EP0853728A1 - Verfahren und vorrichtung für ein saugventil der plattenbauart - Google Patents

Verfahren und vorrichtung für ein saugventil der plattenbauart

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EP0853728A1
EP0853728A1 EP96930945A EP96930945A EP0853728A1 EP 0853728 A1 EP0853728 A1 EP 0853728A1 EP 96930945 A EP96930945 A EP 96930945A EP 96930945 A EP96930945 A EP 96930945A EP 0853728 A1 EP0853728 A1 EP 0853728A1
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EP
European Patent Office
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valve
plate
valve plate
catcher
electromagnet
Prior art date
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EP96930945A
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English (en)
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EP0853728B1 (de
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Georg Samland
Christian Keller
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Burckhardt Compression AG
Original Assignee
Maschinenfabrik Burckhardt AG
Maschinenfabrik Sulzer Burckhardt AG
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Publication date
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Publication of EP0853728B1 publication Critical patent/EP0853728B1/de
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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
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/22—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by means of valves
    • F04B49/24—Bypassing
    • F04B49/243—Bypassing by keeping open the inlet valve
    • 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
    • F04B2201/12—Parameters of driving or driven means
    • F04B2201/1208—Angular position of the shaft
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7837—Direct response valves [i.e., check valve type]
    • Y10T137/7859—Single head, plural ports in parallel
    • Y10T137/786—Concentric ports

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a suction valve of the plate type according to the features of claim 1.
  • the invention further relates to one
  • valve plate is held with an electromagnet arranged in the catcher and that the electromagnet is triggered with a decaying alternating current to release the valve plate in order to at least partially demagnetize the valve plate, so that the valve plate is secured from the valve catcher and the valve plate does not stick to the valve seat.
  • the device according to the invention has a valve catcher with a magnetic coil, and a
  • Control device to control the solenoid and in particular to feed it with a decaying alternating current.
  • Fig. L is an exploded view of a suction valve of the plate type
  • 2 shows an electronic control device
  • 3a shows a cross section through an annular body of a valve catcher
  • 3b shows a further cross section through an annular body of a valve catcher with a damper plate and valve plate
  • 3c shows a further cross section through an annular body of a valve catcher with a damper plate and valve plate
  • Fig. 3d shows a cross section through a further embodiment of an annular body
  • FIG. 4 is a control diagram for a suction valve of the plate type
  • FIG. 5 shows a control diagram for a further method for controlling a suction valve
  • Fig. 6 shows another embodiment of a
  • a suction valve 1 comprising a valve seat 2, which is also referred to as a valve seat plate, a valve plate 3, a damper plate 4 and a catcher 6. These parts are held together by a common central screw 7.
  • the damper plate 4 has openings 4d for the passage of a spring 5 which is arranged to act between the catcher 6 and the valve plate.
  • the suction valve 1 can be with or without a damper plate 4 operate.
  • the valve catcher 6 has a plurality of ring bodies 6a, which are all connected to one another. Each ring body 6a has a groove 6b running in the circumferential direction, electrical conductors which form a magnet coil 9 being arranged in the ring groove 6b.
  • FIG 3a shows a cross section through an annular body 6a with an annular groove 6b, so that the annular body 6a takes the form of an annular body magnet yoke 6c.
  • a solenoid 9 is arranged, which a
  • the ring body 6a according to the exemplary embodiment in FIG. 3a has a cover layer 9a on the side facing the valve plate 3, which hermetically seals off the interior space occupied by the solenoid coil 9 to the outside
  • the solenoid 9 is controlled by a control device 8 so that a magnetic field is formed and the valve plate 3 is attracted to this magnetic field.
  • the valve plate 3 forms the armature of the electromagnet.
  • FIG. 2 shows the control device 8, which has a modulation device 8a, the control device via electrical lines 8b with a rotation angle sensor and via further electrical ones
  • Lines 8b is connected to the magnet coil 9.
  • FIG. 4 shows a schematic sequence of the measurement signals processed by the control device 8 and the control signals generated.
  • the time course t or the angle of rotation ⁇ of a piston compressor is shown on the horizontal axis, the position of the valve in the two in the uppermost diagram Operating states open and closed, in the middle diagram a rotation angle signal of the rotation angle sensor, and in the lower diagram the magnet current I emitted from the control device 8 to the solenoid coil.
