DE1403470A1

DE1403470A1 - Motorgetriebene Schraubenkompressoranlage mit Regelvorrichtung

Info

Publication number: DE1403470A1
Application number: DE19601403470
Authority: DE
Inventors: Andersson Sven Bertil; Holdo Jan Kristian
Original assignee: Atlas Copco AB
Current assignee: Atlas Copco AB
Priority date: 1959-01-27
Filing date: 1960-01-21
Publication date: 1968-12-05
Also published as: FR1246037A; US3122308A

Description

PATENTANWALTS

Dr. Andrejewski ^p ^H °^{3 47}°'⁹

Dr.-Ing. Honke

43Essen,KettwigerStr.36 ' ^_n-_o

UAtburg) Essen, den 5· Mai 1968

Telefon 225802/03

C 15 178 /Kr)

Patentanmeldung der Firma
Atlas Copco Aktiebolag
Nacka/S chwe den

Motorgetriebene Schraubenkompressoranlage mit Regelvorrichtung

Es ist bereits ein automatisches, pneumatisches Druckentlastungsventil zur Leerlaufregelung von Kompressoren bekannt ( vgl. deutsche Gebrauchsmusterschrift 1 752 532), das so gestaltet ist, daß das Ventil bei einem eingestellten Druck öffnet, wobei das Ventil vollkommen öffnet und also die gesamte Liefermenge des Kompressors in nachteiliger Weise in die Atmosphäre leitet, da ein federbelasteter Kolbenschieber bei einem gewissen Druck auf die Ringfläche des Kolbenschiebers gegen den eingestellten Druck der Feder öffnet. Sobald der Kolbenschieber des bekannten Ventils seinen Sitz verläßt, wirkt die Steuerluft auf der ganzen Stirnseite des Kolbenschi'ebers, so daß der Kolbenschieber auch bei fallendem Druck in einer angehobenen Stellung verbleibt» Sobald der Kolbenschieber seinen Sitz verläßt, strSmt die Steuerluft in die Merabrankammer und bewegt den Membrankolben und den Ventilteller in die volle Offnungslage· Das Ventil kann keine

Unterlagen (Art. 7 § l Abs. 2 Nr. 1 Satz 3 des Änderungsgas, v. 4. 9.1967)

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Zwischenstellungen einnehmen. Wenn der Druck der Steuerluft auf einen bestimmten niedrigen Wert abgefallen ist, schließt der Steuerkolben und bleibt in der Schließstellung auf seinem Sitz, da die Steuerluft nun wieder auf die Ringfläche wirkte Bas Ventil schließt dann und die Steuerluft in der Membrankammer entweicht durch die Entlüftungsbohrung»

Bekannt ist schließlich auch ein Sicherheitsventil für eine Hochdruckumfüllpumpe ( s. deutsche Patentschrift 724 497) insbesondere für eine Sauerstoffumfüllpumpe, das in die Saugleitung der Hochdruckumfüllpumpe ausbläst und das trotz wechselnden Druckes in der Saugleitung stets bei demselben Druck in der Druckleitung öffnet» Die unter dem Druck einer Einstellfeder stehende Stange des bekannten Sicherheitsventils ist dabei von einer elastischen Abdichtung umgeben, deren mittlerer Querschnitt dem der wirksamen Yentilfläche entspricht und die die Ventilstange nachgiebig und gasdicht mit dem Deckel des Ventils verbindet»

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung ssu schaffen, welche schnell arbeitet und schnell wirksam ist, um den Lieferdruck einer Motorkompressoreinheit innerhalb enger Grenzen zu regulieren und um die gesamte Lieferung von einem oder mehreren Motorkompressoren eines Aggregats zu unterbrechen, wenn ein gewisser Lieferdruck in der Lieferleitung überschritten wird. Insbesondere hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Regelvorrichtung für ein aus zwei motorgetriebenen Kompressoren bestehendes Aggregat zu schaffen. Ein anderer Zweck der Erfindung ist, eine Regelvorrichtung für ein Aggregat zu schaffen, welches aus eines oder mehreren positiv arbeitenden Schraubenkos»- pressoren besteht· Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es,

