EP0801227B1 - Verfahren und Einrichtung zur Beeinflussung eines Kompressor-Saugventils - Google Patents

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EP0801227B1
EP0801227B1 EP97890047A EP97890047A EP0801227B1 EP 0801227 B1 EP0801227 B1 EP 0801227B1 EP 97890047 A EP97890047 A EP 97890047A EP 97890047 A EP97890047 A EP 97890047A EP 0801227 B1 EP0801227 B1 EP 0801227B1
Authority
EP
European Patent Office
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pressure
opening
control device
closure member
control
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP97890047A
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English (en)
French (fr)
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EP0801227A3 (de
EP0801227A2 (de
Inventor
Peter Dr. Steinrück
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hoerbiger Kompressortechnik Services GmbH
Original Assignee
Hoerbiger Kompressortechnik Services GmbH
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Publication date
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Publication of EP0801227A2 publication Critical patent/EP0801227A2/de
Publication of EP0801227A3 publication Critical patent/EP0801227A3/de
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Publication of EP0801227B1 publication Critical patent/EP0801227B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/08—Actuation of distribution members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2201/00—Pump parameters
    • F04B2201/06—Valve parameters
    • F04B2201/0601—Opening times
    • F04B2201/06011—Opening times of the inlet valve only

Definitions

  • the invention relates to a method for influencing the pressure-dependent automatic, periodic opening movement of a closing element Suction valve of a reciprocating compressor by means of a, if necessary at least via a part of the crank circuit acting on the closing member control device. Furthermore, the invention also relates to a corresponding device to influence the pressure-dependent, automatic, periodic Opening movement of a closing element of a suction valve of a reciprocating compressor, with, if necessary, at least over part of the crank circuit on the closing member acting control device which a Hydraulic control cylinder, which periodically via a control member can be acted upon and relieved of pressure medium.
  • the lifespan of automatic, mostly used on the suction and pressure side Compressor valves are primarily affected by the impact stress alternating impact of the actual locking element on the seat or catcher affected.
  • the spring is selected accordingly Sufficient closing speed to reduce the closing stroke kept low.
  • the system of the known as double damping in which the opening closing member after overcoming a partial stroke on a movable in the opening direction Damper plate or the like strikes, is braked by it and then together with the damper plate overcomes the remaining stroke, the now significantly increased moving mass a further decrease in acceleration of the locking member and thus a simple such valves significantly reduced impact speed of the Closing element on the catcher results.
  • the object of the invention is to provide a method and a device to improve the type mentioned so that the impact stress mentioned of the closing member or catcher at the end of the opening stroke in a simple manner reduced and thus their impact on the life of the valve is reduced becomes.
  • the invention is based on the finding that in conventional valve designs of the type described above when the pressure equilibrium is reached the closing element of the valve between the cylinder space and the suction space is closed under the effect of its feathering. This sets the expansion of the gas enclosed in the cylinder with undiminished Speed continues, which results in a rapid negative pressure in the cylinder space arises from a certain value while overcoming the feathering the locking member a strong momentary acceleration of the locking member towards the catcher.
  • this existing control device to reduce the opening stroke used, according to the invention shortly before reaching the Pressure equilibrium between the cylinder chamber and the suction chamber of the compressor Closing member forcibly opened under the influence of the control device becomes.
  • the control device or the lifting gripper thus becomes a few degrees Crank angle before reaching the pressure equilibrium on the closing element introduced and this shortly before reaching the pressure equilibrium raised, which means that otherwise for automatic valves of the type described characteristic suction in the indicator diagram is avoided.
  • the closing element of the suction valve for example a one-part or multi-part Valve plate is open when pressure equilibrium is reached, a Pressure equalization between the cylinder volume and suction space take place, with which the Decompression phase in the cylinder has ended.
  • the one that follows maximum negative pressure in the cylinder chamber is only due to the throttle loss of the already opened valve determined and much less than in the previously mentioned conventional case.
  • Another opening of the Differential pressure causing the closing element of the suction valve is significantly reduced, which also results in a significantly lower acceleration or impact speed of the locking mechanism on the catcher.
  • control device delivered just before reaching the pressure equilibrium, so that the impulse for example, the lifting gripper is sufficient, the closing member or Open the valve plate before pressure equilibrium is reached, see above the result is sufficient to achieve the desired effect premature, permanent opening of the locking mechanism.
  • the forced opening of the closing element which is preferably in the area from 20 ° to 0 ° crank angle before reaching the pressure equilibrium between Cylinder and suction space is carried out in a further preferred embodiment the invention by an impact of the control device on the closing member initiated, the crank angle or timing of the impact, as well as the Mass ratio and the relative speed of the collision partners selected be that after the impact the opening speed of the closing element not to zero up to the stop on the catcher and preferably not below 10% the speed that occurs immediately after the impact drops.
  • control device being a hydraulic control cylinder has, which is periodically acted upon by a control element with pressure medium and is relieved, it is provided that the periodic opening of the Closing member causing pressure on the control cylinder or control member - or else the volume flow of the pressure medium, preferably by measuring the pressure drop on a throttle used in the inlet to the control unit - monitored and for the indirect determination or monitoring of the opening speed the locking device is used.
  • the control element of the device designed according to the invention can preferably have an electrically switching 3/2-way valve, the Control electronics is connected to an evaluation unit, which furthermore with at least one measuring sensor for monitoring the opening movement of the locking device is connected.
  • the control device or the mentioned lifting gripper is thereby thus hydraulically operated, the feed movement preferably via a electrically switching, fast directional valve is initiated.
  • Point of time the start of the corresponding infeed movement is by switching this directional control valve determines and can with a suitable device Specification, for example of the switching crank angle, or by a control system, which determines the optimal time.
  • the hydraulic pressure in the inlet for example of the 3/2-way valve mentioned be measured.
  • the measuring location essentially the system pressure measured in the feed line.
  • the following Opening the valve causes a dilution wave that coincides with Propagates the speed of sound in the supply line.
  • a steep drop to ambient pressure occur.
  • the pressure fluctuates between a maximum System pressure and ambient pressure.
  • the control device or the lifting gripper fades away the pressure pulsations.
  • the frequency of these pulsations is determined by the distance of the 3/2-way valve from the next hydro-pneumatic pulsation damper arranged in the feed line or other expansion tank determined.
  • the control device or the lifting gripper can Open the closing element or the valve plate immediately. Only after the the closing element remains together with the end position determined by the valve catcher Control device at rest, with which the pressure increase described above at the measuring location occurs only once during one cycle of the compressor.
  • control device If the control element or 3/2-way valve is switched too late the control device is also only when the catcher reaches it certain end position stopped. This results in an optimal changeover time the earliest point in time of the control member or the 3/2-way valve that the steep pressure increase described above only once per work cycle of the compressor. This also applies if the locking device rebounds after reaching the end position and with the one still in motion Control device collides. The ratio of the mass of the control device in this case, the mass of the locking element is only minimal Deceleration of the control device and no significantly ascertainable Compression wave.