  • a magnetization current is applied to the coil 9, which causes the Valve plate 3 is attracted by valve catcher 6 so that the valve is opened.
  • the control device 8 executes a first control phase Ila, which causes magnetization of the valve catcher 6.
  • the suction valve 1 can now be kept open over an arbitrary period of time.
  • a signal from the angle of rotation sensor 10 is preferably again used, the control device 8 receiving a second signal after this signal
  • Activation phase Ilb of the electromagnet 9 is initiated by using a modulation device 8a to generate a decaying alternating current which is applied to the solenoid 9 in order to demagnetize the valve plate 3 and / or the valve catcher 6.
  • Demagnetization prevents any holding force between the valve plate 3 and the valve catcher 6, and in particular prevents the two parts from sticking together due to remaining magnetic forces.
  • the valve plate 3 When the suction valve 1 is closed, the valve plate 3 is pressed against the valve seat 2.
  • the valve plate 3 comes to lie directly on the valve seat 2, so that there is direct contact between the two metallic components. Since the valve plate 3 has been demagnetized beforehand, there is no risk of the valve plate 3 sticking to the valve seat 2.
  • the valve seat 2, the valve plate 3 and the valve catcher 6 usually consist of a stainless steel with hard magnetic properties.
  • the inventive control method of the solenoid 9 with a modulation device 8a for demagnetization also has the advantage that demagnetization can be carried out in a very short time, which enables very fast switching times of the suction valve 1.
  • the suction valve 1 can be controlled in such a way that the valve 1 can be kept open during a predeterminable number of revolutions, for example of a compressor, and that the valve (1) can automatically, open and close for another arbitrary number of revolutions Hämodu ⁇ can be operated. It is thus possible to continuously regulate the amount of suction valve 1 delivered.
  • FIG. 5 shows a further schematic sequence of a control method and the position of the valve 1.
  • the time curve t or the angle of rotation ⁇ of a piston compressor which is equivalent to the time curve is shown on the horizontal axis.
  • the rotation angle signal 10 is measured with the rotation angle sensor 10.
  • the operating behavior of the suction valve 1 in connection with a piston compressor is known. In particular, it is known that after a rotation angle ⁇ which is fixed with respect to the rotation angle signal, the valve is fully open and the valve plate 3 bears against the valve catcher 6.
  • the solenoid 9 is only then activated by the control device 8 in a first control phase Ila with a
  • Solenoid current I is activated when valve 1 is completely open and valve plate 3 is in contact with valve catcher 6.
  • the valve plate 3 can be held very reliably and with a relatively low magnetic force.
  • a piston compressor a valve plate 3 bears against the valve catcher 6 during a rotation angle of, for example, 120 degrees.
  • the solenoid coil 9 is only supplied with a decaying alternating current by the control device 8 in a second control phase Ilb if it is ensured that the entire second control phase Ilb takes place in a rotation angle range in which the valve plate 3 operates automatically on the valve catcher 6 would concern.
  • the valve plate 3 is not prematurely separated from the area of influence of the solenoid 9 during the second activation phase 1-lb and the valve plate 3 can be completely demagnetized.
  • the suction valve 1 according to FIG. 1 can be with or without
  • Damper plate 4 can be designed. 5 was described for a suction valve 1 without a damper plate 4. However, if the suction valve 1 also has a damper plate 4, the damper plate 4 is arranged between the valve plate 3 and the valve catcher 6 in the actuation process according to FIG. 5, so that when the valve 1 is fully open, the damper plate 4 abuts the valve catcher 6 and the valve plate 3 abuts the damper plate 4. Otherwise, the control method does not change.
  • the suction valve has a damper plate 4, the damper plate, as shown in FIG. 1, consisting of a plurality of interconnected ring bodies 4a.
  • the ring body 4a is configured in accordance with the exemplary embodiment 3b in such a way that the side facing the ring body magnet yoke 6c is U-shaped. This configuration causes that Magnetic flows increasingly flow through the valve plate 3, with which the valve plate 3 can be attracted by the solenoid 9.
  • FIG. 3c shows a further exemplary embodiment of a suction valve 1 with a damper plate 4.
  • the ring body 4a of the damper plate 4 has a gap 4c, with the formation of two ring body parts 4b, as is the case here is shown in Fig. 1.
  • the gap 4c advantageously runs concentrically to the central screw 7.
