DE3042069A1 - Ventilvorrichtung fuer eine pneumatisch gesteuerte kompressor-abschaltkupplung - Google Patents
Ventilvorrichtung fuer eine pneumatisch gesteuerte kompressor-abschaltkupplungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Venti!vorrichtung nach
dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.
Bei pneumatisch gesteuerten Kompressor-Abschaltkupplungen wird der Druck des vom Kompressor beschickten Verbrauchers
verwendet, um bei Erreichen eines bestimmten Wertes als Abschaltdruck auf abgedichtet verschiebliche
Betätigungsorgane einer Kupplung einzuwirken, welche im Betrieb den Antrieb des Kompressors mit dem Abtrieb,
d.h. mit der Antriebs- bzw. Kurbelwelle des Kompressors verbindet. Der Abschaltdruck vermag derartige Kupplungen,
welche beispielsweise als Lamellenkupplungen bestehen,
auszurücken, so daß der Kompressor bei weiterhin laufendem Antrieb zum Stillstand kommt und dadurch
ein unnötiger Kompressor-Betrieb vermieden wird. Sinkt der auf die Kupplung einwirkende Druck wiederum unter
den Abschalt-Wert ab, dann wird die Kupplung im allgemeinen selbsttätig, so mit Hilfe von Federpaketen etc.
eingerückt, derart, daß die Antriebsverbindung zwischen Antrieb und Abtrieb der Kompressoranlage hergestellt
ist und der Kompressor wieder zu laufen beginnt und nach einer gewissen Zeit hochfährt. Dieses Anfahren des Kom-
pressors geschieht gegen beträchtlichen Widerstand, d.h.
der Kolben des Kompressors muß geg.en den im Druckraum des Kompressors nach dem Abschalten verbleibenden Druck
angefahren werden. Dieses Anfahren geschieht also entgegen dem Gegendruck des Kompressors, weshalb wegen des
erhöhten Widerstandsmoments verhältnismäßig stark dimensionierte Federn für den Kraftschluß der Kupplung benötigt
werden. Diese stark dimensionierten Federn führen zu einer vergleichsweise großen Bauform der Kupplung,
ein Einsatz in beengten Verhältnissen, so in einem Kraftfahrzeug o.dgl., ist dadurch erschwert.
Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine pneumatisch gesteuerte Kompressor-Abschaltkupplung
der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß der Anlauf des Kompressors gegen einen geringen Anfahrwiderstand
erfolgen kann; es soll insbesondere möglich sein, die Bauform der Kupplung klein zu halten.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht aus den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Patentanspruches 1.
Durch die Entlüftung des Druckraumes des Kompressors bei Erreichen des Abschaltdruckes ist auf einfache Weise
gewährleistet, daß der Kolben des Kompressors gegendrucklos anläuft. Für die Übertragung des Antriebs-Drehmoments
reichen demnach verhältnismäßig klein dimensionierte
Federn von reduzierter Baulänge aus, ein baulicher Vorteil, welcher den Einsatz der Kompressoranlage
selbst in beengten Verhältnissen ermöglicht. Das Entlüften des Druckraumes des Kompressors geschieht über
eine Entlüftungsleitung, die in den Saugraum des Kompressors mündet und dadurch mit dem gegenüber Außenluft
offenen Sauganschluß in Verbindung steht. Diese Art der
OJ Entlüftung ist von besonderem Vorteil, da die normaler-
30A2069
] weise auftretenden Entlüftungsgeräusche bei offener
Entlüftung weitgehend entfallen.
Sowohl der Druckregler der Regelvorrichtung als auch
β das Entlüftungsventil können in baulich gedrängter Weise
in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein,welches unter
Zwischenschaltung einer wärmeisolierenden Dichtung mit dem den Druckauslaß aufnehmenden Gehäuse bzw. dem
Auslaßstutzen des Kompressors verbunden ist. Es ist somit
möglich, die das Entlüftungsventil und den Druckregler
umfassende Regelventileinrichtung vom Kompressor bzw. dem Druckstutzen desselben zu lösen.
