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Die
Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zum Betreiben
eines Seitenkanalverdichters mit mindestens zwei Seitenkanälen,
denen auf derselben Welle angeordnete Gebläselaufräder
zugeordnet sind, mit mindestens zwei Lufteintrittskanälen
und mindestens zwei Luftaustrittskanälen.
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Weiter
betrifft die Erfindung einen Seitenkanalverdichter mit mindestens
zwei Seitenkanälen, denen auf derselben Welle angeordnete
Gebläselaufräder zugeordnet sind, mit mindestens
zwei Lufteintrittskanälen und mindestens zwei Luftaustrittskanälen.
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Seitenkanalverdichter
der in Rede stehenden Art sind aus dem Stand der Technik in verschiedenen
Ausführungsformen bekannt. Diese ermöglichen ein
breites Spektrum industrieller Anwendungen, zum Beispiel in der
Druck-, Verpackungs-, Elektronik-, Umwelt-, Medizintechnik usw.
Diese Strömungsmaschinen besitzen zumindest zwei ringförmige
Arbeitsräume mit im Wesentlichen kreisförmigem Querschnitt,
in welchen jeweils ein Laufrad mit Beschaufelung drehbar aufgenommen
ist. Der an die Beschaufelung angrenzende Querschnitt des Arbeitsraumes
bildet jeweils einen Seitenkanal, welcher am Umfang durch einen
Unterbrecher unterbrochen ist. In Dreh- bzw. Umlaufrichtung des
jeweiligen Laufrades hinter dem Unterbrecher befindet sich jeweils
ein Lufteintrittskanal, während sich in Umlaufrichtung
vor dem Unterbrecher liegend jeweils ein Luftaustrittskanal befindet.
Jeder, jeweils ein Gebläselaufrad aufweisender Seitenkanal
besitzt einen Lufteintrittskanal und einen Luftaustrittskanal.
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Aus
der
DE 20 2004
008 503 U1 ist ein Seitenkanalverdichter der in Rede stehenden
Art bekannt, deren – in Axialrichtung der die Gebläselaufräder
antreibenden Welle betrachtet – hintereinander angeordneten
Seitenkanäle einzeln und unabhängig voneinander
durchströmbar sind. Entsprechend ist eine mehrflutige Ausgestaltung
eines Seitenkanalverdichters vorgesehen, bei welcher Ausgestaltung ein über
einen Lufteintrittskanal eingeführtes Fluid einstufig,
einen Seitenkanal durchsetzend verdichtet. Dies trifft für
jeden einzelnen Seitenkanal dieser Vorrichtung zu. Es handelt sich
entsprechend um einen einstufigen, mehrflutigen Seitenkanalverdichter.
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Aus
der
EP 0344516 A1 ist
ein Seitenkanalverdichter mit zwei in Wellenachsrichtung hintereinander
geschalteten Seitenkanälen bekannt, denen jeweils ein Gebläselaufrad
zugeordnet ist. Bei dieser Ausgestaltung ist ein Luftaustrittskanal
eines ersten Seitenkanals mit dem Lufteintrittskanal eines zweiten Seitenkanals
betrieblich verbunden. Es ergibt sich hieraus eine einflutige, zweitstufige
Ausgestaltung eines Seitenkanalverdichters, zur Erzielung einer
erhöhten Fluidverdichtung.
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Im
Hinblick auf den zuvor beschriebenen Stand der Technik wird eine
technische Problematik der Erfindung darin gesehen, bei einfachem
Aufbau und vereinfachter Handhabung einen vorteilhaften Seitenkanalverdichter
sowie ein vorteilhaftes Verfahren zum Betreiben eines solchen Seitenkanalverdichters
anzugeben.
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Diese
Problematik ist verfahrenstechnisch zunächst durch den
Gegenstand des Anspruches 1 gelöst, wobei darauf abgestellt
ist, dass zum mehrstufigen und/oder mehrflutigen Betreiben des Seitenkanalverdichters
die Lufteintrittskanäle und die Luftaustrittskanäle
mittels einer gesonderten Schalteinheit umgeschaltet werden. Zufolge
dieser Ausgestaltung ist ein Verfahren angegeben, welches mit einfachen
Mitteln und handhabungstechnisch günstig ein Umschalten
von einem mehrstufigen auf einen mehrflutigen Betrieb oder umgekehrt
erlaubt. Die Schalteinheit ist Bestandteil der gesamten Verdichtervorrichtung,
welche im wesentlichen neben dem Seitenkanalverdichtergehäuse
noch den Elektromotorantrieb für die Gebläselaufräder
und die gesonderte Schalteinheit umfasst. Die Umschaltung von mehrstufigem
auf mehrflutigem bzw. von mehrflutigem auf mehrstufigem Betrieb
erfolgt in einfachster Weise schalterbetätigt, so weiter
entsprechend bevorzugt werkzeuglos. Es bedarf somit keines umständlichen Umbaus
des Seitenkanalverdichters, um den Wechsel von mehrstufig auf mehrflutig
oder umgekehrt zu erreichen. Durch das erfindungsgemäße
Verfahren ist ein kurzfristiges Umschalten zwischen den Betriebsarten
ermöglicht, so weiter angepasst an den jeweiligen Bedarf.
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Im
Weiteren sind Merkmale beschrieben, die bevorzugt in Kombination
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 Bedeutung haben, aber grundsätzlich auch
mit nur einigen Merkmalen des Anspruchs 1 oder alleine Bedeutung
haben können.
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So
ist verfahrensmäßig weiter vorgesehen, dass das
Umschalten mittels einer als Drehschieber ausgebildeten, Leitungsabschnitte
aufweisenden Schalteinheit erreicht wird. Auch hierdurch ist ein handhabungstechnisch
einfaches Umschalten zwischen mehrstufigem und mehrflutigem bzw.
zwischen mehrflutigem und mehrstufigem Betrieb des Seitenkanalverdichters
erreichbar. Die Schalteinheit weist einen zu betätigenden
Drehschieber auf, der in einer Drehstellung über die vorgesehenen
Leitungsabschnitte den Luftaustrittskanal eines ersten Seitenkanals
mit dem Lufteintrittskanal eines zweiten Seitenkanals strömungstechnisch
verbindet, so dass hiernach der Seitenkanalverdichter in einem mehrstufigen
Betrieb arbeitet. In einer anderen Drehschieberstellung sind diese
Leitungsabschnitte in eine nicht verbindende Stellung verbracht,
so dass ein durch einen ersten Seitenkanal strömendes Fluid über
den diesem Seitenkanal zugeordneten Luftaustrittskanal den Seitenkanalverdichter
verlässt, zur Erzielung eines einstufigen, gegebenenfalls
mehrflutigen Betriebs. In dieser Drehschieberstellung bzw. Schalteinheitstellung
müssen nicht zwangsläufig alle vorgesehenen, strömungstechnisch
voneinander getrennten Seitenkanäle durchflutet sein. Darüber
hinaus kann auch eine Drehschieberstellung vorliegen, bei welcher
bei einer Anordnung von mehr als zwei Seitenkanälen eine
Mischung aus mehrflutigem und mehrstufigem Betrieb erreicht wird.
So können beispielsweise bei Anordnung von drei Seitenkanälen mit
entsprechend drei auf derselben Welle angeordneten Gebläselaufrädern
in einer Schalteinheitstellung zwei der Seitenkanäle zur
Schaffung eines zweistufigen Betriebs beispielsweise über
den Drehschieber in Reihe geschaltet werden, während der
dritte Seitenkanal weiterhin einflutig, einstufig arbeitet. Auch
können weiter beispielsweise bei vier vorgesehenen Seitenkanälen
in einer Schalteinheitstellung jeweils zwei Seitenkanäle
zusammengeschaltet werden, zur Erlangung eines zweistufigen, zweiflutigen Betriebs.
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Alternativ
kann die Umschaltung mittels zweier als Drehschieber ausgebildeten
und je nach Drehstellung das Durchströmen einer dazwischen
in einem Festteil ausgebildeten Verbindungsleitung freischaltenden
Schalteinheiten erreicht sein. Die Drehschieber sind gegebenenfalls
zur Schaffung verschiedener Betriebszustände unabhängig
voneinander betätigbar. Auch ist eine Kopplung der Drehschieberbewegungen
möglich. Über die Drehschieber können
verschiedene Fluidwege geschaltet werden, zum Betreiben des Seitenkanalverdichters
in unterschiedlichen Konfigurationen, so beispielsweise einstufig-mehrflutig,
zweistufig-zweiflutig oder vierstufig-einflutig.