  • the actually interesting course of movement of the closing element opened according to the invention over the course of the pressure on the control cylinder causing the periodic opening of the closing member or the control device is to determine the current one Pressure drop at a throttle used in the inlet to the control element monitor.
  • This throttle is to be dimensioned accordingly, so that at a measurable drop in the medium pressure at the expected speeds behind the throttle.
  • the differential pressure measured at the throttle also increases.
  • the control device reaches the closing element and comes up this to a standstill because the delivery time was selected too early and when the closing device is reached by the control device there is high cylinder chamber pressure, the one to be determined at the throttle reaches Differential pressure a minimum.
  • the course of the indicator pressure in the cylinder chamber is monitored and the Time of opening of the closing member should be chosen so that the suction tip minimized or made to disappear in the indicator diagram is.
  • the Crank angle or time of the opening of the closing member but also so be chosen that the intensity of the vibration monitoring in the Valve range determined opening stroke is minimized.
  • the opening blow of valves causes a pulsed excitation of the natural vibrations of the valve holding devices. These structure-borne vibrations sound within a characteristic time quickly.
  • the intensity of the opening stroke can now in the manner described by measuring, for example, on Valve cover accelerations occurring in the direction of the valve axis in Time window after the valve opens until after the decay behavior characteristic time can be quantified. These detectable accelerations are usually in very high frequency ranges.
  • the optimal delivery time of the control device or a lifting gripper or the like advantageously directly by minimizing the Intensity of the vibrations caused by the opening stroke of the valve be determined.
  • the invention can also be provided ongoing monitoring and Adjust the start of the delivery of the control device to perform. Continuous monitoring of one of the above is then used for this Measured variables and the periodic execution of the described optimization processes necessary.
  • FIG. 1 shows a basic circuit diagram for the method and Device according to the present invention
  • Fig. 2 is a schematic image of a other device according to the invention or for performing the invention 3, the time course of the stroke of the closing member for different. Delivery times of the control device
  • Fig. 4 the corresponding Course of the opening speed of an actuated according to FIG. 3 5, the time course of the pressure in the cylinder space just before and after reaching the pressure equilibrium between the cylinder space and suction space
  • Fig. 6 shows an example of the effect of varying the time or crank angle of the positive feed of the control device on the intensity of the opening by the suction valve or the opening stroke caused acceleration or vibration signal
  • Fig. 7 to 10 each show variants of schematic devices for implementation of process configurations according to the present invention.
  • the reciprocating compressor shown schematically in FIG. 1 has one Crankshaft 1 on which a flywheel 2 is flanged and which over Connecting rods or push rods 3 each have pistons 4 of double-acting cylinders 5 actuated.
  • About the oscillating movement of the piston 4 is gas via suction valves 6 sucked, the closing member 7 between a catcher 8 and the Valve seat 9 can move.
  • the gas sucked in becomes after the automatic Closing the respective suction valve 6 compressed in the cylinder 5 or via the here also automatic pressure valves 10 are pushed out.
  • the pressure-dependent automatic periodic opening movement of the Closing members 7, for example a valve plate or the like, the Suction valves 6 is by means of, if necessary, at least part of the Control circuit 12 acting on the closing member 7 affected.
  • This control device 12 can, for example, only one here have indicated lifting gripper 13, via a hydraulic control cylinder 14 the closing member 7 shortly before reaching the pressure equilibrium between the cylinder chamber 15 and outside of the suction valve 6 Suction chamber of the compressor forcibly opens.
  • the control device 12 comprises in addition to the control cylinder 14 an electronic not shown here Control, which is coordinated by means of a bus connection 16, which the Exchange of information between the control device 12 and an evaluation unit 17 causes.
  • the evaluation unit 17 is the signal of a via a line 18 Flywheel 2 arranged encoder 19 for dead center or crank angle supplied, thus influencing the closing members via the lifting grippers 13 7 can be synchronized with the oscillating movement of the piston 4.
  • the control device 12 from FIG. 1 is on one of the two Suction valves 6 shown in more detail.
  • the on the locking member 7 of the Suction valve 6 acting, again only symbolically shown lifting gripper 13 is actuated by a hydraulic control cylinder 14. That about one Inlet line 21 fed hydraulic fluid can in the position shown one here designed as a 3/2-way valve 20 control member 22 on the Control cylinders 14 act and thus the lifting gripper 13 on the closing member 7 press down.
  • 7 gas forces apply to the closing element try to close valve 6.
  • Due to the action of a check valve 23 is the hydraulic fluid locked in the control cylinder 14 at the return flow hindered and thereby the closing member 7 of the suction valve 6 in the open Location blocked.
  • FIG. 3 shows typical courses of the opening movement of a closing element (7 in Fig. 1 and 2) of a suction valve (6 in Fig. 1 and 2), which is controlled by the inventive method.
  • the one on the Vertical stroke applied as related to the total stroke of the locking device relative stroke plotted over a dimensionless ratio time.
  • the time scale is chosen so that when the in the display is reached dimensionless time with -1 and when reached of the lower end point of movement is set to 0.
  • Fig. 4 shows the to Fig. 3 belonging course of the speed of the locking member on the dimensionless ratio time, with a suitable, not of interest Speed scale was selected.
  • Fig. 5 shows accordingly the pressure curves in the compressor cylinder.
  • the curves labeled A represent the case where the Lifting gripper (13 in FIGS. 1 and 2) is delivered too late.
  • the locking organ 7 opens only under the effect of the differential pressure between Cylinder chamber and suction chamber of the compressor.
  • the rapid drop in cylinder pressure after passing through the pressure equilibrium causes a strong Acceleration of the locking mechanism, a high impact speed on the Catcher (8 in Fig. 1 and 2) and thus a strong and undesirable opening blow.
  • the locking member can under the effect of bounce back usual valve springing and only after one or several bumps come to rest in the open position.
  • the curves labeled B represent the opening course for a delivery time optimized according to the present invention the lifting gripper (13 in Fig. 1 and 2).
  • the closing element of the suction valve just before reaching the pressure equilibrium according to the effect of the grab impact so that at Reaching the pressure equilibrium between the cylinder space and the suction space Suction valve is already open to a large extent.
  • the conventional ones Suction valves occurring and described in the introduction suction tip is largely avoided. Consequently, engage the locking device of the Suction valve clearly compared to a conventionally designed suction valve reduced opening forces on and - as can be seen from Fig. 4 - this applies Closing device with significantly reduced impact speed on the catcher of the valve.