Der Druckregler der Regelventileinrichtung ist vorzugsweise
mit einer Stellschraube versehen, um dadurch
sowohl den Abschaltdruck für die Kupplung des Kompres-sors als auch den Zeitpunkt der Entlüftung des Druckraums
zu bestimmen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind
in weiteren Patentansprüchen aufgeführt.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung
erläutert.
Figur 1 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Kompressors mit einer mit
der Regelventileinrichtung pneumatisch steuerbaren Kompressor-Abschaltkupplung;
Figur 2 ist eine Schnittansicht der Regelventileinrichtung unter Darstellung des Druckreglers;
und
35
35
j Figur 3 ist eine Schnittansicht von Linie III-III
in Figur 2.
In Figur 1 der Zeichnung ist ein Kompressor dargestellt, welcher mittels einer durch Druckfedern 1
in Schließrichtung belasteten Scheibenkupplung 2 bzw.
Lamellenkupplung mit einem Antrieb 3 verbunden ist. Der Antrieb 3 ist als eine mit dem gehäuseartig ausgebildeten
Eingangsteil 4 drehfest verbundene, strichpunktiert dargestellte Keilriemenscheibe ausgebildet,
welche in nicht-dargestellter Weise über Keilriemen von einem Antriebsmotor, beispielsweise dem Antriebsmotor
eines Kraftfahrzeugs angetrieben wird. Die Scheibenkupplung wirkt gegenüber einem Abtrieb 5, welcher
den Lagerdeckel des Kompressors teilweise durchsetzt und in nicht dargestellter Weise an die Antriebswelle
des Kompressors angeschlossen ist.
Wenigstens drei Druckfedern 1 durchsetzen unter gleichem Winkel abstand zueinander das Scheiben- bzw. Lamellenpaket
der Scheibenkupplung 2 und sind jeweils in einer Hülse 6 geführt. Die einzelnen Hülsen sind an der gemäß
Darstellung linken Seite offen und stützen an der gemäß Darstellung rechten Seite die Druckfedern 1 ab. Die
Hülsen 6 sind mittels eines radial auskragenden Flansches an einer Druckplatte 7 abgestützt, welche gleichzeitig
mehrere Druckbolzen 8 trägt. Wenigstens drei derartige Druckbolzen 8 sind unter entsprechenden Winkelabständen
verteilt zwischen den Druckfedern 1 vor-
gesehen und stützen sich am gemäß Darstellung rechten Ende über einen Zwischenring 9 an einem Wälzlager 10 ab.
Der Zwischenring 9 und der an diesem anliegende Teil des Wälzlagers 10 sind axial verschieblich und drehbar in
einer Ausnehmung 11 des Lagerdeckels des Kompressors
geführt. Die Ausnehmung 11 geht am gemäß Darstellung
Ι rechten Ende in einen-Ringraum 12 über, in welchem
ein als Ringkolben dienender Dichtungsring 13 abgedichtet axial verschieblich gelagert ist. In den Ringraum
12 mündet ein Kanal 14, der ebenfalls im Lager-
über β deckel des Kompressors verläuft und/eine Steuerleitung
15 an das nachfolgend im einzelnen erläuterte, erfindungsgemäße Regelventil 16 angeschlossen ist. Der Kanal
14 verläuft schräg zur Achse des Lagerdeckels, so daß er den Ringraum 12 schneidet und endet gegenüberliegend
zu seinem Rohranschluß blind. Er kann dort beispielsweise durch einen Stopfen 17 verschlossen sein.