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Weiter
alternativ oder auch kombinativ zu der Ausgestaltung der Schalteinheit
mit Drehschieber kann das Umschalten auch mittels einer, gesondert steuerbare
Ventile aufweisenden Schalteinheit erreicht sein. Je nach gewünschtem
Strömungsweg zum Erreichen eines mehrstufigen oder mehrflutigen oder
darüber hinaus eines gemischten Betriebs des Seitenkanalverdichters
werden entsprechende Ventile gezielt gesteuert, um mittels dieser
den Luftaustrittskanal eines ersten Seitenkanals mit dem Lufteintrittskanal
eines zweiten Seitenkanals über festteilseitige Verbindungsleitungen
zur Schaffung eines mehrstufigen Betriebs in Reihe zu schalten oder eben
diese Verbindungsleitungen aus dem Strömungsweg auszugrenzen.
Die Ventile können des Weiteren mehrstufig schaltbar sein,
so dass hierüber nicht nur ein Öffnen und Sperren
nur einer Leitung erreicht werden kann. So sind bei einer beispielhaften Ausgestaltung
eines Ventils in Art eines Mehrwegeventils verschiedene Strömungswege
schaltbar.
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In
weiter bevorzugter Ausgestaltung kann der Seitenkanal nicht nur
allein mehrflutig oder mehrstufig betrieben werden, sondern darüber
hinaus auch in einem Mischbetrieb unter Ausnutzung der vorhandenen
Stufen. So kann der Seitenkanalverdichter wahlweise einstufig-mehrflutig,
mehrstufig-mehrflutig oder mehrstufig-einflutig betrieben werden.
Bei einem Seitenkanalverdichter mit beispielsweise vier Seitenkanälen
ergeben sich beispielhaft folgende wahlweise einstellbare Betriebszustände: einstufig-vierflutig,
zweistufig-zweiflutig oder vierstufig-einflutig.
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Die
Umschaltung kann in weiterer Ausgestaltung mittels auf die gesondert
steuerbaren Ventile einwirkender Hebel erreicht sein. Mittels dieser
Hebel wird beispielsweise über Stößel
unmittelbar auf die Ventile eingewirkt, dies weiter bevorzugt entgegen
einer Ventil-Rückstellkraft, beispielsweise resultierend aus
einer Federvorspannung. Jedes zu steuernde Ventil des Seitenkanalverdichters
kann hierbei über einen zugeordneten Hebel steuerbar sein.
Bevorzugt wird jedoch eine Ausgestaltung, bei welcher über
einen Hebel die Umschaltung von einstufig-mehrflutig auf mehrstufig-mehrflutig
und über einen weiteren Hebel die Umschaltung von mehrstufig-mehrflutig
auf mehrstufig-einflutig erreicht wird. Ein Hebel kann dabei weiter
auf mehr als nur auf ein Ventil steuerbar einwirken, so weiter beispielsweise
unmittelbar auf zwei Ventile.
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Weiter
alternativ kann die Umschaltung mittels auf die gesonderten Ventile
einwirkende, pneumatisch betätigte Stellkolben erreicht
sein. Über entsprechende pneumatische Verlagerung eines
oder mehrerer Stellkolben können ver schiedene Strömungswege
geschaltet werden, so bspw. zur Umstellung von einflutig-mehrstufig
auf mehrstufig-einflutig.
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Vorrichtungsmäßig
ist die Problematik zunächst und im wesentlichen durch
den Gegenstand des Anspruchs 9 gelöst, wobei darauf abgestellt
ist, dass die Lufteintrittskanäle und die Luftaustrittskanäle
zur Umschaltung zwischen mehrstufigem und/oder mehrflutigem Betrieb
schaltbar sind. Zufolge dieser Ausgestaltung ist ein Seitenkanalverdichter
angegeben, welcher mit einfachen Mitteln und handhabungstechnisch
günstig von einem mehrstufigen auf einen mehrflutigen Betrieb
oder umgekehrt umschaltbar ist. Die Schalteinheit ist Bestandteil
der gesamten Verdichtervorrichtung, welche im Wesentlichen neben
dem Seitenkanalverdichtergehäuse noch den Elektromotorantrieb
für die Gebläselaufräder und die gesonderte
Schalteinheit umfasst. Die Umschaltung von mehrstufigem auf mehrflutigem
bzw. von mehrflutigem auf mehrstufigem Betrieb erfolgt in einfachster
Weise schalterbetätigt, so weiter entsprechend bevorzugt
werkzeuglos. Es bedarf somit keines umständlichen Umbaus
des Seitenkanalverdichters, um den Wechsel von mehrstufig auf mehrflutig
oder umgekehrt zu erreichen. Durch die vorgeschlagene Lösung
ist ein kurzfristiges Umschalten zwischen den Betriebsarten ermöglicht,
so weiter angepasst an den jeweiligen Bedarf.
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Im
Weiteren sind Merkmale beschrieben, die bevorzugt in Kombination
mit dem Merkmalen des Anspruchs 9 Bedeutung haben, aber grundsätzlich auch
mit nur einigen Merkmalen des Anspruchs 9 oder alleine Bedeutung
haben können.
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So
ist in einer bevorzugten Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes
vorgesehen, dass zu allen Seitenkanälen die Lufteintrittskanäle
umfangsseitig gleichgerichtet ausgerichtet sind. Dies bietet den
Vorteil einer kompakten Bauweise insbesondere zur Anordnung einer
das Umschalten von mehrstufigem auf mehrflutigem Betrieb und umgekehrt
bewirkenden Schalteinheit. Die Schnittstellen zu den Lufteintrittskanälen
und Luftaustrittskanälen aller Seitenkanäle sind
weiter bevorzugt in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, dies weiter
in unmittelbarer Umgebung des Verdichtergehäuses. Bei einer
bevorzugten zylinderförmigen Ausgestaltung des Verdichtergehäuses
mit kreisrundem Querschnitt erstreckt sich die durch die Schnittstellen
der Lufteintrittskanäle und Luftaustrittskanäle
gebildete Ebene etwa tangential zu einer Gehäuseaußenwandung
oder in tangential-paralleler Ausrichtung hierzu.
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In
einer Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen, dass
die Umschaltung mittels eines, einen Leitungsabschnitt aufweisenden Drehschiebers
erfolgt. Auch hierdurch ist ein handhabungstechnisch einfaches Umschalten
zwischen mehrstufigem und mehrflutigem bzw. zwischen mehrflutigem
und mehrstufigem Betrieb des Seitenkanalverdichters erreicht. Der
Drehschieber weist hierzu bevorzugt eine in Übereinstimmung
zur Wellenachse verlaufende Drehachse auf. Die Schalteinheit weist
einen zu betätigenden Drehschieber auf, der in einer Drehstellung über
die vorgesehenen Leitungsabschnitte den Luftaustrittskanal eines
ersten Seitenkanals mit dem Lufteintrittskanal eines zweiten Seitenkanals
strömungstechnisch verbindet, so dass hiernach der Seitenkanalverdichter
in einem mehrstufigen Betrieb arbeitet. In einer anderen Drehschieberstellung
sind diese Leitungsabschnitte in eine nichtverbindende Stellung
verbracht, so dass ein durch einen ersten Seitenkanal strömendes
Fluid über den diesem Seitenkanal zugeordneten Luftaustrittskanal
den Seitenkanalverdichter verlässt, zur Erzielung eines
einstufigen, ggf. mehrflutigen Betrieb. In dieser Drehschieberstellung
bzw. Schalteinheitstellung müssen nicht zwangsläufig
alle vorgesehenen, strömungstechnisch voneinander getrennten Seitenkanäle
durchflutet sein. Darüber hinaus kann auch eine Drehschieberstellung
vorliegen, bei welcher bei einer Anordnung von mehr als zwei Seitenkanälen
eine Mischung aus mehrflutigem und mehrstufigem Betrieb erreicht
wird. Auch können weiter bspw. bei vier vorgesehenen Seitenkanälen
in einer Schalt einheitstellung jeweils zwei Seitenkanäle
zusammengeschaltet sein, zur Erlangung eines zweistufigen, zweiflutigen
Betriebs.
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In
Abhängigkeit von der Drehstellung des Drehschiebers ist
der Luftaustrittskanal eines ersten Seitenkanals auf den Lufteintrittskanal
eines weiteren Seitenkanals geschaltet oder der Luftaustrittskanal
eines Seitenkanals auf eine Sammel-Austrittsleitung geschaltet.
