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Regelvorrichtung für einen durch eine Brennkraftmaschine angetriebenen
Kompressor Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung für einen durch eine Brennkraftmaschine
angetriebenen Kompressor, in deren Ansaugleitung ein vom Winddruck des Kompressors
abhängiges, feder- und kolbengesteuertes Drosselventil angeordnet ist. Die Erfindung
bezweckt die Konstanthaltung des in der Kompressorleitung herrschenden Druckes unabhängig
vom wechselnden Druckluftverbrauch durch Anpassung der Drehzahl an diesen.
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Bei den bekannten Regelvorrichtungen obiger Art wird bei Erreichung
des Höchstdruckes der Kompressor auf Leerlauf gebracht und gegebenenfalls gleichzeitig
der Geschwindigkeitsregler der Brennkraftmaschine für die Zeit dieses Steuervorganges
außer Wirkung gesetzt, so daß die Brennstoffzufuhr zur Antriebsmaschine ohne Zutun
des Reglers so weit verkleinert wird, als zur Aufrechterhaltung des Kompressorleerlaufes
erforderlich ist. Eine derartige Regelung hat den Nachteil, daß Unregelmäßigkeiten
in der Beschaffenheit oder Menge des zugeführten Brennstoffes von der Brenn'kraftmaschine
nicht mehr selbsttätig ausgeglichen werden können.
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Da ferner die Drehzahl während der Regelung keinen Einfluß auf die
Brennstoffzufuhr hat, ist ein Pendeln des Kompressordruckes um die Höchstdruckgrenze
unvermeidlich.
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Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß;
das Drosselventil vom Geschwindigkeitsregler der Brennkraftmaschine direkt und vom
Winddruck der Kompressorleitung indirekt vermittels einer auf den Steuerkolben des
Drosselventils wirkenden Hilfsdruckflüssigkeit beeinflußt wird, deren Zuflußmenge
und Druck mittels eines Manometerreglers vom Winddruck des Kompressors gesteuert
wird.
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Man hat schon vorgeschlagen, den Steuerkolben des Drosselventils einer
Brennkraftmascbine mittels einer Hilfsdruckflüssigkeit zu beeinflussen. Der Zustrom
dieser Flüssigkeit wurde jedoch ausschließlich vom Drehzahlregler der Brennkraftmaschine
gesteuert und diente lediglich zur Sicherung derselben gegen Überschreiten der höchstzulässigen
Umlaufszahl.
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In der Zeichnung zeigt Abb. r einen Aufriß der Brennkraftmaschine
mit der Regelvorrichtung, Abb. a einen senkrechten Schnitt durch das Brennstoffventil
nebst öldrucksteuerung, Abb. 3 einen senkrechten Schnitt durch den Manometerregler,
Abb.4
einen Schnitt nach der Linie 4-4 der Abb.3.
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Gemäß Abb. i ist A eine Brennkraftmaschine, die z. B. mit Leuchtgas
als Brennstoff betrieben wird. Das Gas wird der Hauptleitung B durch den Stutzen
C zugeführt, Luft durch den Anschluß D. E ist das Schwungrad. Die Maschine treibt
einen Kompressor F. Die Druckluftleitung G, an welche der Kompressor Luft abgibt,
ist an diesen durch den Auslaßstutzen H angeschlossen. Die öldrucksteuerung J ist
auf der Gemischleitung, B gelagert, der Manometerregler ,K liegt dicht neben der
Maschine. Der Manometerregler steht unter dem Druck der Druckluftleitung G mittels;
des Rohres L; O ist eine von der Maschine angetriebene Ölpumpe, die durch Leitung
P mit dem Manometerregler I( verbunden ist. Die Leitung Q führt das ü1 unter. Druck
von dem Regler K zu der Steuerung J. Die Maschine hat einen Fliehkraftregler mit
den Kugeln I2 und der Schubstange S, die durch die Gemischleitung B hindurchtritt
und aus ihr etwas heraustritt. Das Drosselventil T ist mit der Schubstange, wie
üblich, verbunden und steuert den Lufteinlaß. Das Brennstoffventil U steuert die
Brennstoffzufuhr, und die Schubstange S ist mit der Ventilstange 4V durch Bügel
V verbunden, so daß beide Ventile zugleich angetrieben werden. Die Öldrucksteuerung
J besteht aus dem Gehäuse X, das in seinem unteren Teil eine Kammer Y aufweist.