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eine Regelvorrichtung für ein Motorkompressoraggregat zu schaffen, welches geeignet ist, Startluft für einen Flugzeugmotor und insbesondere für einen Flugzeug-Jet-Motor zu liefern· Endlich hat. sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Regelungsvorrichtung für ein Motorkompressoraggregat zu schaffen, welches Luft für die Luftkonditionierung eines Flugzeugführerraumes oder einer Passagierkabine liefert·

Die Erfindung betrifft eine motorgetriebene Schraubenkompressoranlage mit Regelvorrichtung, die mit einer Lieferleitung vom Kompressor kommuniziert und mit einem kraftgetriebenen Ausblaseventil versehen ist. Die Erfindung besteht darin, daß das Ausblaseventil als stetig verstellbares Ventil ( und nicht als Auf/Zu-Ventil) ausgeführt ist und eine Auslaßleitung zur Atmosphäre vom Ausblaseventil vorgesehen ist, die einen Schalldämpfer enthält, und daß ferner eine druckempfindliche Vorrichtung, betätigt vom Druck in der Lieferleitung und wirksam, um die Kraftzufuhr für die Betätigung des kraftgetriebenen Ausblasevensile zu besorgen, angeordnet ist·

Die Vorteile der neuen Schraubenkompressoranlage sind insbesondere darin zu sehen, daß der Kompressor bei Erreichung eines gewissen Betriebdruckes voll belastet weiterläuft, wobei mit Rücksicht auf die Lieferungsmenge ein Teil oder die ganze Lieferungsmenge zur Atmosphäre abgeleitet wird« Der Kompressor läuft also belastet weiter· Dies be» deutet, daß der Kompressor nach Bedarf beinahe augenblicklich die volle Lieferungsmenge in die Leitung schicken kann,

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ohne zuerst rom Leerlauf auf Vollast umgestellt werden zu müssen·

Die Schraubenkompreseoranlage nach der Erfindung ist

in der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigern

Fig· 1 eine Seitenansicht eines jeep-montierten Motorkompressoraggregates t welches imstande ist, Druckluft für das Starten von Flugzeug-Jet-Motoren oder für die Luftkonditionierung des Führerraumee oder der Fassagierkabine eines Flugzeuges oder dergleichen zu liefern»

Fig· 2 einen Grundriß des jeep-montierten Aggregates gemäß Figur 1 und die

Fig· 5 und 4 verschiedene Einzelteile des Aggregat« in einem größeren Maßstab·

Die dargestellte Ausführungsform der Erfindung besteht aus zwei Motorkompressoren angeordnet an einem beweglichen Rahmen 1, ζ·Β· an einem Jeep· Jeder Motor-Kompressor enthält einen Verbennungsmotor 2, gekuppelt mit einer geschwindigkeitserhöhenden Zahnradübersetzung 3 mittels einer automatischen Zentrifugalkupplung oder dergleichen und einem Schraubenkompressor 4, getrieben durch den Verbrennungsmotor durch die Zahnradübersetzung· Obgleich die Erfindung besonders für Motorkompressoraggregate einschließlich Schraubenkompressoren geeignet ist, kann sie auch in Verbindung mit Motorkompressoraggregaten, enthaltend einen oder mehrere positive Kompressoren von anderer gut bekannter Art, z.B. hin- und hergehende Kolbenkompressoren und Drehkolbenkompressoren, Schleuderkompressoren oder dergleichen angewandt werden· 5 zeigt einen Luftansaugfilter für die Verbrennungsmotoren und 6 einen