So ist weiter in dem Drehschieber eine Verbindungsleitung zwischen
zwei unterschiedlichen Seitenkanälen ausgebildet, die je
nach Drehstellung geöffnet oder geschlossen ist. Die Seitenkanäle
bilden zusammen mit ihren Luftaustritts- und Lufteintrittskanälen über
die Wellenachse betrachtet Vertikalebenen, welche Vertikalebenen
zugleich auch senkrecht zur Drehachse des Drehschiebers gerichtet
sind. Die Verbindungsleitung in dem Drehschieber verbindet zwei,
bevorzugt benachbarte Seitenkanal-Ebenen und sind entsprechend im
Vergleich zu den weiteren Leitungsabschnitten des Drehschiebers
ebenenquerend ausgerichtet.
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Alternativ
kann die Umschaltung mittels zweier Drehschieber erfolgen, die je
nach Drehstellung das Durchströmen einer dazwischen in
einem Festteil ausgebildeten Verbindungsleitung freischalten. Die
Drehschieber sind ggf. zur Schaffung verschiedener Betriebszustände
unabhängig voneinander betätigbar. Auch ist eine
Kopplung der Drehschieberbewegungen möglich. Über
die Drehschieber können verschiedene Strömungswege
geschaltet werden, so dass hiernach der Seitenkanalverdichter in
unterschiedlichen Konfigurationen arbeitet, so bspw. einstufig-mehrflutig,
mehrstufig-mehrflutig oder mehrstufig-einflutig.
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Weiter
alternativ oder auch kombinativ zu der Ausgestaltung mit einem oder
mehreren Drehschiebern kann das Umschalten auch mittels fest angeordneter
Leitungsabschnitte erfolgen, die durch gesonderte Ventile steuerbar
sind. Je nach gewünschtem Strömungsweg zum Erreichen
eines mehrstufigen oder mehrflutigen oder darüber hinaus
eines gemischten Betriebs des Seitenkanal verdichters sind die Ventile
entsprechend gezielt gesteuert, um mittels dieser den Luftaustrittskanal
eines ersten Seitenkanals mit dem Lufteintrittskanal eines zweiten
Seitenkanals über einen festangeordneten Leitungsabschnitt
zur Schaffung eines mehrstufigen Betriebs in Reihe zu schalten oder
eben diesen Leitungsabschnitt aus dem Strömungsweg auszugrenzen.
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Eine
günstige Lösung ist dadurch geschaffen, dass die
Ventile teilweise als Rückschlagventile und teilweise als
betätigbare Ventile ausgebildet sind. Als Rückschlagventile
können in einfachster Form eingespannte, selbsttätig
sich rückstellende Ventillappen vorgesehen sein, die gegen
einen Dichtsitz wirken. Bevorzugt sind derartige Rückschlagventile
den Lufteintrittskanälen zugeordnet, während die betätigbaren
Ventile bevorzugt den Luftaustrittskanälen zugeordnet sind.
Die betätigbaren Ventile können in einfachster
Form handbetätigbar, von außen zugänglich
ausgebildet sein. Alternativ besteht auch die Möglichkeit
diese Ventile bspw. pneumatisch oder auch hydraulisch zu betätigen.
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Unabhängig
von der konkreten Schaltung ist in einer weiter bevorzugten Ausgestaltung
immer ein Leitungsabschnitt ein Lufteintrittskanal und ein Leitungsabschnitt
immer ein Luftaustrittskanal. Es bedarf entsprechend keiner Schaltung
dieser Leitungsabschnitte zur Erlangung der verschiedenen Betriebsmodi
des Seitenkanalverdichters, so dass weiter diese Leitungsabschnitte
bevorzugt ventilfrei ausgebildet sind. Hieraus ergibt sich weiter,
dass mit Bezug auf die Anzahl der Lufteinlasskanäle stets
ein Ventil weniger in der Vorrichtung vorgesehen ist. Gleiches gilt
für die den Luftauslasskanälen zugeordneten Ventile.
So sind in einer beispielhaften Ausgestaltung des Seitenkanalverdichters
mit vier Gebläselaufrädern und entsprechenden
vier Seitenkanälen drei bevorzugt als Rückschlagventile
ausgebildete Ventile eingangsseitig und drei bevorzugt als steuerbare
Ventile ausgebildete Ventile luftauslassseitig vorgesehen. Bei einem
Seitenkanalverdichter mit bspw. acht Seitenkanälen liegen
entsprechend jeweils sieben Ventile vor.
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In
einer Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist die Sammel-Austrittsleitung
mit Wirkung auf mindestens zwei Luftaustrittskanäle absperrbar. Entsprechend
wirkt die Sammel-Austrittsleitung bzw. ein sperrbarer Abschnitt
dieser Austrittsleitung in einer Konfiguration des Seitenkanalverdichters
als üblicher Leitungsabschnitt zur Verbindung eines Luftauslasskanals
eines Seitenkanals mit dem Lufteinlasskanal eines weiteren Seitenkanals.
In einer oder mehreren anderen Konfigurationen hingegen ist die Sperrung
aufgehoben, so dass die Sammel-Austrittsleitung über ihre
gesamte Länge als solche ausgebildet ist.
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Zur
Verlagerung der gesondert betätigbaren Ventile kann weiter
eine Schalteinheit vorgesehen sein. Über diese Schalteinheit
wird bevorzugt manuell durch den Benutzer Einfluss auf den Betriebsmodus
des Seitenkanalverdichters genommen. Die Schalteinheit ist daher
gut zugänglich, weiter unmittelbar zugeordnet dem Seitenkanalverdichter
angeordnet.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Seitenkanalverdichter
zwei Gebläselaufräder und vier Seitenkanäle
auf, wobei jeweils ein Gebläselaufrad mit den beiden Laufradflächen
zwei Seitenkanälen zugeordnet ist.
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Die
zur Verlagerung der Ventile dienende Schalteinheit verfügt über
Hebel, weiter über per Hand bedienbare Hebel. Bei Ausgestaltung
des Seitenkanalverdichters mit zwei Gebläselaufrädern
und vier Seitenkanälen weist die Schalteinheit zwei betätigbare
Hebel auf, wobei ein Hebel auf zwei gesondert betätigbare
Ventile zweier Leitungsabschnitte einwirkt und ein Hebel auf ein
weiteres gesondert betätigbares Ventil in einem weiteren
Leitungsabschnitt. Allein über die drei gesondert betätigbaren
Ventile sind bei einer vorgeschlagenen Konfiguration mit vier Seitenkanälen
die drei Betriebsarten einstufig-vierflutig, zweistufig-zweiflutig
und vierstufig-einflutig einstellbar. Der die zwei gesondert betätigbaren
Ventile zweier Leitungsabschnitte verlagernde Hebel der Schalteinheit
dient hierbei bevorzugt nur zur Umschaltung von einstufig-mehrflutig
auf mehrstufig-mehrflutig. Über den weiteren, auf das eine
weitere gesondert betätigbare Ventil einwirkenden Hebel wird
eine Umschaltung von mehrstufig-mehrflutig auf mehrstufig-einflutig
erreicht.
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In
einer Weiterbildung ist eine pneumatisch betätigbare Schalteinheit
vorgesehen, zur Einwirkung auf die gesondert betätigbaren
Ventile. Hierzu sind in der Schalteinheit weiter bevorzugt jedem
Ventil zugeordnet Stellkolben vorgesehen, die über linear verlagerbare
Stangen auf die Ventile einwirken. Alternativ kann ein Stellkolben
auch auf mehrere Ventile zugleich einwirken. Mittels pneumatischer
Beaufschlagung eines oder mehrerer Stellkolben wird eine Umstellung
des Betriebsmodus erreicht, so bspw. von einstufig-mehrflutig auf
mehrstufig-einflutig oder mehrstufig-mehrflutig. Eine Rückstellung
der Ventile und der Stellkolben wird in bevorzugter Ausgestaltung
nach Abschaltung der pneumatischen Beaufschlagung mittels Federkraft
erreicht, welche im Zuge der pneumatisch bedingten Stellkolbenverlagerung
aufgebaut wird.
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Jeder
Hebel wirkt bevorzugt über eine linear verlagerbare Stange
auf das jeweilige Ventil ein, wobei weiter sowohl die Verlagerung
des Ventils in die Offenstellung als auch die Verlagerung desselben
in die Verschlussstellung allein hebelbetätigt erfolgt.
In bevorzugter Ausgestaltung ist jedoch die auf das Ventil einwirkende
Stange in Richtung auf eine Ventilgrundstellung federbelastet. Auch
kann vorgesehen sein, dass der Hebel über eine Kniehebelanordnung
auf die Stange einwirkt, weiter bevorzugt mit definierten Verlagerungsendstellungen
des Hebels, die der Ventiloffen- und der Ventilverschlussstellung entsprechen.