Das Scheiben- bzw. Lamellenpaket der Scheibenkupplung ist drehfest, aber axial verschieblich sowohl mit dem
Eingangsteil 4 als auch mit dem über ein Wälzlager 18 im Eingangsteil drehbar gelagerten, dem Abtrieb 5 zugehörenden
Ausgangsteil 19 gekoppelt. Der Ausgangsteil ist in üblicher Weise mit dem konusförmigen Teil des Abtriebs
5 starr verbunden und steht demnach mit der nicht dargestellten Antriebs- bzw. Kurbelwelle des Kompressors
in Verbindung. Zwischen der Scheibenkupplung 2 und dem Kompressor kann natürlich auch in nicht dargestellter
Weise ein Untersetzungsgetriebe o.dgl. Zwischenelement· eingefügt sein.
Zwischen den Dichtungsring 13 und dem diesen zugewandten
Teil des Wälzlagers 10 ist ein Zwischenring 20 eingeordnet, welcher vermittels einer Keilführung undrehbar,
aber axial verschieblich im Lagerdeckel des Kompressors geführt ist.
Bei laufendem Antriebsmotor wird der mit der Scheibenkupplung in Verbindung stehende Kompressor bei Umlauf
der als Antrieb 3 dargestellten Keilriemenscheibe über
den Eingangsteil 4, das durch die Druckfedern 1 zusam-
ORIGINAL INSPECTED
* sr
mengepresste Scheiben- bzw. Lamellenpaket der Scheibenkupplung
2, den Ausgangsteil 19 und den Abtrieb 5 angetrieben, derart, daß der Kompressor mit einer gewissen
Leistungsaufnahme läuft. Hat der Druck im vom Kompressor c über das Regelventil 16 gespeisten Druckluftbehälter
einen bestimmten Grenzwert erreicht, so wirkt dieser Druck über die in nachfolgend beschriebener Weise an
den Druckluftbehälter angeschlossene Steuerleitung 15 auf den Dichtungsring 13 ein, derart, daß der Dichtungs-
■jQ ring 13 gemäß Darstellung nach links verschoben wird.
Bei dieser Verschiebung wird über den Zwischenring 20 und das Wälzlager 10 sowie den Zwischenring 9 und den
an diesem anliegenden Druckbolzen 8 die Druckplatte 7 entgegen der Kraft der Druckfedern 1 ebenfalls nach
links verschoben, so daß die Pressung des Scheiben- bzw. Lamellenpakets der Scheibenkupplung 2 aufgehoben und
die Scheibenkupplung 2 somit ausgerückt wird. Die Antriebsverbindung zwischen dem Antrieb 3 und dem Kompressor
ist damit unterbrochen, d.h., daß der Kompressor bei weiterhin rotierendem Antrieb 3 stehenbleibt.
Sinkt der Druck in dem vom Kompressor zu speisenden Druckluftbehälter wieder ab, dann überwindet die Kraft
der Druckfedern 1 die im Ringraum 12 entgegenwirkende Kraft der Druckluft, so daß die Scheibenkupplung 2 wie-r
der einrückt und die Antriebsverbindung zwischen dem Antrieb 3 und dem Abtrieb 5 wieder hergestellt ist.
Der Kompressor läuft dann wieder in normaler Weise und fördert Druckluft.
Das mit der Steuerleitung 15 in Verbindung stehende Regelventil 16 steht über einen Anschluß 21 mit dem
Druckstutzen des Kompressors in Verbindung, welcher seinerseits in den (nicht dargestellten) Druckraum
mündet. Der sich an den Anschluß 21 anschließende,
das Regelventil durchsetzende Kanal 23 steht über den Druckanschluß 24 und gegebenenfalls einen (nicht dargestellten)
Druckluftbehälter mit dem Verbraucher in Verbindung. Innerhalb des Kanals 23 befindet sich ein
gegenüber einem Ventilsitz 25 wirkendes Rückschlagventil 26. Vom Kanal 23 zweigen - bezüglich des Rückschlagventils
in Strömungsrichtung gesehen - an der Vorderseite des Rückschlagventils ein Kanal 27 und an der
Rückseite des Rückschlagventils 26 ein weiterer Kanal
28 ab. Der Kanal 28 (Fig. 2 und 3) mündet in eine Kammer 29 eines Druckreglers 30 von an sich bekannter Konstruktion.
