Schaltvorrichtung für automatische Verdichteranlagen, insbesondere für Kompressionskühlanlagen. Bei vollautomatischen Verdichteranlagen und insbesondere bei Kompressionskühlan lagen sind Einrichtungen erforderlich, die die sonst bei nicht automatischen Anlagen manuell betätigten Bedienungsoperationen selbsttätig ausführen. Wir denken dabei an die selbst tätigen Absperr- oder Drosselorgane für das gasförmige oder flüssige Verdichtermedium oder für Hilfsstoffe, z.
B. an die selbsttätig wirkenden Kühlwasserventile, oder auch an automatisch arbeitende Umlaufventile zwi schen der Druck- und der Saugseite zum er leichterten Anfahren des Verdichers etc., die alle jeweils beim Anlaufen, bezw. beim Ab stellen des Verdichters in Funktion treten müssen.
Diese Organe wurden bisher entweder durch das Verdichtermedium selbst betrieben, oder sie wurden als Magnetventile oder mo torangetriebene Ventile ausgebildet. Es haftet allen diesen Organen aber der Nachteil an, dass der Operationsvorgang unmittelbar mit Anlassen des Verdichters vor sich geht, und die Ventile zum Beispiel schon voll geöffnet bezw. geschlossen sind, bevor der Verdichter auch nur seine normale Drehzahl erreicht hat. Dies hat zu Unannehmlichkeiten geführt, in dem das sofortige Öffnen der Absperrventile, z.
B. für das flüssige Kältemedium, bei Kühlanlagen zu Überfüllungen der Verdamp fer und daher zum Nassarbeiten der Verdich ter Anlass gegeben hat. Bei nicht automati schen Anlagen waren diese Nachteile weni ger vorhanden, indem die verschiedenen Ope rationen in der Regel durch einen Mann in einer ganz bestimmten Reihenfolge nachein ander ausgeführt wurden, wobei verschiedene Minuten verstreichen konnten, bis nach dem Anlauf des Verdichters ein bestimmter Hahn geöffnet wurde.
Zur Abhilfe dieses Übelstandes wurde von anderer Seite der Vorschlag gemacht, so genannte Verzögerungsrelais in die Anlage einzubauen, die mit Hilfe einer Zeituhr oder eines stromgeheizten Bimetallstabes eine ein stellbare Verzögerung im Einschalten, d. h. Öffnen bezw. Schliessen dieser Organe ver wirklichen lassen, so dass also das Öffnen bezw. Schliessen des oder der Ventile erst nach einer bestimmten einstellbaren Zeit, vom Moment der Inbetriebnahme des Verdichters an gemessen, erfolgen kann. Diese Verzöge rungsrelais komplizieren aber die Anlage und verteuern sie stark.
Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrich tung zur Inbetriebnahme und zur Still setzung von automatischen Verdichteranlagen, speziell von Kompressionskühlanlagen, die mindestens ein Schaltorgan aufweist, das durch eine von einer Flüssigkeitspumpe gelieferte Druckflüssigkeit betätigt wird, deren Antrieb vom Verdichter aus erfolgt und besteht darin, dass mindestens ein durch Druckflüs sigkeit bewegtes Organ vorgesehen ist, wel ches einen toten Hub aufweist, zum Zweck, ein Abschlussorgan erst nach einer gewissen ab Anlauf des Verdichters gerechneten Zeit, d. b. mit Verzögerung, zu öffnen oder zu schliessen. Fenn mehrere Schaltorgane vor gesehen sind.
so kann jedes Schaltorgan ein eigenes durch Druckflüssigkeit bewegtes Or gan besitzen, oder es können sämtliche Schalt organe durch ein gemeinsames, durch Druck flüssigkeit bewegtes Organ betätigt werden. Die Druckflüssigkeit kann einem ausserhalb des Verdichters liegenden und unter Atmo- spbäreiidruelk stehenden Reservoir oder wenn der Verd:ehter aus einem Kolbenverdichter besteht, aus dem Kurbelgehäuse des Verdich ters, das unter dem im Saugstutzen des Ver dichters herrschenden Druck steht, entnom men werden.