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Nachfolgend
ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung, welche
lediglich Ausführungsbeispiele darstellt, näher
erläutert. Es zeigt:
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1 einen
erfindungsgemäßen Seitenkanalverdichter mit angeschlossener
Schalteinheit in perspektivischer Darstellung;
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2 eine
schematische Explosionsdarstellung des insgesamt vier Seitenkanäle
aufweisenden Seitenkanalverdichters und der zuordbaren Schalteinheit;
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3 eine
schematische Schnittdarstellung durch die Schalteinheit in einer
ersten Ausführungsform gemäß der Schnittebene
III in 2, die Schaltstellung zum einstufigen, vierflutigen
Betrieb des Seitenkanalverdichters betreffend;
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4 den
Schnitt gemäß der Linie IV-IV in 3;
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5 eine
der 3 entsprechende Darstellung, jedoch die Schaltstellung
zum vierstufigen, einflutigen Betrieb des Seitenkanalverdichters
betreffend;
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6 den
Querschnitt gemäß der Linie VI-VI in 5;
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7 den
Querschnitt gemäß der Linie VII-VII in 5;
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8 den
Querschnitt gemäß der Linie VIII-VIII in 5;
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9 den
Querschnitt gemäß der Linie IX-IX in 5;
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10 eine
Schnittdarstellung gemäß 3, jedoch
eine zweite Ausführungsform der Schalteinheit betreffend,
in einer Schaltstellung zum einstufigen, vierflutigen Betrieb des
Seitenkanalverdichters;
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11 eine
der 10 entsprechende Darstellung, jedoch die vierstufige,
einflutige Betriebsstellung betreffend;
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12 eine
Schnittdarstellung gemäß 3, jedoch
die Schalteinheit in einer dritten Ausführungsform betreffend
in einer Schaltung zum einstufigen, vierflutigen Betrieb des Seitenkanalverdichters;
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13 eine
Schnittdarstellung gemäß 12, die
zweistufige, zweiflutige Schaltstellung betreffend;
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14 eine
weitere der 12 entsprechende Darstellung,
hier jedoch die vierstufige, einflutige Schaltstellung betreffend;
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15 den
Schnitt gemäß der Linie XV-XV in 12;
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16 den
Schnitt gemäß der Linie XVI-XVI in 13;
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17 den
Schnitt gemäß der Linie XVII-XVII in 12;
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18 den
Schnitt gemäß der Linie XVIII-XVIII in 14;
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19 eine
Schnittdarstellung gemäß 15, jedoch
eine weitere Ausführungsform des dargestellten Ventils
betreffend;
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20 eine
der 16 entsprechende Darstellung, betreffend die Ausführungsform
gemäß 19;
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21 eine
der 1 entsprechende Darstellung, eine weitere Ausführungsform
betreffend;
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22 den
in 21 mit XXII bezeichneten Bereich in perspektivischer
Ausschnittdarstellung, nach Abnahme eines Verschlussgehäuses;
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23 eine
Horizontal-Schnittdarstellung durch den Seitenkanalverdichter im
Bereich zweier jeweils Leitungsabschnitte freigebender bzw. verschließender
Ventile, die Ventilstellung zum einstufigen-vierflutigen Betrieb
des Verdichters betreffend;
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24 eine
weitere Horizontal-Schnittdarstellung, jedoch in einer im Vergleich
zu 23 vertikal versetzten Ebene durch den Bereich
eines weiteren, einen Leitungsabschnitt freigebbaren bzw. absperrbaren
Ventils, die zweistufig-zweiflutige Betriebsstellung betreffend;
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25 eine
Schnittdarstellung gemäß 23, jedoch
die zweistufige-zweiflutige Betriebsstellung betreffend;
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26 eine
der 24 entsprechende Schnittdarstellung, die vierstufige-einflutige
Betriebsstellung des Verdichters betreffend;
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27 eine
der 23 entsprechende Schnittdarstellung, eine alternative
Ausführungsform betreffend und
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28 eine
der 24 entsprechende Darstellung, die Ausführungsform
gemäß 27 betreffend.
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Dargestellt
und beschrieben ist zunächst mit Bezug zu den 1 und 2 ein
Seitenkanalverdichter 1. Dieser weist in einem Verdichtergehäuse 2 aufgenommen
vier voneinander strömungstechnisch getrennte Seitenkanäle 3, 3', 3'', 3''' auf,
die weiter mit Gebläselaufrädern 4, 4' zusammenwirken.
Die beiden Geblä selaufräder 4 und 4' sind
in Axialrichtung zueinander beabstandet auf einer gemeinsamen Welle 5 drehfest
angeordnet, welche Welle 5 von einem stirnseitig an dem
Verdichtergehäuse 2 angeflanschten Elektromotor 6 drehangetrieben
wird. Die geometrische Wellenachse ist mit dem Bezugszeichen x versehen.
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Jeder
Seitenkanal 3, 3', 3'' bzw. 3''' ist
mit einem Lufteintrittskanal 7 bis 7''' und einem
Luftaustrittskanal 8 bis 8''' beidseitig eines
nicht dargestellten Unterbrechers versehen. Die Lufteintrittskanäle 7 bis 7''' und
Luftaustrittskanäle 8 bis 8''' der Seitenkanäle 3 bis 3''' sind
umfangsseitig des im Allgemeinen kreiszylindrisch geformten Verdichtergehäuses 2 gleichgerichtet
ausgerichtet, nämlich mit Bezug zu den Darstellungen in
den 1 und 2 nach unten, eine gemeinsame
Lufteintritts-/Luftaustrittsebene E bildend.
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Diese
Ebene E bildet die Schnittstelle zu einer dem Verdichtergehäuse 2 zugeordneten
Schalteinheit 9. Über diese Schalteinheit 9 ist
der Verdichter 1 in unterschiedlichen Konfigurationen betreibbar,
so insbesondere einstufig/mehrflutig oder mehrstufig/mehrflutig
oder mehrstufig/einflutig. Bei den mehrstufigen Betriebszuständen
werden zwei oder mehr Seitenkanäle 3 bis 3''' in
Reihe, das heißt in Strömungsrichtung unmittelbar
hintereinander geschaltet, um so eine höhere Verdichtung
zu erreichen.
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An
die Schalteinheit 9 sind eine Luftzuführleitung 10 und
eine Luftabführleitung 11 strömungstechnisch
angeschlossen.
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In
den 3 bis 9 ist eine erste Ausführungsform
der Schalteinheit 9 schematisch dargestellt. Die Schalteinheit 9 ist
in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in Art eines Sockels
für den Seitenkanalverdichter 1 gebildet, weist
weiter einen im wesentlichen massiven Querschnitt auf. Weiter ist
die Schalteinheit 9 in einer Projektion auf eine Grundfläche
der Schalteinheit 9 langgestreckt rechteckig gebildet mit
einer in Längserstreckung der Schalteinheit 9 ausgerich teten,
zentralen kreiszylinderförmigen Aufnahme 12. Deren
Durchmesser ist kleiner gewählt als das Querschnittshöhenmaß h
der Schalteinheit 9. Die quer zur Längserstreckung
der Schalteinheit 9 gemessene Breite b entspricht in dem
dargestellten Ausführungsbeispiel etwa dem 2-Fachen der
Schalteinheit-Höhe h.
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Orientiert
an einer parallel zu einer Breitseitenkante der Schalteinheit 9 verlaufenden
Durchmesserlinie sind im Querschnitt gemäß der
Darstellung in 4 beidseitig sich nach radial
außen erstreckend Leitungen in dem Massivabschnitt der Schalteinheit 9 ausgeformt.
Diese bilden zum Einen eine Sammel-Eintrittsleitung 13 und
zum Anderen eine Sammel-Austrittsleitung 14. Die beiden
Leitungen 13 und 14 erstrecken sich in Längserstreckung der
Aufnahme 12 ausgerichtet stichkanalartig und öffnen
sich zu einer Stirnseite der Schalteinheit 9 hin zum Anschluss
der Luftzuführleitung 10 bzw. Luftabführleitung 11.
Neben diesen den Leitungen 10 und 11 zugewandten Öffnungen
weisen die Sammel-Eintrittsleitung 13 und die Sammel-Austrittsleitung 14 jeweils über
ihre Längserstreckung betrachtet hintereinander liegende,
zueinander beabstandete und mit Bezug auf die Aufnahme 12 bzw.
der die Aufnahme 12 zentral durchsetzenden Achse y radial
nach innen weisende Durchtrittsöffnungen 15 bzw. 16 auf.
Die in Längserstreckung der Leitungen 13 und 14 betrachteten
Abstände der Durchtrittsöffnungen 15 bzw. 16 zueinander
entsprechen in etwa den in Erstreckungsrichtung der Wellenachse
x betrachteten Abständen der Lufteintrittskanäle 7 bis 7''' bzw.
