EP2458219B1 - Einrichtung zur Steuerung des Kühlmittelsstromes bei Verdichtern - Google Patents

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EP2458219B1
EP2458219B1 EP20110006708 EP11006708A EP2458219B1 EP 2458219 B1 EP2458219 B1 EP 2458219B1 EP 20110006708 EP20110006708 EP 20110006708 EP 11006708 A EP11006708 A EP 11006708A EP 2458219 B1 EP2458219 B1 EP 2458219B1
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EP
European Patent Office
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coolant
housing
valve
line
temperature
Prior art date
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EP20110006708
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English (en)
French (fr)
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EP2458219A2 (de
EP2458219A3 (de
Inventor
Bernd Bareis
Markus Gebauer
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Gustav Wahler GmbH and Co KG
Original Assignee
Gustav Wahler GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by Gustav Wahler GmbH and Co KG filed Critical Gustav Wahler GmbH and Co KG
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Publication of EP2458219A3 publication Critical patent/EP2458219A3/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/04—Heating; Cooling; Heat insulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/58—Valve parameters

Definitions

  • the invention relates to a device for controlling the flow of coolant in compressors referred to in the preamble of claim 1 Art.
  • a too low oil temperature entails the risk that the compressed air in the compressed air line to the consumer cools and thereby contained in the compressed air water condensed out. This can cause damage to the consumers connected to the compressed air line, eg. B. by corrosion. If the ambient temperature is low, ice may form in the compressed air line and in the consumers, partially or completely blocking the compressed air line and also freezing the compressed air tools. This phenomenon can be exacerbated by the expansion of the compressed air in the compressed air tool. A disadvantage of too low oil temperature is further that the compressor is subject to greater wear. On the other hand, if the temperature of the coolant, in particular of the oil, is too high, this can lead to oil loss and faster aging of the oil.
  • the temperature of the coolant in particular of the oil, is regulated by means of a thermostatic valve, depending on the temperature of the coolant flowing through the valve. It should be influenced by means of a special briefly Kunststoffthermoelements with thermal sensor, the valve as a function of the outside temperature, such that similar to a summer / winter operation, the valve at high outside temperatures earlier and at low outdoor temperatures later responds. Such a changeover between summer and winter operation should also be possible by means of a manual changeover device. Such a device is complicated and complicated and allows regarding the actuator only two different work areas, namely for summer and winter.
  • the EP 1 308 625 discloses the features of the preamble.
  • the invention has for its object to provide a means for controlling the flow of coolant in compressors of the type mentioned, the control of the coolant temperature in dependence on the load state of the compressor and also an automatic adaptation to different external factors, in particular environmental variables, such as outside temperature, humidity od. Like. In a simple manner allows.
  • the object is achieved in a device of the type mentioned according to the invention by the features in claim 1.
  • Due to the provided actuating element in the form of an electrically heated thermostatic working element an automatic change of the working range of the actuating element in dependence on external parameters is possible, without the need for manual access is required.
  • the energization of the electrically heated thermostatic working element is controlled by a control device od the environment variables such as temperature, humidity od. Like. Supplied and generates a programmed map corresponding control signals that are supplied to the thermostatic working element, in which depending the electric heating is controlled accordingly. In this way, an automatic adjustment in the coolant circuit is possible. Is the ambient temperature z. B. high and the humidity low, the coolant temperature may be low.
  • the working range of the thermostatic working element is adjusted so that by electric heating earlier opening occurs with accompanying previous cooling.
  • the device according to the invention has the particular advantage that it is inexpensive, simple, compact and otherwise compatible with existing systems equipped with conventional thermostatic valves, so that retrofitting is possible without changing the coolant circuit.
  • the thermostatic working element is designed for a maximum required opening temperature. By controlled switching of the electric heating, the opening temperature can be shifted downwards In addition, the reaction time for opening the valve can be shortened.
  • Fig. 1 schematically shown by means of a drive 10 via a drive shaft 11 driven compressor 12 through which air is sucked at 13 from the environment, which is compressed in the compressor 12.
  • the compressor 12 is further supplied via a line 14, a liquid coolant, in particular oil.
  • This coolant is used for lubrication and cools the sucked and compressed compressed air.
  • the compressed air / oil mixture is fed via a line 15 leading to an oil separator 16, in which the compressed air / oil mixture is separated, the compressed air is discharged via the compressed air line 17 and from there via a schematically indicated consumer line 18 to a consumer 19 is supplied .
  • a consumer for example, come with compressed air tools, eg. As hammers, impact wrenches, grinder, chisel od. Like.
  • the separated oil is collected and fed via an oil line 20 to a cooler 21 for cooling.
  • a valve 22 in the coolant flow to which the oil is supplied from the radiator 21 via the line 23.