Das Verhältnis vom Hubvolu men des oder der durch Druckflüssigkeit be wegten Organe zum sekundlichen Förder- volumen der Flüssigkeitspumpe kann inner halb der Grenzen 120 bis 1/600 und der Druck der Flüssigkeitspumpe kann zwischen den Grenzen 2 bis 500 kg/cm' liegen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbei spiele des Erfindungsgegenstandes und eine Variante dargestellt. Die Fig. 1 bis 3 zeigen je ein Beispiel und Fig. 4 zeigt die Variante.
Die Flüssigkeitspumpe 4 (Fig. 1) kommt, da. sie mit der Verdichterwelle entweder un- mittelbar gekuppelt ist oder durch ein Ket tenrad, Riemen oder dergl. voll derselben all- getrieben wird, gleichzeitig mit diesem in Be trieb oder zum Stillstand. Sie beginnt daher mit der Flüssigkeitsförderung sofort mit der Ingangnahme des Verdichters unrl beendet sie 'mit dessen Stillstand. Die hriiel@fliissig- keit, z.
B. Öl, wird aus dem Reservoir 1 durch den Filter 2 und durch die Saugleitung 3 angezogen, dann durch die Druckleitung 5 in den Verteilerkollektor 6 gedriiekt, voll wo sie durch Verbindungskanäle 7 unter die in den Arbeitszylindern 8 eingesetzten Arbeits kolben 9 strömen kann. Diese Arbeitskolben 9 bewegen sich, nachdem der Flüssigkeits druck die hei allen Ventilen I, 1I und III durch je eine Feder 11. verursachte Federvor- spannung überwunden hat, hoch.
Der Kolben 9, der dem Ventil I zugeordnet ist, bewegt sich, bis der Hubbolzen 10 des Ventils I b#,,- rührt wird, und überwindet. damit zunächst den toten Hub H. Dieser Bolzen verhindert vorläufig die weitere Bewegung des Kolbens 9, da dieser durch den im Ventilgehäuse 12 herrschenden und auf die Membrane 14 wir kenden Kältemitteldruck, der in der Regel über dem Atmosphärendruck stellt, naeli ab wärts belastet wird.
Dieser Arbeitskolben 9 bleibt also stehen, während die andern durch den fortwährenden Flüssigkeitszustrom wei ter gehoben werden, bis infolge der zuneh menden Federspannung über diesen beiden andern Kolben 9 der Flüssigkeitsdruck so weit gestiegen ist, dass er auch die auf den Kolben 9 des Ventils I bezw. auf dessen Hubbolzen 10 wirkende Belastung zu über- winden vermag und sich nun auch der Ar beitskolben 9 des Ventils I wieder weiter nach oben bewegt.
Jedes der drei Schalt organe besteht aus einem Arbeitszylinder 8 und einem Arbeitskolben 9 und jedes Schalt organ besitzt ein eigenes, durch den Kolben 9 gebildetes, von der Druckflüssigkeit be wegtes Organ.
Das Ventil 1 hat zum. Beispiel die Auf gabe des Umlaufventils. Sobald also der Hubbolzen 40 des Ventils I und damit die Membrane 14 durch den unter dem Ventil- kolben 9 wachsenden Flüssigkeitsdruck ge hoben wird, so wird der Ventilkörper 13 des Ventils I nach oben gedrückt und kommt mit dem Ventilgehäuse 12 zum Schluss. Der freie Durchgang zwischen der Druck- und der Saugseite des Verdichters wird dadurch versperrt, der Verdichter beginnt mit der ord nungsgemässen Förderung.
Mit dem Schluss dieses Umlaufventils ist der Hub seines Arbeitskolbens 9 beendet. Der Oldruck unter diesem Kolben wird zwar noch weiter ansteigen, so dass ein kräftiger Druck des Ventilkörpers 13 auf dem Ventilgehäuse 12 entsteht, der einen absolut sicheren und dichten Abschluss bewirkt.
Trotz des nun stillstehenden Kolbens 9 des Umlaufventils bewegen sich die beiden andern Kolben 9 infolge der immer neu zu fliessenden Druckflüssigkeit bezw. des ge steigerten Flüssigkeitsdruckes weiter nach oben, bis der Kolben 9 des Ventils IH den toten Hub H überwunden hat und in. Be rührung kommt mit dem Hubbolzen 10 und sich dasselbe Spiel, wie vorbeschrieben, wie derholt. Das Ventil III ist hier als Kühl wasserventil zum Kondensator gedacht, das also kurze Zeit nach dem Schliessen des Um laufventils I öffnen soll.