Luftaustrittskanäle 8 bis 8''' des Verdichters 1.
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Die
Wellenachse x ist in einer Projektion auf die Schalteinheitgrundfläche
in Überdeckung zur Aufnahmeachse y. Die Achsen x und y
liegen entsprechend in raumparalleler Ausrichtung übereinander.
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Zur
dem Verdichter 1 zugewandten Oberseite der Schalteinheit 9 gerichtet
sind in Verlängerung der Lufteintrittskanäle 7 bis 7''' und
der Luftaustrittskanäle 8 bis 8''' kanalartige
Durchbrechungen 17 und 18 in der Schalteinheit 9 vorgesehen,
die senkrecht zu den horizontal ausgerichteten Leitungen 13 und 14 verlaufend
und nach innen zur Aufnahme 12 hin geöffnet sind.
Diese Durchbrechungen 17 und 18 bilden Teilabschnitte
der Lufteintrittskanäle 7 bis 7''' bzw.
Luftaustrittskanäle 8 bis 8'''.
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In
der Aufnahme 12 ist ein durchmesserangepasster Drehschieber 19 aufgenommen.
Dieser ist in der dargestellten Ausführungsform um die
Achse y mittels einer in 2 schematisch dargestellten Handhabe 20 drehbar.
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Zugeordnet
jeder vertikal ausgerichteten Seitenkanalebene und somit weiter
zugeordnet jeweils einem Kanalpaar (Lufteintrittskanal 7 bis 7''' und
Luftaustrittskanal 8 bis 8''') sind umfangsseitig
in dem Drehschieber im Querschnitt nach radial außen offene,
kreislinienabschnittförmige Leitungsabschnitte 21 und 22 ausgeformt,
deren radiale Tiefe angepasst ist an die Durchmesser der zuzuordnenden Durchbrechungen 17, 18 bzw.
Durchtrittsöffnungen 15, 16. Die Leitungsabschnitte 21 und 22 sind
im Querschnitt beispielsweise gemäß der Darstellung
in 4 über den Umfang durch sich vom massiven Kern
nach radial außen erstreckende Unterbrecher 23 strömungstechnisch
getrennt.
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Auch
die in Achsrichtung betrachtete Breite der Leitungsabschnitte 21 und 22 ist
an die Durchmesser der zuzuordnenden Durchbrechungen 17, 18 bzw.
Durchtrittsöffnungen 15, 16 angepasst.
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Während
die Leitungsabschnitte 21 und 22 sich jeweils
in dem durch die Seitenkanäle 3 bis 3''' bzw.
durch die Lufteintrittskanäle 7 bis 7''' und Luftaustrittskanäle 8 bis 8''' definierten
vertikalen Ebenenbereich erstrecken, sind in dem Drehschieber 19 weiter
ebenenübergreifende Leitungsabschnitte 21 ausgebildet.
Diese bilden jeweils eine Verbindung zweier benachbarter Seitenkanal-Vertikalebenen
und enden jeweils in einem Vertikal-Ebenenbereich, einen Unterbrecher 23 durchsetzend
mit einer nach radial außen weisenden, an den Durchmesser
der Durchbrechungen 17, 18 angepassten Öffnung.
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Es
sind in den Drehschieber 19 drei derartiger Leitungsabschnitte 24 vorgesehen
zur Kopplung der jeweiligen Vertikal-Ebenenbereiche zwischen dem
dem ersten und dem zweiten Seitenkanal 3, 3', dem
zweiten und dritten Seitenkanal 3', 3'' und dem dritten
und vierten Seitenkanal 3'', 3''' zugeordneten Drehschieber-Bereichen.
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Der
Drehschieber 19 ist anschlagbegrenzt oder alternativ rastgesichert
in zwei 180°-Stellungen festlegbar, welche Stellungen unterschiedliche
Betriebsmodi des Verdichters 1 definieren.
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So
ist in einer Drehschieber-Stellung gemäß den Darstellungen
in den 3 und 4 der Betriebsmodus einstufig-mehrflutig
eingestellt. In dieser Schaltstufe nimmt der Drehschieber 19 eine
Stellung ein, in welcher in jedem Seitenkanal-Vertikal-Ebenenbereich
die Leitungsabschnitte 21 und 22 unmittelbar die
in der jeweiligen Ebene vorgesehenen Durchtrittsöffnungen
und Durchbrechungen verbinden, während die die Ebenen querenden
Leitungsabschnitte 24 aus dem Strömungsweg verbracht
sind. So verbindet in jeder Ebene der Leitungsabschnitt 21 über
die jeweilige Durchtrittsöffnung 15 die Sammel-Eintrittsleitung 13 mit
der in den jeweiligen Lufteintrittskanal 7 bis 7''' übergehenden
Durchbrechung 18 zum Einströmen der durch die
Sammel-Eintrittsleitung 13 geführten Luft in den
zugeordneten Seitenkanal 3 bis 3'''. Der zugeordnete
Luftaustrittskanal 8 bis 8''' ist über
die schalteinheitseitige Durchbrechung 18 strömungstechnisch
mit dem Leitungsabschnitt 22 verbunden, der wiederum infolge
der gewählten Drehschieberausrichtung eine strömungstechnische Verbindung
zur Sammel-Austrittsleitung 14 bietet.
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Über
die Sammel-Eintrittsleitung 13 wird weiter über
die Leitungsabschnitte 21 des Drehschiebers 19 jeder
Seitenkanal 3 bis 3''' getrennt voneinander versorgt.
Die jeweils aus den Seitenkanälen 3 bis 3''' über
die Luftaustrittskanäle 8 bis 8''' ausströmende
Luft wird, jeweils über zugeordnete Leitungsabschnitte 22 des
Drehschiebers 19 in die Sammel-Austrittsleitung 14 geführt.
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Nach
einer 180°-Drehung des Drehschiebers 19 um die
Achse y stellt sich ein mehrstufiger, einflutiger Betriebsmodus
des Verdichters 1 ein. Die Leitungsabschnitte 21 und 22 des
Drehschiebers 19 nehmen in den einzelnen Ebenenbereichen
Stellungen gemäß der Darstellungen in den 6–9 ein.
Die wandungsseitigen Leitungsabschnitte 21 und 22 tauschen
im Vergleich zu der Drehschieberstellung gemäß den 3 und 4 ihre
Zuordnung zu den Durchbrechungen und Durchtrittsöffnungen, so
dass nunmehr mit Bezug zu dem ersten Seitenkanal 3 der
zugeordnete Leitungsabschnitt 22 die Sammel-Eintrittsleitung 13 strömungstechnisch
mit dem Lufteintrittskanal 7 verbindet. Der Leitungsabschnitt 21 ist
zwar der Sammel-Austrittsleitung 14 zugeordnet, stellt
jedoch in dieser Stellung einen Blindkanalabschnitt dar.
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Des
Weiteren ist in dieser Drehschieberstellung weiter mit Bezug zu
dem ersten Seitenkanal 3 der in dieser Ebene vorgesehene
Leitungsabschnitt 24 dem Luftaustrittskanal 8 zugeordnet.
Wie erwähnt, quert dieser Leitungsabschnitt 24 die
benachbarten Seitenkanal-Vertikalebenenbereiche zur strömungstechnischen
Verbindung des Luftaustrittskanals 8 des Seitenkanals 3 mit
dem Lufteintrittskanal 7' des benachbarten Seitenkanals 3' (vgl. 7).
Der Luftaustrittskanal 8' dieses Seitenkanals 3' ist
wieder über einen querenden Leitungsabschnitt 24 strömungstechnisch
mit dem Lufteintrittskanal 7'' des Seitenkanals 3'' verbunden,
deren Luftaustrittskanal 8'' letztlich wiederum strömungstechnisch über
einen weiteren Leitungsabschnitt 24 mit dem Lufteintrittskanal 7'' des
Seitenkanals 3''' in Verbindung steht.
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Die
den mittleren Seitenkanälen 3' und 3'' zugeordneten
wandungsaußenseitigen Leitungsabschnitte 21 und 22 des
Drehschiebers 19 sind in dieser Drehschieberstellung beide
aus dem Strömungsweg verlagert. Diese sind zwar jeweils
an die Sammel-Eintrittsleitung 13 bzw. an die Sammel-Austrittsleitung 14 angeschlossen,
stellen jedoch lediglich Blindkanalabschnitte dar.
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Die
nach der vierten Stufe (Seitenkanal 3''') über
den Luftaustrittskanal 8''' austretende Luft wird über
den in diesem Drehschieberabschnitt ausgeformten Leitungsabschnitt 21 und über
die angeschlossene Sammel-Austrittsleitung 14 abgeführt.
