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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Verdichteranordnung, insbesondere
einen Schraubenverdichter zur Drucklufterzeugung, mit einem Verdichtergehäuse, welches
einen Ansaugbereich aufweist und weiterhin einen Speisedruckanschluss
zur Lieferung des verdichteten Druckmediums umfasst, wobei eine
Einrichtung zur Entlüftung
des Speisedruckanschlusses vorgesehen ist, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1.
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Aus
der
DE 29 44 053 C2 ist
eine Ansaugsteuervorrichtung für
einen Verdichter bekannt, insbesondere für einen Schraubenverdichter
mit einer Öleinspritzung.
Hierbei wird durch die in der Schließstellung mit der den Betriebdruck
führenden
Leitung in Verbindung stehende Bohrung im Verschlussstück nach
Abschalten des Verdichters der Betriebsdruck aufgebaut, und es kann
ein bei einem Schraubenverdichter mit Öleinspritzung üblicherweise
vorhandenes Rückschlagventil
entfallen, das nach dem Abschalten des Verdichters ein Austreten
des Öls
vom Ölbehälter verhindert.
Durch die der Federkraft entgegengerichtete Druckfläche am Steuerkolben
und deren Verbindung mit dieser den Betriebsdruck führenden
Leitung wird im Zusammenwirken mit der Beaufschlagung der gegenüberliegenden
Kolbenfläche mit
dem Druck der Saugseite über
eine Bohrung geringen Querschnitts das Verschlussstück beim
Anlaufen des Verdichters geöffnet,
worauf nach Unterbrechung der Entlüftungsleitung bereits ein geringerer
Betriebsdruck ausreicht, um das Verschlussstück in die volle Offenstellung
zu bringen. Durch die Beaufschlagung des Steuerkolbens mit dem Netzdruck in
Schließrichtung
wird schließlich
eine Proportionalsteuerung erreicht, wobei der Netzdruck den Betriebsdruck
auf der gegenüberliegenden
Druckfläche am
Kolben entgegenwirkt.
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Weiterhin
sind insbesondere bei Schraubenverdichtern mit einer kleinen Liefermenge
Entlastungsventile bekannt, welche jedoch den Nachteil beinhalten,
dass keine vollständige
Entlastung bis auf Umgebungsdruck stattfindet, sondern lediglich
entsprechend dem Druck eine Entlastung stattfindet, welche für die Funktion
des Ventils ausreicht, insbesondere für den benötigten Federdruck im Ventil.
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Dabei
tritt das Problem auf, dass eine weitere Entlastung lediglich über eine
Düse stattfindet,
die mit dem massiven Nachteil behaftet ist, dass diese einen permanenten
Druckluftverlust während
des Betriebes des Verdichters verursacht, und somit die zur Verfügung stehende
Liefermenge reduziert wird. Des Weiteren neigt die Düse zum Verstopfen,
da diese möglichst
klein ausgeführt
wird, um den oben genannten Liefermengenverlust zu begrenzen. Letzteres
führt wiederum
zu relativ langen Entlastungsseiten auf Umgebungsdruck. Ein weiterer
Nachteil der bekannten Entlastungsventile ist darin zu sehen, dass
insbesondere bei einem Einsatz im Schienenfahrzeugbereich und anderen
mobilen Anwendungen wie etwa Bussen Temperaturen von –25° C nicht
unterschritten werden können.
Hinsichtlich des genannten Einsatzbereichs sind teilweise jedoch
Einsatztemperaturen von bis zu –40° C gefordert.
Zu beachten ist, dass im Gegensatz zu einem Entlüftungsventil etwa an einem
Tank bei Schraubenverdichtern die Entlastung erst im Falle des Abschaltens
und dann nur auf der bereits vom Öl befreiten Druckluftseite stattfindet.
Letzteres ist aus Umweltschutzgründen, insbesondere
aber auch um die für
den Betrieb unbedingt notwendigen Ölfüllung möglichst lange ungeschmälert zu
erhalten, erforderlich. Ein einfaches, federbelastetes Rückschlagventil
oder ein Überströmventil
kann aus diesem Grund nicht zum Einsatz kommen. Zudem zeigen die
bekannten Systeme einen komplizierten Aufbau, da diese federbelastet sind
und häufig
einer externen Steuerung der Ventilstellung bedürften.
