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Vorriclifüng zum zeitweisen Festhalten der Saugventile einer Maschine
in Offenstellung, insbesondere eines Kolbenkompressors Die Erfindung betrifft eine
Vorrichtung zum zeitweisen Festhalten 'der Saugventile einer Maschine in Offenstellung,
insbesondere eines Kolbenkompressors, mit auf die Saugventile einwirkenden Arbeitskolben,
die durch eine Treibflüssigkeit betätigt werden, deren Druck durch eine von der
Maschine angetriebene Pumpe, z. B. Schmierölpumpe, erzeugt wird.
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Derartige Vorrichtungen dienen z. B. dazu, Schwierigkeiten beim Anlassen
von Kompressoren zu überwinden, derart, daB diese nicht unter Belastung angelassen
werden, sondern erst belastet werden, wenn der Motor seine normale Drehzahl erreicht
hat. Auch werden diese Vorrichtungen benutzt, Kompressoren auf Teillast zu schalten,
um die erzeugte Druckgasmenge dem Verbrauch anzupassen. Ferner können diese Vorrichtungen
als Sicherheitseinrichtungen verwendet werden, um Maschinenschäden zu verhindern,
die durch das Ausbleiben des Schmieröls entstehen können.
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Bei den bisher bekannten Vorrichtungen werden ein oder mehrere Saugventile
des Kompressors durch eine geeignete Steuerung geöffnet gehalten. Die Ventile bleiben
hierbei für eine gewisse von
vornherein festgelegte Zeit offen und
bewirken hierdurch eine gewisse Verzögerung oder zeitliche Verstellung des normalen
Anlaufens des Kompressors.
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Es sind auch bereits Anordnungen dieser Art bekannt, bei denen die
Ventile im gegebenen Falle unter Zwischenschaltung eines jedem derselben zugeordneten
Kolbens, -der unter der Wirkung einer durch die Maschine selbst unter Druck gesetzten
Flüssigkeit geöffnet gehalten werden, steht. Hierbei wird ein hydraulisches Relais
verwendet, das unter der Wirkung des Druckes einer Flüssigkeit, die in der Maschine
einen Hilfszweck erfüllt, z. B. des Schmieröls, steht, wobei Vorrichtungen vorgesehen
sind, die, sobald der Druck dieser Hilfsflüssigkeit nicht zur Erfüllung ihres Zweckes
ausreicht, die Ventile angehoben halten.
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Bei den bekannten Anordnungen sind zahlreiche Leitungssysteme, ferner
eine Mehrzahl von Ventilen erforderlich und damit, allgemein gesagt, eine Gesamtanordnung
von großer Kompliziertheit, insbesondere, wenn- die Bewegung der Ventile in Abhängigkeit
von einer großen Zahl verschiedenartiger Vorgänge gesteuert werden soll.
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Schließlich ist es bisher auch noch. nicht gelungen, sicherzustellen,
daß etwaige Undichtigkeiten in den Leitungen für die verwendeten Steuerrelais die
Entlastung des Kompressors bewirken.
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Zur Behebung dieser Mängel wird erfindungsgemäß vörgeschlagen, daß
den Arbeitszylindern eine Glocke vorgeschaltet ist, welche die Treibflüssigkeit
wenigstens teilweise anfüllen muß, bevor sie einen genügenden Druck erreicht, um
gegen eine Federkraft die Arbeitskolben im Sinne einer Freigäbe der Saugventile
für ihre normale Arbeit zu betätigen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat gegenüber den bekannten Vorrichtungen
die Vorteile, daß sie mit verhältnismäßig geringem Aufwand in sicherer und anpassungsfähiger
Weise arbeitet. Sie schafft gleichzeitig eine zuverlässige Sicherung gegen die schädliche
Einwirkung von Undichtigkeiten aller Art. Ferner ermöglicht es die Erfindung, das
Anheben der Ventile von Bedingungen abhängig zu machen, die mit dem eigentlichen
Betrieb des Kompressors nichts zu tun haben, z. B. der Temperatur an einem' beliebigen
Punkte einer Kälteerzeugungsanlage.
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Weitere Merkmale der Erfindung werden bei der folgenden Beschreibung
eines vorzugsweisen Ausführungsbeispiels derselben anHand derAbbildung erläutert.
Diese veranschaulicht lediglich einen einzigen Ventilanhebmechanismus. Selbstverständlich
können statt dessen auch mehrere von-solchen vorgesehen sein.
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In der Abbildung ist mit i ein Finger für das AnhebeneinesVentils,
mit 2 das diesen tragendeGehäuse und mit 3 ein um einen Zapfen q. schwingender Hebel
bezeichnet, der an seinem Ende einen Nocken 5 aufweist,-dessen Anheben das Anheben
des Ventils bestimmt, während das Absenken des Nockens 5 im Gegensatz dazu das freie
Spiel des Ventils und sein normales Arbeiten für den Zweck, für welchen es in dem
Kompressor dient, ermöglicht. Diese Steuerang, die in der Abbildung schematisch
dargestellt ist, wirkt so, daß sie auf das Ventil, gleichgültig, welches ihre Stellung
in dem Raum ist, immer gleiche Beanspruchungen ausübt. An seinem anderen Ende steht
der Hebel 3 unter der Wirkung eines Kolbens 6, der in einem Zylinder 8 gleiten kann.