Ein DeckelZ schließt das Gehäuse ab und bildet eine obere Kammer von kleinerem Durchmesser,
als die untere Kammer Y hat. Ein Hohlkolben a mit deal beiden Durchmessern b, c
gleitet in dem Gehäuse und in den Deckel; innerhalb des Kolbens a befindet sich
eine Druckfeder d, die auf einem Flansche als Federsitz geführt wird. Der Flansch
wird von dem oberen Ende der Kol-'benstange fgetragen, die in der Buchse g geführt
wird. Eine schwächere Gegenfeder /i umgibt die Buchse g innerhalb des Hohlflansches
e und nimmt nur das Gewicht der von dem Flansche getragenen Teile auf, was eine
etwas niedrigere Mindestgeschwindigkeit zuläßt, als sonst möglich wäre.
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Eine einstellbare Anschlagschraube i sitzt in der Stirnwand des -Deckels
Z und wird durch eine Schutzkappe k abgedeckt. Im unteren Ende der Kolbenstange
f ist eine Stellschraube o einstellbar, die durch Mutter p festgelegt wird. Der
Mutterkopf der Stellschraube o liegt auf der Schubstange S des Reglers. Wenn demnach
der Kolben a durch das Drucköl z. B. abwärts gedrückt wird, dann wird die Schubstange
S belastet und überträgt diese größere Last auf den Regler, der dann entsprechend
auf ,das Drosselventil einwirkt. Dem oberen Teil des Kolbens a wird Öl unter Druck
durch das Rohr Q zugeführt, und der Aufwärtshub des KoI-bens a wird durch die Stellschraube.
f begrenzt. Der Kolben sinkt, bis er auf dem Boden Y des Gehäuses
X aufsitzt.
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Wenn das Drucköl durch den Manometerregler I( in der beschriebenen
Weise abgeschnitten wird, dann hebt sich der Kolben a unter dem Einfuß der Feder
d, das ü1 kann dann oberhalb des Kolbens durch das Rohr r und Nadelventil s in das
Auslaßrohr t übertreten, das zu dem Ölsammler der Maschine oder zu einem Auslaß,
führt. Sollte sich Öl in der unteren Kammer Y des. Gehäuses X
ansammeln,
so kann es durch das Rohr ct abfließen. Das Nadelventil s wird auf diejenige Öffnung
eingestellt, die dem Kolben a die Aufwärtsbewegung mit der gewünschten Geschwindigkeit
gestattet. Wenn der Kolben a ,an dem oberen Hubende an die Schraube i anstößt, wird
der Regler von seiner Belastung entlastet. Die Laufgeschwindigkeit der Brennkraftmaschiiie
wird durch den Punkt bestimmt, an welchem der Kolben a bei .seinem Aufwärts- oder
Abwärtshub zum Stillstand kommt, und dieses hängt von dem Druck ,ab, unter welchem
das Öl aus dem Manometerregler'l( zugeführt wird.
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Der Druck des Öls wird durch den Manometerregler I( gesteuert, in
dessen oberer Ventilkammer t sich ein Ventil p bewegt. Die von der ölpumpe0 kommende
ölleitungP tritt durch den Deekelx in die Ventilkammer iv. Wenn das Ventil v sich
in der in Abb.3 gezeigten unteren Lage befindet, also zurückgezogen ist, dann tritt
das Drucköl aus der Leitung P durch die Ventilkammer in die Leitung Q und von da
in die Steuerung J, um deren Bewegungen einzuleiten.