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Aus
der
EP 0 684 385 A1 geht
eine gattungsgemäße Verdichteranordnung
mit federlosem Entlastungsventil im Ansaugbereich hervor, welches
aus mehreren konzentrischen Ringelementen zur Führung eines innenliegenden
stößelartigen
Steuerkolbens besteht. Die einzelnen Ringelementen sind in eine
Gehäusebohrung
der Verdichteranordnung eingesetzt. Nachteilhaft ist hier die recht
komplizierte Querschnittsgestaltung des Steuerkolbens, welcher einen
im Querschnitt gesehen sternförmigen
Abschnitt zur Hindurchführung
der Druckluft aufweist.
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Die
DE 42 28 945 A1 offenbart
ein Ventil, dessen Kolben feststehend, also ortsfest, zu einem Gehäuse ausgebildet
ist, wogegen eine ihm umgebende verschiebbare Hülse der Ventilbetätigung dient.
Zwar ist dieser koaxiale Aufbau recht platzsparend, jedoch ist die äußere Hülse hier
federbeaufschlagt zur Rückstellung.
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Aus
der
GB 2041450A geht
eine Ventilanordnung für
einen Schraubenverdichter hervor, dessen Entlastungsventil ebenfalls
federrückgestellt
funktioniert. Als Steuerkolben fungiert hier eine Art Ventilschieber,
der in einer koaxialen Schieberbohrung geführt ist.
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Die
US 4,147,475 offenbart eine
Verdichteranordnung mit Entlastungsventil mit einem nach Art eines
ebenfalls federbelasteten Rückschlagventils ausgebildeten
Entlastungsventils.
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Aus
der
US 2002/0035839
A1 geht eine Verdichteranordnung hervor, welches ein nicht-federrückgestelltes
Wegeventil besitzt, dessen Verschlusselement scheibenartig aufgebaut
ist und innerhalb eines mehrere Anschlüsse aufweisenden käfigartigen
Gehäuses
untergebracht ist. Ein derartiges Ventil arbeitet nicht überschneidungsfrei
und besitzt bauartbedingt Dichtheitsprobleme.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung
zur Entlüftung
bei einer Verdichteranordnung zu schaffen, welche eine vollständige Entlüftung des Speisedruckanschlusses nach
dem Abschalten der Verdichteranordnung erlaubt, einen einfachen
und kompakten Aufbau aufweist und den erforderlichen Schaltvorgang
selbsttätig
ausführt.
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Diese
Aufgabe wird ausgehend von einer Verdichteranordnung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen
gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die
Erfindung schließt
die technische Lehre ein, dass die Einrichtung ein federloses Entlastungsventil
umfasst, welches einen Steuerkolben aufweist, der im Betrieb der
Verdichteranordnung eine erste Schaltstellung einnimmt und den Speisedruckanschluss
gegen zumindest ein Dichtelement verschließt und der Steuerkolben im
abgeschalteten Zustand der Verdichteranordnung über ein mit dem Ansaugbereich
kommunizierenden Steuerdruckanschluss durch einen Anstieg des Druckes
im Ansaugbereich beaufschlagbar ist und hierdurch eine zweite Schaltstellung
einnimmt, in der der Speisedruckanschluss über einen Entlüftungsanschluss
entlüftet. Aus
konstruktiven Gründen
ist es von besonderem Vorteil, dass das Entlastungsventil direkt
vom Gehäuse
der Verdichteranordnung aufgenommen ist, wobei das Gehäuse die
Ventilaufnahme bildet. Der Steuerkolben ist dabei ringförmig, und
ein Führungselement
erstreckt sich koaxial durch den Steuerkolben, wobei das Führungselement über ein
Gewinde im Gehäuse
einschraubbar ist und das Dichtelement aufnimmt.