Das Ventil II stellt ein Abschlussorgan für das flüssige Kälte medium dar, das wiederum einige Zeit nach dem gühlwasserventil öffnen soll.
Während beim Umlaufventil I der Hub des Kolbens 9 durch den Ventilsitz selbst be grenzt ist, sind beim Kühlwasserventil und beim Absperrorgan des flüssigen Kälte mediums die Kolbenhübe durch Anschläge limitiert, weil im Gegensatz zu Ventil I diese zwei Absperrorgane im Betrieb öffnen müssen.
Der Druckflüssigkeitsverteilkollektor 6 ist durch ein feines Na.delregulierventil 17 mit der Retourleitung 20 und dem Reservoir 1 verbunden. Dieses Nadelventil 17 ist so ein gestellt, dass es beständig etwas Druckflüs sigkeit nach dem Reservoir abströmen lässt, und zwar ist dieses Abströmen umso grösser, je höher der Flüssigkeitsdruck im Verteil- kollektor 6 und damit unter den Arbeits- kolben 9 ist. Er wird schliesslich bei einem bestimmten Druckverhältnis so gross sein, dass der Abfluss gleich dem Fördervolumen der Pumpe wird.
Der unter den Arbeitskolben 9 herr schende Flüssigkeitsdruck muss genügen, um mit Sicherheit die daran angeschlossenen Ventilkörper 13 geöffnet bezw. geschlossen zu halten. Statt des verstellbaren Nadelven- tils 17 kann auch eine Drosselscheibe (Blende) oder ein sonstiges Drosselorgan eingesetzt werden. Auch kann der Spielraum zwischen Arbeitskolben 9 und Arbeitszylinder 8 so ge wählt werden, dass eine dauernde Zirkulation und im Stillstand ein. Entleeren der Druck flüssigkeit durch diesen Ringspalt möglich ist. Ein besonderes Drosselorgan kann damit erspart werden.
Aus Sicherheitsgründen ist noch ein Si cherheitsventil 18 vorgesehen, das bei Über schreiten eines maximalen Flüssigkeits druckes die- Druckflüssigkeit nach der Re tourleitung 20 und damit nach dem Reser voir 1 abbläst. Es ist noch ein Manometer 19 installiert, das eine dauernde Kontrolle des Flüssigkeitsdruckes ermöglicht.
Zwischen den Arbeitskolben 9 und den Gehäusen 8 wird während des Betriebes ein gewisser Leckverlust an Druckflüssigkeit eintreten. Diese Verlustflüssigkeiten werden durch die Leitungen 21 und die Leitung 20 ins Reservoir 1 zurückgeführt, so dass im Raum über dem Arbeitskolben 9, d. h. unter der Membrane 14 immer der über dem Flüs sigkeitsspiegel des Reservoirs 1 herrschende Druck konstatiert wird.
Beim Abstellen des Verdichters kommt die direkt mit ihm gekuppelte oder von ihm indirekt angetriebene Flüssigkeitspumpe 4 zum Stillstand. Die Druckflüssigkeitsförde- rung hört also unverzüglich auf. Da nun aber das Drosselorgan 17 geöffnet bleibt, so wird langsam die Flüssigkeit aus dem System ent weichen und sich durch die Leitung 20 ins Reservoir 1 entleeren. Dieses Hinausschieben der Druckflüssigkeit wird gefördert durch die kräftigen Federn 11, die die Arbeitskol ben 9 mit starker Kraft nach, abwärts drücken.
Da nun der Arbeitshub der beschrie- benen Ventile 13 sehr gering ist, so wird dieses Arbeitspiel sehr rasch ablaufen und die Ventile werden in kürzester Zeit nach dem Stillstand des Kompressors ihre Ruhe position einnehmen. Die Arbeitskolben 9 legen nachher infolge ihrer Belastung durch die Federn 11 noch den toten Hub H zurück, bis sie auf dem Grunde der Gehäuse 8 auf liegen.
Mit der vorbeschriebenen Vorrichtung wird also eine verzögerte Betätigung der Ventile I. 11 und<B>111</B> beim Anlauf und eine fast unmittelbare Betätigung derselben beim Stillstand des Verdichters erzielt, was für den einwandfreien Betrieb von vollautomati schen Kühlanlagen von grossem Vorteil ist.