  • FIG. 3d shows a further cross section through a ring body 6a, the ring body magnet yoke 6c being configured in a V-shape, so that the entire magnet coil 9 is embedded in an insulating cover layer 9a.
  • At least one solenoid coil 9 arranged in the valve catcher 6 is required.
  • a plurality of magnetic coils 9 arranged in the concentrically running annular bodies 6a are advantageously used in order to exert a greater force on the valve plate 3.
  • These solenoids 9 can be controlled by the control device 8 in such a way that all solenoids generate an equipolar magnetic field or that the adjacent solenoids generate an opposite pole magnetic field.
  • the device according to the invention for actuating a valve plate 3 of a suction valve of plate type 1 comprises at least a valve catcher 6 and an electronic control device 8. This device can be combined with a valve seat 2, a valve plate 3 and spring elements 5 to form a suction valve 1.
  • the device according to the invention is also suitable for existing ones Suction valves to convert them into a controllable sucking valve 1.
  • the existing valve catcher 6 is replaced by the valve catcher 6 with magnetic coils 9 shown in FIG. 1, and the magnetic coils are connected to the control device 8.
  • An existing suction valve 1 can thus be converted in a simple and inexpensive manner.
  • the device according to the invention and the suction valves 1 are used in particular in piston compressors.
  • the device according to the invention allows the
  • valve plate 3 shows a further exemplary embodiment of a suction valve 1 comprising a valve seat 2 and a valve plate 3, which valve plate 3 consists of a plurality of individual, concentrically arranged, annularly designed valve plate parts 3a, 3b, and a catcher 6 with in the annular bodies 6a of the catcher 6 arranged solenoid coils 9.
  • the springs 5, which press the valve plate parts 3a, 3b in the rest position against the valve seat 2, are not shown.
  • the solenoid coils 9 When the solenoid coils 9 are actuated, the valve plate part 3a, 3b, 3c arranged under the coil 9 is attracted by the overlying, U-shaped annular body 6a.
  • the solenoids 9 can be controlled together, so that all valve plate parts 3a, 3b, 3c can be operated in the same way.
  • the solenoid coils 9 can also be actuated in such a way that the one valve plate parts 3a, 3b, 3c, for example the valve plate parts 3a, 3b, are held on the valve catcher 6 by actuating the solenoid coil 9, while the valve plate part 3c opens and closes normally, since they are above the solenoid coil 9 arranged in the valve plate part 3c is not activated.
  • the valve plate parts 3a, 3b, 3c are made from a ferromagnetic metal such as iron or from a ferromagnetic plastic or from a plastic containing a ferromagnetic metal.

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Description

Verfahren und Vorrichtung für ein Saugventil der Plattenbauart
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Saugventils der Plattenbauart gemäss den Merkmalen von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft weiter eine
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss den Merkmalen von Anspruch 6.
Aus der Patentschrift DE-679 714 ist ein elektromagnetisch gesteuertes Saugventil der Plattenbauart bekannt. Dabei dient die Ventilplatte als ein Anker eines Elektromagneten, sodass die Lage der Ventilplatte über eine Ansteuerung der Magnetspule bestimmbar ist. Dieses bekannte Saugventil weist den Nachteil auf, dass die Ventilplatte die Neigung hat am Magnetjoch des Elektromagneten zu kleben, was keinen sicheren und insbesondere keinen schnellen Betrieb des Saugventils erlaubt. Weiter ist es erforderlich, gegen den Ventilsitz hin eine magnetische Isolierung anzuordnen, um ein Kleben der als Anker dienenden Ventilplatte am Ventilsitz zu verhindern. Diese magnetische Isolierung weist den Nachteil auf, dass das Anbringen kostenaufwendig ist, und dass die durch die Ventilplatte bewirkten Schläge einem grossen Verschleiss der magnetischen Isolierung bewirken, was das Wartungsintervall des Saugventils stark verkürzt. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein besser ansteuerbares und wirtschaftlicheres Saugventil vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren gemäss den Merkmalen von Anspruch 1. Die abhängigen Ansprüche 2 bis 5 beziehen sich auf weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens. Die Aufgabe wird weiter gelöst mit einer Vorrichtung gemäss den Merkmalen von Anspruch 6. Die abhängigen Ansprüche 7 bis 14 beziehen sich auf weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemässen Vorrichtung.