Der Druck in der Kammer 29 beaufschlagt die Stirnseite des in Fig. 2 dargestellten Reglerkolbens 31,
welcher unter Abdichtung - bei Verspannung durch eine Feder 32 - an einem Ventilsitz 33 anliegt. Hebt der Reglerkolben
31 in nachfolgend erläuterter Weise von dem Ventilsitz 33 ab, dann wird bei 'Öffnen des durch Reglerkolben
und Ventilsitz gebildeten Ventils der radial außerhalb des Ventilsitzes 33 bestehende, in Fig. 2
flach ausgebildet wiedergegebene Ringraum 34 mit dem Druck des Kanals 28 beaufschlagt. Der Ringraum 34 ist
seinerseits über eine (in Fig. 2 nicht dargestellte), in Fig. 3 gestrichelt wiedergegebene Verbindung 35 an
einen Anschluß 36 angeschlossen, welcher mit dem in Fig. 1 oberen Ende der Steuerleitung 1.5 verbunden ist.
Der im Anschluß 36 herrschende Druck wirkt demnach über die Steuerleitung 15 auch im Ringraum 12 und somit
auf den Dichtungsring 13 ein. Gleichzeitig wirkt der über den Kanal 28 anstehende Druck (Verbraucherdruck)
™ gegenüber einem Schaltkolben 37 eines gleichfalls im
Gehäuse des Regelventils angeordneten Entlüftungsventils 38, bei welchem ein federverspannter Dichtkörper
an einen Ventilsitz 40 angepresst ist. Zwischen dem Dichtkörper 39 und dem Schaltkolben 37 zweigt eine
Entlüftungsleitung 41 ab, welche in die vom Stößel des
■ 4
Dichtkörpers durchsetzte Bohrung mündet und welche an der Außenseite des Gehäuses der Ventilanordnung einen
Anschluß 42 (Fig. 1 und 2) aufweist. Die Entlüftungsleitung
41 setzt sich - ausgehend vom Anschluß 42 - in der c in Fig. 1 dargestellten Weise fort und mündet innerhalb
des Saugraums des Kompressors,·an welchen ein gegen
Atmosphäre offener Sauganschluß 43 angeschlossen ist. Somit steht der Sauganschluß 43 über den Saugraum des
Kompressors und die an ihn angeschlossene Entlüftungs-
IQ leitung 41 mit dem Anschluß 42 in Verbindung, der in
nachfolgend beschriebener Weise bei geöffnetem Entlüftungsventil 38 über den Kanal 27 mit dem Kanal 23 und
demnach mit dem Druckstutzen 22 des Kompressors in Verbindung gelangt. Auf diese Weise kann der Druckraum des
Kompressors entlüftet werden.