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Zufolge
dieser Ausgestaltung ist bei konstruktiv einfacher Lösung
eine handhabungstechnisch günstige Möglichkeit
geschaffen, den Verdichter 1 einstufig-mehrflutig oder
mehrstufig-einflutig zu betreiben.
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Die 10 und 11 stellen
eine alternative Lösung mit zwei Drehschiebern 19 und 19' dar. Diese
sind ähnlich der zuvor beschriebenen Ausgestaltung über
raumparallel zur Wellenachse x ausgerichtete Achsen y bzw. y' drehbar,
so weiter bevorzugt rastgesichert oder anschlagbegrenzt in zwei 180°-Stellungen
verlagerbar.
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Die
Drehschieber 19 und 19' sind gegenüber dem
Drehschieber 19 der zuvor beschriebenen Ausführungsform
durchmesserverringert. Deren Drehachsen y und y' sind mittig der
Höhenerstreckung der Schalteinheit 9 in einer
Horizontalebene angeordnet. Jeder Drehschieber 19 und 19' weist
eine Handhabe 20 zum Verdrehen auf.
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Der
Drehschieber 19 ist den Lufteintrittskanälen 7 bis 7''' und
den mit der Sammel-Eintrittsleitung 13 verbundenen Durchtrittsöffnungen 15 und der
Drehschieber 19' den Luftaustrittskanälen 8 bis 8''' und
den strömungstechnisch mit der Sammel-Austrittsleitung 14 verbundenen
Durchtrittsöffnungen 16 zugeordnet.
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Die
Drehschieber 19 und 19' sind weiter in gesonderten
kreiszylindrischen Aufnahmen 12 und 12' drehbar
gehaltert. Diese sind zueinander beabstandet und belassen zwischen
sich ein Festteil 25 der Schalteinheit 9. In diesem
Festteil 25 sind querende Leitungsabschnitte 24 ausformende
Verbindungsleitungen vorgesehen.
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Der
der Sammel-Eintrittsleitung 13 zugeordnete Drehschieber 19 weist
weiter zugeordnet jeder Seitenkanalebene zunächst entsprechend
der zuvor beschriebenen Ausführungsform mantelwandungsseitig
ausgeformte, im Querschnitt kreisabschnittförmige Leitungsabschnitte 21 auf,
zur strömungstechnischen Verbindung der Sammel-Eintrittsleitung 13 mit
den jeweiligen Lufteintrittskanälen 7 bis 7''' der Seitenkanäle 3 bis 3''' in
der einstufigen-mehrflutigen Betriebsstellung. Auch der Drehschieber 19' besitzt derartige
wandungsseitig freigeschnittene Leitungsabschnitte 22 zur
strömungstechnischen Verbindung der Luftaustrittskanäle 8 bis 8''' mit
der Sammel-Austrittsleitung 14.
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Nach
einem Verdrehen der Drehschieber 19 und 19' sind
die Leitungsabschnitte 21 und 22 in eine Drehstellung
verbracht, in welcher nur noch der dem Lufteintrittskanal 7 des
ersten Seitenkanals 3 zugeordnete Leitungsabschnitt 21 eine
strömungstechnische Verbindung zu der Sammel-Eintrittsleitung 13 und
der dem Luftaustrittskanal 8''' des vierten Seitenkanals 3''' zugeordnete
Leitungsabschnitt 22 eine strömungstechnische
Verbindung zu der Sammel-Austrittsleitung 14 darstellt.
Alle weiteren Leitungsabschnitte 21 bzw. 22 sind
so aus dem Wirkungsbereich der zugeordneten Durchtrittsöffnungen und
Durchbrechungen verlagert, dass die jeweilige Verbindung zwischen
den Lufteintrittskanälen bzw. Luftaustrittskanälen
und den zugeordneten Sammelleitungen unterbrochen sind.
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In
dieser Drehstellung der Drehschieber 19 und 19' gelangen
querende Leitungsendabschnitte 26 in Überdeckung
zu den zugewandten Öffnungen der in dem Festteil 25 vorgesehenen
Verbindungsleitungen 24. Über diese querenden
Leitungsendabschnitte 26 und den mittigen, festteilseitigen
Verbindungsleitungen 24 ist eine strömungstechnische Verbindung
eines Luftaustrittskanals 8 bis 8'' mit dem Lufteintrittskanal 7' bis 7''' des
benachbarten Seitenkanals erreicht. Der Verdichter 1 wird
in dieser Drehschieberstellung mehrstufig-einflutig betrieben.
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Die 12–18 zeigen
eine Ausführungsform, in welcher die Umstellung der Betriebsmodi
ventilgesteuert erfolgt. Hierzu ist zunächst der sich zwischen
der Sammel-Eintrittsleitung 13 und der Sammel-Austrittsleitung 14 erstreckende
Schalteinheit-Bereich als ggf. mehrteilig ausgeführtes
Festteil 25 ausgebildet, in welchem Leitungsabschnitte 27 bis 29 ausgebildet
sind, wobei ein erster Leitungsabschnitt 27 den Luftaustrittskanal 8' des
Seitenkanals 3' mit dem Lufteintrittskanal 7 des
Seitenkanals 3 und ein weiterer Leitungsabschnitt 28 den
Luftaustrittskanal 8'' des Seitenkanals 3'' mit
dem Lufteintrittskanal 7''' des vierten Seitenkanals 3''' verbindet.
Ein dritter Leitungsabschnitt 29 stellt eine Verbindung
zwischen dem Lufteintrittskanal 7' des zweiten Seitenkanals 3' mit
der Sammel-Austrittsleitung 14 dar.
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Jeder
Leitungsabschnitt 27 bis 29 ist mit einem betätigbaren
Ventil 30 bis 32 zum Sperren des jeweiligen Leitungsabschnittes
versehen. Diese Ventile 30 bis 32 wirken in Art
von Wegeventilen, die willensbetont gesteuert den einen oder anderen
Luftströmungsweg freigeben.
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Alle
vier Lufteintrittskanäle 7 bis 7''' als
auch alle vier Luftaustrittskanäle 8 bis 8''' sind über
Durchtrittsöffnungen 15 bzw. 16 mit der
zugeordneten Sammelleitung (Sammel-Eintrittsleitung 13 bzw. Sammel-Austrittleitung 14)
verbunden, wobei im Bereich der Durchtrittsöffnungen 15 zwischen
den Lufteintrittskanälen 7, 7' und 7''' zu
der Sammel-Eintrittsleitung 13 jeweils ein Rückschlagventil 33 bis 35 angeordnet
ist. Die Durchtrittsöffnung 15 im Bereich der Verbindung
zwischen Lufteintrittskanal 7'' und der Sammel-Eintrittsleitung 13 ist
ventilfrei gestaltet; entsprechend stets geöffnet.
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Auch
die Luftaustrittskanäle 8 und 8''' der Seitenkanäle 3 und 3''' sind
ventilfrei stets mit der Sammel-Austrittsleitung 14 strömungstechnisch
verbunden, während die weiteren Luftaustrittskanäle 8' und 8'' in
Abhängigkeit von dem zu stellenden Ventil 30, 31 zur
Sammel-Austrittsleitung 14 hin geöffnet oder gesperrt
sind.
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Das
dem Leitungsabschnitt 29 zugeordnete Ventil 32 ist
in einem Schnittpunkt von Leitungsabschnitt 29 und Sammel-Austrittsleitung 14 angeordnet,
so dass der Leitungsabschnitt 29 bei entsprechender Stellung
des Ventils 32 eine Bypass-Leitung formt.
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Unabhängig
von der konkreten Ventilschaltung bildet die dem Seitenkanal 3'' zugeordnete Durchtrittsöffnung 15 stets
einen, einen Lufteintrittskanal formenden Leitungsabschnitt und
die dem Seitenkanal 3 zugeordnete Durchtrittsöffnung 16 stets einen,
einen Luftaustrittskanal formenden Leitungsabschnitt.
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Durch
gezielte Steuerung der Ventile 30 bis 32 sind
verschiedene Betriebsmodi des Verdichters 1 schaltbar.
In einer Ventilkonfiguration gemäß der Darstellung
in 12, bei welcher die Ventile 30 und 31 die
Leitungsabschnitte 27 und 28 sperren, dagegen
aber die Durchbrechungen zwischen Luftaustrittskanälen 8', 8'' und
der Sammel-Austrittsleitung 14 freischalten, sowie weiter
das Ventil 32 den bypassartigen Leitungsabschnitt 29 sperrt
und die Sammel-Austrittsleitung 14 über ihre gesamte
Länge freigibt, wird der Verdichter 1 einstufig-mehrflutig
betrieben. Die Rückschlagventile 33 bis 35 öffnen
selbsttätig. Die durch die Sammel-Eintrittsleitung 13 strömende
Luft tritt jeweils in den jedem Seitenkanal 3 bis 3''' zugeordneten
Lufteintrittskanal 7 bis 7''' und wird über
den jeweiligen Luftaustrittskanal 8 bis 8''' und weiter über
die Sammel-Austrittsleitung 14 abgeführt.