  • the lifting gripper (13 in FIGS. 1 and 2) is in accordance with the C If the marked curves are delivered too early, the brakes in the compressor cylinder still existing overpressure the initiated opening movement of the suction valve quickly and the gripper plus locking system comes to a standstill again. Only when the opening force and differential pressure balance each other hold, the opening movement can start again. Since the locking organ in is only slightly open when the pressure equilibrium is reached, the cylinder pressure drops similarly to when the lifting gripper is delivered too late quickly and a strong suction occurs. On the locking organ high opening forces act after a short time, so that it in turn struck the catch limiting the opening at high speed becomes.
  • the curves labeled A have a KWoff of 38 °
  • the curves marked B have a KWoff of 34 °
  • the curves marked C correspond to a KWoff of 32 °.
  • FIG. 6 shows on the basis of measurement results with another embodiment the influence of the time of delivery of the lifting gripper (13 in FIG. 1 and 2) on the opening stroke. Over time in ms are for different Points in time or crank angle of the delivery of the lifting gripper at the valve nest measured vibrations or accelerations.
  • Also shown in Fig. 6 is the time course of the indicator pressure (cylinder interior) - the the corresponding curve is denoted by H.
  • Fig. 7 shows in a similar representation as Fig. 2 an example of the Application of the method according to the invention for the indirect determination of the Opening speed of the closing member 7 by monitoring the Hydraulic medium pressure, which the periodic opening of the closing member 7th causes.
  • a via a line 27 with the inlet line 21 in Connected measuring sensor 28 used for the inlet pressure the Measurement signals evaluated by the electronics circuit arranged in the housing 26 become.
  • Figure 8 relates to a variant of the method in which the indirect Monitoring the opening speed of the sealing element 7 a Measurement or monitoring of the pressure drop at one in the feed line 21 to the control member 22 used throttle 29 by means of a differential pressure in front of and behind the throttle 29 receiving measuring sensor 28 is carried out.
  • the time of the enforced Opening of the closing member 7 selected so that the intensity of the means of Measuring sensor 28 detected via vibration monitoring in the valve area Opening stroke is minimized.
  • the one that acts as an acceleration sensor Measuring sensor 28 could, apart from being attached to the control device 12 also directly on the cylinder 5 at a suitable point, for example in the immediate vicinity Near the suction valve 6, be attached. Signals from the measuring sensor 28 are in turn arranged in the housing 26 in a manner not shown Circuit electronics evaluated and to determine the introduction the opening process of the closing member 7 is used.
  • the indicator pressure is shown here using the Measured as a pressure sensor measuring sensor 28 measured, the signal a measuring amplifier 30 amplified and with the aid of a suitable display device 31 shown as an indicator diagram over the piston stroke or alternatively is also displayed as a time signal.
  • the time of the opening of the locking mechanism can also be changed here can be selected in the manner mentioned the suction tip in the indicator diagram is minimized.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung der druckabhängig selbsttätigen, periodischen Öffnungsbewegung eines Schließorganes eines Saugventils eines Hubkolben-Kompressors mittels einer, bedarfsweise zumindest über einen Teil des Kurbelkreises auf das Schließorgan einwirkenden Steuereinrichtung. Weiters betrifft die Erfindung auch eine entsprechende Einrichtung zur Beeinflussung der druckabhängig selbsttätigen, periodischen Öffnungsbewegung eines Schließorganes eines Saugventils eines Hubkolben-Kompressors, mit einer bedarfsweise zumindest über einen Teil des Kurbelkreises auf das Schließorgan einwirkenden Steuereinrichtung, welche einen hydraulischen Steuerzylinder aufweist, der über ein Steuerorgan periodisch mit Druckmedium beaufschlag- und entlastbar ist.
Die Lebensdauer von zumeist saug- und druckseitig verwendeten, selbsttätigen Kompressorventilen wird primär durch die Schlagbeanspruchung beim abwechselnden Auftreffen des eigentlichen Schließorganes auf Sitz bzw. Fänger beeinflußt. Beim Saugventil wird durch entsprechende Wahl der Befederung die Schließgeschwindigkeit zur Verminderung des Schließschlages ausreichend gering gehalten. Für die Minderung des Öffnungsschlages wurde das System der sogenannten Doppeldämpfung bekannt, bei welchem das öffnende Schließorgan nach Überwindung eines Teilhubes auf eine in Öffnungsrichtung bewegliche Dämpferplatte oder dergleichen schlägt, dadurch gebremst wird und anschließend gemeinsam mit der Dämpferplatte den Resthub überwindet, wobei die nun deutlich vergrößerte bewegte Masse eine weitere Abnahme der Beschleunigung des Schließorganes bewirkt und sich somit eine gegenüber einfachen derartigen Ventilen deutlich verminderte Auftreffgeschwindigkeit des Schließorganes am Fänger ergibt.
Weiters sind beispielsweise aus EP 0 694 693 A1 Kompressoranordnungen bekannt geworden, bei denen mit Hilfe sogenannter Abhebegreifer einerseits eine in gewissen Grenzen stufenlose Kapazitätsregelung durch teilweises Offenhalten der Saugventile während des Kompressionstaktes bewirkt wird und bei denen andererseits durch entsprechende Dimensionierung der Masse des Abhebegreifers sowie die Anordnung von Bewegungsdämpfern eine Absenkung der Auftreffgeschwindigkeit des Schließorganes beim Schließen erreicht wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bzw. eine Einrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die erwähnte Schlagbeanspruchung des Schließorganes bzw. Fängers am Ende des Öffnungshubes auf einfache Weise herabgesetzt und damit ihre Auswirkung auf die Lebensdauer des Ventils verringert wird.
Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, daß bei üblichen Ventilausführungen der eingangs beschriebenen Art beim Erreichen des Druckgleichgewichtes zwischen Zylinderraum und Saugraum das Schließorgan des Ventils unter der Wirkung von dessen Befederung geschlossen ist. Dadurch setzt sich die Expansion des im Zylinder eingeschlossenen Gases mit unverminderter Geschwindigkeit fort, womit in rascher Folge ein hoher Unterdruck im Zylinderraum entsteht, der ab einem gewissen Wert unter Überwindung der Befederung des Schließorganes eine starke momentane Beschleunigung des Schließorganes in Richtung zum Fänger zur Folge hat.