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Das
erfindungsgemäße Entlastungsventil zeichnet
sich dadurch aus, dass dieses weder eine Rückstellfeder noch eine externe
Steuerung benötigt. Zudem
ist keine Düse
erforderlich, und die Entlüftung der
Speisedruckseite erfolgt in kurzer Zeit ausschließlich über das
Entlastungsventil. Aus der vorgeschlagenen Einrichtung zur Entlüftung des
Speisedruckanschlusses geht hervor, dass das Ventil lediglich während des
kurzen Schaltvorgangs des Schließens geringe Liefermengenverluste
verursacht, während
des Betriebes jedoch nicht. Dies bedeutet, dass insbesondere bei
kleineren Kompressoren, bei denen jeder weitere Liefermengenverlust
besonders spürbar
wird, der Vorteil zu verzeichnen ist, dass die komplette Liefermenge
des Verdichters ohne Einschränkung
dem zumindest einen Verbraucher zur Verfügung steht.
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Weiterhin
ergibt sich der Vorteil einer äußerst geringen
Teileanzahl und einer einfachen Ausführungsform des Entlastungsventils
mit entsprechend angeordneten Dichtelementen, was den Aufwand hinsichtlich
der Herstellung, der Lagerung und der Montagezeiten senkt. Letzteres
wird auch durch eine einfache Montage des Ventils, welches lediglich
eingelegt und befestigt werden muss, erreicht. Darüber hinaus
sind insbesondere bei Anwendungen im mobilen Bereich Verunreinigungen
sowie ein Wasseranfall kritische Faktoren. Durch den axialen Dichtsitz der
Ventilfunktion wird die Möglichkeit
der Ablagerung von Schmutz oder der Ansammlung von Wasser spürbar reduziert,
insbesondere, da auch die Gegenfläche bei jedem Schaltvorgang
vollständig
von Luft überströmt wird.
Die Reduzierung des Wasseranfalls spielt insbesondere bei niedrigen
Temperaturen eine wichtige Rolle und stellt einen entscheidenden Schutz
vor Anfrieren insbesondere der Dichtstellen dar.
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Durch
den Entfall einer Rückstellfeder
zur Bewegung des Steuerkolbens erhöht sich die Betriebssicherheit
des Entlastungsventils, da eine Ermüdung bzw. ein direktes Versagen
der Feder nicht weiter betrachtet werden muss. Weiterhin ergibt
sich durch den Entfall der Feder der Vorteil, dass keine Federkraft
zu überwinden
ist, die entsprechende Schaltverzögerungen, Druckverluste oder
eine unvollständige
Entlastung zur Folge hätte.
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Der
Steuerkolben weist zwei Schaltstellungen auf, wobei die erste Schaltstellung
im Betrieb der Verdichteranordnung und die zweite Schaltstellung im
abgeschalteten Zustand vorliegt. Im Normalbetrieb des Verdichters
drückt
die Luft mit Überdruck aus
dem Verdichtergehäuse
von der Reinseite des Luftentölelements
durch den Speisedruckanschluss auf eine ringförmige Speisedruckfläche, so
dass der Steuerkolben den Speisedruckanschluss gegen das Dichtelement
verschließt.
Solange der Betrieb des Verdichters aufrechterhalten wird, verbleibt
der Steuerkolben in der ersten Schaltstellung, während im Ansaugbereich, und
damit mit diesem im fluidisch kommunizierenden Steuerdruckanschluss
ein erheblich niedrigerer Druck des entsprechenden Druckmediums
als im Speisedruckanschluss vorhanden ist.
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Vorteilhafterweise
ist gegenüberliegend
zur Speisedruckfläche
am Steuerkolben eine ringförmige Steuerdruckfläche ausgebildet,
welche über
den Steuerdruckanschluss beaufschlagbar ist, wobei der Steuerkolben über die
Druckbeaufschlagung der Steuerdruckfläche die zweite Schaltstellung
einnimmt. Diese wird erreicht, sobald der Verdichter abgeschaltet
ist. Dabei schlägt
die verdichtete, mit Öl vermischte
Luft zurück
in den Ansaugbereich, so dass gleichermaßen der Steuerdruckanschluss druckbeaufschlagt
wird. Ein Rückschlagventil
sorgt dabei für
eine Aufrechterhaltung des Druckes im Ansaugbereich, so dass der
Steuerkolben über
die Steuerdruckfläche
druckbeaufschlagt wird, und dieser die zweite Schaltstellung einnimmt.