Die Wirkungsweise der zuvor beschriebenen Anordnung aus Regelventi 1/EntVüftungsventi1 und pneumatisch gesteuerter
Kompressor-Abschaltkupplung ist wie folgt:
Wird bei laufendem, über den Antrieb 3 angetriebenen
Kompressor ein vorbestimmter Maximaldruck erzeugt, welcher im Druckanschluß 24 und damit auch im Kanal 28
und in der Kammer 29 des Druckreglers 30 ansteht, dann hebt der normalerweise am Ventilsitz 33 anliegende Reglerkolben
31 von diesem Ventilsitz ab und gibt die Verbindung in den Ringraum 34 frei. Der Druck wirkt über die
in Fig. 3 gestrichelt wiedergegebene Verbindung 35 im Anschluß 36 und von dort über die Steuerleitung 15
und den Kanal 14 im Ringraum 12, derart, daß der Druck den Dichtungsring 13 beaufschlagt und diesen gemäß Fig.l
in zuvor beschriebener Weise nach links gerichtet verschiebt, um die Kupplungsverbindung zwischen dem Antrieb
3 und dem Abtrieb 5 zu lösen. Der Kompressor steht nunmehr still, während der Antrieb 3 bei entkuppelter
Scheibenkupplung 2 weiterhin läuft. Der Druck im
, Anschluß 36 wirkt desgleichen,wie vorstehend erläutert
wurde, auf den Schaltkolben 37, derart, daß dieser den Dichtkörper 39 vom Ventilsitz 40 abhebt. Die nach dem
Stillstand des Kompressors im Druckraum desselben unter hohem Druck stehende Druckluft, welche über den Anschluß
21 im Kanal 23 (bei geschlossenem Rückschlagventil 26)
ansteht, kann infolge der öffnung des Entlüftungsventils 38 in den Anschluß 42 gelangen. Der Anschluß 42
ist über die EntTüftungsleitung 41, den Saugraum des
IQ Kompressors und den Sauganschluß 43 entlüftet, das
heißt, daß der Druckraum des Kompressors bei Erreichen des vorbestimmten Abschaltdruckes entlüftet wird. Die
Entlüftung geschieht über den Saugraum des Zylinderkopfes des Kompressors, da hierbei Entlüftungsgeräusche
•je vermieden werden.
Sinkt der über den Druckanschluß 24 anstehende Verbraucherdruck
wieder unter den vorbestimmten Abschaltdruck ab, dann überwindet die Kraft der Feder 32 den
Gegendruck in der Kammer 29, derart, daß der Reglerkolben 31 wiederum dichtend und schließend an den Ventilsitz
33 angedrückt wird. Der Ringraum 34 des Druckreglers 30 steht über eine (nicht dargestellte) Verbindung
mit der die Feder 32 aufnehmenden Ringkammer 44 des Druckreglers in Verbindung, wobei diese Ringkammer
wiederum über die nur schematisch dargestellte Verbindung 35 mit dem Anschluß 36, der Steuerleitung 15
und dem Ringraum 12 verbunden ist. Um das bei überschreiten des Abschaltdruckes und Schließen des Reglerkolbens
31 erforderliche, erneute Einrücken der Scheibenkupplung
2 zu ermöglichen, werden der Ringraum 12 bzw. die mit ihm verbundene Steuerleitung 15 über die Ringkammer 44
entlüftet: Zu diesem Zweck ist der Druckregler 30 in Art eines "verlustlosen" Druckreglers ausgestaltet, d.h.,
wenn der Reglerkolben 31 wieder dichtend an den Ventilsitz 33 angedrückt wird (durch die Verspannung der Feder 32),
- 10 -
/7ο£·
dann gibt der Reglerkolben eine (nicht dargestellte)
Entlüftungsöffnung im Bereich der in Fig.' 2 dargestellten
-Stellschraube des Druckreglers frei,und dadurch wird eine freie Entlüftungs-Verbindung zum Ringraum
der Scheibenkupplung 2 hergestellt. Nunmehr vermögen die Druckfedern 1 infolge des Druckabbaus im Ringraum
12 die Scheibenkupplung 2 wieder einzurücken; derart, daß eine Verbindung zwischen dem Antrieb 3 und dem Abtrieb
5 und damit mit der Antriebswelle des Kompressors hergestellt ist.
Der Druckraum des Kompressors wurde, wie vorstehend dargelegt ist, bei Erreichen des Verbraucher-Abschaltdruckes
entlüftet und befindet .sich demgemäß auch während des erneuten Einrückens der Scheibenkupplung und
erneutem Anlauf des Kompressors in entlüftetem, also drucklosen Zustand. Das Anlaufen des Kompressors ist
demnach gegendrucklos ermöglicht, was eine kleine Bauform der Scheibenkupplung, insbesondere in der Ausbildung
der Druckfedern, ermöglicht. Bei diesem erneuten Anlauf des Kompressors ist natürlich das Entlüftungsventil
38 infolge des abgesunkenen Verbraucherdruckes wieder in Verschlußlage, d.h., daß der Kanal
geschlossen ist und beim Hochlaufen des Kompressors wieder normal über den Kanal 23, das Rückschlagventil
26 und den Druckanschluß 24 (mit dem Verbraucher verbunden) gefördert wird.