Ausgehend von Saugventilen mit eingangs beschriebener Steuereinrichtung (beispielsweise in Form der angesprochenen Abhebegreifer) wird gemäß der Erfindung diese vorhandene Steuereinrichtung zur Minderung des Öffnungsschlages eingesetzt, wozu erfindungsgemäß jeweils kurz vor Erreichen des Druckgleichgewichtes zwischen Zylinderraum und Saugraum des Kompressors das Schließorgan unter Einwirkung der Steuereinrichtung zwangsweise geöffnet wird. Die Steuereinrichtung bzw. der Abhebegreifer wird also wenige Grad Kurbelwinkel vor dem Erreichen des Druckgleichgewichtes an das Schließorgan herangeführt und dieses dadurch kurz vor Erreichen des Druckgleichgewichtes angehoben, womit die ansonsten für selbsttätige Ventile der beschriebenen Art charakteristische Untersaugung im Indikatordiagramm vermieden wird. Da nun das Schließorgan des Saugventils, beispielsweise eine ein- oder mehrteilige Ventilplatte bei Erreichen des Druckgleichgewichtes geöffnet ist, kann ein Druckausgleich zwischen Zylindervolumen und Saugraum stattfinden, womit die Dekompressionsphase im Zylinder beendet ist. Der sich in der Folge einstellende maximale Unterdruck im Zylinderraum ist nur mehr durch den Drosselverlust des bereits geöffneten Ventils bestimmt und wesentlich geringer als im vorher angesprochenen konventionellen Fall. Der ein weiteres Öffnen des Schließorgans des Saugventils bewirkende Differenzdruck ist deutlich abgemindert, woraus sich auch eine wesentlich geringe Beschleunigung bzw. Auftreffgeschwindigkeit des Schließorgans am Fänger ergibt.
Wesentlich dabei ist, daß das Schließorgan knapp vor dem Erreichen des Druckgleichgewichtes durch die Steuereinrichtung geöffnet wird. Bei den bisher bekannten Ausführungen mit Kompressorsteuerung über einen Abhebegreifer wird dieser mittels einer Feder an das Schließorgan bzw. die Ventilplatte angedrückt und liegt auf alle Fälle dort bereits einige Zeit vor dem Erreichen des Druckgleichgewichtes an. Die durch diese Andruckfeder bewirkte zusätzliche Öffnungskraft kann das Schließorgan unter Umständen ebenfalls bereits vor Erreichen des Druckgleichgewichtes öffnen. Dabei muß allerdings die Masse des Abhebegreifers durch die Federkraft gegen den Überdruck im Zylinderraum beschleunigt werden. Da die Masse derartiger Abhebegreifer verglichen mit der Masse der verwendeten Schließorgane zwangsweise relativ groß ist, ergibt sich auf alle Fälle nur eine geringe Beschleunigung und die dadurch unter Umständen bewirkte vorzeitige Öffnung des Schließorgans ist von untergeordneter Größenordnung. Der mit der vorliegenden Erfindung angestrebte und erzielte Effekt der Herabsetzung der Aufschlaggeschwindigkeit des Schließorgans am Fänger tritt dabei nicht auf.
Wird hingegen gemäß der vorliegenden Erfindung die Steuereinrichtung knapp vor Erreichen des Druckgleichgewichtes zugestellt, sodaß der Impuls beispielsweise des Abhebegreifers ausreicht, das Schließorgan bzw. die Ventilplatte bereits vor Erreichen des Druckgleichgewichtes zu öffnen, so ergibt sich eine für die Erzielung des gewünschten Effekts ausreichende vorzeitige, bleibende Öffnung des Schließorgans.
Die zwangsweise Öffnung des Schließorgans, die vorzugsweise im Bereich von 20° bis 0° Kurbelwinkel vor Erreichen des Druckgleichgewichtes zwischen Zylinder- und Saugraum erfolgt, wird in weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung durch einen Stoß der Steuereinrichtung auf das Schließorgan eingeleitet, wobei der Kurbelwinkel bzw. Zeitpunkt des Stoßes, sowie das Masseverhältnis und die Relativgeschwindigkeit der Stoßpartner so gewählt werden, daß nach erfolgtem Stoß die Öffnungsgeschwindigkeit des Schließorgans bis zum Anschlag am Fänger nicht auf Null und vorzugsweise nicht unter 10 % jener Geschwindigkeit sinkt, welche unmittelbar nach dem Stoß auftritt. Damit ist sichergestellt, daß die vorzeitig eingeleitete Öffnungsbewegung des Schließorganes nicht zufolge eines zu geringen Anfangsimpulses unter der Wirkung der Befederung des Schließorganes bzw. des noch im Zylinder wirksamen Überdruckes wieder zum Stillstand kommt bzw. umgekehrt wird, da dann für das nachfolgende, rein druckbedingte Öffnen des Schließorganes wiederum die eingangs beschriebenen Nachteile der konventionellen Ausführungen bzw. Verfahren zutreffen würden.
Eine weiters bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Steuereinrichtung einen hydraulischen Steuerzylinder aufweist, der über ein Steuerorgan periodisch mit Druckmedium beaufschlagt und entlastet wird, ist vorgesehen, daß der die periodische Öffnung des Schließorgans bewirkende Druck am Steuerzylinder bzw. Steuerorgan - oder aber der Volumenstrom des Druckmediums, vorzugsweise über eine Messung des Druckabfalles an einer im Zulauf zum Steuerorgan eingesetzten Drossel - überwacht und zur indirekten Ermittlung bzw. Überwachung der Öffnungsgeschwindigkeit des Schließorganes verwendet wird.
Das Steuerorgan der erfindungsgemäß ausgestalteten Einrichtung kann dabei bevorzugt ein elektrisch schaltendes 3/2-Wegeventil aufweisen, dessen Ansteuerungselektronik mit einer Auswerteeinheit verbunden ist, welche weiters mit zumindest einem Meßsensor zur Überwachung der Öffnungsbewegung des Schließorganes in Verbindung steht.
Die Steuereinrichtung bzw. der angesprochene Abhebegreifer wird dabei also hydraulisch betätigt, wobei die Zustellbewegung bevorzugt über ein elektrisch schaltendes, schnelles Wegeventil eingeleitet wird. Der Zeitpunkt des Beginns der entsprechenden Zustellbewegung ist durch die Umschaltung dieses Wegeventils bestimmt und kann durch eine geeignete Vorrichtung mit Vorgabe, beispielsweise des Umschaltkurbelwinkels, oder durch ein Regelsystem, welches den optimalen Zeitpunkt festlegt, vorgegeben werden.
Gemäß einer Variante der oben angesprochenen Verfahrensausgestaltung kann der Hydraulikdruck im Zulauf beispielsweise des erwähnten 3/2-Wegeventils gemessen werden. Vor dem Öffnen dieses Ventils wird dabei am Meßort im wesentlichen der Systemdruck in der Zulaufleitung gemessen. Das nachfolgende Öffnen des Ventils bewirkt eine Verdünnungswelle, die sich mit Schallgeschwindigkeit in der Zulaufleitung ausbreitet. Am Meßort wird ein steiler Abfall auf den Umgebungsdruck auftreten. Sobald die Reflexionen der Verdünnungswelle am Meßort eintreffen, schwankt der Druck maximal zwischen Systemdruck und Umgebungsdruck. Während der nun ablaufenden Bewegung der Steuereinrichtung bzw. des Abhebegreifers klingen die Druckpulsationen ab. Die Frequenz dieser Pulsationen wird durch den Abstand des 3/2-Wegenventils vom nächsten in der Zulaufleitung angeordneten hydro-pneumatischen Pulsationsdämpfer oder anderem Ausgleichsbehälter bestimmt.