Hierdurch wird das Dichtelement freigegeben, so dass die Luft von
der Reinseite, d.h. vom Speisedruckanschluss über das Entlastungsventil abströmen kann.
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Dabei
ist der Steuerkolben derart vorteilhaft ausgebildet, dass die Steuerdruckfläche größer ist als
die Speisedruckfläche,
so dass der Steuerkolben bei etwa gleichem Druck des Speisedruckes
im Speisedruckanschluss und des Steuerdruckes im Steuerdruckanschluss
die zweite Schaltstellung einnimmt. Somit wird die Schaltbewegung
des Steuerkolbens erst dadurch möglich,
dass die wirksamen Flächen unterschiedlich
groß sind,
da sowohl am Speisedruckanschluss als auch am Steuerdruckanschluss Gehäusedruck
anliegt. Nach erfolgter Schaltung entlüftet der Verdichter auf der
Seite des Speisedruckanschlusses bis auf Umgebungsdruck.
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Wird
der Verdichter wieder in Betrieb genommen, so strömt kurzzeitig
weiter Luft über
das Entlastungsventil ab. Da jedoch der Druck im Speisedruckanschluss
schneller aufgebaut wird, als dieser über das Entlastungsventil abströmen kann,
und gleichzeitig nach Öffnung
des Rückschlagventils
im Ansaugbereich ein leichter Unterdruck erzeugt wird, bewegt sich
der Steuerkolben nach kurzer Zeit wieder zurück in die erste Schaltstellung,
so dass dieser erneut auf dem Dichtelement aufliegt und das Ventil schließt.
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Vorteilhafterweise
ist das Entlastungsventil nicht als Einzelteil ausgebildet, sondern
unmittelbar im Gehäuse
der Verdichteranordnung integriert. Die geometrische Ausbildung
der Ventilaufnahme umfasst mehrere konzentrische Bohrungen, welche
derart koaxial zueinander angeordnet sind, dass diese aus einer
Bearbeitungsrichtung vorzugsweise durch Bohren gefertigt werden
können.
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Das
Führungselement
ist schraubenartig ausgeführt,
welches einen zylindrischen Führungsabschnitt
sowie einen Schraubenschaftabschnitt umfasst, so dass dieser in
ein Gewinde einschraubbar ist, und somit entweder fest definiert
bis zum Anschlag eingeschraubt oder in der Einschraubtiefe variiert
werden kann. Der die Ventilkomponente bildende Teil des Führungselements
weist entsprechend bearbeitete Außenrundflächen auf, wobei dieses weiterhin
das Dichtelement aufnimmt, gegen das der Steuerkolben in der ersten
Schaltstellung abdichtet. Zugleich dient das Führungselement über eine
Außenzylinderfläche zur
Führung
des Ringkolbens, wobei sich der Ringkolben axial über dem
Führungselement
auf seiner Hublänge
bewegt. Der Steuerkolben ist dabei mit radial verlaufenden Bohrungen
versehen, welche Entlüftungskanäle zwischen
dem Ringspalt und dem Entlüftungsanschluss
bilden. Der Ringspalt ist als Entlüftungsquerschnitt zwischen dem
Steuerkolben und dem Führungselement
ausgebildet. In der zweiten Schaltstellung, in der der Ringkolben
gegenüber
dem Dichtelement einen ringförmigen
Strömungsquerschnitt
zur Entlüftung
freigibt, kann nunmehr das Druckmedium aus dem Speisedruckanschluss über den
Ringspalt zwischen dem Führungselement
und dem Ringkolben durch die Radialbohrungen in einen Entlüftungsanschluss
entlüften.
Der Entlüftungsanschluss
führt vorzugsweise
in den Ansaugfilter des Verdichters, da das Druckmedium mit Öl behaftet
sein kann und dieses somit nicht in die Atmosphäre gelangt.