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Das Ventil v des Reglers steht unter dem Einfluß einer Membran y,
die dem Gasdruck der Leitungen G und L unterworfen ist.
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Der Membranregler K (Abb. 3) besteht aus dem Gehäuse Z, und die Membran
y ist zwischen dem Gehäuse und der Deckelplatte z eingespannt. Eine Schubstange
3 ist mit der Membran mittels :der Klemmplatten 4 und der Mutter 5 verbunden. Die
Schubstange 3 greift an dem unteren Ende des Kreuzkopfes 6 an. Sein oberes Ende
trägt eine einstellbare Schraubenspindel 7 mit Sicherungsmutter 8, und der Kopf
9 der Spindel liegt unterhalb der Ventilsuhubstange i o, so. da,ß die Aufwärtsbewegung
der Schubstange 3 entsprechend dem zunehmenden Gasdruck unterhalb der Membran das
Ventil .V schließt, während die Druckabnahme unterhalb der Membran das Ventil v
öffnet.
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Gegengewichte 12, 13 (Abb. 4) auf der Stange 14 wirken auf den Kreuzkopf
6 ein;
zu diesem Zweck ist ein Lagergehäuse 15 mit dem Hauptgehäuse
2 durch Bolzen 16
verbunden. In Kugellagern 18 des Gehäuses 15
ist eine Stellspindel 17 gelagert. Die Stellstange 14 ist auf das eine Ende
19 der Spindel 17 aufgekeilt, während das andere Ende einen Hebel
20 trägt. Das freie Ende 2 i des Hebels 2o greift an dem Querbolzen des Kreuzkopfes
22 an, der durch Splint 23 gehalten wird. Der Bolzen 22 ist in einem Kugellager
gelagert. Wenn sich der Kreuzkopf 6 unter dem Einfluß der Druckschwankungen der
Membran y bewegt, dann schwingt der Hebel 2o und teilt seine Bewegungen der die
Gegengewichte 12, 13 tragenden Stange 14 mit, so daß der Regler unter dem
feinen Einfluß der Gegengewichte auf die verschiedenen Druckgrenzen eingestellt
werden kann. Der untere Teil des Gehäuses?, hat einen Auslaß 25 für das etwa sich
ansammelnde Öl, während der obere Teil einen Auslaß 26 trägt, der nach der Außenseite
des Gehäuses geführt werden kann, um das Gas abzuführen, das etwa in das Gehäuse
entweichen könnte.
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Die Arbeitsweise ist folgende: Ein Druckabfall in der Leitung L, die
von der Druckluftleitung G zu der Membran y führt, öffnet das Steuerveitil v', so
daß das unter Druck zugeführte Öl den Steuerkolben a abwärts drückt. Wenn der Kolben
so weit niedergeht, daß die Feder d zusammengedrückt wird, dann wird der Maschinenregler
entsprechend belastet und das Drosselventil T so weit geöffnet, daß die Maschine
mit ihrer Höchstgeschwindigkeit läuft. Wenn der Öldruck oberhalb des Kolbens a durch
Schließen des Ventils v des Membranreglers I( bis auf Null vermindert wird, entsprechend
dem ansteigenden Druck in der Druckluftleitung, dann bewegt sich der Kolben a aufwärts
bis zum Anschlage an die Schraube f, und die Maschine läuft langsam bis zur Annahme
ihrer Mindestgeschwindigkeit. Die Mindestgeschwindigkeit wird durch die Stellschraube
jbestimmt. Die Länge der Kolbenstange f kann mittels der Schraube o eingestellt
werden, die zwischen der Kolbenstange und der Schubstange S des Reglers liegt; hierdurch
wird die Spannung der Feder d etwas geändert, um die Maschinengeschwindigkeit ,auf
das gewünschte Höchstmaß einzustellen. Wenn der Kolben a an der Grenze seines Abwärtshubes
ist und auf dem Gehäuse X aufruht, dann hat ein übermäßiger Öldruck auf dem Kolben
keine Wirkung auf die Höchstgeschwindigkeit.