Diese Aufgabe wird insbesondere mit einem derartigen Verfahren gelöst, dass die Ventilplatte mit einem im Fänger angeordneten Elektromagneten gehalten wird, und dass zum Lösen der Ventilplatte der Elektromagnet mit einem abklingenden Wechselstrom angesteuert wird, um die Ventilplatte zumindest teilweise zu entmagnetisieren, sodass sich die Ventilplatte sicher vom Ventilfänger löst und die Ventilplatte nicht am Ventilsitz klebt. Die erfindungsgemässe Vorrichtung weist einen Ventilfänger mit einer Magnetspule auf, sowie eine
Ansteuervorrichtung, um die Magnetspule anzusteuern und insbesondere mit einem abklingenden Wechselstrom zu beschicken.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen im Detail beschrieben. Es zeigen:
Fig. l Eine Explosionszeichnung eines Saugventils der Plattenbauart;
Fig. 2 eine elektronische Ansteuervorrichtung; Fig. 3a einen Querschnitt durch einen Ringkörper eines Ventilfängers,*
Fig. 3b einen weiteren Querschnitt durch einen Ringkörper eines Ventilfängers mit Dämpferplatte und Ventilplatte;
Fig. 3c einen weiteren Querschnitt durch einen Ringkörper eines Ventilfängers mit Dämpferplatte und Ventilplatte;
Fig. 3d einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Ringkörpers eines
Ventilfängerε;
Fig. 4 ein Ansteuerdiagramm für ein Saugventil der Plattenbauart;
Fig. 5 ein Ansteuerdiagramm für ein weiteres Verfahren zum Ansteuern eines Saugventils der
Plattenbauart;
Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
Säugventils mit einer Ventilplatte bestehend aus einer Mehrzahl ringförmiger Ventilplattenteile.
Fig. 1 zeigt in einer Explosionszeichnung ein Saugventil 1 umfassend einen Ventilsitz 2, welcher auch als eine Ventilsitzplatte bezeichnet wird, eine Ventilplatte 3, eine Dämpferplatte 4 und einen Fänger 6. Diese Teile werden von einer gemeinsamen Zentralschraube 7 zusammengehalten. Die Dämpferplatte 4 weist Oeffnungen 4d auf zum Durchtritt einer Feder 5, welche zwischen dem Fänger 6 und der Ventilplatte wirkend angeordnet ist. Das Saugventil 1 kann mit oder auch ohne Dämpferplatte 4 betrieben werden. Der Ventilfänger 6 weist eine Mehrzahl von Ringkörpern 6a auf, welche alle miteinander verbunden sind. Jeder Ringkörper 6a weist eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut 6b auf, wobei in der Ringnut 6b elektrische Leiter angeordnet sind, die eine Magnetspule 9 bilden.
Fig. 3a zeigt einen Querschnitt durch einen Ringkörper 6a mit einer Ringnut 6b, sodass der Ringkörper 6a die Form eines RingkörpermagnetJoches 6c annimmt. In der Ringnut ist eine Magnetspule 9 angeordnet, welche ein
Elektromagneten ausbildet. Der Ringkörper 6a gemäss dem Ausführungsbeispiel Fig. 3a weist auf der der Ventilplatte 3 zugewandten Seite eine Abdeckschicht 9a auf, welche den durch die Magnetspule 9 belegten Innenraum gegen aussen hermetisch abschliesst, um die
Magnetspule 9 vor Verunreinigungen oder schädlichen Gasen zu schützen. Die Magnetspule 9 wird von einer Ansteuervorrichtung 8 angesteuert, sodass sich ein Magnetfeld ausbildet, und die Ventilplatte 3 von diesem Magnetfeld angezogen wird. Die Ventilplatte 3 bildet den Anker des Elektromagneten.
Fig. 2 zeigt die Ansteuervorrichtung 8, welche eine Modulationsvorrichtung 8a aufweist, wobei die Ansteuervorrichtung über elektrische Leitungen 8b mit einem Drehwinkelsensor und über weitere elektrische
Leitungen 8b mit der bzw. den Magnetspulen 9 verbunden ist.