Die mit der beschriebenen Vorrichtung gemäss Fig. 1 zu bezweckenden Verzöge rungszeiten sind in erster Linie eine Funk tion des sekundlichen Pumpenfördervolumens und des totalen Hubvolumens sämtlicher durch die Pumpe zu beaufschlagenden Ar beitskolben 9, sowie des durch das Drossel organ 17 erzeugten Drosselverlustes.
Bedeutet zum Beispiel: V1 das Pumpenfördervolumen in I' das totale Hubvolumen der Arbeits kolben in cm' und T'.. die Drosselverluste in cm'/sek., dann ist die zu erreichende Verzögerung:
EMI0004.0020
Das für einen Ausführungsfall fest stehende Verhältnis # ist gleich der klein sten erreichbaren Verzögerungszeitspanne. Durch Veränderung des Drosselverlustes V;z kann dann diese Verzögerungszeitspanne be liebig verlängert werden, bis sie zum Beispiel bei T7# = V1 unendlich würde.
Die Abstufungen der Verzögerungszeit spannen der verschiedenen von derselben Flüssigkeitspumpe mittelst Druckflüssigkeit beaufschlagten Organe sind durch geeignete 'N#@Tahl der Hubbolzenlängen, d. h. der toten Hübe H erreichbar. de grösser dieser tote Hub gewählt wird, umso später wird das betref fende Abschlussorgan betätigt. Auch durch den Einbau verschieden starker Federn 11 sind Verschiebungen der Operationsmomente der einzelnen Abschlussorgane erreichbar.
Ferner beeinflusst der in den Ventilgebäuen 12, d. h. auf den Membranen 14 lastende und der Bewegung der Hubbolzen 10 entgegen wirkende Systemsdruck noch die Verzöge rungszeiten der einzelnen Ventile. Dieser letzte Umstand lässt sich allerdings teil#,@-eise eliminieren dadurch, dass das Reservoir 1 ge schlossen ausgeführt und der über der Pum penflüssigkeit im Reservoir 1 herrschende Druck gleich dem in den Ventilgehäusen 12 bezw. gleich dem in der Grösstzahl der in stallierten Ventile beobachteten SysIerns- druck gewählt wird.
Dadurch wird bei diesen Ventilen Druckausgleich auf beiden Seiten der Membrane 14 erreicht. Bei Ventilen finit geringerem Systemsdruck im Gehäuse 12 kann ein Ausgleich durch entsprechende Wahl der Federn 16 erzielt werden.
Ein anderes Ausführungsbeispiel der vor liegenden Erfindung, bei dem der in den Ventilgehäusen 12 herrschende Druck ohne Einfluss ist auf die Verzögerungszeit, zeigt Fig. 2. Statt für jedes Ventil 1. 11 und 111 je einen separaten Arbeitszylinder 8 mit Ar beitskolben 9 vorzusehen, ist ein einziger, sämtlichen Ventilen gemeinsamer Arbeits zylinder 8 mit Kolben 9 installiert. Der Hub bolzen 10 ist fest mit dem Arbeitskolben 9, der hier das durch Druckflüssigkeit bewegte Organ bildet, verbunden und trägt für jedes Ventil ein verschiebbares Schaltorgan 27, das den zugehörigen Ventilkörper 13 im geeigne ten Moment hebt bezw. senkt, und dadurch die Ventile öffnet oder schliesst.
Durch ent sprechende Ausbildung der Schaltorgane 27 und Einstellung derselben mittelst der Stell muttern 28 kann genau die gewünschte Ope rationsreihenfolge und Verzögerung erreicht werden. Der erwähnte tote Hub des Organes 9 entspricht hier dem Hub, den der Arbeits kolben 9 ausführen muss, bis die einzelnen Schaltorgane 27 mit den Ventilspindeln der Ventile<B>13</B> in Berührung kommen. Die Ven- tile I, II und III in Fig. 2 haben beispiels weise die gleiche Aufgabe wie die Ventile I, 1I und III der Fig. 1.
