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Kolbenverdichter Es ist bekannt, die Mengenleistung bei Kolbenverdichtern
dadurch zu regeln, daß das .Druckventil während eines einstellbaren Teiles des Saughubes
offen gehalten wird. Nach einem bekannten Vorschlag ist das Druckventil als an einem
feststehenden Kolben :geführter Zylinder ausgebildet und wird von dem veränderlichen
Druck aus einem Hilfsbehälter sowie durch eine Feder im Schließsinne belastet. Ist
je nach Einstellung der Diruckgasbelastung die Schließkraft des Ventils kleiner
als die Belastung durch den Verdichtungsenddruck, so bleibt das Ventil nach beendetem
Ausschubhub so lange offen, bis der Strömungsdruck infolge der anwachsenden Geschwindigkeit
des Arbeitskolbens so hoch gestiegen ist, d'aß die für das Schließen des Ventils
ausreichende Absenkung des Druckes im Arbeitszylinderraum erreicht wird. Die Regelung
ist also abhängig von dem unüberprüfbaren Strömungsdruck. Da außerdem der Strömungsdruck
auch bei der größten Kolbengeschwindigkeit noch verhältnismäßig klein ist, stehen
für die Veränderung des Steuerdruckes nur enge Grenzen zur Verfügung. Eine geringe
Änderung der mechanischen Bewegungswiderstände des Ventils, z. B. hervorgerufen
durch Verunreinigungen, durch Klemmen o. dgl., kann bei den zur Verfügung stehenden
geringen Schließkräften bereits die Leistungsregelung fühlbar beeinflussen, wenn
nicht ,gar unmöglich machen.
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Diese Nachteile der eingangs erwähnten Mengenregelung beseitigt,die
Erfindung. Voraussetzung für die Erfindung ist erstens das Vorhandensein eines Kolbenverdichters
mit zwei um i8o° versetzt liegenden Arbeitszylinderrä amen. Zweitens sollen die
Druckventile während des einstellbaren Teiles des Sauhubes durch Stößel offen gehalten
werden
unter Verwendung von im Schließsinne der Druckventile von
dem Fördermittel beaufschlagten und im öffnungssinne mit einer einstellbaren gleichbleibenden
Kraft, z. B. einer Druckfeder, belasteten Regelkolben. Die letztgenannte Anordnung
zur Regelung ,des Druckventils hat bereits Anwendung @@gefun-,den bei Vorrichtungen
zur Mengenregelung bei Kolbenverdichtern mit einem unveränderlichen Zuschaltraum,
der durch das geregelte Druckventil und ein zusätzliches Rüdkschlagventil in der
Druckleitung .abgegrenzt ist. Dter Regelkolben wird hierbei von dem Druck im Zuschaltraum
beaufschlagt. Gemäß der Erfindung wird unter den vorstehend erwähnten Voraussetzungen
zwischen jedem Regelzylinder und dem zum zugehörigen Arbeitsraum versetzt liegenden
ArbeitszyIinderraum eine ständig offene Verbindung vorgesehen, wobei die Ventilstößel
in an sich bekannter Weise federnd gegen die Regelkolben abgestützt sind.
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Die Druckventile der beiden Arbeitszylinderräume werden infolge der
ständig offenen Verbindung der Regelzylinder mit den versetzt liegenden Arbeitszylindern
nach beendetem Ausschubhub so lange offen gehalten, bis die Verdichtung des Fördermittels
in dem versetzt liegenden Zylinderraum und damit in dem -Regelzylinder so weit vorgeschritten
ist, daß .der Verdichtungsdruck die eingestellte Belastung des Regelkolbens überwindet
und den Regelkolben in eine Stellung bringt, in der :das Druckventil zum Schließen
freigegeben -wird. _ Für die Einstellung der Belastung des Regelkolbens steht hierbei
im Gegensatz zu der eingangs erwähnten Einrichtung ein großer Bereich zur Verfügung.
Die Änderung der Verstellkraft ist schon für einen kleinen Kolbenweg hinreichend
groß, .daß etwaige Änderungen der mechanischen Bewegungswiderstände der Steuermittel
nicht ins Gewicht fallen und die Leistungsregelung nicht beeinflussen können. Außerdem
liegt durch den Verlauf der Verdichtungskurve und der Ausschublinie des Arbeitsdiagramms
die Belastung des Steuerkolbens für jede Leistungseinstellung eindeutig fest -und
kann sogar rechnerisch vorausbestimmt werden.
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Die an sich bekannte federnde Abstützung des Ventilstößels gegen den
Regelkolben hat die Aufgabe, während der Verdichtung das vorzeitige öffnen des Druckventils,
das durch die Expansion in dem versetzt liegenden Arbeitszylinderraum bedingt wäre,
zu vermeiden, so .daß eine stetige Verdichtungslinie bL.s zum Höchstdruck erhalten
wird. Die Kraft der Stützfeder des Ventilstößels wird so bemessen, daß sie gerade
ausreichend ist, um das Ventil beim Rückströmen des Fördermittels aus dem Druckraum
in den Arbeitszylinderraum offen zu halten.
