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Druckregelungsvorrichtung, insbesondere für Kompressionskältemaschinen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckregelungsvorrichtung, welche selbsttätig
die Einhaltung eines bestimmten zulässigen Höchstdruckes bewirkt. Sie findet besonders
vorteilhafte Anwendung bei Kompressionskältemaschinen, die das komprimierte Mittel
erst bei Erreichung eines bestimmten Mindestdruckes zum Kondensator fördern, weil
durch ein Entlastungsventil während der Anlaufperiode noch die Druckseite mit der
Ansaugseite über eine Nebenleitung verbunden ist.
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Es sind bereits Einrichtungen an Kompressoren bekannt, bei denen während
des Anlaufens unterhalb eines bestimmten Druckes in der Druckleitung ein Ventilkolben
die Druckseite mit der Saugseite des Verdichters verbindet und bei der ein zweiter
Ventilkolben während des Betriebes beim Überschreiten eines bestimmten Höchstdruckes
vom verdichtenden Mittel angehoben wird und dann gleichfalls die Druckseite mit
der Saugseite des Verdichters verbindet. Beide Ventilkolben sind dabei unabhängig
voneinander angeordnet. Es hat sich jedoch gezeigt, daß dann, wenn der Druck über
das zulässige Maß steigt, der Kolben in Schwingungen gerät und auf seinem Sitz zu
hämmern beginnt. Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß die beiden Ventilkolben
derart funktionell miteinander verbunden sind, daß der Überdrucksteuerkolben als
Widerlager für die Andruckfeder des darunter angeordneten Anlaufentlastungskolbens
dient. Oberhalb des Überdrucksteuerkolbens befindet sich einerseits mit diesem,
andererseits mit der Gehäusewandung verbunden, ein gewelltes Metallrohr, dessen
Inneres mit der Außenluft in Verbindung steht.
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Durch die Anordnung gemäß der Erfindung wird in erster Linie das erwähnte
Hämmern der Ventile vermieden. Die Ventile arbeiten vollkommen selbsttätig, brauchen
also nicht, wie bei bekannten Verdichtern, von Hand betätigt werden. Das Wellrohr
verhindert sicher ein Entweichen des verdichteten Mediums und bildet eine zusätzliche
Belastung des oberen Ventilkolbens.
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Die beiliegende Zeichnung, die einen Verdichter in seitlichem Schnitt
zeigt, stellt eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung dar.
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Oben am Verdichtergehäuse a ist das Ventilgehäuse b mit Eintrittkanal
c und Austrittkanal d vorgesehen. Die Nebenleitung e führt vom Ventilgehäuse b zum
Ansaugrohr f. In dem Ventilgehäuse b sind zwei Kolben g
und h übereinander
angeordnet, von denen der untere g für den Druckausgleich beim Stillstand und Anlaufen,
der obere h für die Begrenzung des Druckes des komprimierten Mittels beim Arbeiten
des Verdichters bestimmt ist. Bei Stillstand der Maschine ruht der untere Kolben
g auf dem ringförmigen Sitzrand k des Gehäuses b und verdeckt die seitlich in das
Innere des Ventilgehäuses mündende Öffnung des Verbindungskanals na. Die obere Öffnung
-des Kanals n im Kolben g steht in der Ruhelage desselben vor der im Gehäuse b vorgesehenen
Anschlußöffnung der Nebenleitung e; so daß eine Verbindung der Kompressionsseite
mit der Saugseite des Kompressors hergestellt ist. Da beim Anlassen des Kompressors
der Kolben g zunächst noch gewisse Zeit in seiner unteren Lage bleibt, kann der
Kompressor also belastungsfrei anlaufen. Sobald der Kompressor auf seine gewöhnliche
Arbeitsgeschwindigkeit gekommen ist und der Druck des komprimierten Mittels im Gehäuse
a ansteigt, wird dadurch der Kolben g entgegen dem Druck der Feder i angehoben,
die Nebenleitung e abgesperrt und der zur Austrittsöffnung cl führende Kanal m geöffnet.