Sobald die zugestellte Steuereinrichtung abgebremst wird, bewirkt die Verzögerung der noch immer nachströmenden Hydraulikmedium-Säule eine stromauf laufende Verdichtungswelle, die als steiler Anstieg des Druckes am Meßort zu beobachten ist. Der am Meßort aufgezeichnete Druck schwankt ab diesem Zeitpunkt um einen deutlich höheren Wert als vorher. Erreicht die Steuereinrichtung das Schließorgan und kommt auf diesem zum Stillstand, weil der Zustellzeitpunkt zu früh gewählt wurde und beim Erreichen des Schließorganes durch die Steuereinrichtung noch ein zu hoher Zylinderraumdruck vorliegt, so tritt die beschriebene Druckerhöhung auf bzw. kann diese beobachtet werden.
Sobald der Druck im Zylinderraum den Saugdruck erreicht hat, setzen sich nun das Schließorgan und die Steuereinrichtung zusammen erneut in Bewegung, was durch ein abermaliges Absinken des Hydraulikmediumdruckes beobachtet werden kann. Erreicht dann die Steuereinrichtung samt Schließorgan die durch den Ventilfänger definierte Hubendlage, so wird dies am Meßort durch einen erneuerten rapiden Druckanstieg feststellbar.
Bei einer zeitlich optimalen Umschaltung des Steuerorgans bzw. des 3/2-Wegeventils kann die Steuereinrichtung bzw. der Abhebegreifer das Schließorgan bzw. die Ventilplatte unmittelbar aufschlagen. Erst nach der durch den Ventilfänger bestimmten Endlage verbleibt das Schließorgan samt Steuereinrichtung in Ruhe, womit der oben beschriebene Druckanstieg am Meßort während eines Arbeitstaktes des Kompressors nur einmal auftritt.
Bei einer zu späten Umschaltung des Steuerorganes bzw. 3/2-Wegeventils wird die Steuereinrichtung ebenfalls erst bei Erreichen der durch den Fänger bestimmten Endlage gestoppt. Es ergibt sich damit als optimaler Umschaltzeitpunkt des Steuerorgans bzw. des 3/2-Wegeventils der früheste Zeitpunkt, bei dem der vorstehend beschriebene steile Druckanstieg nur einmal pro Arbeitstakt des Kompressors festzustellen ist. Dies gilt auch falls das Schließorgan nach Erreichen der Endlage zurückprallt und mit der noch in Bewegung befindlichen Steuereinrichtung kollidiert. Das Verhältnis von Masse der Steuereinrichtung zur Masse des Schließorgans bedingt in diesem Fall nur eine geringfügige Abbremsung der Steuereinrichtung und keine signifikant feststellbare Verdichtungswelle.
Als weitere Möglichkeit den eigentlich interessierenden Bewegungsverlauf des erfindungsgemäß vorzeitig geöffneten Schließorgans über den Verlauf des die periodische Öffnung des Schließorgans bewirkenden Druck am Steuerzylinder bzw. der Steuereinrichtung zu ermitteln besteht darin, den momentanen Druckabfall an einer im Zulauf zum Steuerorgan eingesetzten Drossel zu überwachen. Diese Drossel ist entsprechend zu dimensionieren, sodaß sich bei den zu erwartenden Geschwindigkeiten ein meßbarer Abfall des Mediumdruckes hinter der Drossel ergibt. Setzt nun die Bewegung der Steuereinrichtung bzw. eines Abhebegreifers ein, so steigt auch der an der Drossel gemessene Differenzdruck. Erreicht die Steuereinrichtung das Schließorgan und kommt auf diesem zum Stillstand, weil der Zustellzeitpunkt zu früh gewählt wurde und beim Erreichen des Schließorganes durch die Steuereinrichtung noch ein zu hoher Zylinderraumdruck vorliegt, so erreicht der an der Drossel festzustellende Differenzdruck ein Minimum. Erst wenn dann der Druck im Zylinderraum weiter fällt, setzt die Bewegung der Steuereinrichtung wiederum ein, wonach wiederum ein Anstieg des Differenzdruckes an der Drossel feststellbar ist. Eine optimale Einstellung ist in diesem Falle dann gegeben, wenn der frühest mögliche Zustellzeitpunkt eingestellt wird, bei welchem das beschriebene Minimum des Differenzdruckes an der Drossel zufolge einer vollständigen Abbremsung des Greifers an der Ventilplatte bzw. der Steuereinrichtung am Schließorgan nicht mehr beobachtbar ist.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann aber auch der Verlauf des Indikatordruckes im Zylinderraum überwacht und der Zeitpunkt der Öffnung des Schließorganes so gewählt werden, daß die Untersaugungsspitze im Indikatordiagramm minimiert bzw. zum Verschwinden gebracht ist. Anstelle des Indikatordiagrammes kann aber natürlich auch eine Darstellung des Druckes über dem Kurbelwinkel oder über der Zeit verwendet werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann der Kurbelwinkel bzw. Zeitpunkt der Öffnung des Schließorganes aber auch so gewählt werden, daß die Intensität des über eine Vibrationsüberwachung im Ventilbereich festgestellten Öffnungsschlages minimiert wird. Der Öffnungsschlag von Ventilen bewirkt eine impulsartige Anregung der Eigenschwingungen der Ventilhaltevorrichtungen. Diese Körperschallschwingungen klingen innerhalb einer charakteristischen Zeit rasch ab. Die Intensität des Öffnungsschlages kann nun in beschriebener Weise durch Messung der beispielsweise am Ventildeckel auftretenden Beschleunigungen in Richtung der Ventilachse im Zeitfenster nach dem Ventilöffnen bis nach Ablauf der für das Abklingverhalten charakteristischen Zeit quantifiziert werden. Diese feststellbaren Beschleunigungen liegen üblicherweise in sehr hohen Frequenzbereichen. Für die Beurteilung des Öffnungsschlages kann deshalb die aus der Aufzeichnung der Hüllkurve der Schwingungen oder, in besonders einfacher Weise, des Verlaufs der Amplitude durch Tiefpassfilterung des gleichgerichteten Schwingsignals abgeleitete Intensität der Schwingungen herangezogen werden. Damit kann der optimale Zustellzeitpunkt der Steuereinrichtung bzw. eines Abhebegreifers oder dergleichen in vorteilhafter Weise direkt durch eine Minimierung der Intensität der durch den Öffnungsschlag des Ventiles verursachten Schwingungen ermittelt werden.