  • the radiator 21 is short-circuited via a bypass line 24, which branches off from the line 20 and leads to the valve 22.
  • the valve 22 is associated with a preferably electronic control device 25.
  • the control device 25 are different external factors, in particular environmental variables, such. B. the outside temperature, the humidity, the air pressure od. Like., Supplied. As a function of these external influencing variables, the control device 25 generates a particularly electrical control signal, which is supplied to the valve 22 by means of the indicated control line 26.
  • the various external factors eg. B. the outside temperature, the humidity, the air pressure od. Like., Capture and the controller 25 perform.
  • the coolant flow in particular oil flow, which leads via the line 14 to the compressor 12, controlled with respect to the temperature and / or amount, depending on the oil temperature.
  • the valve 22 and thus the temperature and / or amount of the oil via the control device 25 in response to various external factors, in particular environmental variables, controlled, and this also runs automatically.
  • valve 22 is according to the embodiment shown Fig. 1 disposed between the radiator 21 and the compressor 12. Instead, an arrangement between the oil separator 16 and the radiator 21 is possible with correspondingly different flow directions, wherein the bypass line 24 then leaves the valve 22 and is connected to the line 14.
  • the valve 22 contains in an essentially tubular housing 30 an actuating element 31 for a valve element 32. It serves to regulate the coolant flow in the direction of arrow 23 coming from the radiator 21 and / or according to arrow 24 coming from the bypass line 24 according to arrow 14 back to the compressor 12th
  • the housing has connection openings 33 or 34 or 35.
  • the housing 30 is at in Fig. 2 lower axial pipe end, where the connection opening 35 is provided, open.
  • the connection opening 35 forms an outlet opening, to which the line 12 leading to the compressor 14 can be connected.
  • the housing 30 has a cover 36, which is inserted into the tube end and held therein by means of a snap ring 49 and sealed by a seal 37.
  • a substantially cylindrical annular space 38 is formed, which is in communication with the connection opening 35.
  • the housing in the housing wall 39 has a first annular space 40, which communicates with the connection opening 34.
  • the bypass line 24 can be connected.
  • the housing 30 in the housing 39 has a second annular space 41, which is connected to the connection opening 33 to which the line 23 coming from the radiator 21 can be connected.
  • the valve 22 has an electrically heated thermostatic working element 42 as the actuating element 31, which in a housing 43 an expansion material, for.
  • a working piston 44 immersed in a non-visible manner deep, in Fig. 2 is led out of the housing 43 above.
  • the heating of the working element 42 is formed from at least one electric heating element, not shown further, which is contained in the interior of the working piston 44.
  • This electrical heating element is via the control line 26th energized and controlled by means of the control device 25, so that by internal heating of the working piston 44 influence on the expansion material in the interior of the housing 43 is taken.
  • the working piston 44 is axially supported on the cover 36 and sealed by means of a sealing ring 45 with respect to the cover 36.
  • a sealing ring 45 with respect to the cover 36.
  • a connector housing 46 of the electrical control line 26 which leads to the working piston 44, by means of an edge 47, for. B. Bördelrandes, held, from the connector housing 46, the electrical connection cable 26 goes off.
  • the plug housing 46 is sealed with respect to the cover 36 by means of a sealing ring 48.
  • the valve element 32 is formed from a cylindrical sliding sleeve 51, which is guided in the housing 30 on the inner surface of the housing wall 39 in the direction of the longitudinal center axis of the housing 30 slidably.
  • the sliding sleeve 51 is open at both ends. It contains inside the thermostatic working element 42, which is arranged substantially coaxially with the slide sleeve 51 and fixedly connected thereto.
  • the housing 43 of the thermostatic working element 42 engages a provided with openings holder 52, which is fastened with a radial edge portion 53 on the slide sleeve 51, z. B.
  • a spring 56 On the holder 52 is a spring 56, z. B. cylindrical coil spring, supported with one end, whose opposite end is supported in the region of the annular space 38 on the housing 30.
  • the spring 56 extends radially between the slide sleeve 51 and the housing 43 of the thermostatic working element 42.
  • the sliding sleeve 21 is provided with individual wall openings 57.
  • the connection opening 34 is connected via the first annular space 40 and the wall openings 57 with the interior of the slide sleeve 51 and the annular space 38, so that on this Routes coolant, in particular oil, can pass from the bypass line 24 forth through the valve 22 to line 14. In this condition, the coolant is cold and does not undergo cooling.
  • the operating point of the thermostatic working element 42 can be changed and to different Environmental conditions are automatically adjusted.
  • the sensor 27 z. B. senses a high outside temperature, which makes it desirable to bring about an earlier onset and stronger cooling of the coolant to reduce the temperature of the coolant, so via the control device 25 and control line 26 is energized the electric heating element in the working piston 44, so in this way, the thermostatic working element 42 responds earlier, although the temperature of the coolant passing therethrough normally does not cause such.
