und erst nach einem oder mehreren Stossen in der Offenstellung zur Ruhe kommen
Die mit B bezeichneten Kurven repräsentieren den Öffnungsverlauf fur einen entsprechend der vorliegenden Erfindung optimierten Zustellzeitpunkt des Abhebegreifers (13 in Fig 1 und 2) Wie aus Fig.
5 hervorgeht, wird dabei das Schliessorgan des Saugventils knapp vor dem Erreichen des Druckgleichgewichtes zufolge der Wirkung des Greiferstosses aufgedruckt, sodass bei Erreichen des Druckgleichgewichts zwischen Zylinderraum und Saugraum das Säugventil bereits zu einem guten Teil geoffnet ist. Dadurch kann die Fullung des Zylinderraums (15 in Fig. 1 und 2) mit Gas unmittelbar nach dem Durchschreiten des Druckgleichgewichts beginnen Die bei konventionell ausgebildeten Saugventilen auftretende und eingangs beschriebene Untersaugungsspitze wird weitgehend vermieden.
Folglich greifen am Schliessorgan des Saugventils gegenüber einem
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konventionell ausgebildeten Saugventil deutlich verringerte Öffnungskräfte an und - wie aus Fig. 4 hervorgeht - trifft das Schliessorgan mit deutlich verminderter Auftreffgeschwindigkeit auf dem Fanger des Ventils auf
Wird hingegen der Abhebegreifer (13 in Fig 1 und 2) gemäss den mit C bezeichneten Kurven zu fruh zugestellt, so bremst der im Kompressorzylinder noch vorhandene Uberdruck die eingelei- tete Öffnungsbewegung des Saugventils rasch ab und das System Greifer plus Schliessorgan kommt wieder zum Stillstand Erst wenn dann Öffnungskraft und Differenzdruck einander die Waage halten, kann die Öffnungsbewegung wieder beginnen.
Da das Schliessorgan in diesem Fall bei Erreichen des Druckgleichgewichts nur wenig geöffnet ist, fällt der Zylinderdruck ähnlich wie bei zu spater Zustellung des Abhebegreifers rasch ab und eine starke Untersaugung tritt ein Auf das Schliessorgan wirken daher nach kurzer Zeit hohe Öffnungskrafte, sodass es wiederum mit hoher Geschwindigkeit auf den die Öffnung begrenzenden Fanger geschlagen wird
Nur der Vollständigkeit halber ist hier zu bemerken, dass in einem konkreten Ausführungsbei- spiel die mit A bezeichneten Kurven einem KWoff von 38 , die mit B bezeichneten Kurven einem KWoff von 34 und die mit C bezeichneten Kurven einem KWoff von 32 entsprechen.
Fig. 6 zeigt anhand von Messergebnissen mit einer anderen Ausfuhrung den Einfluss des Zeit- punktes der Zustellung des Abhebegreifers (13 in Fig 1 und 2) auf den Öffnungsschlag. Über der Zeit in ms sind für verschiedene Zeitpunkte bzw Kurbelwinkel der Zustellung des Abhebegreifers die am Ventilnest gemessenen Vibrationen bzw. Beschleunigungen aufgetragen Die mit D be- zeichnete Kurve entspricht KWon = 13 , E entspricht KWon = 11 , F entspricht KWon = 9 und G entspricht KWon = 7 Ebenfalls in Fig 6 dargestellt ist der zeitliche Verlauf des Indikatordruckes (Zylinderinnenraum) - die entsprechende Kurve ist mit H bezeichnet
Zum Zeitpunkt t, erkennt man deutlich den Öffnungsschlag des Saugventils in Form einer rasch abklingenden impulserregten Schwingung Das Schliessen des Saugventils wird durch die ab Zeitpunkt t2 auftretenden Vibrationen angezeigt.
Kurve D gibt das Vibrationssignal fur einen deut- lich zu spat gewählten Zeitpunkt der Greiferzustellung wieder Bei den weiteren Kurven E, F und G wurde der Zustellzeitpunkt bzw -kurbelwinkel des Abhebegreifers (13 in Fig 1 und 2) jeweils um 2 KW vorverlegt. Man erkennt dabei deutlich eine Reduktion des Öffnungsschlages und der dadurch ausgelosten Vibrationen
Fig 7 zeigt in ähnlicher Darstellung wie Fig 2 ein Beispiel fur die Anwendung des erfindungs- gemassen Verfahrens zur indirekten Ermittlung der Öffnungsgeschwindigkeit des Schliessorgans 7 mittels einer Überwachung des Hydraulikmediumdruckes, der die periodische Öffnung des Schliessorgans 7 bewirkt.
Hierbei wird ein uber eine Leitung 27 mit der Zulaufleitung 21 in Verbin- dung stehender Messsensor 28 fur den Zulaufdruck verwendet, dessen Messsignale von der im Gehäuse 26 angeordneten Elektronikschaltung ausgewertet werden
Abbildung 8 betrifft eine Variante des Verfahrens, bei der zur indirekten Uberwachung der Off- nungsgeschwindigkeit des Dichtelementes 7 eine Messung bzw Uberwachung des Druckabfalls an einer in der Zulaufleitung 21 zum Steuerorgan 22 eingesetzten Drossel 29 mittels eines den
Differenzdruck vor und hinter der Drossel 29 aufnehmenden Messsensors 28 durchgeführt wird
Bei der Fig. 9 behandelten Variante wird der Zeitpunkt der erzwungenen Öffnung des Schliess- organs 7 so gewählt, dass die Intensität des mittels des Messsensors 28 uber eine Vibrationsuber- wachung im Ventilbereich festgestellten Öffnungsschlages minimiert wird.
Der als Beschleuni- gungssensor wirkende Messsensor 28 konnte abgesehen von der Anbringung an der Steuereinrich- tung 12 auch unmittelbar am Zylinder 5 an geeigneter Stelle, beispielsweise in unmittelbarer Nahe des Saugventils 6, angebracht sein Signale des Messsensors 28 werden wiederum in der im Ge- häuse 26 auf nicht dargestellte Weise angeordneten Schaltungselektronik ausgewertet und zur
Festlegung der Einleitung des Öffnungsvorganges des Schliessorgans 7 herangezogen
Bei der Ausführung nach Fig 10 wird der Zeitpunkt der Einleitung der Öffnung des Schliessor- gans 7 so gewählt, dass die Untersaugungsspitze im Indikatordiagramm minimiert wird Der Indika- tordruck wird hier mittels des als Druckaufnehmer ausgebildeten Messsensors 28 gemessen,
des- sen Signal über einen Messverstarker 30 verstärkt und mit Hilfe eines geeigneten Anzeigegerätes
31 als Indikatordiagramm über dem Kolbenhub dargestellt oder alternativ auch als Zeitsignal zur Anzeige gebracht wird. Mittels der Auswerteeinheit 17 kann auch hier wiederum der Zeitpunkt der Öffnung des Schliessorgans so gewählt werden, dass in erwahnter Weise die Untersaugungsspitze im Indikatordiagramm minimiert wird
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