Da Kompressoranlagen für verschiedenste Anwendungen oft unter praktisch konstanten Verhältnissen laufen, ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung von Vorteil, gemäß welcher die Wahl bzw. Einstellung des Beginns der Zustellung der Steuereinrichtung nur bei Inbetriebnahme bzw. Inspektion des Kompressors erfolgt. In diesem Falle reicht die Optimierung des Zustellzeitpunktes unter Anwendung spezieller Inbetriebnahme- bzw. Inspektionsmeßgeräte, welche die Anwendung der oben beschriebenen Verfahren erlauben.
Bei Kompressoren, die bei schwankenden Betriebsbedingungen, wie etwa schwankenden Druckverhältnissen, Gasen mit schwankenden Isentropenexponenten oder dergleichen, betrieben werden, kann in bevorzugter weiterer Ausgestaltung der Erfindung auch vorgesehen sein, eine laufende Überwachung und Anpassung des Beginns der Zustellung der Steuereinrichtung durchzuführen. Hiefür wird dann eine kontinuierliche Überwachung einer der oben angeführten Meßgrößen und das periodische Durchlaufen der beschriebenen Optimierungsvorgänge nötig.
Die Erfindung wird im folgenden noch anhand der in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele bzw. der zugehörigen Diagramme näher erläutert. Fig. 1 zeigt dabei ein Prinzipschaltbild zu Verfahren und Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung, Fig. 2 ein Schemabild einer anderen Einrichtung nach der Erfindung bzw. zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 3 den zeitlichen Verlauf des Hubes des Schließorgans für verschiedene. Zustellzeitpunkte der Steuereinrichtung, Fig. 4 den entsprechenden Verlauf der Öffnungsgeschwindigkeit eines gemäß Fig. 3 betätigten Schließorganes, Fig. 5 den zeitlichen Verlauf des Druckes im Zylinderraum knapp vor und nach Erreichen des Druckgleichgewichtes zwischen Zylinderraum und Saugraum, Fig. 6 zeigt beispielhaft den Effekt der Variation des Zeitpunktes bzw. Kurbelwinkels der zwangsweisen Zustellung der Steuereinrichtung auf die Intensität des durch das Saugventilöffnen bzw. den Öffnungsschlag hervorgerufenen Beschleunigungs- bzw. Vibrationssignals, und Fig. 7 bis 10 zeigen jeweils Varianten von schematischen Einrichtungen zur Durchführung von Verfahrensausgestaltungen nach der vorliegenden Erfindung.
Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Hubkolbenkompressor weist eine Kurbelwelle 1 auf, an der ein Schwungrad 2 angeflanscht ist und welche über Pleuel bzw. Schubstangen 3 jeweils Kolben 4 von doppeltwirkenden Zylindern 5 betätigt. Über die oszilierende Bewegung der Kolben 4 wird Gas über Saugventile 6 angesaugt, deren Schließorgan 7 sich zwischen einem Fänger 8 und dem Ventilsitz 9 bewegen kann. Das angesaugte Gas wird nach dem selbsttätigen Schließen des jeweiligen Saugventils 6 im Zylinder 5 verdichtet bzw. über die hier ebenfalls selbsttätigen Druckventile 10 ausgeschoben.
Die druckabhängig selbsttätige periodische Öffnungsbewegung der Schließorgane 7, beispielsweise einer Ventilplatte oder dergleichen, der Saugventile 6 wird mittels einer, bedarfsweise zumindest über einen Teil des Kurbelkreises auf das Schließorgan 7 einwirkenden Steuereinrichtung 12 beeinflußt. Diese Steuereinrichtung 12 kann beispielsweise einen hier nur angedeuteten Abhebegreifer 13 aufweisen, der über einen hydraulischen Steuerzylinder 14 das Schließorgan 7 jeweils kurz vor Erreichen des Druckgleichgewichtes zwischen Zylinderraum 15 und außerhalb des Saugventils 6 liegendem Saugraum des Kompressors zwangsweise öffnet. Die Steuereinrichtung 12 umfaßt neben dem Steuerzylinder 14 eine hier nicht weiter dargestellte elektronische Ansteuerung, welche mittels einer Busverbindung 16 koordiniert wird, die den Informationsaustausch zwischen der Steuereinrichtung 12 und einer Auswerteeinheit 17 bewirkt.
Der Auswerteeinheit 17 ist über eine Leitung 18 das Signal eines am Schwungrad 2 angeordneten Gebers 19 für Totpunkt bzw. Kurbelwinkel zugeführt, womit die über die Abhebegreifer 13 erfolgende Beeinflußung der Schließorgane 7 mit der oszillierenden Bewegung der Kolben 4 synchronisiert werden kann.
In Fig. 2 ist die Steuereinrichtung 12 aus Fig. 1 an einem der beiden Saugventile 6 detaillierter dargestellt. Der auf das Schließorgan 7 des Saugventils 6 wirkende, wiederum nur symbolisch dargestellte Abhebegreifer 13 wird durch einen hydraulischen Steuerzylinder 14 betätigt. Das über eine Zulaufleitung 21 gespeiste Hydraulikfluid kann in der dargestellten Stellung eines hier als 3/2-Wegeventil 20 ausgebildeten Steuerorgans 22 auf den Steuerzylinder 14 wirken und somit den Abhebegreifer 13 an das Schließorgan 7 andrücken. Sobald der Kolben 4 Gas über das mittels des Abhebegreifers 13 geöffnete Ventil 6 zurückschiebt, setzen am Schließorgan 7 Gaskräfte an, die das Ventil 6 zu schließen suchen. Zufolge der Wirkung eines Rückschlagventils 23 ist das im Steuerzylinder 14 eingesperrte Hydraulikfluid am Rückfluß behindert und dadurch das Schließorgan 7 des Saugventils 6 in der geöffneten Lage blockiert.
Erst beim Umschalten des Ventils 20 durch Bestromung einer Spule 24 wird der Steuerzylinder 14 mit einer Abströmleitung 25 verbunden und dadurch die Schließbewegung des Saugventils 6 eingeleitet bzw. ermöglicht. Die Anspeisung der Spule 24 erfolgt dabei durch eine in einem Gehäuse 26 angeordnete elektronische Schaltung, die damit die zeitliche Betätigung des Ventils 20 bestimmt. Die entsprechenden Betätigungszeitpunkte werden einerseits durch Synchronimpulse, die über die Busverbindung 16 an die Elektronik gesandt werden, und andererseits durch ebenfalls über die Busverbindung 16 mitgeteilte Parameter, wie den zeitlichen Abstand, ausgedrückt in Grad Kurbelwinkel (°KW), der Schaltzeitpunkte zum Synchronimpuls des Gebers 19, festgelegt. In der Auswerteeinheit 17 werden für jede Steuereinrichtung 12 jene Winkel des Kurbelkreises (Schwungrad 2) festgelegt, bei denen durch Anspeisung der Spule 24 das Ventil 20 aufgesteuert (Winkel: KWon), bzw. abgesteuert (KWoff) wird.