  • An earlier opening of the valve 22 leads to more cooling of the coolant and above to a cooling of the compressed air. Are in terms of the working environment other conditions, such.
  • the valve 22 with thermostatic working element 42 and working piston 44 which has at least one inner electrical heating element, can therefore automatically make an adaptation to different ambient conditions in conjunction with the control device 25.
  • an adjustment can be carried out automatically such that by a corresponding operation of the valve 22, a lower temperature of the coolant, in particular oil, is set, which is supplied to the compressor 12.
  • a higher oil temperature can be adjusted.
  • the thermostatic working element 42 is designed for a maximum required opening temperature of the valve element 32.
  • the reaction time of the valve 22 is shortened to the transition to the open position.
  • the temperature of the coolant in particular of the oil, depending on the load condition of the compressor 12 and additionally automatically depending on ambient conditions, such as air temperature, humidity, air pressure. The like. Be regulated. This can be countered by increasing the oil temperature at a low temperature of the coolant resulting danger of condensate formation during compression, at the same time the wear of the compressor 12 is reduced. Too high oil temperatures can lead to oil loss via the compressed air line and to faster aging of the oil. This can be countered automatically by increased cooling and thus lower coolant temperature.
  • the sensor 27 senses such low ambient temperatures and the control unit 25 corresponding signals are supplied, can be done by means of the controller 25 automatically switching on the electrical heating of the working piston 44 and a higher coolant temperature can be adjusted so that the risk of icing is counteracted.
  • the described device in particular the valve 22 with all the details, is inexpensive, compact, consists of only a few components and is compatible with such devices that are equipped with conventional thermostats, so that retrofitting is possible without changing the coolant circuit.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Steuerung des Kühlmittelstromes bei Verdichtern der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
  • Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art ( DE 101 53 359 A1 ) ist die Problematik erläutert, die sich bei ölgeschmierten und ölgekühlten Verdichtern ergibt. Mittels Verdichtern wird aus der Umgebung angesaugte Luft komprimiert und über daran angeschlossene Leitungen pneumatischen Verbrauchern zugeführt, die z. B. aus mit Druckluft betriebenen Meißeln, Hämmern, Schlagschraubern, Schleifern od. dgl. bestehen. Während des Verdichtungsvorganges wird bei derartigen Verdichtern ein Kühlmittel, insbesondere Öl, in das Kompressionsvolumen und die angesaugte Luft zugeführt, wobei das Kühlmittel der Kühlung der Luft durch Abführen der Verdichtungswärme dient und hierzu ein besonderer Kühlkreislauf vorgesehen ist zur Führung des Kühlmittels, insbesondere des Öls. Bei diesem Kühlmittel, insbesondere Öl, ergeben sich folgende Problematiken. Eine zu niedrige Öltemperatur birgt die Gefahr in sich, dass die Druckluft in der Druckluftleitung zum Verbraucher abkühlt und dabei in der Druckluft enthaltenes Wasser auskondensiert. Dies kann zu Schäden bei den an die Druckluftleitung angeschlossenen Verbrauchern führen, z. B. durch Korrosion. Ist die Umgebungstemperatur niedrig, kann sich in der Druckluftleitung und in den Verbrauchern Eis bilden, wodurch die Druckluftleitung teilweise oder ganz blockiert und auch die Druckluftwerkzeuge vereisen. Diese Erscheinung kann durch die Expansion der Druckluft im Druckluftwerkzeug noch verstärkt werden. Nachteilig bei einer zu niedrigen Öltemperatur ist ferner, dass der Verdichter einem stärkeren Verschleiß unterworfen ist. Liegt andererseits eine zu hohe Temperatur des Kühlmittels, insbesondere des Öls vor, so kann dies zu einem Ölverlust und zu schnellerer Alterung des Öls führen.
  • Bei der bekannten Einrichtung wird die Temperatur des Kühlmittels, insbesondere des Öls, mittels eines Thermostatventils geregelt, und zwar in Abhängigkeit von der Temperatur des durch das Ventil hindurchfließenden Kühlmittels. Dabei soll mittels eines besonderen Außenluftthermoelements mit Thermosensor das Ventil in Abhängigkeit von der Außentemperatur beeinflusst werden, dergestalt, dass analog einem Sommer-/Winterbetrieb das Ventil bei hohen Außentemperaturen früher und bei niedrigen Außentemperaturen später anspricht. Eine solche Umstellung zwischen Sommer- und Winterbetrieb soll auch mittels einer manuellen Umschalteinrichtung möglich sein. Eine derartige Einrichtung ist aufwendig und kompliziert und ermöglicht hinsichtlich des Betätigungselements lediglich zwei unterschiedliche Arbeitsbereiche, nämlich für Sommer und für Winter.