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Aus
konstruktiven Gründen
ist es von besonderem Vorteil, dass die die Ventilaufnahme bildenden Bohrungen
nach außen
hin mit einem Verschlusselement verschlossen sind, wobei das Verschlusselement
im Gehäuse
lösbar
angeordnet ist. Das Verschlusselement umfasst dabei weiterhin eine
Dichtung, um gegenüber
der Außenseite
des Gehäuses des
Verdichters druckdicht zu dichten. Das Verschlusselement kann als
deckelförmige
Platte ausgebildet sein, welche mit einem Sprengring in einer entsprechenden
Bohrung bzw. einer Nut angeordnet wird, wohingegen das Verschlusselement
ebenso als ein einschraubbarer Deckel oder als ein Verschlusselement
ausgeführt
sein kann, welches mit einer Mehrzahl von einzelnen Verbindungselementen
am Gehäuse
druckdicht befestigt wird. Die Notwendigkeit des Verschlusselements
ergibt sich insbesondere aus der Fertigung des Ventilsitzes, da
aus einer vom Gehäuse
außenseitig
zugeführten
Bearbeitungsrichtung die einzelnen Konturen im Gehäuse erzeugt
werden müssen,
so dass anschließend
ein druckdichter Verschluss erforderlich ist.
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Weitere,
die Erfindung verbessernde Maßnahmen
sind in den Unteransprüchen
angegeben oder werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der
Erfindung anhand der Figuren näher
dargestellt. Es zeigt:
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1 einen
Ausschnitt aus einer Verdichteranordnung mit einer Schnittansicht
eines Entlastungsventils, wobei sich der Steuerkolben in einer ersten
Schaltstellung befindet; und
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2 einen
Ausschnitt aus einer Verdichteranordnung mit einer Schnittansicht
eines Entlastungsventils, wobei sich der Steuerkolben in einer zweiten
Schaltstellung befindet.
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Die
in 1 dargestellte Verdichteranordnung 1 umfasst
zunächst
ein Verdichtergehäuse 2, welches
einen Ansaugbereich 3 aufweist, aus dem die zu verdichtende
Luft angesaugt wird. Diese wird als Speisedruckluft den entsprechenden
Verbrauchern zugeführt,
wobei der Speisedruck ebenfalls im Speisedruckanschluss 4 anliegt.
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In
der Schnittebene ist ein Entlastungsventil 5 dargestellt,
wobei das Entlastungsventil in einer ersten Schaltstellung vorliegt.
Das Entlastungsventil dient zur Entlüftung des Speisedruckanschlusses 4, wenn
die Verdichteranordnung 1 außer Betrieb gesetzt wird. Der
Speisedruckanschluss 4 ist dabei mit der Reinseite des
Luftentölelements
verbunden, und weist im Betrieb einen Gehäuseüberdruck auf, wobei dieser Überdruck
beim Abschalten der Verdichteranordnung 1 mittels des Entlastungsventils
auf Umgebungsdruck abgesenkt wird.
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Das
dargestellte Entlastungsventil 5 umfasst weiterhin einen
Steuerkolben 6, welcher sich in der ersten Schaltstellung
befindet. Dabei dichtet der Steuerkolben 6 den Speisedruckanschluss 4 gegen ein
Dichtelement 7 ab. Der Speisedruck im Speisedruckanschluss 4 weist
im Betrieb einen Druck auf, welcher höher ist als der Umgebungsdruck.
Mit dem Speisedruck wird eine Speisedruckfläche 8 beaufschlagt,
so dass sich der Steuerkolben 6 – in der Bildebene – nach oben
bewegt. Der Steuerkolben 6 ist ringförmig ausgebildet, wobei eine
Dichtfläche
so angeordnet ist, dass sich diese bei einer Bewegung des Steuerkolbens 6 nach
oben gegen das Dichtelement 7 bewegt und dadurch abdichtet.
Der Speisedruckanschluss 4 ist damit druckdicht verschlossen,
da dieser im unteren Bereich des Steuerkolbens 6 außenseitig
gegen den Ventilsitz im Verdichtergehäuse 2 ebenfalls mit
einem Dichtelement abgedichtet ist.
