DE1943936A1

DE1943936A1 - Schutzanordnung fuer einen Verdichter

Info

Publication number: DE1943936A1
Application number: DE19691943936
Authority: DE
Inventors: Jensen Jens Erik Gammelby
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1969-08-29
Filing date: 1969-08-29
Publication date: 1971-03-18
Also published as: CA933259A; FR2059270A5; GB1327055A; NL7011382A; CH501836A; NL167224B; SE360709B; NL167224C

Description

Schutzanordnung für einen Verdichter

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzanordnung für einen Verdichter mit zwei oder mehr Zylindern oder Zylindergruppen, bei dem die Druckseite durch einen temperaturabhängigen Fühler überwacht ist, der bei Übertemperatur den Verdichterantrieb abschaltet. Insbesondere eignet sich eine solche Schutzanordnung für einen Kältemittelverdichter.

Wenn bei einem Zylinder das Druckventil bricht, wird bei einem Saughub nicht, wie üblich, kaltes Sauggas in den Zylinder eingeführt, sondern es kehrt das zuvor verdichtete heiße Druckgas in den Zylinder zurück und wird beim folgenden Druckhub unter weiterer Wärmeentwicklung wieder verdichtet. Da die ganze mechanische Leistung beim Hin- und Hergang des Kolbens in Wärme umgesetzt wird und keine Kühlung durch einströmendes Sauggas erfolgt, ergibt sich eine Temperaturerhöhung, die nach kurzer Zeit zu einem Festfressen des Zylinders und dadurch zu einem erheblichen Schaden an der Verdichteranlage führt.

Man hat auf verschiedene Weise mit Hilfe einer Temperaturüberwachung versucht, den Verdichter abzuschalten, bevor es zu den geschilderten Schäden kommt. Dabei ergaben sich aber erhebliche Schwierigkeiten, insbesondere wenn der Verdichter mehrere Zylinder aufwies und nur bei einem das Druckventil brach.

So ist es bekannt, die einzelnen Zylinder an der Außenseite mit einem Temperaturfühler zu versehen. Wegen der großen Masse des

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Zylinders und seiner Verbindung mit den übrigen gekühlten Zylindern sprach aber ein solcher Temperaturfühler in der Regel zu spät an.

Des weiteren ist es bekannt, am Ausgangs-Druckrohr des Verdichters, also der gemeinsamen Druckleitung, einen Temperaturfühler anzuordnen. Dieser Fühler mußte aber schon bei sehr kleinen Temperaturerhöhungen ansprechen, weil die dort gemessene Temperatur im wesentlichen von der Temperatur des durch die intakten Zylinder geförderten Druckgases bestimmt war und heißeres Gas des defekten Zylinders nur in vermindertem Maße beigemischt wurde» Infolgedessen ließ sich der Fehler auch auf diese Weise nicht einwandfrei nachweisen. Vielmehr geschah es häufig, daß der Temperaturfühler schon bei einem geringen Anstieg der Umgebungstemperatur ansprach.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzanordnung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, mit deren Hilfe der Verdichter rasch und sicher abgeschaltet werden kann, bevor nach einem Bruch des Druckventils Schäden auftreten können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Druckventilkamin er jedes Zylinders oder jeder Zylindergruppe ein temperaturabhängiger elektrischer Widerstand angeordnet ist und daß der Antrieb durch eine gemeinsame, diese Widerstände und eine Relaisanordnung aufweisende Schaltung überwacht ist.

Bei dieser Schutzanordnung befindet sich in jeder Druckventilkammer ein elektrischer Widerstand als Temperaturfühler. Da jeder Temperaturfühler dem aus einem Zylinder austretenden Druckgas ausgesetzt ist, steigt die Temperatur am Fühler beim Auftreten eines Fehlers erheblich an. Es ist daher auch eine große Temperaturdifferenz bis zur Abschalttemperatur zulässig, z.B· 10 - 20⁰C₀ Infolgedessen ist die Anordnung gegen äußere Einflüsse sehr unempfindlich· Da der Meßfühler in der Druckventilkammer angeordnet ist, spricht er auch schneller an. Infolgedessen ist bei einem Druckventilbruch ein rasches und

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- 3 sicheres Abschalten des Verdichters gewährleistet.

Die Schutzanordnung eignet sich sowohl für Verdichter mit in Reihe liegenden Zylindern als auch für Verdichter mit parallel geschalteten Zylindern· Beispielsweise können die Zylinder in bekannter Weise Y-förmig oder sternförmig angeordnet sein. Wenn die Zylinder gruppenweise zusammengefaßt sind und jede Gruppe eine gemeinsame Druckventilkammer hat, genügt es, jeweils einen Temperaturfühler in diesen gemeinsamen Druckventilkammern anzubringen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Widerstände in Reihe geschaltet sind. Diese Reihenschaltung kann dann ein einziges Relais steuern. Gegenüber einer Parallelschaltung ergibt sich noch der Vorteil, daß bei den gebräuchlichen temperatürabhängigen Widerständen die Temperaturänderung an einem Meßfühler zu recht erheblichen Widerstandsänderungen der Reihenschaltung führen kann,

Zweckmäßigerweise sind die Widerstände PTC-Widerstände, deren Widerstandswert; mit steigender Temperatur zunimmt. Hier sind Widerstände mit einer sehr steilen Kennlinie im Handel erhältlich, so daß hei Erreichen der Abschalttemperatur große Widerstandsänderungen auftreten. Darüber hinaus erhält man eine Selbstüberwachung; denn das Relais wird mit Ruhestrom betrieben und fällt nicht nur ab, wenn ein Fehler auftritt, sondern auch dann, wenn wegen Fortfalls der Spannung die Schutzanordnung unwirksam ist.