  • Die EP 1 308 625 offenbart die Merkmale des Oberbegriffs.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Steuerung des Kühlmittelstromes bei Verdichtern der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine Regelung der Kühlmitteltemperatur in Abhängigkeit vom Lastzustand des Verdichters und ferner eine automatische Anpassung an verschiedene äußere Einflussgrößen, insbesondere Umgebungsgrößen, wie Außentemperatur, Luftfeuchtigkeit od. dgl. in einfacher Weise ermöglicht.
  • Die Aufgabe ist bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst. Aufgrund des vorgesehenen Betätigungselements in Form eines elektrisch beheizten thermostatischen Arbeitselements ist eine selbsttätige Änderung des Arbeitsbereiches des Betätigungselements in Abhängigkeit von äußeren Einflussgrößen möglich, ohne dass dazu ein Zugriff von Hand erforderlich ist. Die Bestromung des elektrisch beheizten thermostatischen Arbeitselements wird dabei von einer Steuereinrichtung gesteuert, der von Sensoren erfasste Umgebungsgrößen wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit od. dgl. zugeführt werden und die einem programmierten Kennfeld entsprechend Steuersignale erzeugt, die dem thermostatischen Arbeitselement zugeführt werden, bei dem in Abhängigkeit davon die elektrische Beheizung entsprechend gesteuert wird. Auf diese Weise ist eine selbsttätige Anpassung im Kühlmittelkreislauf möglich. Ist die Umgebungstemperatur z. B. hoch und die Luftfeuchtigkeit niedrig, so kann die Kühlmitteltemperatur niedrig sein. Dementsprechend wird der Arbeitsbereich des thermostatischen Arbeitselements so verstellt, dass durch elektrische Beheizung ein früheres Öffnen mit einhergehender früherer Kühlung geschieht. Umgekehrt ist z. B. dann, wenn die Umgebungstemperatur niedrig ist und die Umgebungsluft eine hohe Luftfeuchtigkeit hat, unter Berücksichtigung dieses Zustandes eine Veränderung des Arbeitsbereichs des thermostatischen Arbeitselements durch gesteuerte Beheizung dahingehend erreichbar, dass das Betätigungselement mit Ventilelement eine spätere Öffnung des Ventils und damit eine höhere Temperatur des Kühlmittels, insbesondere Öls, ermöglicht.
  • Die Einrichtung gemäß der Erfindung hat den besonderen Vorteil, dass diese kostengünstig, einfach, kompakt ist und im übrigen mit vorhandenen Systemen, die mit konventionellen Thermostatventilen ausgerüstet sind, kompatibel ist, so dass eine Nachrüstung ohne Änderung des Kühlmittelkreislaufs möglich ist. Zweckmäßigerweise ist das thermostatische Arbeitselement für eine maximal erforderliche Öffnungstemperatur ausgelegt. Durch gesteuertes Schalten der elektrischen Beheizung kann die Öffnungstemperatur nach unten verschoben werden, wobei ferner die Reaktionszeit zum Öffnen des Ventils verkürzt werden kann.
  • Weitere vorteilhafte Erfindungsmerkmale sowie Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung eines Kühlkreislaufs eines Verdichters,
    Fig. 2
    einen schematischen axialen Längsschnitt einer Steuereinrichtung zur Steuerung des Kühlmittelstromes für den Verdichter.
  • In Fig. 1 ist schematisch ein mittels eines Antriebes 10 über eine Antriebswelle 11 angetriebener Verdichter 12 gezeigt, durch den bei 13 aus der Umgebung Luft angesaugt wird, die im Verdichter 12 verdichtet wird. Dem Verdichter 12 wird über eine Leitung 14 ferner ein flüssiges Kühlmittel, insbesondere Öl, zugeführt.
  • Dieses Kühlmittel dient der Schmierung und kühlt die angesaugte und komprimierte Druckluft. Das Druckluft-/Ölgemisch wird über eine dieses führende Leitung 15 einem Ölabscheider 16 zugeführt, in dem das Druckluft-/Ölgemisch getrennt wird, wobei die Druckluft über die Druckluftleitung 17 abgeführt wird und von dort über eine schematisch angedeutete Verbraucherleitung 18 einem Verbraucher 19 zugeführt wird. Als Verbraucher kommen beispielsweise mit Druckluft betriebene Werkzeuge in Betracht, z. B. Hämmer, Schlagschrauber, Schleifer, Meißel od. dgl.