Dieser Kolben ist durch eine Feder 7 belastet, die bestrebt ist, ihn in seiner unteren
Lage zu halten. Es ist ersichtlich, daß unter der Einwirkung der Feder 7 der Nocken
5 bestrebt ist, sich anzuheben und den Kompressor zu entlasten, indem er das entsprechende
Saugventil offenhält. Um dieses Ventil in normaler Weise wirksam werden zu lassen,
muß auf die Innenfläche des Kolbens 6 ein beliebiges treibendes Medium unter genügendem
Druck zur Einwirkung gebracht werden. Dieses 'treibende Medium, welches im Falle
des Ausführungsbeispiels Öl ist, das aus dem Schmierkreislauf der Maschine entnommen
wird, wird aus dem Gehäuse 9 der Maschine durch eine Pumpe i i angesaugt und in
die anschließenden Leitungen, und unter diesen die Zuführungsleitung io zu dem Zylinder
8 gefördert. Die Pumpe i i ist vorzugsweise eine Zahnradpumpe. Das angesaugte Öl
passiert in der üblichen Weise ein Filter 12 und ein Rückschlagventil 13.
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Der Förderkreislauf der Pumpe i i besteht aus der Leitung 1q., dem
Ventilgehäuse 15, einer Glocke 17, der Zuführungsleitung io zu dem Zylinder und
einer Austrittsleitung 18, die die Rückleitung zu dem Gehäuse 9 über eine kalibrierte
Öffnung i9 bildet. Auf diese Rückleitung könnte an sich verzichtet werden, sie ist
jedoch zweckmäßig für die Sicherheit des Betriebes. Wenn nämlich der Druck in der
Leitung io aus irgendeinem Grund abnimmt, so wird die Energie der entgegenwirkenden
Feder ausreichend sein, um den Kolben 6 herunterzudrücken, da das in dem Zylinder
8 unterhalb des Kolbens verdrängte Öl über die kalibrierte Öffnung in das Gehäuse
zurückkehrt. Dadurch hebt sich das Saugventil und die Maschine ist entlastet. Im
Normalfalle ist im Gegensatz hierzu der Widerstand, den die kalibrierte Öffnung
bietet, ausreichend, um unterhalb des Kolbens 6 einen für sein Anheben ausreichenden
Druck aufrechtzuerhalten.
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Die Glocke 17 stellt das wesentliche Merkmal der Erfindung dar. Das
Volumen dieser Glocke bestimmt den zeitlichen Ablauf der Vorgänge. Wenn die Maschine
sich' in Ruhe befindet, so ist die Glocke nahezu leer. Sie enthält nur wenig Öl,
welches wegen ihrer konstruktiven Ausführung nicht abfließen kann. Sobald der Motor
anfängt zu laufen und den Kompressor mitnimmt, der unbelastet ist, da die Kolben
6 sich in ihrer' untersten Stellung befinden, fördert die Pumpe i i (über ein Ventil
15; welches im folgenden noch beschrieben werden wird), Öl in die Glocke. Der Ölspiegel
steigt allmählich an und verdrängt hierdurch das in der Glocke enthaltene Gas. Das
Gas tritt durch die Leitung 21,, über ein Ventilgehäuse 22 und die Leitung 2,3 aus
und in den oberen Teil des Gehäuses 9 ein, wo es den Druckausgleich herstellt. Der
in der Glocke 17. erreichte Druck ist nach oben
durch den Abhebdruck
der Sicherheitsventile, mit denen die Glocke ausgerüstet ist, begrenzt. Ein solches
Ventil ist bei 36 dargestellt. Es wird beispielsweise mit 5 kg/qcm belastet. In
allen Fällen ist es offensichtlich, daß die Belastungsverluste in der Förderleitung
und den anschließenden Leitungen unter Einschluß des Auslasses 18 so bemessen werden
müssen, daß der Kolben 6 (gegebenenfalls auch die weiteren entsprechenden Kolben)
bei einem Druck, der niedriger ist, als derjenige, bei welchem die Sicherheitsventile
in Tätigkeit treten würden, in angehobenem Zustande gehalten werden können. Dieser
Betriebsdruck wird mit einer um so größeren Verzögerung in bezug auf den Augenblick
des Anlaufens erreicht, je größer das Fassungsvermögen der Glocke 17 ist. Man besitzt
hiermit also ein Mittel, das es ermöglicht, auf den Motor erst dann die volle Belastung
wirken zu lassen, welche durch den Kompressor gegeben ist, wenn er seine normale
Drehzahl erreicht hat.
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Eine weitere Ausbildung der Erfindung besteht in einem in der Förderleitung
io vorgesehenen Steuerorgan 24. Dieses Organ kann ein (vorzugsweise elektromagnetischer)
Schieber oder ein Nadelventil usw. sein. Die Betätigung dieses Steuerorgans erfolgt
in Abhängigkeit von einem Zustand des Kompressors oder einem durch diesen hervorgerufenen
Zustand (beispielsweise dem Saugdruck, dem Förderdruck oder der Belastung des Kompressors,
der Temperatur des komprimierten oder eines anderen Fludes usw.).