Beim Abstellen der Maschine wird der Kolben 9 von der Feder 11 auf die Seite des Druckflüssigkeitsein- tritts 7 bewegt. Im Stillstand der Maschine ist also das Ventil I geöffnet, während die Ventile II und III geschlossen sind. Hier werden die Schaltorgane 2'l durch ein. gA- meinsames, durch Druckflüssigkeit betätigtes Organ 9 bewegt.
Wie bereits erwähnt, ist die Verzöge rungszeit in der Hauptsache, d. h. abgesehen an einem Drosselverlust P3', eine Funktion des für jede Anlage, feststehenden Verhält nisses: Für alle praktischen Fälle wird die ge samte Verzögerung innerhalb der Grenze von 20 Sekunden bis 10 Minuten vollständig aus reichend sein, so dass das praktische Verhält nis v1 sich zwischen den Werten 1/20 bis l/600 bewegt. Die Flüssigkeitspumpe wird zweckmässig für Drücke zwischen den Gren zen von 2 bis 500 kg/cm' ausgebildet.
Fig. 3 zeigt ein im wesentlichen gemäss Fig. 1 ausgebildetes Beispiel des Erfindungs gegenstandes in Verbindung mit einer Kälte- erzeugungsanlage. Es .sind hier insgesamt vier Steuerventile I,<B>11, 111,</B> IV eingezeich net, wobei das Ventil I als Umlaufventil für das erleichterte Anfahren des Verdichters dient. Ventil II stellt das Kühlwasserventil dar, das jeweils beim Anlaufen des Verdich ters die Wasserzufuhr nach dem Kondensa tor 22 öffnet bezw. diese wieder schliesst, nachdem der Verdichter zum Stillstand ge kommen ist.
Die Ventile III und IV sind Ab sperrorgane für das flüssige Kältemedium, und zwar steuert Ventil III die Hilfsein- spritzung in den Zwischendruckbehälter 24, zur Abkühlung der Gase hinter der ersten Verdiclhterstufe, und Ventil IV beherrscht die Zuführung der Flüssigkeit zu der Lei tung, die zum Verdampfer 23 führt, der als eigentliches Regulierorgan noch ein Schwim merventil 25 besitzt.
In Fig. 3 ist das Ölreservoir 1, wie in Fig. 1, ebenfalls ausserhalb des Verdichters angeordnet. Dieses Reservoir und damit auch die Rückleitung 20, ferner die Kammern unterhalb der Membranen 14 stehen somit
EMI0005.0040
<U>Hubvolumen <SEP> des <SEP> oder <SEP> der <SEP> Arbeitskolben <SEP> in <SEP> cm3</U>
<tb> Fördervolumen <SEP> der <SEP> Flüssigkeitspumpe <SEP> in <SEP> cm'/sek. unter Atmosphärendruck.
Das Ölreservoir 1 kann auch, wie. in Fig. 4 beispielsweise dar gestellt ist, in das Kurbelgehäuse des Ver= dichters verlegt ,sein, wodurch das ganze Sy stem bei Stillstand unter dem im Kurbel gehäuse herrschenden Druck steht. Das Kur belgehäuse steht im Betrieb unter dem im Saugstutzen des Verdichters herrschenden Druck.
In der Regel sind die Verdichter bereits mit separaten externen oder internen Pumpen ausgerüstet, zur Versorgung der beweglichen Teile mit Schmiermittel. Diese Pumpen kön nen, sofern sie über den nötigen Flüssigkeits druck verfügen, ohne weiteres zur - Be schickung der vorerwähnten Vorrichtung verwendet werden, indem z. B. der Anschluss direkt an der vorhandenen Druckleitung er folgt. Besteht diese Pumpe aus Einzelelemen ten, von denen jedes zur Speisung einer Schmierstelle dient, so wird zweckmässig ein weiteres Element für die Beschickung der erläuterten Vorrichtung dazu geschaltet.
Statt der in Fig. 1 dargestellten Kolben pumpe kann selbstverständlich auch eine Zahnradpumpe oder eine sonst zur Förderung von Flüssigkeit und Druckerzeugung geeig nete Einrichtung verwendet werden. An Stelle der Ventile können auch andere Ab schlussorgane, beispielsweise Schieber, und an Stelle der Arbeitskolben können auch andere Arbeitsorgane, beispielsweise Mem branen, zur Anwendung gelangen.
Die Betriebssicherheit einer automati schen Verdichteranlage wird dadurch we sentlich erhöht.