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Ausblaseschalldämpfer) an welchen Auspuffrohre 7 von den Verbrennungsmotoren angeschlossen sind. Die Verbrennungsmotoren sind mit gebräuchlichen Geschwindigkeitsreglern 68, z.Be Zentrifugalreglern, versehen, die in üblicher Weise für die gewünschte Geschwindigkeit eingestellt sein können, wobei der Regulator dann durch Regulierung der Brennstoffzufuhr zum Motor in üblicher v/eise die Geschwindigkeit konstant hält« Jeder Schraubenkompressor ist versehen mit einem Lufteinlaßfilter und Einlaßschalldämpfer 8 und die Druckluft von jedem Kompressor wird durch ein Rohr 9 über ein Rückschlagventil 1o an einen Druckausgleicher 11 geliefert, welcher gleichzeitig als Schalldämpfer dient und dann an eine Lieferungsleitung 12· Das Rohr 9 kommuniziert mit einem einstellbaren Sicherheitsventil 13, versehen mit einem Ventilorgan 14, das mittels einer Feder 13 belastet ist, deren Spannung mittels eines Sohraubenbolzens 16 eingestellt werden kann» Das Sicherheitsventil 13 hat eine Auslass» öffnung 17» durch welches die gesamte Luftmenge vom Korn* pressor ausgelassen werden kann« Das Rohr 9 ist weiterhin verbunden mit einem entlastungsventil 18, welches mit einem Ventilorgan 19 versehen ist, belastet mittels einer feder und betätigt mittels einer Wicklung 21, welche bei Erregung das Ventilorgan 19 hebt und den Kompressor entlastet. Das Ventilgehäuse 18 ist mittels eines Rohrs 22 verbunden mit einem Schalldämpfer 23, welcher für beide Kompressoren 4»4 gemeinsam ist. 24 zeigt einen Schalter, mit welchem der Strom von einer -Batterie 25 an einen elektrischen Start·» motor 26 für die Motoren 2 geschlossen werden kann· ITach dem Schließen des Schalters 24 ist der Stromkreis durch •in Beiais 27 geschlossen, welches einen Schalter 23 mit einer gewissen Zeitverzögerung betätigt· Der Schalter 28

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bricht den Strom von einer Betterie 29 zur Wicklung 21 des Entlastungsventils 18, so daß das Ventil durch die Feder 2o geschlossen wird.

Das Rückschlagventil 1o enthält ein Ventilorgan 3o, welches durch die Schwerkraft geschlossen wird, und das Rückschlagventil ist mit dem Druckausgleicher 11 durch eine Expansionskupplung 31 verbundene Das Rückschlagventil verhindert, daß ein Kompressor als Motor arbeitet, wenn nur der andere Kompressor betätigt ist« Der Ausgleicher 11 ist zentral mittels einer Scheidewand 32 in Kammern 33 und 34 geteilt, jede Kammer ist mit einem der Kompressoren 4 verbunden und enthält eine Anzahl von Platten 35 verschiedener Länge, die eine Anzahl von Kammern 36 von verschiedener Länge bildet, die zu einem gewissen Druckausgleich und einer Dämpfung in der Kompressorlieferungsleitung führen· Die Kammern 33 und 34 sind je an sich mit der Lieferungsleitung 12 durch Rohre 37 und 38 verbunden· Die Leitung 12 ist durch einen Schlauch 39 und eine lösbare Kupplung 40 mit dem Lufteinlass 4I eines Flugzeuges verbunden, dessen Vorderteil bei 42 angedeutet ist· Die Leitung ist weiterhin mit einem Abblaseventil 43 verbunden, welches für beide Kompressoren gemeinsam ist und welches mit einem Auslaßrohr 44 und dem Schalldämpfer 23 verbunden ist» Das Ventilgehäuse 43 enthält ein pneumatisch balanciertes Ventilorgan 45» versehen mit zwei Ventilscheiben 46 und auf einer gemeinsamen Spindel, verbunden mit einer Membran 48· Diese Membran ist im oberen Teil 66 dee Ventilgehäuses 43 angeordnet, in welchem eine Kammer 49t verbunden mit der Atmosphäre durch eine Öffnung 67 und enthaltend eine Feder 5o, an einer Seite der Membrane ausgebildet ist und