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In der Zeichnung ist .die Erfindung in drei Abbildungen erläutert,
und zwar zeigen: Abb. i den Längsschnitt eines doppelt wirkenden Verdichterzylinders
mit der Steuerung in schematischer Darstellung, Abb.2 einen Längsschnitt durch den
Steuerzylinder, Abb.3 die Indikatordiagramme der beiden Zylinderräume.
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Mit i ist der Zylinder eines doppelt wirkenden Verdichters bezeichnet.
2 ist der Arbeitskolben, 3 und q. :die Saugventile und 5 und 6 die Druckventile
der beiden Zylinderräume I und II. Erfindungsgemäß ist nun jedem der Druckventile
5 und 6 ein Regelzylinder 7 zugeordnet, in welchem ein Regelkolben 8 zwischen zwei
Anschlägen bewegbar ist. Der Regelkolben 8 ist außerdem durch eine Feder g belastet,
die ihn in der einen aus der Abb.2 ersichtlichen Endstellung zu halten sucht. Die
Spannung der Feder 9 ist mittels einer Druckspindel i o, die ein Handrad i i trägt,
verstellbar. Der Federwirkung steht auf der anderen Seite des Regelkolbens 8 der
durch die Leitungen 12 und 13 wirkende Druck aus dem @ jeweils versetzt liegenden
Arbeitszylinderraum gegenüber. Der Regelkolben 8 hat ferner einen Stößel i4., der
von dem Arbeitszylinderraum, aus gegen die Ventilplatte des Druckventils 5 bzw.
6 wirkt. Bei der iii Abb.2 gezeigten Stellung des Regelkolbens 8 wird das Druckventil
von dem Stößel 1q. in der Offenstellung gehalten. In der anderen nicht gezeichneten
Endstellung es Regelkolbens 8 ist der Stößel 1q. von dem Druckventil abgehoben,
und dieses kann sich frei bewegen.
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Der Stößel 1q. ist nun mit dem Regelkolben 8 nicht starr verbunden,
sondern in diesem gegen die Wirkung einer Feder 15 verschiebbar angeordnet.
Die Spannung der Feder 15 ist so bemessen, daß sie gerade ausreicht, um die
Ventilplatte 5 bzw. 6 beim Rückströmen des verdichteten Mediums aus dem Diruckraum
in den Zylinderraum in Offenlage zu halten, -wenn der Regelkolben 8 sich in der
aus der Abb. 2 ersichtlichen Lage befindet.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung ist nun folgende: Wird auf der Zylinderseite
II verdichtet und ausgeschoben, so wird auf der Zylinderseite I entspannt und angesaugt.
Dia. der Regelkolben 8 des Zylinderraumes II von dem im Saughub. befindlichen Zylinderraum
I her entlastet ist, wird er von der Feder 9 in die aus der Abb.2 ersichtliche Stellung
gedrückt, in welcher er das Druckventil 6 durch Vermittlung des Stößels 1q. und
der Feder. 15
öffnen würde. Die durch die Feder
15 erzielte Nachgiebigkeit des Stößels 1q. macht aber, solange der Druck
in dem Druckraum noch wesentlich größer ist als der Druck in dem Zylinderraum, das
Anheben der Ventilplatte 6 unmöglich. Die Verdichtungslinie a. verläuft also, wie
das Diagramm der Abb.3 zeigt, stetig bis zum Punkt b, in welchem der Druck im Zylinderraum
zusammen mit der Kraft der Feder 15 den Druck im Druckraum gerade überwinden
kann. Es folgt dann der Druckausgleich zwischen dem Zylinderraum II und dem Druckraum
und daran anschließend das Ausschieben des, verdichteten Fördermittels in -den Dwuckraum
nach der Linie c des Diagramms. Ist nun die Feder 9 entspannt, so -kann das Diruckventil6
bei der Bewegungsumkehr .des Kolbens 2 aus der Totlage sofort schließen, da der
aus dem nunmehr im Verdichtungshub befindlichen Zylinderraum I herrührende Druck
auf den Regelkolbens dies Zylinderraumes II keinen Widerstand findet und den Regelkolben
sofort in die andere Endlage bewegt. Die Rückexpansion erfolgt dann nach der Linie
d. Der Verdichter ist in diesem Falle auf Volleistung eingestellt. Wird die Spannung
der Feder erhöht, so beginnt die Zurückbewegung des Regelkolbens 8 des Zylinderraumes
II erst nach einem bestimmten Rückhub des Kolbens 2, bei welchem der Verdichtungsdruck
in dem Zylinderraum I die Federbelastung des Regelkolbens 8 überwindet. Je nach
Einstellung der Spannung der Feder 9 erfolgt dann die Rückexpansion nach einer Linie,
die zwischen den Linien a und d liegt, beispielsweise nach einer der Linien d'1
bis d4, entsprechend: den Verdichtungsdrücken P1, P., P@, P4 auf der Verdichtungslinie
a' des Zylinderraumes I. Während der Bewegung des Kolbens 2 von der Totlage
bis: zum Beginn der Rückexpansion strömt durch das von der Feder 15 offen
gehaltene Druckventil 6 Fördermittel aus dem Druckraum in den Zylinderraum II zurück.
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Auf der Zylinderseite I spielen sich jeweils nach einer halben Kurbelumdrehung
die gleichen Vorgänge ab.