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Ein
Führungselement 9 verläuft koaxial durch
den ringförmigen
Steuerkolben 6. Dieser wird in einer Gewindebohrung im
unteren Bereich des Ventilsitzes im Gehäuse 2 eingeschraubt,
so dass das Führungselement 9 in
der vertikalen Position entweder fest definiert bis zum Anschlag
eingeschraubt oder abhängig
von der Einschraubtiefe variabel angeordnet werden kann. Je tiefer
das Führungselement 9 im
Verdichtergehäuse 2 eingeschraubt
ist, desto kleiner wird die mögliche
Hubbewegung des Steuerkolbens 6. Bei einer großen Hubbewegung
ist der mögliche
Strömungsquerschnitt
zur Entlüftung des
Speisedruckanschlusses 4 entsprechend größer. Das
Dichtelement 7 ist im Führungselement 9 aufgenommen
und ist als O-Ring-Dichtung
ausgebildet. Zwischen dem Steuerkolben 6 und dem Führungselement 9 sowie
zwischen dem Steuerkolben 6 und dem Ventilsitz im Verdichtergehäuse 2 sind
weitere Dichtelement angeordnet, welche ebenfalls als O-Ring-Dichtungen
ausgeführt
sind. Der Ansaugbereich 3 ist über einen Steuerdruckanschluss 10 mit dem
Entlastungsventil 5 verbunden, wobei oberhalb des Steuerkolbens 6 eine
Steuerdruckkammer 11 ausgebildet ist. Da im Betrieb der
Verdichteranordnung 1 der Druck im Ansaugbereich 3 und
damit in der Steuerdruckkammer 11 gering ist und etwa dem Umgebungsdruck
entspricht, verbleibt der Steuerkolben 6 in der ersten
Position, und dichtet den Speisedruckanschluss 4 gegen
das Dichtelement 7 ab. Zwei neben dem Schaftabschnitt des
Führungselementes 9 eingezeichnete
Pfeile deuten die Bewegungsrichtung bzw. die Halterichtung des Steuerkolbens 6 in der
ersten Schaltstellung an.
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Das
Entlastungsventil 5 ist im Verdichtergehäuse 2 eingebracht,
wobei das Verdichtergehäuse 2 selbst
die Ventilaufnahme bildet. Das Entlastungsventil 5 ist
im Wesentlichen aus zwei Komponenten aufgebaut, welche lediglich
dem Steuerkolben 6 sowie dem Führungselement 9 entsprechen.
Diese Komponenten sind durch die Ventilaufnahme aufgenommen, wobei
dieser aus konzentrisch angeordneten Bohrungsabschnitten ausgebildet
ist, so dass die Bearbeitung der Bohrungsabschnitte aus einer Bearbeitungsrichtung
erfolgen kann.
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Oberhalb
der Komponenten Steuerkolben 6 sowie Führungselement 9 des
Entlastungsventils 5 ist ein Verschlusselement 13 eingesetzt,
welches die Steuerdruckkammer 11 druckdicht abschließt. Das Verschlusselement 13 ist
gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
als kreisförmiger
Deckel ausgebildet, welcher mittels eines O-Ringes gegen das Gehäuse 2 der
Verdichteranordnung 1 abdichtet. Zur Sicherung des Verschlusselements 13 ist
dieses mittels eines Sicherungsringes axial in der Aufnahmebohrung
fixiert. Um das Verschlusselement 13 zu entnehmen, weist
dieses eine zentrale Bohrung auf, in welche ein Gewinde eingeschraubt
werden kann, um das Verschlusselement 13 bei einer Demontage
aus der Bohrung herauszuziehen.
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2 zeigt
die Verdichteranordnung 1 mit einer Schnittansicht eines
Entlastungsventils 5, wobei sich der Steuerkolben 6 in
einer zweiten Schaltstellung befindet. Diese Schaltstellung entspricht
dem abgeschalteten Zustand des Verdichters, so dass sich die Notwendigkeit
ergibt, den Speisedruckanschluss 4 auf Umgebungsdruck zu
entlüften.
Wird der Verdichter 1 abgeschaltet, so sinkt der Druck
im Speisedruckanschluss 4 geringfügig ab, da die verdichtete
Luft zurück
in den Ansaugbereich 3 schlägt. Somit wird über den
Steuerdruckanschluss 10 der Druck in der Steuerdruckkammer 11 erhöht, so dass
die Steuerdruckfläche 12 mit
einem höheren
Druck beaufschlagt wird. Da die Steuerdruckfläche 12 größer als die
Speisedruckfläche 8 ausgebildet
ist resultiert daraus eine vertikale Bewegung des Steuerkolbens 6 nach
unten, so dass das Dichtelement 7 von der Dichtfläche des
Steuerkolbens 6 gelöst
wird, und der Speisedruckanschluss 4 entlüftet wird.