In Fig. 4 ist ein schematischer Ablauf der von der Ansteuervorrichtung 8 verarbeiteten Messignale und erzeugten Ansteuersignale dargestellt. Auf der horizontalen Achse ist der Zeitverlauf t beziehungsweise der Drehwinkel ω eines Kolbenkompressors dargestellt, im obersten Diagramm die Stellung des Ventils in den beiden Betriebszuständen offen und geschlossen, im mittleren Diagramm ein Drehwinkelsignal des Drehwinkelsensors, und im unteren Diagramm der von der Ansteuervorrichtung 8 an die Magnetspule abgegebene Magnetstrom I. Auf ein Signal des Drehwinkelgebers 10 hin wird an die Spule 9 ein Magnetisierungsstrom angelegt, was bewirkt, dass die Ventilplatte 3 vom Ventilfänger 6 angezogen wird, sodass das Ventil geöffnet wird. Dabei führt die Ansteuervorrichtung 8 eine erste Ansteuerphase Ila aus, was eine Magnetisierung des Ventilfängers 6 bewirkt. Das Saugventil 1 kann nun über eine beliebig wählbare Zeitperiode offen gehalten werden. Zum Schliessen des Saugventils 1 wird vorzugsweise wiederum ein Signal des Drehwinkelsensors 10 verwendet, wobei die Ansteuervorrichtung 8 nach diesem Signal eine zweite
Ansteuerphase Ilb des Elektromagneten 9 einleitet, indem mittels einer Modulationsvorrichtung 8a ein abklingender Wechselstrom erzeugt wird, welcher an die Magnetspule 9 angelegt wird, um die Ventilplatte 3 und/oder den Ventilfänger 6 zu entmagnetisieren. Durch die
Entmagnetiεierung wird jegliche Haltekraft zwischen der Ventilplatte 3 und dem Ventilfänger 6 unterbunden, insbesondere wird ein Aneinanderkleben der beiden Teile aufgrund verbleibender magnetischer Kräfte verhindert. Beim Schliessen des Saugventils 1 wird die Ventilplatte 3 gegen den Ventilsitz 2 gepresst. Dabei kommt die Ventilplatte 3 direkt auf den Ventilsitz 2 zu liegen, sodass ein direkter Kontakt zwischen den beiden metallisch ausgebildeten Komponenten entsteht. Da die Ventilplatte 3 vorgängig entmagnetisiert wurde, besteht keine Gefahr eines Anklebens der Ventilplatte 3 an den Ventilsitz 2. Der Ventilsitz 2, die Ventilplatte 3 und der Ventilfänger 6 bestehen üblicherweise aus einem rostfreien Stahl mit hartmagnetischen Eigenschaften. Zwischen dem Ventilsitz 2, der Ventilplatte 3 und dem Ventilfänger 6 sind keine magnetisch isolierenden Werkstoffe angeordnet, sodass die Entmagnetisierung der Ventilplatte 3 und des Ventilfängers 6 vorteilhaft iεt, um einen fehlerlosen Betrieb deε Saugventils 1 zu gewährleisten. Das erfindungsgemässe Ansteuerverfahren der Magnetspule 9 mit einer Modulationsvorrichtung 8a zur Entmagnetisierung weist zudem den Vorteil auf, dass die Entmagnetisierung in sehr kurzer Zeit durchführbar ist, waε sehr schnelle Schaltzeiten des Saugventils l ermöglicht. Das Saugventil 1 ist inεbesondere derart ansteuerbar, dass während einer vorgebbare Anzahl von Umdrehungen, z.B. eines Kompressors, das Ventil 1 offen gehalten werden kann und dass das Ventil (l) während einer weiteren, beliebig wählbaren Anzahl von Umdrehungen im selbεttätigen, sich öffnenden und εchlieεεenden Arbeitsmoduε betrieben werden kann. Somit ist es möglich, die geförderte Menge des Saugventils 1 stufenlos zu regeln.