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In dem normalen Falle, in welchem die Vorrichtung mehrere Ventile
steuert, können mehrere Leitungen io, deren jede mit einem gesteuerten Schieber
24 ausgerüstet ist, vorgesehen sein. Eine geeignete Vorrichtung, wie ein beispielsweise
durch ein Zählwerk gesteuerter Schalter kann verschiedene Schieber 24 in jeder gewünschten
Aufeinanderfolge öffnen und dadurch die betreffenden, hiervon abhängenden Saugventile
in Tätigkeit bringen.
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Die Glocke ist mit einer Gruppe von zwei bereits erwähnten Organen
ausgerüstet, nämlich den in den zylindrischen Gehäusen 15 und 22 enthaltenen
Ventilen. Die Wirkung dieser Ventile ist einander koordiniert. Sie spielen eine
Rolle bei der Füllung und der Entleerung der Glocke. Die Abbildung zeigt diese Steuerkolben
2o und -25 in der Stellung, welche der Entleerung der Glocke entspricht. Die Federn
26 und 27 drücken die Kolben 20 und 25 in ihre äußerste Linksstellung. Das in der
Glocke enthaltene Öl kann dann frei über die Kammer 15 und die Leitung 34 in das
Gehäuse 9 fließen. Das Gas, welches in dem oberen Teil des Gehäuses enthalten ist,
kann gleichzeitig über die Leitung 23, die Kammer 22 und die Leitung 2 i in den
oberen Teil der Glocke zurückkehren. Wenn man den Motor in Betrieb setzt, welcher
den Kompressor treibt, so läuft die Pumpe i i und fördert Öl in die Leitungen 14
und 28. Der Kolben 2o wird zunächst nach rechts bewegt. Die in den Zylinder
15
mündende Leitung 34 ist dann abgeschlossen, jedoch tritt das Öl, welches
von der Pumpe kommt, über die Leitung 16 in die Glocke ein. Die beiden Kolben 2o
und 25 beginnen im wesentlichen gleichzeitig zu arbeiten. Das in der Glocke enthaltene
Gas wird infolge der Versperrung seiner Austrittsleitung 2i durch den Kolben 25
beim Steigen des durch die Leitung 16 geförderten Öles in der Glocke fortschreitend
komprimiert und dehnt sich bei der folgenden Entleerung der Glocke wieder aus, so
daß der Entleerungsvorgang unterstützt und beschleunigt wird.
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Die Glocke 17 dient auch als Ausgangsstelle für den Schmierölumlauf
des Kompressors, der schematisch bei 3o durch einen Schmierkanal für die Kurbelwelle
angedeutet ist. Dieser Kanal ist än seiner Eintrittstelle mit einem beispielsweise
mit 5 kg/qcm belasteten Ventil 29 und an seinem Austritt mit einem mit
1,5 kg/qcm belasteten Ventil 31 ausgerüstet. Selbstverständlich sind auch
andere Anordnungen möglich. Die vorstehende Beschreibung dieser Anordnung bezweckt
lediglich, zu zeigen, daß die Glocke in dem Schmierkreislauf der Maschine liegt.
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Außer mit dem Druckbegrenzungsventil 36, das bereits beschrieben wurde,
kann die Glocke auch mit anderen Ventilen ausgerüstet werden, deren Öffnen im Falle
eines Unterdruckes in der' einen oder mehreren Leitungen io erfolgt, und demzufolge
einem Anheben der Saugventile, d. h. einer Entlastung der Maschine, entspricht.
Ein solches Ventil kann durch eine bei 35 dargestellte druckabhängige Sicherheitsvorrichtung,
deren Wirksamwerden beispielsweise von dem Druck des Öles in der eigentlichen Schmierölleitung
abhängt, oder auch durch ein Organ, das in Abhängigkeit von einem beliebigen Teil
der Gesamtanordnung arbeitet, gesteuert werden.
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An verschiedenen Punkten der Leitungen können Kontrollmanometer, wie
das Manometer 33, angeordnet werden.
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Die vorstehend beschriebene Gesamtanordnung kann zum großen Teil in
dem Gehäuse der Maschine untergebracht werden. Falls es sich um einen Kompressor
für Kälteerzeugungsanlagen handelt, so ist das in dem Gehäuse enthaltene Gas dasjenige,
welches der Kompressor ansaugt. Das Gehäuse ist so ausgebildet, daß weder ein Austritt
von Gas noch ein Eintritt von Luft erfolgen kann, wie dies der Bauweise der üblichen
Kompressoren für übliche Kälteerzeugungsanlagen entspricht. Wenn die Leitungen,
welche den Zylinder 22 bedienen, ihre Verbindungen usw. in dem Gehäuse untergebracht
sind, so sind etwaige Leckagen von Gas an diesen Stellen ohne schädliche Folgen,
was nicht ohne Bedeutung insbesondere dann ist, wenn es sich um eine teure Kälteerzeugungsflüssigkeit
handelt.