  • Im Ölabscheider 16 wird das abgeschiedene Öl gesammelt und über eine Ölleitung 20 einem Kühler 21 zur Kühlung zugeführt. Zwischen der zum Verdichter 12 führenden Leitung 14 und dem Ölkühler 21 befindet sich ein Ventil 22 im Kühlmittelfluss, dem das Öl vom Kühler 21 über die Leitung 23 zugeführt wird. Der Kühler 21 ist über eine Bypassleitung 24 kurzgeschlossen, die von der Leitung 20 abzweigt und zum Ventil 22 führt.
  • Dem Ventil 22 ist eine vorzugsweise elektronische Steuereinrichtung 25 zugeordnet. Der Steuereinrichtung 25 werden verschiedene äußere Einflussgrößen, insbesondere Umgebungsgrößen, wie z. B. die Außentemperatur, die Luftfeuchtigkeit, der Luftdruck od. dgl., zugeführt. In Abhängigkeit von diesen äußeren Einflussgrößen erzeugt die Steuereinrichtung 25 ein insbesondere elektrisches Steuersignal, das mittels der angedeuteten Steuerleitung 26 dem Ventil 22 zugeführt wird. Bei der Steuereinrichtung 25 sind mit 27, 28 und 29 schematisch verschiedene Sensoren dargestellt, die verschiedene äußere Einflussgrößen, z. B. die Außentemperatur, die Luftfeuchtigkeit, den Luftdruck od. dgl., erfassen und der Steuereinrichtung 25 zuführen. Mittels des Ventils 22 wird der Kühlmittelstrom, insbesondere Ölstrom, der über die Leitung 14 zum Verdichter 12 führt, bezüglich der Temperatur und/oder Menge gesteuert, und zwar in Abhängigkeit von der Öltemperatur. Zusätzlich dazu wird das Ventil 22 und damit die Temperatur und/oder Menge des Öls über die Steuereinrichtung 25 in Abhängigkeit verschiedener äußerer Einflussgrößen, insbesondere Umgebungsgrößen, gesteuert, wobei auch dies automatisch abläuft.
  • Nachfolgend sind Einzelheiten des Ventils 22 anhand von Fig. 2 näher erläutert. Das Ventil 22 ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 zwischen dem Kühler 21 und dem Verdichter 12 angeordnet. Statt dessen ist auch eine Anordnung zwischen dem Ölabscheider 16 und dem Kühler 21 möglich mit entsprechend anderen Durchflussrichtungen, wobei die Bypassleitung 24 dann vom Ventil 22 abgeht und an die Leitung 14 angeschlossen ist.
  • Das Ventil 22 enthält in einem im wesentlichen rohrförmigen Gehäuse 30 ein Betätigungselement 31 für ein Ventilelement 32. Es dient zur Regelung des Kühlmittelflusses in Pfeilrichtung 23 vom Kühler 21 kommend und/oder gemäß Pfeil 24 von der Bypassleitung 24 kommend gemäß Pfeil 14 zurück zum Verdichter 12. Hierzu weist das Gehäuse Anschlussöffnungen 33 bzw. 34 bzw. 35 auf. Das Gehäuse 30 ist am in Fig. 2 unteren axialen Rohrende, wo die Anschlussöffnung 35 vorgesehen ist, offen. Die Anschlussöffnung 35 bildet eine Auslaßöffnung, an die die zum Verdichter 12 führende Leitung 14 anschließbar ist. Am gegenüberliegenden Rohrende weist das Gehäuse 30 einen Deckel 36 auf, der in das Rohrende eingesetzt und darin mittels eines Sprengringes 49 gehalten und mittels einer Dichtung 37 abgedichtet ist.
  • Im Gehäuse 30 ist ein im wesentlichen zylindrischer Ringraum 38 gebildet, der mit der Anschlußöffnung 35 in Verbindung steht.
  • Im Bereich der Anschlußöffnung 34 weist das Gehäuse in der Gehäusewandung 39 einen ersten Ringraum 40 auf, der mit der Anschlußöffnung 34 in Verbindung steht. An diesen ersten Ringraum 40 ist die Bypassleitung 24 anschließbar. Axial anschließend, jedoch davon getrennt, weist das Gehäuse 30 in der Gehäusewandung 39 einen zweiten Ringraum 41 auf, der mit der Anschlussöffnung 33 verbunden ist, an die die vom Kühler 21 kommende Leitung 23 anschließbar ist.
  • Das Ventil 22 weist als Betätigungselement 31 ein elektrisch beheiztes thermostatisches Arbeitselement 42 auf, das in einem Gehäuse 43 einen Dehnstoff, z. B. Wachs, enthält, in den ein Arbeitskolben 44 in nicht sichtbarer Weise tief eintaucht, der in Fig. 2 oben aus dem Gehäuse 43 herausgeführt ist. Die Beheizung des Arbeitselements 42 ist aus zumindest einem nicht weiter gezeigten elektrischen Heizelement gebildet, das im Inneren des Arbeitskolbens 44 enthalten ist. Dieses elektrische Heizelement ist über die Steuerleitung 26 mittels der Steuereinrichtung 25 bestromt und gesteuert, so dass durch innere Beheizung des Arbeitskolbens 44 Einfluss auf den Dehnstoff im Inneren des Gehäuses 43 genommen wird.
