DE1114272B

DE1114272B - Verfahren und Einrichtung zur Regelung der Foerdermenge von Gleichstrom-Kolbenverdichtern

Info

Publication number: DE1114272B
Application number: DEV13453A
Authority: DE
Inventors: Herbert Wanser
Original assignee: VEB ZEK
Current assignee: VEB ZEK
Priority date: 1957-11-27
Filing date: 1957-11-27
Publication date: 1961-09-28

Description

Verfahren und Einrichtung zur Regelung der Fördermenge von Gleichstrom-Kolbenverdichtern Die Erfindung bezieht sich auf die Regelung der Fördermenge für Gleichstrom-Kolbenverdichter mit im Arbeitskolben eingebautem Saugventil, bei der während eines Teils des Kolbendruckhubes das Offenhalten des Saugventils durch im Arbeitskolben eingebaute, mit einem Steuermedium beaufschlagte Steuerkölbchen erfolgt.
Es ist bekannt, die Fördermenge bei Gleichstrom-Kolbenverdichtern mit im Kolben eingebauten Saugventilen in der Weise zu ändern, daß ein Steuermitteldruck durch eine an dem Arbeitskolben befestigte kleine Pumpe erzeugt wird, deren Arbeitskolben durch eine am Zylindermantel angebaute Verstellvorrichtung von außen betätigt werden kann, um den Hub der Steuermittelpumpe und damit den Steuermitteldruck verändern zu können, dessen Höhe den Zeitpunkt des Saugventilschlusses bestimmt. Eine wesentliche Schwierigkeit besteht darin, daß die Steuerung an ein im Kolben liegendes Rückschlagventil und eine Drosselbohrung gebunden ist, durch welche das in die Steuerräume eingeführte Steuermittel zur Saugseite entspannt wird, um das Schließen des Saugventils zu einem gewünschten Zeitpunkt herbeizuführen. Außerdem unterliegt das Rückschlagventil der Einwirkung der Massenkräfte und arbeitet deshalb ungenau. Die Drosselbohrung veranlaßt ebenfalls Regelfehler, da sie nur sehr klein ist und sich durch Ablagerungen, z. B. von Schmieröl, leicht zusetzt. Die Drosselbohrung bedarf daher einer ständigen Überwachung, die wegen der schlechten Zugänglichkeit schwierig durchführbar ist.
Es ist auch bekannt, eine Fördereinrichtung zu verwenden, bei der unter Vermeidung eines im Arbeitskolben angeordneten Rückschlagventils und einer Drosselbohrung zur Entlastung der Steuereinrichtung der Schließpunkt des Saugventils durch Entlassen eines Teils des von der Fördereinrichtung angesaugten Steuermittels und durch Entspannen des restlichen Steuermittels auf einen verschieden großen, unterhalb seiner Saugspannung liegenden Druck verändert wird. Als Fördereinrichtung zur Ausübung des Verfahrens und zur Erzeugung des Steuerdruckmediums dienen ineinanderschiebbare Rohre, wobei das eine Rohr aus einer im Arbeitskolben eingebauten Zylinderbüchse, die mit den Steuerräumen der Saugventile in offener Verbindung steht, und das andere Rohr aus einem am Kurbelgehäuse durch ein Joch befestigtes Stahlrohr besteht, welches den Förderdruck des Steuermediums und dessen Entspannung beim Arbeitskolbendruckhub über ein Drosselorgan und über ein Rückschlagventil mehr oder weniger abschließt. Die Steuermitteldruckerzeugung ist in beiden Fällen kompliziert, erfordert einen hohen technischen Aufwand, ist störanfällig und auch in den Fällen überflüssig, wenn eine Druckspeicher- und Regeleinrichtung außerhalb des Verdichters vorhanden ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, für Gleichstrom-Kolbenverdichter mit im Kolben eingebautem Saugventil eine Fördermengenregelung zu entwickeln, bei welcher unter Beibehaltung der Vorteile der bekannten Einrichtungen zum Offenhalten des Saugventils mittels steuerdruckbeaufschlagter Steuerkölbchen die Zuführung und Steuerung des Steuermediums mit geringstem technischem Aufwand ohne Verwendung von Druckerzeugungseinrichtungen im Inneren des Verdichters erfolgt. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Steuermedium von außen her durch die Führungsbuchse, die Kolbenstange und den Arbeitskolben den Steuerkölbchen zugeführt wird, die das Saugventil während des Druckhubes so lange offenhalten, bis der Strömungsdruck des zur Saugseite zurückströmenden Fördermediums größer geworden ist als der auf die Steuerkölbchen einwirkende Steuerdruck, oder das Steuermedium in Abhängigkeit vom Kolbenstangenhub in den Saugraum des Verdichterzylinders abströmt.
Eine vorteilhafte Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens besteht darin, daß zwecks Zuführung des Steuermediums in der Führungsbuchse eine Zuführungsbohrung und eine Ausdrehung, in der Kolbenstange Bohrungen und im Arbeitskolben Bohrungen vorgesehen sind, wobei die Bohrungen der Kolbenstange nach deren Teilhub den oberen Rand der Führungsbuchse überschreiten, so daß die Wirkung des Steuerdruckes auf die Steuerkölbchen aufgehoben wird und die Ventilplatte sich schließt.