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In
der Darstellung in 13 ist ein zweistufiger, zweiflutiger
Modus zum Betreiben des Verdichters 1 eingestellt. Die
Ventile 30 und 31 sind betätigt und geben
so die zugeordneten, querenden Leitungsabschnitte 27 und 28 frei,
sperren gleichzeitig die zugeordneten Durchbrechungen 18 zwischen den
jeweiligen Luftaustrittskanälen 8' bzw. 8'' und
der Sammel-Austrittsleitung 14.
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Im
Betrieb des Verdichters 1 strömt die Luft durch
die Sammel-Eintrittsleitung 13 und zum einen über
den stets offenen Lufteintrittskanal 7'' und darüber
hinaus über den rückschlagventilgesteuerten Lufteintrittskanal 7' in
die Seitenkanäle 3' und 3'' ein. Durch
die Schaltung der Ventile 30 und 31 ist zum einen
der Luftaustrittskanal 8' über den Leitungsabschnitt 27 mit
dem Lufteintrittskanal 7 des Seitenkanals 3 und
weiter der Luftaustrittskanal 8'' über den Leitungsabschnitt 28 mit
dem Lufteintrittskanal 7''' strömungstechnisch
verbunden. Durch den nach Durchlauf des ersten Seitenkanals (Seitenkanal 3' bzw.
Seitenkanal 3'') erhöhten Druck werden die Rückschlagventile 33 und 35 im
Bereich der Lufteintrittskanäle 7 bzw. 7''' in
ihrer Geschlossenstellung gehalten. Über die Luftaustrittskanäle 8 und 8''' der äußeren
Seitenkanäle 3 und 3''' strömt
die jeweils zweistufig verdichtete Luft über die Sammel-Austrittsleitung 14 aus.
-
Wird
zusätzlich zu den Ventilen 30 und 31 noch
das Ventil 32 wie in 14 dargestellt
betätigt, so stellt sich ein vierstufiger, einflutiger
Betrieb ein. Die Luft strömt hier lediglich durch den stets
zur Eintrittsleitung hin offenen Lufteintrittskanal 7'' des
dritten Seitenkanals 3'' ein und wird nach Austritt aus dem
Seitenkanal 3'' über den querenden Leitungsabschnitt 28 dem
Seitenkanal 3''' zugeführt. Die nunmehr aus dem
Luftaustrittskanal 8''' austretende Luft ge langt in den
durch das Ventil 32 abgesperrten Abschnitt 14' der
Austrittsleitung, die in dieser Betriebsstellung einen Leitungsabschnitt
bildet, an welche sich nunmehr der zum Lufteintrittskanal 7' des
zweiten Seitenkanals 3' führende, bypassartige
Leitungsabschnitt 29 anschließt. Die in dem Seitenkanal 3' weiter
verdichtete Luft wird über den Luftaustrittskanal 8' und
den querenden Leitungsabschnitt 27 dem Seitenkanal 3 zugeführt. Über
dessen Luftaustrittskanal 8 wird die vierstufig verdichtete
Luft abgeführt.
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Auch
in dieser Betriebsstellung verbleiben die Rückschlagventile 33 bis 35 aufgrund
der leitungsabschnittseitig jeweils vorherrschenden höheren
Drücke gegenüber dem Druck in der Sammel-Eintrittsleitung 13 geschlossen.
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Die 15 und 16 zeigen
eine beispielhafte Ausgestaltung der Ventile 30 und 31 bzw.
des Rückschlagventiles 34.
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So
ist das Rückschlagventil 34 – wie weiter auch
bevorzugt die Rückschlagventile 33 und 35 – in Form
eines eingespannten Ventillappens ausgebildet, der eine Rückstellfähigkeit
aufweist.
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Das
zu betätigende Ventil 30 bzw. 31 weist einen
Stößel 36 auf, der nach außen
zur Handhabung frei liegt. Dieser Stößel 36 ist
zur Linearverlagerung entlang seiner Längsachse in der
Schalteinheit 9, so weiter im Bereich des Festteiles 25 und
im Bereich einer die Sammel-Austrittsleitung 14 umgebenden
Wandung geführt. Auf dem Stößel 36 ist
ein Ventilteller 37 befestigt. Dieser ist zur beidseitigen
Abdichtung geformt und wirkt entsprechend in anschlagbegrenzten
Verschiebeendstellungen mit zum einen einer Öffnung des
Leitungsabschnittes 27 bzw. 28 zugeordneten Dichtsitz 38 und
zum anderen mit einem der Öffnung zur Sammel-Austrittsleitung 14 zugeordneten
Dichtsitz 39 zusammen.
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Die 15 zeigt
die Ventilstellung gemäß dem in 12 dargestellten,
einstufigen-mehrflutigen Betriebsmodus. Der Ventilteller 37 tritt
hierbei gegen den Dichtsitz 38 zur Freigabe des Strömungsweges
zur Sammel-Austrittsleitung 14. Der Strömungsweg
zum Leitungsabschnitt 27 bzw. 28 hingegen ist verschlossen.
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16 zeigt
die Ventilstellung gemäß den in den 13 und 14 dargestellten
Betriebszuständen, bei welchen die jeweiligen Luftaustrittskanäle 8', 8'' strömungstechnisch
mit den zugeordneten Leitungsabschnitten 27 und 28 verbunden
werden und entsprechend der Strömungsweg zur Sammel-Austrittsleitung 14 versperrt
ist.
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Die 17 und 18 zeigen
entsprechende Querschnitte bezüglich des Ventils 32.
Auch dieses Ventil 32 weist einen Stößel 36 mit
einem darauf befestigten Ventilteller 37 auf, welcher durch
Betätigung des Stößels 36 zwischen
zwei anschlagbegrenzten Endstellungen verlagerbar ist. In diesen Endstellungen
wirkt der Ventilteller 37 mit Dichtsitzen 38 und 39 zusammen.
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In 17 ist
das Ventil 32 in den Dichtsitz 38 zum Verschluss
des bypassartigen Leitungsabschnittes 29 verbracht; gibt
entsprechend den kompletten Strömungsweg der Sammel-Austrittsleitung 14 frei.
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Um
einen vierstufigen-einflutigen Betriebszustand zu erreichen, wird
das Ventil 29 zurückverlagert in den Dichtsitz 39,
was die strömungstechnische Trennung von Sammel-Austrittsleitung 14 und des
nunmehr als Leitungsabschnitt wirkenden Austrittsleitungs-Abschnitts 14' bewirkt
und zugleich den Weg zum bypassartigen Leitungsabschnitt 29 freigibt.
-
Die 19 und 20 zeigen
eine alternative Ausgestaltung der Ventile 30 bis 32,
konkret der Ventile 30 und 31. Diese sind entgegen
der zuvor beschriebenen Ausführungsform nicht handbetätigbar durch
manuelle Verlagerung der Stößel 36. Vielmehr erfolgt
hier die gewünschte Verlagerung druckluftgesteuert, wozu
der Stößel 36 in einen Zylinderfortsatz 40 eintaucht.
Endseitig ist der Stößel 36 mit einem kolbenartigen
Boden 41 versehen, an dem sich umfangsseitig ein beispielsweise
aus einem Weichkunststoffmaterial hergestelltes, in der Zylinderwandung
verankertes Halterungsteil 42 anschließt.
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In
den dem Stößel 36 zugewandten und durch
den kolbenartigen Boden 41 sowie das Halterungsteil 42 abgetrennten
Zylinderraumabschnitt mündet ein Kanal 43 zur
Beaufschlagung des Teilraumes mit Überdruck, welcher zu
einer Linearverlagerung des Stößels samt Ventilteller 37 entgegen
der Kraft einer Rückstellfeder 44 führt.
Entsprechend wird hierdurch der Ventilteller 37 von einem
Dichtsitz 38 zum anderen Dichtsitz 39 verlagert.
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Über
eine Belüftungsöffnung 45 kann die im Zuge
der Kolbenverlagerung verdrängte Luft austreten.
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Ein
Abschalten der Druckbeaufschlagung des kolbenartigen Stößelfortsatzes
bewirkt eine selbsttätige Rückstellung des Stößels 36 und
des daran angeordneten Ventiltellers 37 infolge der Entspannung
der Rückstellfeder 44.
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Die 21 bis 26 zeigen
eine weitere Ausführungsform des Verdichters 1,
insbesondere hinsichtlich dessen Umschaltbarkeit.