  • Der Arbeitskolben 44 ist am Deckel 36 axial abgestützt und mittels eines Dichtringes 45 in Bezug auf den Deckel 36 abgedichtet. Im Deckel 36 ist ein Steckergehäuse 46 der elektrischen Steuerleitung 26, die zum Arbeitskolben 44 führt, mittels eines Randes 47, z. B. Bördelrandes, gehalten, wobei vom Steckergehäuse 46 das elektrische Anschlusskabel 26 abgeht. Das Steckergehäuse 46 ist in Bezug auf den Deckel 36 mittels eines Dichtringes 48 abgedichtet.
  • Das Ventilelement 32 ist aus einer zylindrischen Schieberhülse 51 gebildet, die im Gehäuse 30 auf der Innenfläche der Gehäusewandung 39 in Richtung der Längsmittelachse des Gehäuses 30 verschiebbar geführt ist. Die Schieberhülse 51 ist an beiden Enden offen. Sie enthält im Inneren das thermostatische Arbeitselement 42, das im wesentlichen koaxial zur Schieberhülse 51 angeordnet und mit dieser fest verbunden ist. Hierzu greift am Gehäuse 43 des thermostatischen Arbeitselements 42 ein mit Durchbrüchen versehener Halter 52 an, der mit einem radialen Randteil 53 an der Schieberhülse 51 befestigt ist, z. B. in einer durch Umbördeln geschaffenen Ringnut enthalten ist, und der mit einem Kragen 54 das Gehäuse 43 des thermostatischen Arbeitselements 42 klemmend umfasst und an einer Ringschulter 55 in Fig. 2 nach oben hin anschlägt. Am Halter 52 ist eine Feder 56, z. B. zylindrische Schraubenfeder, mit einem Ende abgestützt, deren gegenüberliegendes Ende im Bereich des Ringraumes 38 am Gehäuse 30 abgestützt ist. Die Feder 56 erstreckt sich radial zwischen der Schieberhülse 51 und dem Gehäuse 43 des thermostatischen Arbeitselements 42. Mittels der Feder 56 ist das Ventilelement in Form der Schieberhülse 51 in einer in Fig. 2 gezeigten Ausgangsstellung gehalten, in der ein Ende der Schieberhülse 51 axial gegen den Deckel 36 angedrückt ist unter Abdichtung des Inneren der Schieberhülse 51 in Bezug auf den Deckel 36. Etwa auf axialer Höhe des ersten Ringraumes 40 ist die Schieberhülse 21 mit einzelnen Wanddurchbrüchen 57 versehen. In der in Fig. 2 gezeigten Ausgangsstellung stehen die Wanddurchbrüche 57 in Verbindung mit dem ersten Ringraum 40 und der Anschlussöffnung 34. In dieser Ausgangsstellung ist die Anschlussöffnung 34 über den ersten Ringraum 40 und die Wanddurchbrüche 57 mit dem Innenraum der Schieberhülse 51 und dem Ringraum 38 verbunden, so dass auf diesem Wege Kühlmittel, insbesondere Öl, von der Bypassleitung 24 her durch das Ventil 22 zur Leitung 14 gelangen kann. In diesem Zustand ist das Kühlmittel kalt und erfährt keine Kühlung. Erwärmt sich das Kühlmittel bei der Kompression im Verdichter 12, so dehnt sich der im Inneren des Gehäuses 43 des thermostatischen Arbeitselements 42 enthaltene Dehnstoff aus mit einhergehender Volumenzunahme, wodurch aufgrund des gehäusefest abgestützten Arbeitskolbens 44 sich das Gehäuse 43 des Arbeitselements 42 in Fig. 2 nach unten verschiebt. Die Schieberhülse 51 wird dadurch zunächst so weit nach unten geschoben, dass deren Wanddurchbrüche 57 nun auch nicht nur mit dem ersten Ringraum 40 sondern auch mit dem zweiten Ringraum 41 in Verbindung stehen und dadurch über die Leitung 23 vom Kühler 21 her kommendes Kühlmittel in das Innere der Schieberhülse 51 und den Ringraum 38 gelangt und sich mit dem Kühlmittel aus dem Bypass 24 mischt. Bei weiterer Erwärmung wird die Schieberhülse 51 über das thermostatische Arbeitselement 42 soweit in Fig. 2 nach unten verschoben, dass die Wandung der Schieberhülse 51 den ersten Ringraum 40 versperrt und die Wanddurchbrüche 57 allein mit dem zweiten Ringraum 41 in Verbindung stehen, so dass nur noch die Kühlmittelmenge, die über die Leitung 23 vom Kühler 21 her zugeführt wird, durch das Ventil 22 hindurch zur Anschlussöffnung 35 gelangt und dem Verdichter 12 zugeführt wird. Hierbei handelt es sich um mittels des Kühlers 21 gekühltes Kühlmittel, insbesondere Öl.