Um eine möglichst geringe Querschnittsschwächung der Kolbenstange zu erzielen, sind die Bohrungen, die die Verbindungen zum Saugraum des Verdichters herstellen, als versetzt und schräg verlaufende Bohrungen ausbildet.
In Verbindung mit einer an sich bekannten Druckerzeugungs- oder Druckspeicheranlage mit Druckregelung erfolgt eine teilweise stufenlose Regelung dadurch, daß die Steuerkölbehen mit einem höheren oder niedrigeren Druck beaufschlagt werden, so daß die Ventilplatten später bzw. früher schließen.
Die erfindungsgemäße Steuerung der Fördermenge bei Gleichstrom-Kolbenverdichtern mit im Kolben eingebauten Saugventilen unterscheidet sich vorteilhaft von den bekannten Ausführungsarten im besonderen dadurch, daß zur Ausübung des Verfahrens nur Bauelemente des Verdichters, z. B. die Führungsbuchse, die Kolbenstange und der Arbeitskolben, verwendet und durch einfache Bohrungen verändert werden und daß keine zusätzlichen Steuerungsorgane oder Druckerzeugungseinrichtungen, wie z. B. Kolbenpumpen, Teleskoprohre, Rückschlagventile oder Drosseln, verwendet werden, die verschleißen und verschmutzen und im Inneren des Zylinders und des Kurbelgehäuses bei notwendigen Reparaturen schwer zugänglich sind.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel in zwei verschiedenen Kolbenstellungen dargestellt.
Die Abb. 1 zeigt im Schnitt den Arbeitskolben 1 mit der Ventilplatte 2 und der Fängerplatte 3 sowie die Kolbenstange 4 mit der Führungsbuchse 5. Die Druckbeaufschlagung der Steuerkölbchen 6 in den Bohrungen 7 erfolgt durch die Zuführungsbohrung 8, durch die Ausdrehung 9 in der Führungsbuchse 5, durch die Bohrungen 10, 11 und 12 in der Kolbenstange 4, durch die Bohrungen 13 in den Rippen des Arbeitskolbens 1. Die Bohrungen 8 und 13 sind durch die Stopfen 14 verschlossen.
Die Abb. 1 zeigt den Arbeitskolben 1 in der unteren Totpunktlage. In dieser Stellung sind die Bohrungen 7, 8, 10, 11, 12 und 13 mit der Ausdrehung 9 in der Führungsbuchse 5 verbunden, und das von außen durch den Stopfbuchsenflansch in Pfeilrichtung zugeführte Steuermedium beaufschlagt die Steuerkolben 6 und drückt die Ventilplatte 2 bis zum Anschlag gegen die Fängerplatte 3. Dieser Zustand hält so lange an, bis während des Arbeitskolbendruckhubes die Zuführungsbohrungen 11 die Oberkante der Führungsbuchse 5 überschritten haben. Von diesem Zeitpunkt an entweicht aus den Bohrungen 10, 11, 12, 13 und 7 der Steuerdruck in den Saugraum unterhalb des Kolbens 1. Die Ventilplatte 2 wird durch den Strömungsdruck des nach der Saugseite des Zylinders zurückströmenden Steuermediums geschlossen, wonach die Verdichtung im Zylinder beginnt. Die maximale Verminderung der Liefermenge ist dabei abhängig von der Länge der Ausdrehung 9 in der Führungsbuchse 5. Die Zuführungsbohrungen 11 und 12 sind in der Kolbenstange schräg und gegeneinander versetzt angeordnet.
Abb. 2 zeigt im Schnitt die Kolbenstange 4 mit der Führungsbuchse 5 in der oberen Totpunktlage, bei welcher die Zuführungsbohrung 8 und die Ausdrehung 9 durch die Kolbenstange 4 verschlossen und der Druck aus den Bohrungen 10, 11, 12, 13 und 7 in den Saugraum unterhalb des Kolbens 1 entwichen ist. Der Steuerdruck kann mit Hilfe einer an sich bekannten Regeleinrichtung verändert werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Regelung der Fördermenge von Gleichstrom-Kolbenverdichtern durch Offenhalten des im Arbeitskolben angeordneten Saugventils mittels Steuerkölbchen, dadurch gekenn- zeichnet, daß das Steuermedium von außen her durch die Führungsbuchse, die Kolbenstange und den Arbeitskolben den Steuerkölbchen zugeführt wird, die das Saugventil während des Druckhubes so lange offenhalten, bis der Strömungsdrucl: des zur Saugseite zurückströmenden Fördermediums größer geworden ist als der auf die Steuerkölbchen einwirkende Steuerdruck, oder das Steuermedium in Abhängigkeit vom Kolbenstangenhub in den Saugraum des Verdichterzylinders abströmt.
2. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Zuführung des Steuermediums in der Führungsbuchse (5) eine Zuführungsbohrung (8) und eine Ausdrehung (9), in der Kolbenstange Bohrungen (10, 11, 12) und im Arbeitskolben (1) Bohrungen (13) vorgesehen sind, wobei die Bohrungen (11) der Kolbenstange nach deren Teilhub den oberen Rand der Führungsbuchse (4) überschreiten.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (11, 12) in der Kolbenstange (4) gegeneinander versetzt und schräg verlaufen.
4. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdruck einer an sich bekannten Druckerzeugungs- oder Druckspeicheranlage mit oder ohne Druckregelung entnommen wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 886 949; Ch. B o u ch 6, »Kolbenverdichter«, 2. Auflage, Springer-Verlag, Berlin-Göttingen-Heidelberg, 1950.