DE2062102A1 - Geschlossener Kolbenkompressor - Google Patents

Description

Geschlossener Kolbenkompressor

Die Erfindung betrifft einen geschlossenen Kolbenkompressor, mit Vorrichtung zur Änderung der Leistungsabgabe eines KehrZylinderkompressors.

Derartige geac-Ilossene Kompressoren werden verwendet, v/enn das angesaug" *..uid das abgegebene Gas nicht mit der Umgebungsluft- in Verbindung treten darf, wobei die geschlossene Ausführung gleichzeitig eine wirksame Schalldämpfung ermöglichen soll. Die Leistungsabgabe derartiger geschlossener Kompressoren soll in einfacher und sicherer Art steuerbar sein.

Line ganze Anzahl von Verfahren zur Steuerung der Leistungsabgabe und Vorrichtungen zur Wegnahme der Last von einem oder mehreren Zylindern eines Kompressors r.ind schon beschrieben worden. Ein bekanntes Verfahren bor;höht darin, daf3 das Ansaugventil offen gehalten wird,

109827/0980 _ _? _

BAD ORlGINAU

so daß das angesaugte Gas nicht der Kolbentätigkeit unterworfen wird. Das Ansauggas tritt während des Ansaughubes in den Zylindern ein und wird während des Auspuffhubes in den Ansaugraum zurückgeworfen.

Ein anderes Verfahren, das dem erfindungsgemäßen ähnlich ist, wird mit Ansauggasdrosselverfahren bezeichnet. In diesem System sind Einrichtungen zur Steuerung des Flusses des Ansauggases vom Verdampfer zum Kompressor vorgesehen. Wenn der Fluß aber gesteuert wird, ergibt dies oft eine Überhitzung des Kompressors infolge der thermodynamischen Verluste, die mit der Drosselung von Ansauggas verbunden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuersystem für die Leistungsabgabe vorzusehen, das besonders geeignet ist für einen geschlossenen Mehrzylinderkompressor, bei dem sich die Strömungskanäle und das Strömungssteuerventil im Zylindergehäuseteil des Kompressors befinden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgem'lß dadurch gelöst, dass der Kompressor ein Gehäuse mit Zylindern hat, wobei ,jeder Zylinder einen Kolben, ein Ansaugventil, ein Auspuffventil und unabhängige Kammern hat, die mit den zugehörigen Ansaugventilen dieser Zylinder in Verbindung stehen, wobei diese Kammern durch eine Trennwand voneinander _;;ebrennt sind, daß er ferner einen Gaskanal in dieser Trennwand

109827/0980 BAD original

-3- 2082102

hat, der Gasaustausch zwischen zwei Kammern bewirkt, sowie Ventile, die mit diesem Gaskanal zusammenwirken, um die Gasströmung zwischen den Kammern zu steuern und eine Vorrichtung, die Ansauggas in eine der Kammern liefert, wobei durch diese Ventile Ansauggas zu den anderen Kammern gesteuert werden kann.

Im weiteren Ausbau dieses IDrfindungsgedankens hat der Kompressor eine Bedienungsbetätigung, um die Ventile zu betätigen, die aus einem elektrisch betätigten Ventil bestehen, äas wahlweise Gas unter hohem Druck aus dem Kompressorausgang in diese Ventile leitet, um sie zu betätigen.

Ferner ist erfindungsgemäß das Gehäuse aus zwei zueinander passenden Gehäuseteilen konstruiert, wobei der erste Teil die Zylinder'enthält und der zweite Teil das Ansauggas aufnimmt, wobei das Gehäuse ferner einen Motor enthält, der den Kolben antreibt, und daß das Ansauggas so geführt wird, daß es zum Wärmeaustausch durch den Motor fließt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das Ventil zur Steuerung der Ansauggasströnrang völlig abschließt und gänzlich innerhalb des die Zylinder und Kufoelarme enthaltenen Gehäuses einge- ' baut ist. Dadurch, daß der Gußkörper innen Trennwände hat, die in zweckdienlicher ^cice in dem Raum um die Zylinder

109827/0 3 80

iAP ORIGINAL

angebracht sind, können voneinander unabhängige Ansauggaskammern zur Versorgung der einzelnen Zylinder verwendet werden. Dadurch können zwischen den Kammern bequem Strömungskanäle geschaffen werden. Auch kann ein Ventil, das zwischen diesen Kanälen eingebaut ist, in sehr einfacher Weise aufgebaut werden. Das wiederum läßt die Benutzung von Ventilen und Ventilsätzen kleinen Durchmessers zu, die eine ausreichende Gasabdichtung sicherstellen. Darüberhinaus ist die Zahl der Einzelteile, die erforderlich sind, um das Ansauggehäuse völlig abzuschalten, außerordentlich verringert. Tatsächlich besteht das Ventil zur Steuerung der Strömung für jede Einzelabteilung des Kompressors lediglich aus einem einfachen Kolbenventil und einer Feder, um es in Üffnungsstellung vorzuspannen.