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So
verfügt der Verdichter 1 zugeordnet der Schalteinheit 9 über
Hebel 46, 47. Diese sind handbetätigbar,
wozu diese Schlitze 48 einer Abdeckung 49 zum
Ergreifen der freien Hebelenden durchsetzen.
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Die
Hebel 46 und 47 sind schwenkverlagerbar in einer
Horizontalebene angeordnet. Entsprechend sind die Schwenkachsen
der Hebel 46 und 47 senkrecht ausgerichtet.
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Die
Hebel 46 und 47 wirken jeweils über einen
Kniehebel 50, 51 auf in die Schalteinheit 9 eingreifende,
stößelartige Stangen 52, 53 und 54 ein. Diese
Stangen 52 bis 54 erstrecken sich jeweils in einer
Horizontalebene und tragen endseitig, den Hebeln 46 und 47 abgewandt
Ventilteller 55 bis 57 zur Ausbildung der betätigbaren
Ventile 30 bis 32.
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Die
Stangen 52 und 53 mit ihren Ventiltellern 55 und 56 erstrecken
sich in einer gemeinsamen Horizontalebene bzw. in einer gemeinsamen
Horizontalenebenenschar und werden zugleich über den Hebel 46 betätigt.
Hierzu ist außerhalb der Schalteinheit 9 ein die
freien Enden der Stangen 52 und 53 ergreifender
Querriegel 58 vorgesehen, der über den Kniehebel 50 des
Hebels 46 beaufschlagt ist.
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Die
Ventilteller 55 und 56 sind über jeweils die
Stange 52 bzw. 53 umfassende Zylinderdruckfedern 59 in
ihre Ventilverschlussstellung vorgespannt.
-
Die
Stangen 52 bis 54 durchsetzen das Gehäuse
der Schalteinheit 9, wobei im Durchsetzungsbereich die
Stangen 52 bis 54 in ortsfesten Hülsen 60 geführt
sind.
-
Die
Ventilteller 55 und 56 dienen als betätigbare
Ventile 30 und 31 zur Sperrung bzw. zur Freigabe
der Leitungsabschnitte 27 und 28. Hierzu tritt
der Ventilteller 55 bzw. 56 in der federbelasteten
Federgrundstellung gemäß 23 gegen
einen als Ringstufe ausgeformten Ventilsitz, zum Absperren der Mündungsöffnungen
der Leitungsabschnitte 27, 28 gegen die Lufteintrittskanäle 7 und 7'''.
-
Im
Zuge der Rückverlagerung der Ventile 30, 31 bzw.
Ventilteller 55, 56 über den Hebel 46 überlaufen
die Ventilteller 55 und 56 die Mündungen
der Leitungsabschnitte 27 und 28 entgegen der
Wirkung der Druckfeder 59 bis in eine rückwärtige
Ventilsitzstellung (vgl. 25).
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In
dieser Ventilstellung sind gleich den zuvor beschriebenen Ausführungsformen
die Leitungsabschnitte 27 und 28 freigeschaltet.
-
In
vergleichbarer Weise stellt sich die Funktion des weiteren Ventiltellers 57,
welche das betätigbare Ventil 32 ausbildet, dar.
Dieser Ventilteller 57 ist über die Stange 54 linear
verlagerbar, wobei ein nach außen geführtes freies
Ende der Stange 54 mit dem Kniehebel 51 des Hebels 47 verbunden
ist. Auch hier erfolgt hebelbetätigt eine Linearverlagerung
des Ventiltellers 57 entgegen der Kraft der Druckfeder 59.
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In
der Ventilgrundstellung gemäß 24 verschließt
der Ventilteller 57 den Leitungsabschnitt 29 gegen
die Sammel-Austrittsleitung 14. Entsprechend ist in dieser
Ventilstellung in Abhängigkeit mit der über den
Hebel 46 erzielbaren Ventilstellungen ein einstufiger-vierflutiger
oder ein zweistufiger-zweiflutiger Betrieb des Verdichters 1 möglich.
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Über
Hebelbetätigung wird mittels der Stange 54 der
Ventilteller 57 entgegen der Kraft der Druckfeder 59 zurück
in einen Dichtsitz gezogen, in welcher Stellung die Austrittsleitung 14 zweigeteilt ist.
Ein Austrittsleitungs-Abschnitt 14' bildet in dieser Ventilstellung
einen Leitungsabschnitt zur Verbindung des Luftaustrittskanals 8''' mit
dem Lufteintrittskanal 7'.
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In 23 ist
die Ventilstellung zum einstufigen-vierflutigen Betrieb dargestellt,
während die 24 und 25 die
Ventilstellungen bei zweistufigem-zweiflutigem Betrieb zeigen. Der
vierstufige-einflutige Betrieb ist in 26 dargestellt.
Hinsichtlich der in Abhängigkeit von den Ventilstellungen sich
ergebenden Luftströmungswege und Ventilstellungen der Rückschlagventile 33 bis 35 wird
auf die Ausführungen bezüglich der in den 12 bis 14 dargestellten
und beschriebenen Ausführungsformen verwiesen.
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In
den 27 und 28 ist
eine Ausführungsform dargestellt, welche auf der bezüglich
zu den 23 bis 26 beschriebenen
Variante aufbaut.
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Die
in der dargestellten Schalteinheit 9' vorgesehenen gesondert
betätigbaren Ventile 30, 31 und 32 werden über
die zugeordneten Stangen 52, 53 und 54 pneumatisch
aus ihrer gezeigten Grundstellung heraus verlagert, dies gleichfalls
entgegen der Kraft der jeweiligen Druckfeder 59.
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Hierzu
taucht jede Stange 52, 53 und 54, die Hülse 60 durchsetzend,
mit ihrem freien Ende in einen schalteinheitseitigen Druckzylinder 64 ein.
In jedem Druckzylinder 64 ist dem jeweiligen Ventil 30, 31 oder 32 zugeordnet
ein Stellkolben 61, 62, 63 linear verlagerbar
angeordnet, dessen Kolbenboden 65 das freie Stangenende
aufnimmt. Der Stellkolben 61, 62, 63 ist
topfartiger Gestalt mit einer auf dem jeweiligen Ventil 30, 31, 32 zugewandten
Topföffnung. Die Topfwandung 66 ist mantelaußenseitig
mit Ringdichtungen versehen, zur dichtenden Zusammenwirkung mit
der Druckzylinderwandung.
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Zur
Ventilverlagerung wird über nicht dargestellte Zuleitungen
Druckluft topföffnungsseitig des zu verlagernden Stellkolben 61, 62, 63 eingeblasen, was
zu einer Linearverlagerung des Stellkolbens innerhalb des Druckzylinders 64 führt,
dies unter Mitschleppen des zugeordneten Ventils 30, 31 oder 32 über
die Stange 52, 53 oder 54. Die Druckfeder 59 wird
hierbei gespannt. Über eine stirnseitige Öffnung 67 des
Druckzylinders 64 kann die vom Stellkolben 61, 62 oder 63 verdrängte
Luft entweichen, bzw. bei einer Rückstellung wieder einströmen.
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Zur
Rückstellung des verlagerten Ventils 30, 31 oder 32 wird
die Druckbeaufschlagung aufgehoben, wonach bspw. durch Öffnen
eines Rückschlagventils die topföffnungsseitig
vorhandene Luft des Stellkolbens druckbeaufschlagt ausströmen
kann. Diese Druckbeaufschlagung ist über die zuvor gespannte
Druckfeder 59 erreicht, die zugleich auf den Ventilteller 55, 56 bzw. 57 einwirkend
eine Rückverlagerung des Stellkolben 61, 62 bzw. 63 bewirkt.
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In
der 27 ist eine Ausführungsform gezeigt,
bei welcher die Ventile 30 und 31 getrennt voneinander über
Stellkolben 61 und 62 verlagerbar sind. Alternativ
können diese Ventile 30 und 31, wie in
dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel, miteinander
gekoppelt verlagerbar sein, wozu ein Stellkolben zugleich auf die
Stangen 52 und 53 der Ventile 30 und 31 einwirkt.
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Anstatt
wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen beschrieben,
können die Leitungsabschnitte nicht nur aus einem Massivmaterial herausgearbeitet
sein. Vielmehr besteht auch die Möglichkeit diese Leitungsabschnitte
durch rohrartige Leitungen in einem ansonsten als Hohlkörper
ausgebildeten Gehäuse auszubilden.
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Alle
offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich.
In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt
der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen
(Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch
zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender
Anmeldung mit aufzunehmen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 202004008503
U1 [0004]
- - EP 0344516 A1 [0005]