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eine zweite Kammer 51 an der entgegengesetzten Seite der Membrane· Die hammer 51 ist verbunden durch eine Öffnung 65 und ein Rohr 52 mit einem Rohr 53 und der Lieferungeleitung 12 vom Kompressor· Die Kammer 51 und Membran 48 bilden eine Torrichtung zur Kraftbetätigung des Ventilorgans 45· Ein Rohr 54 verbindet das Rohr 5? und die Leitung 12 zu einem Balg 55» angeordnet in einem Gehäuse 56. Jedoch ist es auch möglich) die Membrane 48 mittels einer anderen Druckflüssigkeit als die Druckluft in der Lieferungsleitung 12 zu betätigen und die Leitung 52 kann daher in solch einem Falle zu einer anderen Druckflüssigkeitsquelle als die Leitung 12 angeschlossen sein» Im Gehäuse 56 ist ein schwenkbarer Arm 57 angeordnet und an einem Zapfen 58 gelagert und in einer Richtung durch den Balg 55 gedruckt und in entgegengesetzter Richtung durch eine Feder 59 betätigt, deren Spannung mittels eines Schraubenbolzens 60 eingestellt werden kann· Der Hebel 57 trägt ein Ventilorgan 61, welches mit einer Düse zusammenarbeitet, welche eine öffnung 63 hat und mit einem Schlauch 64 mit der hammer 51 im Gehäuse 43 verbunden ist. Das Gehäuse 56 und die darin angebrachten Vorrichtungen bilden einen Verstärker, um eine kleine Druckänderung in der Leitung 12 in einen grossen Kraftimpuls zwecks Betätigung des Ventile 45 umzuwandeln·

Die Wirkungsweise der oben beschriebenen Vorrichtung ist wie folgtt

Wenn der Schlauch 39 mittels der Kupplung 40 an das Flugzeug angeschlossen worden ist und der Bedienende ein Signal vom Flugzeug erhält, Druckluft zuzuführen, zum Beispiel beim Starten der Flugzeug-Jet-Motoren, dann drückt

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er den Startknopf für die Verbrennungemotoren und schließt dabei den Schalter 24· Dadurch werden die Motoren 2,2 und die Kompressoren 4»4 anlaufen und die ron den Kompressoren gelieferte Luft entweicht zuerst durch die Entlastungsventile 18 und den Schalldämpfer 2$ zur Atmosphäre· Nach einer gewissen Zeitverzögerung wird der Schalter 28 geöffnet und die Wicklung 21 ab» magnetisiert^ so daß das Ventil 19 schließt und die Kompressoren anfangen, Druck in der Lieferungeleitung 12 aufzubauen. Die Ventile 46,47 sind durch die Feder 5o geschlossen, da kein Druck in der Kammer 51 Tor» handen ist. Die oben erwähnte Entlastungs-vorrichtung ist nicht immer notwendig· Enthält das Motorkompressoraggregat Schraubenkompressoren, so kann das Entlastungsventil 18 manchmal weggelassen werden. Das Ventil 43 wird während des Startens geschlossen gehalten auf Grund der Wirkung der Feder 5o. Die Luft, welche in die Lieferungsleitung 12 gepresst wird, wird in der dargestellten Ausführungsform als Arbeitsflüssigkeit für die Membran 48 benutzt und bewegt die Ventilscheiben 46,4? zu mehr oder weniger offener Lage« Die Luft wirkt weiterhin im Balg 55 und ist geneigt, das Ventilorgan gegen die Wirkung der Feder 59 zu schließen· Während des Ansteigens des Druckes in der Leitung 12 drosselt zunächst das Ventil 61 die Öffnung 63 bis zu einem gewissen Grad, so daß weniger Luft aus der Kammer 51 durch die Öffnung 63 entweicht als durch die öffnung 65 geliefert wird, und bei einem vorausbestimmten Druck in der Leitung 12 schließt das Ventil"61 die Öffnung 63, wodurch ein schnelles Ansteigen des Luftdruckes in der Kammer 51 verursacht wird. Die Öffnung 65 ist kleiner als die Öffnung 63, so daß, wenn die öffnung 63 völlig offen ist, mehr Luft durch die öffnung 63 entweichen kann als durch die Öffnung 65 zugeführt wird« Wenn Druckluft in das Flugzeug geliefert

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wird und die Zufuhr von den Kompressoren den Luftverbrauch des Flugzeuges überschreitet» wird das Ventil 46,47 teilweise geöffnet. Der Druck in der Hauptlieferungsleitung 12 wird dann konstant auf einem gewünschten Wert gehalten, der durch Einstellung der Spannung der Feder 59 erreicht wird· Wenn die Flugzeugmotoren starten, wird die Leitung 4I i^m Flugzeug unmittelbar geschlossen und der Druck steigt in der Leitung 12, wodurch die balancierten Ventile 46,47 sich sehr schnell öffnen. Die gesamte Luftmenge von den Kompressoren wird dann durch die Ventile 46,47 ^un<* d-^en Schalldämpfer 23 zur Atmosphäre ausgelassen« Der Bedienende stoppt dann die Motoren 2,2 oder läßt sie leer laufen bis zum weiteren Gebrauch.