  • Mittels der Steuereinrichtung 25 und durch Bestromen des elektrischen Heizelements im Arbeitskolben 44 kann der Arbeitspunkt des thermostatischen Arbeitselements 42 verändert werden und an verschiedene Umgebungsbedingungen selbsttätig angepasst werden. Wird vom Sensor 27 z. B. eine hohe Außentemperatur sensiert, die es wünschenswert macht, eine früher einsetzende und stärkere Kühlung des Kühlmittels herbeizuführen, um die Temperatur des Kühlmittels zu reduzieren, so wird über die Steuereinrichtung 25 und Steuerleitung 26 eine Bestromung des elektrischen Heizelements im Arbeitskolben 44 eingeschaltet, so dass auf diese Weise das thermostatische Arbeitselement 42 früher anspricht, obwohl die Temperatur des hindurchgeleiteten Kühlmittels derartiges normalerweise noch nicht veranlasst. Ein früheres Öffnen des Ventils 22 führt zu stärkerer Kühlung des Kühlmittels und darüber zu einer Abkühlung der Druckluft. Liegen hinsichtlich der Arbeitsumgebung andere Bedingungen vor, z. B. niedrige Temperatur und große Luftfeuchtigkeit, so wird eine geringere Kühlung und höhere Temperatur des Kühlmittels, insbesondere des Öls, angestrebt. Auch ein solcher Zustand wird von den Sensoren 27, 28 sensiert und das entsprechende Signal der Steuereinrichtung 25 zugeführt, mittels der bei der Bestromung des elektrischen Heizelements des Arbeitskolbens 44 ein solches Signal über die Steuerleitung 26 geführt wird, dass das thermostatische Arbeitselement 42 später, nämlich erst bei höheren Temperaturen, anspricht.
  • Das Ventil 22 mit thermostatischem Arbeitselement 42 und Arbeitskolben 44, der mindestens ein inneres elektrisches Heizelement aufweist, kann in Verbindung mit der Steuereinrichtung 25 daher selbsttätig eine Anpassung an verschiedene Umgebungszustände vornehmen. Bei hohen Umgebungstemperaturen und geringer Luftfeuchtigkeit kann selbsttätig eine Anpassung dergestalt erfolgen, dass durch entsprechende Arbeitsweise des Ventils 22 eine geringere Temperatur des Kühlmittels, insbesondere Öls, eingestellt wird, das dem Verdichter 12 zugeführt wird. Umgekehrt kann bei niedriger Umgebungstemperatur mit hoher Luftfeuchtigkeit selbsttätig eine höhere Öltemperatur eingeregelt werden. Zweckmäßigerweise ist das thermostatische Arbeitselement 42 auf eine maximal erforderliche Öffnungstemperatur des Ventilelements 32 ausgelegt. Durch Einschalten des elektrischen Heizelements im Arbeitskolben 44 kann somit die Öffnungstemperatur des Ventils 22 nach unten in Richtung geringerer Öffnungstemperatur verschoben werden. Vorteilhaft ist ferner, dass die Reaktionszeit des Ventils 22 zum Übergang in die Öffnungsstellung verkürzt wird. Mittels der beschriebenen Einrichtung zur Steuerung des Kühlmittelstromes kann somit die Temperatur des Kühlmittels, insbesondere des Öls, in Abhängigkeit vom Lastzustand des Verdichters 12 und zusätzlich automatisch in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen, wie Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck od. dgl. geregelt werden. Damit kann einer bei zu niedriger Temperatur des Kühlmittels sich ergebenden Gefahr der Kondensatbildung beim Verdichten durch Erhöhung der Öltemperatur begegnet werden, wobei zugleich der Verschleiß des Verdichters 12 reduziert wird. Zu hohe Öltemperaturen können zu Ölverlust über die Druckluftleitung und zu schnellerer Alterung des Öls führen. Dem kann selbsttätig durch gesteigerte Kühlung und damit niedrigerer Kühlmitteltemperatur begegnet werden. Bei niedrigen Umgebungstemperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit besteht die Gefahr, dass sich die Druckluft in der Druckluftleitung stark abkühlt und dies beim Entspannen in der Leitung und vor allem im jeweils angeschlossenen Verbraucher 19 zu einer Vereisung führt. Da mittels z. B. des Sensors 27 derartige zu niedrige Umgebungstemperaturen sensiert und dem Steuergerät 25 dementsprechende Signale zugeführt werden, kann mittels des Steuergeräts 25 selbsttätig eine Einschaltung der elektrischen Heizung des Arbeitskolbens 44 erfolgen und eine höhere Kühlmitteltemperatur eingeregelt werden, so dass der Vereisungsgefahr entgegengewirkt wird.