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Der zweite obere Ventilkolben h ruht mit einem gewissen Abstande vom
Entlastungssteuerkolben g auf dem Rande o der Ventilgehäusebohrung und wird durch
sein Eigengewicht sowie zweckmäßig noch durch eine zusätzliche Andruckfeder p auf
seinen Sitz gepreßt. Die Feder p ist stärker als die Feder i
des Anlaufsteuerkolbens
g, so daß der Kolben lt als Widerlager für die Feder i dienen kann, da er
normalerweise fest auf seinem Sitz ruht und erst bei Erreichung eines bestimmten
Höchstdruckes angehoben wird.
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Durch die in der Gehäusewandung b vorgesehene Bohrung x hat das komprimierte
Mittel Zutritt zu dem Raum zwischen Unterkolben g und Oberkolben h. Durch zweckmäßige
Abstimmung der Stärken der Federn i und p zueinander hat man es in der Hand, den
Arbeitsdruckbereich der Maschine zu bestimmen. Erst bei Erreichung eines durch die
Stärke der Feder i bestimmten Mindestdreckes gelangt das komprimierte Mittel aus
dem Gehäuse a über c und d zum Kondensator. Der Kolben h bildet dabei gleichsam
eine Art Sicherheitsventil. Wenn nämlich der Druck in der Druckleitung über das
gewünschte Maß steigt; dann hebt sich der Kolben h gegen die Feder p und gibt die
Durchflußleitung t frei, so daß über die Bohrung x und den Kanal
t über die Leitung e eine Verbindung zwischen Druck- und Saugleite des Kompressors
besteht. Der Kompressor wird so lange das Medium unmittelbar durch x und
t unter Ausschaltung des Kondensators d umwälzen, bis der Druck auf den normalen,
durch die Feder i bestimmten Druck gefallen ist. Dann wird der Kalben lt den Kanal
t abschließen und die weitere Förderung geht wieder in den Austrittskanal d.
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Um das auch bei genauester Einpassung des Kolbens h nicht ganz vermeidbare
Entweichen von komprimiertem Mittel vollkommen zu verhindern, ist eine absolut gasdichte
Abdichtung des Kolbens h durch das gewellte Metallrohr r vorgesehen. Dasselbe ist
einerseits mit der Gehäusewandung b, zweckmäßig durch den Deckel w; und andererseits
mit der Oberseite des Kolbens h verbunden. Durch die Bohrung s des Kolbens h gelangt
das komprimierte Mittel reit dem jeweiligen auch in den vom Wellrohr r und der Gehäusewandung
b gebildeten ringförmigen Zwischenraum. Die obere- Randpartie des Kolbens h ist
also in das Gehäuseinnere mit einbezogen, und lediglich gegen die mittlere, vom
Weltrohr r umschlossene Kreisfläche steht die atmosphärische Luft an, die durch
die Öffnung v im Deckel w Zutritt hat.
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Wenn auch das Weltrohr r in erster Linie zum Zwecke der Abdichtung
des Kolbens lt vorgesehen ist, so übt es noch als Nebenwirkung beim Anheben des
Kolbens h eine gewisse Federwirkung auf denselben aus. Da ferner bei der dargestellten
senkrechten Anordnung auch das Eigengewicht des Kolbens h in Betracht kommt, hat
der Gehäuseinnendruck beim Anheben des Kolbens lt insgesamt drei Gegenkräfte, Kolbengewicht,
Feder- und Wellrohrdruck, zu überwinden. Je nach der Elastizität des Weltrohres
r kann die Feder p strammer oder weicher sein. Sie könnte bei Anordnung eines genügend
stark federnden Wellröhres r unter Umständen fortgelassen werden, doch würde man
sich damit die Möglichkeit einer Umstellung der Druckregelungsvorrichtung auf verschiedene
Maximalinnendrücke nehmen, die man durch Austausch stärkerer oder schwächerer Federn
p i jederzeit vornehmen kann.