Wenn Druckluft für eine Luftkonditionierung oder Erwärmung der Flugzeugkabinen gewünscht wird, ist es gewöhnlich ausreichend, die Schraubenkompressoren bei herabgesetzter Geschwindigkeit laufen zu lassen·

Die vorstehend beschriebene Doppel-Kompressorqnordnung hat den Vorteil, daß für Startzwecke als Noteinrichtung lediglich ein Kompressor für eine kurze Zeit betätigt werden kann, um die gesamte Luft, die für das Starten eines großen Jet-Motors erforderlich ist, zu produzieren· Jedoch ist für viele Jet-Motoren von massiger Größe ein einziger Hotorkompressor ausreichend« Die Krfindung ist daher nicht beschränkt auf den Gebrauch von Doppelkompressoren, selbst wenn diese Anordnung vorteilhaft ist und einen erhöhten Sicherheitsspielraum bietet, falls eine Maschine des Motorkompressoraggregats versagen sollte.

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Claims

- 1ο -

Ansprüche

Motorgetriebene Schraubenkompressoranlage mit Regelvorrichtung» die mit einer Lieferleitung vom Kompressor kommuniziert und mit einem kraftgetriebenen Ausblaseventil versehen ist, dadurch gekennzeichnet) daß das Ausblaseventil als stetig verstellbares Ventil ( und nicht als Auf/Zu-Ventil) ausgeführt und eine Auslaßleitung (44) zur Atmosphäre vom Ausblaseventil vorgesehen ist, die einen Schalldämpfer (23) enthält, und daß ferner eine druckempfindliche Vorrichtung (56) betätigt vom Druck in der Lieferungsleitung und wirksam, um die Kaftzufuhr bei der Betätigung des kraftgetriebenen Ausblaseventils zu besorgen, angeordnet ist.

2·) Kompressoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (2) mit konstanter Drehzahl arbeitet.

3·) Kompressoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das faaftgetriebene Ausblaseventil (43) pneumatisch balanciert ist·

4·) Kompreesoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sicherheitsventil (14) vorgesehen ist, welches nit der Lieferleitung (9,12) in Verbindung steht und so bemessen ist, daß es die ganze Luftmenge des Kompressors unmittelbar in die Atmosphäre abgeben kann, wenn

Unterlagen (Art 7 $ I Aös. 2 Nr. Χ Satz 3 des ÄnderunOHjßa-«'. 4-3.1357?

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ein vorausbestimmter Druck in der Lieferleitung überschritten wird·

5·) Kompressoranordnung mit Regelvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Ausblaseventil eine Ventilspindel besitzt, sowie eine Membran, welche mit der Ventilspindel verbunden ist, ein Gehäuse, in welchem die Membran eine Scheidewand bildet, eine Feder, welche die Ventilspindel in einer Richtung bewegt, eine Kammer im Gehäuse, begrenzt von der Membran, eine Verbindung zwischen der Kammer und der Lieferleitung zur Zufuhr von Druckluft in die Kammer, welche der Federwirkung entgegenwirkt, eine Auslaßleitung in Verbindung mit der Kammer, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorriohtung(5>6) zur Steuerung des Auslasses von Luft durch diese Auslaßleitung, umfassend einen Hebel ( 57)» ein Organ (61) an diesem Hebel bewegbar und von einer Auslaßöffnung (6?) in der genannten Auelaßleitung zwecks Steuerung der Menge der Luft, welche durch diese Leitung entweicht, einen Balg (55) in Verbindung mit der Lieferleitung (12) und wirksam, um das Organ (61) zu bewegen zur Verminderung des Luftaueflusses durch die Luftauslaßleitung (64) bei Erhöhung des Druckes in genanntem Balg und einer einstellbaren Feder (59)» welche der Hebel entgegendem Balg betätigt, vorgesehen ist.

Die Patentanwälte Dr. Andrejewski Dr. Honke

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