  • Die beschriebene Einrichtung, insbesondere das Ventil 22 mit allen Details, ist kostengünstig, kompakt, besteht aus nur wenigen Bauteilen und ist kompatibel mit solchen Einrichtungen, die mit herkömmlichen Thermostaten ausgestattet sind, so dass eine Nachrüstung ohne Änderungen des Kühlmittelkreislaufs möglich ist.

Claims (9)

  1. Einrichtung zur Steuerung des Kühlmittelstromes bei Verdichtern (12) in Abhängigkeit von Einflussgrößen, wie der Kühlmitteltemperatur od. dgl., mit einem in den Kühlmittelkreislauf zwischen dem Verdichter (12) und einem Kühler (21) für das Kühlmittel einschaltbaren und von dem Kühlmittel durchströmbaren Ventil (22) mit einem Betätigungselement (31) für ein Ventilelement (32) im Ventilgehäuse (30) zur Regelung des Kühlmittelflusses von dem Kühler (21) und/oder einem Bypass (24) hin zum Verdichter (12),
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Betätigungselement (31) als elektrisch beheiztes thermostatisches Arbeitselement (42) ausgebildet ist.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Beheizung aus zumindest einem elektrischen Heizelement gebildet ist, das im Inneren eines Arbeitskolbens (44) des einen Dehnstoff enthaltenden thermostatischen Arbeitselements (42) enthalten ist.
  3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass dem mindestens einen elektrischen Heizelement im Arbeitskolben (44) eine Steuereinrichtung (25) zugeordnet ist, der verschiedene äußere Einflussgrößen, insbesondere Umgebungsgrößen, wie z. B. Außentemperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck od. dgl., zugeführt werden.
  4. Einrichtung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mit der Steuereinrichtung (25) Sensoren (27 bis 29) verbunden sind, die verschiedene Einflussgrößen erfassen und der Steuereinrichtung (25) zuführen, z. B. die Außentemperatur, die Luftfeuchtigkeit, den Luftdruck od. dgl.
  5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Ventil (22) ein rohrförmiges Gehäuse (30) aufweist, das an einem axialen Rohrende in zur Längsmittelachse koaxialer Anordnung eine Anschlussöffnung (35), an die z. B. eine zum Verdichter (12) führende Kühlmittelleitung (14) anschließbar ist, und am gegenüberliegenden Rohrende einen Deckel (36) aufweist, an dem der Arbeitskolben (44) des thermostatischen Arbeitselements (42) abgestützt und gehalten ist, und vorzugsweise, dass der Deckel (36) in das Rohrende eingesetzt und darin gesichert und vorzugsweise in Bezug auf das Rohrende abgedichtet ist.
  6. Einrichtung nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass im Deckel (36) ein Steckergehäuse (46) einer elektrischen, zum Arbeitskolben (44) und in diesen führenden elektrischen Versorgungsleitung gehalten ist und vom Steckergehäuse (46) ein elektrisches Anschlusskabel einer Steuerleitung (26) abgeht.
  7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Ventilelement (32) aus einer im Gehäuse (30) in Richtung der Längsmittelachse verschiebbar geführten zylindrischen Schieberhülse (51) gebildet ist, die an beiden Enden offen ist und im Inneren das thermostatische Arbeitselement (42) enthält, das mit der Schieberhülse (51) fest verbunden ist.
  8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Schieberhülse (51) mittels einer an dieser und am Gehäuse (30) abgestützten Feder (56) in einer Ausgangsstellung gehalten ist, in der ein Ende der Schieberhülse (51) axial gegen den Deckel (36) gedrückt ist.
  9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Gehäuse (30) einen ersten Ringraum (40), der mit einer die Gehäusewandung (39) passierenden ersten Anschlussöffnung (34) verbunden ist und in der Ausgangsstellung mit auf dieser axialen Höhe befindlichen Wanddurchbrüchen (57) in der Schieberhülse (51) in Verbindung steht, wobei an die erste Anschlussöffnung (34) z. B. eine Bypassleitung (24) anschließbar ist, und dass axial anschließend daran, jedoch davon getrennt, das Gehäuse (30) einen zweiten Ringraum (41) aufweist, der mit einer die Gehäusewandung (39) passierenden zweiten Anschlussöffnung (33) verbunden ist, an die z. B. eine Kühlerleitung (23) anschließbar ist.
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