Es ist erstrebenswert, daß der Temperaturfühler möglichst rasch anspricht, damit sofort nach Erreichen der Abschalttemperatur des Gases auch tatsächlich das Abschalten erfolgen kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Widerstand über eine Halterung aus einem Material geringer Wärmeleitfähigkeit an den Metallteilen der Druckventilkammerwand befestigt ist.

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Bei einer solchen Anordnung, die ganz generell für die Messung der Gastemperatur bei einem Verdichter, auch wenn er nur einen Zylinder aufweist, geeignet ist, sorgt die Halterung dafür, daß der Widerstand tatsächlich annähernd die Temperatur des Gases annimmt, daß also nicht ein erheblicher Teil der vom Gas zugeführten Wärme über einen Nebenschluß zum kühleren Gehäuse abgeleitet wird«

Insbesondere kann die Halterung aus einem durch die Kammerwand ragenden Rohr bestehen, dessen inneres Ende verschlossen ist und in wärmeleitendem Kontakt mit dem Widerstand steht» Ein solches verschlossenes Rohr trennt den elektrischen Widerstand vom Gas bzw. dem Verdichterkreislauf, so daß weder störende chemische Reaktionen zu erwarten sind, noch abbröckelndes Material des Widerstandes den Kreislauf verunreinigen kann. Da das Rohr eine dünne Wandstärke haben kann, wird der Wärmefluß zwischen Gas und Widerstand praktisch nicht behindert; ein Wärmeabfluß über die dünne Rohrwandung zum Gehäuse ist aber praktisch unterbunden.

Hierbei kann das Rohr in einem der Befestigung in der Kammerwand dienenden Schraubstutzen angeordnet sein und zumindest über einen Teil der Höhe des Schraubstutzens einen Abstand von dessen Innenumfang haben. Auf diese Weise erhält man ein langes Rohr mit entsprechenden wärmehemmenden Eigenschaften. Trotzdem braucht der Fühlerwiderstand nur wenig in die Druckventilkammer hineinzuragen. Es hat sich gezeigt, daß bei guter Wärmeisolation vom Gehäuse ein Abstand von rund 1 cm von der Druckventilkammerwand - unabhängig von der Art des Verdichters und der Größe der Druckventilkammer - genügt, um ein einwandfreies Ansprechen des Fühlerwiderstandes zu gewährleisten. Die beschriebene Anordnung ist daher universell bei Verdichtern der verschiedensten Größe und Art verwendbar.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel besteht die Halterung aus einer Glasdurchführung in der Kammerwand, in welche ein Träger für den Widerstand und elektrische Zuleitungen eingebettet

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sind. Es genügt eine elektrische Zuleitung, wenn der Träger die andere Zuleitung bildet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Verdichter mit vier parallel geschalteten Zylindern und einer erfindungsgemäßjen Schutzanordnung,

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch den oberen Teil einer aus zwei Zylindern bestehenden Gruppe mit gemeinsamer Druckventilkammer, wobei eine erste Ausführungsform eines Widerstands-Temperaturfühlers vorgesehen ist, und

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines Widerstands-Temperaturfühlers, teilweise in Seitenansicht, teilweise im Schnitt.

Figo 1 zeigt schemtisch einen Elektromotor 1, der über eine Antriebswelle 2 mit Kupplung 3 einen Verdichter 4 antreibt, der vier Zylinder 5 besitzt. Der Verdichter besitzt eine gemeinsame Saugleitung 6 und eine gemeinsame Druckleitung 7.

Jedem Zylinder ist eine Druckventilkammer 8 zugeordnet. Die Druckventilkammern sind über Leitungsabschnitte miteinander A,

und mit der Druckleitung 7 verbunden. In jeder Druckventilkammer 8 befindet sich ein PTC-Widerstand 9. Diese Widerstände sind miteinander und mit einem Relais 10 in Reihe geschaltet. Das Relais betätigt einen Doppelschalter 11 im Stromkreis des Motors 1. Der Motor 1 und die Schutzschaltung 9, 10 werden von einer gemeinsamen Spannungsquelle 12 über einen Hauptschalter 13 betrieben. Wenn in einem der Zylinder 5 das Druckventil bricht, steigt die Gastemperatur von dem Betriebswert, der je nach den Umständen zwischen 100 und 14O°C