Fig. 5 zeigt ein weiterer schematischer Ablauf von einem Ansteuerverfahren sowie die Stellung des Ventils 1. Auf der horizontalen Achse ist der Zeitverlauf t beziehungsweise der zum Zeitverlauf Äquivalente Drehwinkel ω eines Kolbenkompressors dargestellt. Mit dem Drehwinkelsensor 10 wird daε Drehwinkelεignal gemessen. Das Betriebsverhalten deε Saugventils 1 in Verbindung mit einem Kolbenkompresεor ist bekannt. Insbesondere ist bekannt, dass nach einem bezüglich dem Drehwinkelsignal festen Drehwinkel Δ das Ventil vollständig geöffnet ist und die Ventilplatte 3 am Ventilfänger 6 anliegt. Die Magnetspule 9 wird durch die Ansteuervorrichtung 8 erst dann in einer ersten Ansteuerphaεe Ila mit einem
Magnetstrom I aktiviert, wenn das Ventil l vollεtändig geöffnet iεt und die Ventilplatte 3 am Ventilfänger 6 anliegt. Dadurch kann die Ventilplatte 3 εehr zuverlässig und mit einer relativ geringer magnetischen Kraft gehalten werden. Während einem selbsttätigen Betrieb eines Kolbenkompressors liegt eine Ventilplatte 3 während einem Drehwinkel von beispielsweise 120 Grad am Ventilfänger 6 an. Nach einem Drehwinkelεignal wird die Magnetspule 9 durch die Ansteuervorrichtung 8 erst dann in einer zweiten Anεteuerphaεe Ilb mit einem abklingenden Wechselstrom beεchickt, wenn sichergestellt ist, dass die gesamte zweite Ansteuerphaεe Ilb in einem Drehwinkelbereich stattfindet, in welchem die Ventilplatte 3 bei selbsttätigem Betrieb am Ventilfänger 6 anliegen würde. Dadurch wird die Ventilplatte 3 während der zweiten Ansteuerphase 1-lb nicht vorzeitig vom Einflusεbereich der Magnetεpule 9 getrennt und die Ventilplatte 3 kann vollständig entmagnetisiert werden.
Das Saugventil 1 gemäss Fig. 1 kann mit oder ohne
Dämpferplatte 4 ausgestaltet sein. Das Ansteuerverfahren gemäss Fig. 5 wurde für ein Saugventil 1 ohne Dämpferplatte 4 beschrieben. Sollte das Saugventil 1 jedoch auch eine Dämpferplatte 4 aufweisen, so ist im Ansteuerverfahren gemäss Fig. 5 die Dämpferplatte 4 zwischen der Ventilplatte 3 und dem Ventilfänger 6 angeordnet, sodass bei vollständig geöffnetem Ventil 1 die Dämpferplatte 4 am Ventilfänger 6 anliegt, und die Ventilplatte 3 an der Dämpferplatte 4 anliegt. Anεonst ändert sich nichtε am Anεteuerverfahren.
Fig. 3b zeigt einen weiteren Querschnitt durch einen als Ringkörpermagnetjoch 6c ausgebildeten Ringkörper 6a. In diesem dargestellten Ausführungsbeispiel weiεt daε Saugventil eine Dämpferplatte 4 auf, wobei die Dämpferplatte, wie in Fig. l dargeεtellt, aus einer Mehrzahl von miteinander verbundenen Ringkörpern 4a besteht. Der Ringkörper 4a ist gemäss dem Ausführungsbeispiel 3b derart ausgestaltet, dasε die dem Ringkörpermagnetjoch 6c zugewandte Seite u-förmig ausgestaltet iεt. Diese Ausgeεtaltung bewirkt, daεε der magnetiεche Fluεs vermehrt über die Ventilplatte 3 fliesst, womit die Ventilplatte 3 beεεer durch die Magnetspule 9 angezogen werden kann.
Fig. 3c zeigt ein weitereε Ausführungsbeiεpiel eines Saugventils 1 mit Dämpferplatte 4. Um den magnetischen Fluss zwischen dem Ringkörpermagnetjoch 6c und der Ventilplatte 3 zu verbessern, weist der Ringkörper 4a der Dämpferplatte 4 einen Spalt 4c auf, unter Ausbildung von zwei Ringkörperteilen 4b, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Der Spalt 4c verläuft vorteilhafterweiεe konzentrisch zur Zentralschraube 7.
Fig. 3d zeigt einen weiteren Querschnitt durch einen Ringkörper 6a, wobei das Ringkörpermagnetjoch 6c V-förmig verlaufend ausgestaltet ist, sodaεs die ganze Magnetspule 9 in einer isolierenden Abdeckschicht 9a eingebettet ist.