Ein Äusführungsbeispiel der "Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen senkrechten Querschnitt eines verbesserten geschlossenen Kompressors nach der Erfindung, wobei bestimmte Teile fortgelassen sind.

Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Querschnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1 und stellt den Zylinderkopf und die Ventilplattenanordnung dar.

109827/0980

-5- ' 2ÖS21Ö2

Pig. 3 zeigt einen Grundriß des unteren Gehäuseabschnittes ohne Kurbelwelle, Pleuelstangen und Kolben.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt nach Linie 4-4 der Fig.

Fig. 1 zeigt einen Kompressor, der in einem hermetisch geschlossenem Gehäuse 10 eingeschlossen ist. Dieses Gehäuse ist normalerweise so hergestellt, daß es aus einer unteren Hälfte 12 und einem Kopfteil 14 besteht. Im oberen Ende des Kopfteiles liefert der Ansauggasstutzen 16 Ansauggas in das innere des Kompressorgehäuses.

Der Kompressor besteht aus einem unteren Körper- oder Gehäuseteil 18,der die Zylinder 20, 21, 22 und 23, einen auf dem oberen Gehäuseteil 26 aufgebautem Elektromotor 24, einen von diessm l'^:'vbor angetriebenen Kurbelarm 28 und «Pleuelstangen 30 enthalt, welche die Kolben 32 antreiben. Der gezeichnete Kompressor ist mit vier Zylindern ausgerüstet, doch ist es klar, daß jede Konstruktion mit zwei oder mehr Zylindern möglich ist, ohne vom Prinzip"¹ der Erf indunf" ab zuwe i ch en.

nachdem das Ansauggas durch den Ansaugstutzen 16 ei:.";"zutreten ist, strömt es nach unten durch den ,Stator 34 und den Rotor ^G des Motors, um diese zu kühlen. Dabei wird dan Üao mittels einer Ummantelung 38 gezwungen, durch den Motor zu fließen, die¹ auf dem oberen Gehäuseteil 26 sitzt. Das durch den Motor strömende Gas fließt durch ein Paar

109827/0980 ' _ ₆ _

BAD ORIGINAL

Öffnungen 4θ, 41 in den oberen Gehäuseteil (in Fig. 1 ist nur eine gezeigt). Hierauf fließt es herab in ein Kammerpaar, das bestimmte Zylinder umgibt.

Wie man am besten aus Fig. 2 und J5 erkennen kann, sind die Zylinderwände in gestaffelter Anordnung gemeinsam mit dem unteren Gehäuseteil 18 gegossen. Jede Zylinderwand enthält ein Paar Durchlässe 46, die in Längsrichtung der Zylinderachse verlaufen und dem Gas ermöglichen, inden Ansauggas sammelraum 48 zu fließen, der zwischen dem Endteil der Zylinderwand, der mit einem B'lansch 50 versehen ist und dem Kopf 52 gebildet wird. Die Ventiltellerkonstrfction 54 besteht aus einer Reihe von lamellenförmigen Platten, die eine Vielzahl von Ansauggaskanälen 56 bilden. Diese führen zum Ansaugventil 58 und zu einem Auslaßventil 60, das mit einer Reihe von auf dem Umfang angeordneten Auslaßöffnungen 62 in Verbindung steht.

Während des Auspuffhubes ist das Ansaugventil 58 geschlossen. Das Gas wird durch den Kolben 32 komprimiert bis es ausreichenden Druck hat, um das Auslaßventil 60 zu öffnen und in den Zylinderkopf auszuströmen. Jeder der Zylinderköpfe 52 ist mit einer Rohrleitung 64 verbunden, die zu einer Schalldämpferanordnung 66 führt. Diese umgibt das Motorgehäuse und ist ruit einer Auspuffleitung 68 verbunden, die aus dem Gehäuse 10 herausführt.

109827/0 9 80 - 7 -

BAD ORIGINAL

Die ganze Kompressoreinheit ist mittels einer Reihe von federnden Lagern 70 im Gehäuse befestigt. Diese bestehen aus einem unteren Widerlager 72, das an der Innenseite des Gehäuses befestigt ist und aus Federn 74, die auf Befestigungsrohre. 76 im oberen Gehäuseteil 26 aufgesteckt sind.