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liegen kann, in kurzer Zeit rasch an. Die PTC-Widerstände 9 sind.so ausgelegt, daß bei einem Temperaturanstieg von 20⁰C eine solche Widerstandserhöhung eintritt, daß der Haltestrom des Relais 10 unterschritten wird. Infolgedessen öffnet der Schalter 11, und der Antriebsmotor 1 wird angehalten, bevor es zu dem befürchteten Festfressen des Kolbens im Zylinder kommt, Da das Ansprechen des Relais 10 einen bestimmten Fehler, nämlich den Bruch eines Druckventils anzeigt, kann rasch eine entsprechende Reparatur vorgenommen werden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 sind zwei Zylinder 14 und 15 mit zugehörigen, gegenläufig angetriebenen Kolben 16 und 17 zu einer Gruppe mit einer gemeinsamen Druckventilkammer 18 zusammengefaßt. Die Druckventilkammer wird durch einen Deckel abgeschlossen, der sich auf eine Ventilplatte 20 aufsetzt und mit einer Druckleitung 21 verbunden ist. Jedem Zylinder ist in der Ventilplatte .20 ein Durchbruch 22 bzw. 23 zugeordnet, der durch ein federbelastetes Druckventilplättchen 24 bzw_o 25 abgedeckt ist.

In die Wand des Deckels 19 ist ein Schraubeinsatz 26 eingeschraubt, der aus einem äußeren Metallstutzen 27 und einer Glasdurchführung 28 besteht. In die Glasdurchführung ist ein Träger 29 für einen PTC-Widerstandskörper 30 und eine Zuleitung 29a eingebettet. Der Träger 29 dient als zweite Zuleitung. Das Glas der Durchführung 28 bildet eine Wärmeisolierung, die verhindert, daß dem Widerstandskörper 30 zugeführte Wärme zum Deckel 30 abwandert. Da der Widerstandskörper 30 unmittelbar der Temperatur des Druckgases, das aus den Zylindern austritt, ausgesetzt ist, vermag der Widerstandskörper 30 eine Temperaturerhöhung, die infolge eines Bruchs eines der Druckventile 24 ader 25 entsteht, sehr rasch festzustellen.

In den Ausführungsbeispielen sind die Saugventile nicht dargestellt. Sie haben eine übliche Ausführung und liegen beispielsweise in einer anderen Schnittebene. Die Zweizylindergruppe nach Fig. 2 kann beispielsweise je einen der Zylinder 5

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in Fig» 1 ersetzen.

Gemäß Fig. 3 ist in eine Wand 31 einer Druckventilkammer 32 ein Schraubstutzen 33 eingeschraubt. Der Stutzen besitzt einen sich nach unten erweiternden Durchbruch 34, in welchen ein Rohr 35 aus dünnem, rostfreien Stahl derart eingesetzt ist, daß über einen erheblichen Teil des Schraubstutzens 33 ein Spiel 36 zwischen beiden Teilen besteht. Das Stahlrohr hat einen Boden 37 und eine Wandstärke von etwa 0,1 mm. Im Boden befindet sich ein PTC-WiderStandskörper 38, der mittels einer Kunstharzfüllung am Rohrboden 37 befestigt ist. Vom Körper 38 führen zwei Zuleitungen 39 zu einem Klemmbrett 40, an welchem auch die äußeren Zuleitungen angeklemmt werden können. Eine Überwurfmutter 41 hält eine abdichtende Gummimuffe 42 und eine Ausführungshülse 43 fest.

Der Widerstandskörper 38 nimmt durch die dünne Wand des Bodens 37 sehr rasch die Temperatur des Gases in der Druckventilkammer 32 an. Die lange Zylinderwand des Rohres 35 verhindert aber einen Wärmeabfluß zur Gehäusewand 31.

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Claims

- 8 Patentansprüche

( 1.iSchutzanordnung für einen Verdichter mit zwei oder mehr Zylindern oder Zylindergruppen, bei dem die Druckseite durch einen temperaturabhängigen Fühler überwacht ist, der bei Übertemperatur den Verdichterantrieb abschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druckventilkammer jedes Zylinders oder jeder Zylindergruppe ein temperaturabhängiger elektrischer Widerstand angeordnet ist und daß der Antrieb durch eine gemeinsame, diese Widerstände und eine Relaisanordnung aufweisende Schaltung überwacht ist.
2. Schutzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände in Reihe geschaltet sind.
3. Schutzanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände PTC-Widerstände sind.
4. Schutzanordnung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand über eine Halterung aus einem Material geringer Wärmeleitfähigkeit an den Metallteilen der Druckventilkammerwand befestigt ist.
5. Schutzanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung aus einem durch die Kammerwand ragenden Rohr besteht, dessen inneres Ende verschlossen ist und in wärmeleitendem Kontakt mit dem Widerstand steht.
6. Schutzanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr in einem der Befestigung in der Kammerwand dienenden Schraubstutzen angeordnet ist und zumindest über einen Teil der Höhe des Schraubstutzens einen Abstand von dessen Innenumfang hat.
7. Schutzanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung aus einer Glasdurchführung in der Kammerwand besteht, in welche ein Träger für den Widerstand und elektrische Zuleitungen eingebettet sind.

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