Fig. 3 zeigt typische Verläufe der Öffnungsbewegung eines Schließorgans (7 in Fig. 1 und 2) eines Saugventils (6 in Fig. 1 und 2), welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren angesteuert wird. Dabei wird der auf der Senkrechten aufgetragene Hub als auf den Gesamthub des Schließorgans bezogener relativer Hub über einer dimensionslosen Verhältniszeit aufgetragen. Der Zeitmaßstab ist so gewählt, daß bei Erreichen des in der Darstellung oberen Bewegungsendpunktes die dimensionslose Zeit mit -1 und bei Erreichen des unteren Bewegungsendpunktes mit 0 festgelegt wird. Fig. 4 zeigt den zu Fig. 3 gehörigen Verlauf der Geschwindigkeit des Schließorgans über der dimensionslosen Verhältniszeit, wobei ein geeigneter, nicht näher interessierender Geschwindigkeitsmaßstab gewählt wurde. Fig. 5 zeigt entsprechend die Verläufe des Drucks im Kompressorzylinder.
Die mit A bezeichneten Kurven repräsentieren den Fall, bei dem der Abhebegreifer (13 in Fig. 1 und 2) zu spät zugestellt wird. Das Schließorgan 7 öffnet ausschließlich unter der Wirkung des Differenzdruckes zwischen Zylinderraum und Saugraum des Kompressors. Der rasche Abfall des Zylinderdruckes nach dem Durchschreiten des Druckgleichgewichts bewirkt eine starke Beschleunigung des Schließorgans, eine hohe Auftreffgeschwindigkeit auf dem Fänger (8 in Fig. 1 und 2) und somit einen starken und unerwünschten Öffnungsschlag. Gegebenenfalls kann dabei das Schließorgan unter der Wirkung der üblichen Ventilbefederung auch wieder zurückprallen und erst nach einem oder mehreren Stößen in der Offenstellung zur Ruhe kommen.
Die mit B bezeichneten Kurven representieren den Öffnungsverlauf für einen entsprechend der vorliegenden Erfindung optimierten Zustellzeitpunkt des Abhebegreifers (13 in Fig. 1 und 2). Wie aus Fig. 5 hervorgeht, wird dabei das Schließorgan des Saugventils knapp vor dem Erreichen des Druckgleichgewichtes zufolge der Wirkung des Greiferstoßes aufgedrückt, sodaß bei Erreichen des Druckgleichgewichts zwischen Zylinderraum und Saugraum das Saugventil bereits zu einem guten Teil geöffnet ist. Dadurch kann die Füllung des Zylinderraums (15 in Fig. 1 und 2) mit Gas unmittelbar nach dem Durchschreiten des Druckgleichgewichts beginnen. Die bei konventionell ausgebildeten Saugventilen auftretende und eingangs beschriebene Untersaugungsspitze wird weitgehend vermieden. Folglich greifen am Schließorgan des Saugventils gegenüber einem konventionell ausgebildeten Saugventil deutlich verringerte Öffnungskräfte an und - wie aus Fig. 4 hervorgeht - trifft das Schließorgan mit deutlich verminderter Auftreffgeschwindigkeit auf dem Fänger des Ventils auf.
Wird hingegen der Abhebegreifer (13 in Fig. 1 und 2) gemäß den mit C bezeichneten Kurven zu früh zugestellt, so bremst der im Kompressorzylinder noch vorhandene Überdruck die eingeleitete Öffnungsbewegung des Saugventils rasch ab und das System Greifer plus Schließorgan kommt wieder zum Stillstand. Erst wenn dann Öffnungskraft und Differenzdruck einander die Waage halten, kann die Öffnungsbewegung wieder beginnen. Da das Schließorgan in diesem Fall bei Erreichen des Druckgleichgewichts nur wenig geöffnet ist, fällt der Zylinderdruck ähnlich wie bei zu später Zustellung des Abhebegreifers rasch ab und eine starke Untersaugung tritt ein. Auf das Schließorgan wirken daher nach kurzer Zeit hohe Öffnungskräfte, sodaß es wiederum mit hoher Geschwindigkeit auf den die Öffnung begrenzenden Fänger geschlagen wird.
Nur der Vollständigkeit halber ist hier zu bemerken, daß in einem konkreten Ausführungsbeispiel die mit A bezeichneten Kurven einem KWoff von 38°, die mit B bezeichneten Kurven einem KWoff von 34° und die mit C bezeichnetenKurven einem KWoff von 32° entsprechen.
Fig. 6 zeigt anhand von Meßergebnissen mit einer anderen Ausführung den Einfluß des Zeitpunktes der Zustellung des Abhebegreifers (13 in Fig. 1 und 2) auf den Öffnungsschlag. Über der Zeit in ms sind für verschiedene Zeitpunkte bzw. Kurbelwinkel der Zustellung des Abhebegreifers die am Ventilnest gemessenen Vibrationen bzw. Beschleunigungen aufgetragen. Die mit D bezeichnete Kurve entspricht KWon = 13°; E entspricht KWon = 11°, F entspricht KWon = 9° und G entspricht KWon = 7°. Ebenfalls in Fig. 6 dargestellt ist der zeitliche Verlauf des Indikatordruckes (Zylinderinnenraum) - die entsprechende Kurve ist mit H bezeichnet.
Zum Zeitpunkt t1 erkennt man deutlich den Öffnungsschlag des Saugventils in Form einer rasch abklingenden impulserregten Schwingung. Das Schließen des Saugventils wird durch die ab Zeitpunkt t2 auftretenden Vibrationen angezeigt. Kurve D gibt das Vibrationssignal für einen deutlich zu spät gewählten Zeitpunkt der Greiferzustellung wieder. Bei den weiteren Kurven E, F und G wurde der Zustellzeitpunkt bzw. -kurbelwinkel des Abhebegreifers (13 in Fig. 1 und 2) jeweils um 2 °KW vorverlegt. Man erkennt dabei deutlich eine Reduktion des Öffnungsschlages und der dadurch ausgelösten Vibrationen.
Fig. 7 zeigt in ähnlicher Darstellung wie Fig. 2 ein Beispiel für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur indirekten Ermittlung der Öffnungsgeschwindigkeit des Schließorgans 7 mittels einer Überwachung des Hydraulikmediumdruckes, der die periodische Öffnung des Schließorgans 7 bewirkt. Hierbei wird ein über eine Leitung 27 mit der Zulaufleitung 21 in Verbindung stehender Meßsensor 28 für den Zulaufdruck verwendet, dessen Meßsignale von der im Gehäuse 26 angeordneten Elektronikschaltung ausgewertet werden.