Fig. 3 zeigt den unteren, die Zylinder enthaltenden Gehäuseteil. Ilan erkennt, daß der den unteren Gehäuseteil bildende Guß eine Vielzahl von senkrechten Wänden 80, 81, 32, 83 enthält, die als Zwischenwände alle vier Zylinder voneinander trennen. Auf diese Weise-bilden diese Zwischenwände getennte Kammern 84, 85, 86 und 87, die jeweils zu den Zwischenwänden 20, 21, 22 und 23 gehören. Zwischen bestimmten Kammerpaaren, beispielsweise zwischen den Kammern 85 und 86, befindet sich ein verdickter Randteil oder ein Auge 90 mit einer Bohrung 92 zur Aufnahme eines Durchflußsteuerventil 94. Das Ansauggas wird immer durch die beiden Öffnungen 40 und 41 im oberen Gehäuseteil (die sich in einen durch Strichellinien in Fig. 3 umgrenzten Raum öffnen), in die Kammern 85 und 87 geleitet, welche die zugehörigen Zylinder 21 und 23 mit Ansauggas versorgen. Das Gas muß aber, um von der Kammer 85 in die Kammer 86 zu fließen, durch eine Öffnung 96 (Fig. 4) in die Bohrung 92 fließen und dann abwärts durch- eine andere Öffnung 98, welche in die Kammer 86 führt.

10 9 8 2 7/0980 - 8 -

_ßAQ

Das andere Ventil 95, das in der Zwischenwand 80 angeordnet ist, steuert den Gasstrom von Kammer 87 nach Kammer 84 in der gleichen Weise. Jedes der Ventilelemente 94 und 95, die innerhalb der Bohrungen 92 beweglich sind, sind in geöffnete Stellungen vorgespannt. Die Kammern 102 und 103 oberhalb der Ventile 94, 95 sind durch eine Leitung 104 mit einer Hochdruckgasquelle verbunden, beispielsweise dem Auspuffgas, die vom Schalldämpfer 66 zu einem magnetisch betätigten Ventil 106 führt, das wahlweise erregt wird durch elektrische Leiter 108, die außerhalb des Kompressorgehäuses laufen.

Rohrleitungen 110 und 111 verbinden das üagnetgesteuerte Ventil 106 mit den entsprechenden Kammern 102 und 103 über Kanäle 112 und 113, die in Einsenkungen 114, 115 einmünden. Diese bilden Strömungswege .· zwischen dem oberen und unteren Gehäuseteil oberhalb der Ventile 94,

Das magnetgesteuerte Ventil kann irgendein übliches Ventil dieser Art sein, mit einem Ventilkörper 116 mit Durchlässen 117, 118 und 119 und einem beweglichen Schieber 130, mit Kanälen 131 und 132. In der Schieberstellung nach Fig. 3 verbindet der Kanal 131 die Durchlässe 118 und 119. Der Durchlaß 118 ist mit einem Paar Gasleitungen 120 und 121, die jeweils durch Kanäle 122 und 123 zu den Ansauggaskammern 86 und 84 führen. Durchlaß 119 ist über

109827/0980 " ⁹ "

die Gasleitungen 110 und 111 mit den Durchflußsteuerventilen 94 und 95 verbunden. Auf diese Weise ermöglicht der Kanal 131, daß sich der Druck in den Ventilbetätigungskammern 102 und 103 angleicht an den Druck in den Ansauggaskammern 86 und 84, so daß die Feder 100 die Ventile in Öffnungsstellung zurückstellen kann. Wenn der Ventilschieber 130 nach links geschoben wird,(wie in Fig. 3) gezeigt), führt der Kanal 132 Gas unter Auspuff druck aus der Leitung 104 zum Durchlaß 119 und dann durch die Leitungen 110 und 111 hindurch, so daß die Ventile geschlossen werden. Zwar kann ein einziges magnetgesteuertes Ventil benutzt werden, um beide Durchflußsteuerventile innerhalb des Kompressors zu steuern, doch ist ersichtlich, daß auch individuelle magnetgesteuerte Ventile benutzt werden könnten. Auf diese Weise kann eine wahlweise Steuerung jedes der Zylinderpaare erreicht werden.

Wirkungsweise Volle Leistungsäbgabe.