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Angenommen, die Schubstange S des Maschinenreglers hat einen Hub von
etwa io bis i 5 mm, dann ist das Hubventil T weit geöffriet - die Schubstange befindet
sich in ihrer untersten Lage - und. wird geschlossen, wenn die Schubstange sich
etwa i o bis 15 mm hebt. Infolgedessen tritt die Höchstgeschwindigkeit der
Maschine ein, wenn die Belastung am geringsten ist; hierbei ist das Drosselventil
gewöhnlich geschlossen und die Schubstange S des Reglers sowie der Federsitze sind
in ihren höchsten Stellungen. Die Feder d wird infolgedessen höher gespannt, als
wenn der Sitze in seiner niedrigsten Stellung wäre, entsprechend der vollen Öffnung
des Drosselventils. Wenn man daher auf die höchste Geschwindigkeit einstellt, dann
muß für die Belastung der Maschine die geringste angenommen werden, die man praktisch
gebraucht. In gleicher Weise muß die Einstellung der niedrigen Geschwindigkeit für
den höchsten Belastungsfall gemacht werden.
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Für die Abmessungen oder Drucke sind keine Zahlenangaben gemacht worden;
die folgenden Angaben mögen aber als Beispiel zum klareren Verständnis führen, da
die Arbeitsweise der Vorrichtung etwas verwikkelter ist, .als nach der kurz beschriebenen
Wirkungsweise ,angenommen werden könnte.
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Die wirksame Fläche der Membran y betrage - i 25 qcm, eine Zunahme
des Luftdrukkes von z. B. 0,23 kg übt dann auf das Ventil v eine Kraft von
4,5 kg aus, um das Ventil zu schließen. Die Größe der Sitzfläche des Ventils v entspricht
etwa der oberen Fläche, so daß zwischen beiden Flächen kein großer Unterschied besteht.
Wenn die Fläche des Ventils z. B. 6,25 qcm beträgt, dann wird, wenn das Öl mit einem
Druck von 4,5 kg in das Rohr P eintritt, kein Öl durch das Ventil hindurchgehen,
und das Öl in dem Rohr Q und oberhalb des Kolbens rz des Maschinenreglers
steht unter keinem Druck, ausgenommen unter demjenigen der Feder d. Das Nadelventil
s des Reglers entleert dann das System, und der Kolben a steigt bis zu seiner oberen
Hubgrenze.
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Weiterhin nehme der auf der Membran y lastende Luftdruck o, i i kg
ab. Die dann auf das Ventil v wirkende Kraft, die von der Membran ausgeübt wird,
beträgt 2,25 kg anstatt 4,5 kg, aber das in der Leitung P zuströmende Öl steht noch
unter einem Druck von 4,5 kg, so daß das Öl jetzt in das System eintreten wird,
bis der Druck 2,25 kg erreicht. Dieser auf die Unterseite des Ventils v wirkende
Druck, vereinigt mit dem Druck von 2,25 kg, der durch die unausgeglichene Kraft
von der Membran y ausgeübt wird, gleicht die 4,5 kg aus, die auf den oberen Teil
des Ventils v durch das Ö1 in dem Rohr P .ausgeübt werden, und es findet keine weitere
Druckzunahme in dem System statt. Sobald ein Druck von 2,25 kg in dem System herrscht,
wird die Feder d des Maschinenreglers
bis etwa auf ihre Mittellage
zusammengedrückt, und die Maschine macht z. B. 225 Umdrehungen in der Minute,
wenn ihre Mindestgeschwindigkeit i 5o und ihre Höchstgeschwindigkeit 3oo Umdrehungen
in der Minute beträgt.