Zum Betrieb deε Saugventils l iεt zumindeεt eine einzige im Ventilfänger 6 angeordnete Magnetεpule 9 erforderlich. Vorteilhafterweiεe werden eine Mehrzahl von in den konzentrisch verlaufenden Ringkörpern 6a angeordneten Magnetspulen 9 verwendet, um eine grösεere Kraft auf die Ventilplatte 3 zu bewirken. Dieεe Magnetspulen 9 können von der Ansteuervorrichtung 8 derart angesteuert sein, daεs alle Magnetspulen ein gleichpoliges laufendes Magnetfeld erzeugen oder auch dasε benachbart liegende Magnetεpulen ein gegenpoliges Magnetfeld erzeugen. Die erfindungsgemäsεe Vorrichtung zum Betätigen einer Ventilplatte 3 eines Saugventils der Plattenbauart 1 umfasεt zumindeεt einen Ventilfänger 6 εowie eine elektronische Ansteuervorrichtung 8. Diese Vorrichtung kann zusammen mit einem Ventilεitz 2, einer Ventilplatte 3, sowie Federelementen 5 zu einem Saugventil 1 zusammengestellt werden. Dabei eignet sich die erfindungsgemässe Vorrichtung auch für bereits bestehende Saugventile, um diese in ein ansteuerbares Säugventil 1 umzurüεten. Dabei wird der bestehende Ventilfänger 6 durch den in Fig. 1 dargestellten Ventilfänger 6 mit Magnetspulen 9 ersetzt, und die Magnetspulen mit der Ansteuervorrichtung 8 verbunden. Somit kann ein bestehendes Saugventil 1 auf eine einfache und kostengünεtige Weiεe umgebaut werden. Die erfindungsgemässe Vorrichtung und die Saugventile 1 finden insbeεondere bei Kolbenkompreεsoren Verwendungen. Die erfindungsgemässe Vorrichtung erlaubt, die
Fördermenge jedes einzelnen Verdichtungsraumes des Kolbenkompressors unabhängig von den anderen Verdichtungsräumen und εtufenloε zu verändern und zu regeln.
Fig. 6 zeigt ein weitereε Ausführungsbeispiel eines Saugventils 1 umfassend einen Ventilsitz 2 und eine Ventilplatte 3, welche Ventilplatte 3 aus einer Mehrzahl einzelner, konzentrisch angeordneter, ringförmig ausgebildeter Ventilplattenteile 3a,3b besteht, sowie einen Fänger 6 mit in den Ringkörpern 6a des Fängers 6 angeordneten Magnetεpulen 9. Die Federn 5, welche die Ventilplattenteile 3a,3b in der Ruhelage gegen den Ventilεitz 2 drücken εind nicht dargeεtellt. Beim betätigen der Magnetspulen 9 wird der jeweilε unter der Spule 9 angeordnete Ventilplattenteil 3a,3b, 3c vom darüberliegenden, u-förmig ausgebildeten Ringkörper 6a angezogen. Die Magnetspulen 9 sind gemeinsam anεteuerbar, sodass alle Ventilplattenteile 3a,3b,3c gleichwirkend betreibbar sind. Die Magnetspulen 9 εind auch derart anεteuerbar, daεε die einen Ventilplattenteile 3a,3b,3c, zum Beiεpiel die Ventilplattenteile 3a,3b durch das Betätigen der Magnetεpule 9 am Ventilfänger 6 gehalten εind, während der Ventilplattenteil 3c normal beweglich öffnet und schliesεt, da die über dem Ventilplattenteil 3c angeordnete Magnetεpule 9 nicht aktiviert iεt. Die Ventilplattenteile 3a, 3b, 3c sind aus einem ferromagnetischen Metall wie Eisen oder aus einem ferromagnetischen Kunstεtoff oder aus einem ein ferromagnetisches Metall enthaltenden Kunststoff gefertigt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur stufenlosen Fördermengenregulierung eines Saugventils (1) der Plattenbauart, mit einer Ventilplatte (3) , die von einem in einem Ventilfänger (6) angeordneten Elektromagneten (9) betätigt wird, wobei der Elektromagnet (9) derart angesteuert wird, dass in einer ersten Ansteuerphase (ila) die Ventilplatte (3) fest am Ventilfänger (6) oder an einer zwischen dem Ventilfänger (6) und der
Ventilplatte (3) angeordneten Dämpferplatte (4) anliegt und blockiert wird, und daεε in einer zweiten Anεteuerphaεe (Ilb) das Elekromagnet (9) mit einem abklingenden Wechεelstrom angesteuert wird, um die Ventilplatte (3) zumindest teilweise zu entmagnetisieren, sodass die Ventilplatte (3) gelöst wird .