Wenn bei voller Leistungsabgabe gearbeitet wird, strömt das Ansauggas hinfcnter in den Motor, durch die beiden Öffnungen 40 und 41 im oberen Gehäuseteil und in die Kammern 85 und 87. Wenn das Durchflußsteuerventil 94 durch die Feder 100 in seine Öffnungsstellung vorgespannt ist, fließt das Ansauggas in Kammer 85 durch die Öffnung 96 im Ventilgehäuseauge, am Ventil 94 vorbei und

109827/0980

durch eine Öffnung 98 auf der entgegengesetzten Seite des Ventilgehäuseauges in die Kammer 86. \Jenn das Durchflußsteuerventil 95 in der Y/and 80 ebenfalls offen ist, strät das Gas in der gleichen V/eise aus der Kammer 87 in die Kammer 84. Auf diese Weise werden alle Zylinder mit Gas versorgt, das hierauf durch die Durchlässe 46 in die Ansaugsammelräume 48 und dann durch die Ansaugventile 58 und in die Zylinder fließt. Während des Auspuffhubes der α Kolben 32 wird das Gas in jeden der Köpfe 52, nach oben durch die Rohre 64 in die Schalldämpfer 66 und hierauf durch die Ausstoßleitung 68 hinausgetrieben.

Teilweise Leistungsabgabe.

Wenn die Bedienungsperson eine verringerte Leistungsabgabe verlangt, betätigt sie das magnetgesteuerte Ventil 106. Dieses bewirkt, daß Hochdruckgas von dem Schalldämpfer in die Kammern 102, 103 oberhalb der Ventile 94, ™ 95 über Leitung 104, Öffnung 117, Kanal 132, Öffnung 119 und Leitungen 110 und 111 geleitet wird. Der oben auf die Köpfe der Ventile wirkende Druck überwiegt die Federkraft und schließt die Ventile gegen die Sitze am unteren Ende der Bohrungen 92, 93. Dies sperrt den Gasdurchfluß aus Kammer 85 in.. Kammer 86 (und von Kammer 87 in Kammer 84) und sperrt damit den Zustrom von Gas zu den Zylindern 20 und 22 völlig. Der Kompressor fährt dann fort, zu arbeiten, wobei aber nur die Zylinder 21 und 23 in Tätigkeit sind.

109827/0980

- 11 -

Wenn geordert wird, zur vollen Leistungsabgabe zurückzukehren, so wird das magnetgesteuerte Ventil entregt, womit der Schieber in die in Fig. 3 gezeigte Stellung zurückgeht. Dadurch wird dem Hochdruckgas in den Kammern 94 und 95 ermöglicht,durch die Leitungen 120, 121, Durchlaß 118, Kanal 131, Durchlaß 119 und Zuleitungen 110, 111 zurückzufließen und seinen Druck an den der Ansauggaskammern 86, 84 anzugleichen. Wenn der Druck ausgeglichen ist, drücken die Federn 100 die Ventile 94, 95 in ihre offene Stellung "volle Leistungsabgabe" zurück.

- 12 -

1098 27/0980

Claims (2)

Patentansprüche

1.) Geschlossener Kolbenkompressor mit Vorrichtung zur Änderung der Leistungsabgabe eines Hehrzylinderkompressors, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Gehäuse (18) mit Zylindern (20, 21, 22, 23) hat, wobei jeder Zylinder einen Kolben (32), ein Ansaug-A ventil (58), ein Auspuffventil (60) und unabhängige

Kammern (84, 85, 86, 87) hat, die mit den zugehörigen Ansaugventilen dieser Zylinder in Verbindung stehen, wobei diese Kammern durch eine Trennwand (80, 81, 82, 83) von einander getrennt sind, daß er ferner einen Gaskanal (96, 92, 98) in dieser Trennwand hat, der Gasaustausch zwischen zwei Kammern bewirkt, sowie Ventile (94), die mit diesem Gaskanal zusammenwirken, um die Gasströmung zwischen den Kammern zu steuern und eine Vorrichtung,die Ansauggas in eine der Kammern liefert, wobei durch diese Ventile Ansauggas zu den anderen Kammern gesteuert werden kann.

2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Bedienungsvorrichtung hat, um die Ventile zu betätigen, die aus einem elektrisch betätigten Ventil (106) besteht, das wahlweise Gas unter hohem Druck aus dem Kompressorausgang in diese Ventile (94) leitet, um sie zu betätigen.

109827/0980 - 13 -

-j. Kompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus zwei zueinander passenden GehäEeteilen konstruiert ist, wobei der erste Teil (12) den Z3/\Linder enthält und der zweite Teil (14) das Ansauggas aufnimmt, wobei das Gehäuse ferner einen Motor (24) enthält, der die Kolben (32) antreibt und das Ansauggas so geführt wird, daß es zum Wärmeaustausch durch den Motor fließt.

109827/098 0

Leerseite