Da der den Kanal 23 und das Rückschlagventil 26 aufnehmende
Bereich des Regelventils verhältnismäßig hohen Temperaturen ausgesetzt ist, befindet sich zwischen dem
den Kanal 23 aufnehmenden Gehäuse und dem das Entlüftungsventil 38 aufnehmenden Gehäuse eine wärmefeste
Dichtung 45, welche in Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Es ist auf diese Weise ermöglicht, die Ventilanordnung
- 11 -
aus Druckregler und Entlüftungsventil in einer baulichen
Einheit zu fertigen und ohne zusätzliche Hilfsmittel am Kompressor bzw. am Zylinderkopf desselben anzuschließen.
Die Erfindung ist jedoch auch im Rahmen einer Anordnung verwirklicht, bei welcher die Einzelteile
des Regelventils voneinander getrennt sind; in gleicher Weise kann anstelle der Scheibenkupplung 2 eine
andere, bei derartigen Kupplungen cjoo i cjritM. ο Konstruktion
verwendet werden.
Claims (6)
- PatentansprücheVenti!vorrichtung für eine pneumatisch gesteuerte Kompressor-Abschaltkupplung mit einer vom Druckraum des Kompressors zur Kupplung führenden Steuerleitung, deren Druck bei einer vorbestimmten Höhe die Kupplung auszurücken vermag, derart, daß der Kompressor bei weiterhin laufendem Antrieb zum Stillstand kommt und nach erneutem, druckabhängigen Einrücken der Kupplung wieder anläuft, gekennzeichnet durch eine in der Steuerleitungs· Verbindung befindliche Regelventi!einrichtung mit einem bei einem vorbestimmten Abschaltdruck öffnenden Druckregler (30) und ein vom Druckregler (30) bei Erreichen des Abschaltdruckes betätigbares, den Druckraum des Kompressors .entlüftendes Entlüftungsventil (38).
- 2. Ventil vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Entlüftungsventil (38) in einer Verbindung zwischen dem Druckraum des Kompressors und dem Sauganschluß (43) des Kompressors befindet.
- 3. VentiIvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlüftungsventil (38) einen durch eine Feder und durch den Druck im Druckraum des Kompressors gegenüber einem Ventilsitz (40) verspannten Dicht-ORIGINAL INSPECTEDkörper (39) aufweist, an dessen bezüglich der Feder entgegengesetzten Seite ein Schaitkoiben (37) in üffnungsrichtung einwirkt, und daß der Schaltkolben des Entlüftungsventils (38) von dem in der Steuerleitung (15) herrschenden, über den Druckregler (30) eingespeisten Druck beaufschlagt ist.
- 4. Venti1vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der bezüglich der Feder des Entlüftungs-Ventils (38) entgegengesetzten Seite des Dichtkörpers (39) eine Entlüftungsleitung (41) abzweigt, welche mit dem an den Sauganschluß (43) angeschlossenen Saugraum des Kompressors verbunden ist.
- 5. Venti!vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlüftungsventil (38) und der Druckregler (30) in einem gemeinsamen Gehäuse gelagert sind, welches unter Zwischenschaltung einer wärmeisolierenden Dichtung mit dem den Druckanschluß des Kompressors enthaltenden Gehäuse, verbunden ist.
- 6. Venti!vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein im Druckauslaß des Kompressors angeordnetes Rückschlagventil (26), von welchem strömungsaufwärts der zum Entlüftungsventil führende Kanal (27) abzweigt und.von welchem strömungsabwärts der zum Druckregler (30) führende Kanal (28) abzweigt.
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