Bei einer angenommenen Druckgleichheit im Speisedruckanschluss 4 sowie
im Steuerdruckanschluss 10 im abgeschalteten Zustand verbleibt der
Steuerkolben 6 in der zweiten Position, da die Steuerdruckfläche 12 größer ist
als die Speisedruckfläche 8,
so dass die auf den Steuerkolben 6 wirkende axiale Kraft
in vertikaler Richtung nach unten gerichtet größer ist als die Kraft, welche über die
Speisedruckfläche 8 nach oben
gerichtet ist. Zwei neben dem Schaftabschnitt des Führungselementes 9 eingezeichnete
Pfeile deuten die Bewegungsrichtung bzw. die Halterichtung des Steuerkolbens 6 in
der zweiten Schaltstellung an.
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Die
Entlüftung
des Speisedruckanschlusses 4 erfolgt zunächst über einen
Ringspalt 14, welcher sich zwischen dem Führungselement 9 sowie
dem Steuerkolben 6 vertikal erstreckt. Die Bohrung, durch welche
das Führungselement 9 hindurchläuft, ist
im Durchmesser größer ausgebildet
als der Schaft des Führungselements 9.
Da nunmehr das Dichtelement 7 nicht auf der Dichtfläche des
Steuerkolbens 6 anliegt, entweicht der Druck aus dem Speisedruckanschluss 4 zunächst über den
Ringspalt 14 durch Radialbohrungen 15, welche
innerhalb des Steuerkolbens 6 angelegt sind, um die Innenseite
des Steuerkolbens 6 mit einem Entlüftungsanschluss 16 fluidisch
zu verbinden. Der Entlüftungsanschluss 16 kann
dabei mit dem Ansaugfilter der Verdichteranordnung verbunden sein,
um in diesen zu entlüften. Dabei
kann vorteilhafterweise die eventuell immer noch leicht mit Öl verunreinigte
Luft gereinigt werden, so dass das Öl aus der Schmierung des Schraubenverdichters
nicht in die Umgebung gelangen kann.
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Die
Schaltbewegung des Steuerkolbens wird bei Druckgleichheit zwischen
dem Speisedruckanschluss 4 sowie dem Ansaugbereich 3 dadurch
möglich,
dass die wirksamen Flächen
unterschiedlich groß sind,
so dass die Entlüftungsposition
gemäß 2 auch
dann beibehalten wird, wenn nach erfolgter Schaltung der Verdichter
auf Umgebungsdruck entlüftet
ist. Wird der Verdichter wieder in Betrieb genommen, strömt kurzzeitig
weiter Luft über
den Speisedruckanschluss 4, den Ringspalt 14 und
die Radialbohrungen 15 in den Entlüftungsanschluss 16.
Da jedoch schneller Luft nachgefördert
wird, als abströmen
kann, und gleichzeitig nach Öffnung
des Rückschlagventils
im Ansaugbereich 3 ein leichter Unterdruck erzeugt wird,
bewegt sich der Steuerkolben 6 nach kurzer Zeit wieder
nach oben und dichtet erneut gegen das Dichtelement 7 ab.
Somit ist das Ventil wieder geschlossen und der Verdichter kann
ohne einen ventilbedingten Druckverlust betrieben werden.
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- 1
- Verdichteranordnung
- 2
- Verdichtergehäuse
- 3
- Ansaugbereich
- 4
- Speisedruckanschluss
- 5
- Entlastungsventil
- 6
- Steuerkolben
- 7
- Dichtelement
- 8
- Speisedruckfläche
- 9
- Führungselement
- 10
- Steuerdruckanschluss
- 11
- Steuerdruckkammer
- 12
- Steuerdruckfläche
- 13
- Verschlusselement
- 14
- Ringspalt
- 15
- Radialbohrung
- 16
- Entlüftungsanschluss