2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daεs der Elektromagnet (9) aktiviert wird, während sich die Ventilplatte (3) in einem geöffneten Zustand befindet.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet(9) nur dann aktiviert oder deaktiviert wird, wenn die Ventilplatte (3) alleine oder zusammen mit einer Dämpferplatte (4) am Ventilfänger (6) anliegt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche l bis 3, dadurch gekennzeichnet, daεs der Elektromagnet (9) derart angesteuert wird, dass die Ventilplatte (3) über eine vorgebbare Anzahl Zyklen eines Kompressors geöffnet bleibt, und über eine vorgebbare Anzahl Zyklen ohne Einwirkung des Elektromagneten (9) freilaufend betrieben wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilplatte (3) aus einer Mehrzahl konzentrisch angeordneter Ventilplattenteile (3a, 3b) besteht, welche durch die Elektromagnete (9) einzeln oder gemeinsam angeεteuer werden.
6. Vorrichtung zum Betätigen einer Ventilplatte (3) eines Saugventils (1) der Plattenbauart mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bestehend aus einem Ventilfänger (6) sowie einer elektronischen Ansteuervorrichtung (8) , wobei der Ventilfänger (6) aus einem Ringkörper (6a) gebildet ist, welcher eine in Umfangsrichtung verlaufende Ringnut (6b) sowie eine in der Ringnut (6b) angeordnete Magnetspule (9) aufweisen, sodaεε der Ringkörper (6a) ein Ringkörpermagnetjoch (6c) eines Elektromagneten ausbildet, und wobei die Magnetεpule (9) mit der Ansteuervorrichtung (8) verbunden ist, um die den Anker des Elektromagneten bildende Ventilplatte (3) anzuziehen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Ansteuervorrichtung (8) zumindeεt eine einen abklingenden Wechselstrom erzeugende Modulationsvorrichtung (8a) aufweiεt, welcher Wechselstrom an die Magnetspule (9) anlegbar ist, um das Ringkörpermagnetjoch (6c) und/oder die als Anker dienende Ventilplatte (3) zu entmagnetisieren.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daεε der Ventilfänger (6) eine Mehrzahl konzentrisch angeordneter Ringkörper (6a) mit Magnetspulen (9) aufweist, und dass die Magnetspulen (9) von der Ansteuervorrichtung (8) gleichpolig oder gegenpolig anεteuerbar sind.
9. Saugventil der Plattenbauart (1) umfassend einen Ventilsitz (2) , eine Ventilplatte (3) mit
Ventilfedern (5) sowie eine Vorrichtung gemäss eine der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Ventilplatte (3) und der Ventilsitz (2) direkt aufeinanderlegbar sind.
10. Saugventil der Plattenbauart (l) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dasε zwiεchen der
Ventilplatte (3) und dem Ventilfänger (6) eine Dämpferplatte (4) angeordnet iεt.
11. Saugventil der Plattenbauart (l) nach Anεpruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daεε die Dämpferplatte (4) eine Mehrzahl konzentrisch verlaufender
Ringkörper (4a) aufweiεt, welche alle miteinander verbunden sind und welche auf der dem Ventilfänger (6) zugewandten Seite u-förmig ausgeεtaltet εind.
12. Saugventil der Plattenbauart (1) nach Anεpruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpferplatte
(4) eine Mehrzahl konzentrisch verlaufender Ringkörper (4a) aufweist welche alle miteinander verbunden sind, wobei mindestens ein Ringkörper (4a) aus zwei durch einen, vorzugsweiεe konzentrisch verlaufenden, Spalt (4c) getrennte Ringkörperteile
(4b) besteht.
13. Saugventil der Plattenbauart (1) nach einem der Ansprüche 9 biε 12, dadurch gekennzeichnet, daεs der Ventilεitz (2) , die Ventilplatte (3) und der Ventilfänger (6) aus roεtfreiem Stahl beεtehen, insbesondere einem Stahl mit hartmagnetischen Eigenschaften .
Saugventil der Plattenbauart ( 1) nach einem der Ansprüche 9 biε 13 , dadurch gekennzeichnet , daεs die Ventilplatte (3 ) aus einer Mehrzahl einzelner, ringförmig ausgestalteter, konzentriεch verlaufend angeordneter Ventilplattenteile (3a, 3b) besteht .
Kolbenkompressor mit einer Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 6 bis 14 oder betrieben mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 biε 5 .
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