Abbildung 8 betrifft eine Variante des Verfahrens, bei der zur indirekten Überwachung der Öffnungsgeschwindigkeit des Dichtelementes 7 eine Messung bzw. Überwachung des Druckabfalls an einer in der Zulaufleitung 21 zum Steuerorgan 22 eingesetzten Drossel 29 mittels eines den Differenzdruck vor und hinter der Drossel 29 aufnehmenden Meßsensors 28 durchgeführt wird.
Bei der Fig. 9 behandelten Variante wird der Zeitpunkt der erzwungenen Öffnung des Schließorgans 7 so gewählt, daß die Intensität des mittels des Meßsensors 28 über eine Vibrationsüberwachung im Ventilbereich festgestellten Öffnungsschlages minimiert wird. Der als Beschleunigungssensor wirkende Meßsensor 28 könnte abgesehen von der Anbringung an der Steuereinrichtung 12 auch unmittelbar am Zylinder 5 an geeigneter Stelle, beispielsweise in unmittelbarer Nähe des Saugventils 6, angebracht sein. Signale des Meßsensors 28 werden wiederum in der im Gehäuse 26 auf nicht dargestellte Weise angeordneten Schaltungselektronik ausgewertet und zur Festlegung der Einleitung des Öffnungsvorganges des Schließorgans 7 herangezogen.
Bei der Ausführung nach Fig. 10 wird der Zeitpunkt der Einleitung der Öffnung des Schließorgans 7 so gewählt, daß die Untersaugungsspitze im Indikatordiagramm minimiert wird. Der Indikatordruck wird hier mittels des als Druckaufnehmer ausgebildeten Meßsensors 28 gemessen, dessen Signal über einen Meßverstärker 30 verstärkt und mit Hilfe eines geeigneten Anzeigegerätes 31 als Indikatordiagramm über dem Kolbenhub dargestellt oder alternativ auch als Zeitsignal zur Anzeige gebracht wird. Mittels der Auswerteeinheit 17 kann auch hier wiederum der Zeitpunkt der Öffnung des Schließorgans so gewählt werden, daß in erwähnter Weise die Untersaugungsspitze im Indikatordiagramm minimiert wird.
Soweit zumindest von der Funktion her gleich oder vergleichbar wurden in den Fig. 1, 2 und 7 bis 10 für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird bezüglich der Funktion einzelner später nicht mehr angesprochener Komponenten auf die Ausführungen zu Fig. 1 und 2 verwiesen.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Beeinflussung der druckabhängig selbsttätigen, periodischen Öffnungsbewegung eines Schließorganes (7) eines Saugventils (6) eines Hubkolben-Kompressors mittels einer, bedarfsweise zumindest über einen Teil des Kurbelkreises auf das Schließorgan (7) einwirkenden Steuereinrichtung (12), dadurch gekennzeichnet , dass jeweils kurz vor Erreichen des Druckgleichgewichtes zwischen Zylinderraum (15) und Saugraum des Kompressors das Schließorgan (7) unter Einwirkung der Steuereinrichtung (12) zwangsweise geöffnet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwangsweise Öffnung im Bereich von 20° bis 0° Kurbelwinkel vor Erreichen des Druckgleichgewichtes zwischen Zylinder- (15) und Saugraum erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwangsweise Öffnung durch einen Stoß der Steuereinrichtung (12) auf das Schließorgan (7) eingeleitet wird, wobei der Kurbelwinkel bzw. Zeitpunkt des Stoßes, sowie das Masseverhältnis und die Relativgeschwindigkeit der Stoßpartner so gewählt werden, dass nach erfolgtem Stoß die Öffnungsgeschwindigkeit des Schließorganes (7) bis zum Anschlag an einem Fänger nicht auf Null und vorzugsweise nicht unter 10% jener Geschwindigkeit sinkt, welche unmittelbar nach dem Stoß auftritt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Steuereinrichtung (12) einen hydraulischen Steuerzylinder (14) aufweist, der über ein Steuerorgan (22) periodisch mit Druckmedium beaufschlagt und entlastet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der die periodische Öffnung des Schließorgans (7) bewirkende Druck am Steuerzylinder (14) bzw. Steuerorgan (22) überwacht und zur indirekten Ermittlung bzw. Überwachung der Öffnungsgeschwindigkeit des Schließorganes (7) verwendet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Steuereinrichtung (12) einen hydraulischen Steuerzylinder (14) aufweist, der über ein Steuerorgan (22) periodisch mit Druckmedium beaufschlagt und entlastet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom des Druckmediums, vorzugsweise über eine Messung des Druckabfalles an einer im Zulauf zum Steuerorgan (22) eingesetzten Drossel (29), überwacht und zur indirekten Ermittlung bzw. Überwachung der Öffnungsgeschwindigkeit des Schließorganes (7) verwendet wird.
  6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf des Indikatordruckes im Zylinderraum (15) überwacht und der Zeitpunkt der Öffnung des Schließorganes (7) so gewählt wird, dass die Untersaugungsspitze im Indikatordiagramm minimiert ist.
  7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurbelwinkel bzw. Zeitpunkt der Öffnung des Schließorganes (7) so gewählt wird, dass die Intensität des über eine Vibrationsüberwachung im Ventilbereich festgestellten Öffnungsschlages minimiert wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wahl bzw. Einstellung des Beginns der Zustellung der Steuereinrichtung (12) nur bei Inbetriebnahme bzw. Inspektion des Kompressors erfolgt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Kompressoren, die bei schwankenden Betriebsbedingungen, wie etwa schwankenden Druckverhältnissen, Gasen mit schwankenden Isentropenexponenten und dergleichen, betrieben werden, eine laufende Überwachung und Anpassung des Beginns der Zustellung der Steuereinrichtung (12) erfolgt.
  10. Einrichtung zur Beeinflussung der druckabhängig selbsttätigen, periodischen Öffnungsbewegung eines Schließorganes (7) eines Saugventils (6) eines Hubkolben-Kompressors, mit einer bedarfsweise zumindest über einen Teil des Kurbelkreises auf das Schließorgan (7) einwirkenden Steuereinrichtung (12), welche einen hydraulischen Steuerzylinder (14) aufweist, der über ein Steuerorgan (22) periodisch mit Druckmedium beaufschlag- und entlastbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerorgan (22) ein elektrisch schaltendes 3/2-Wegeventil (20) aufweist, dessen Ansteuerungselektronik (26) mit einer Auswerteeinheit (17) verbunden ist, welche weiters mit zumindest einem Meßsensor (28) zur Überwachung der Öffnungsbewegung des Schließorganes (7) in Verbindung steht.
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