PL86179B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób bezstopniowej re¬ gulacji wydajnosci sprezarki napedzanej silnikiem o zmiennej liczbie obrotów, zwlaszcza silnikiem spali¬ nowym.

Przez zmiane liczby obrotów sprezarki mozna, jak wia¬ domo, zmieniacjej wydajnosc. Dotego jestjednak potrzeb¬ na maszyna napedzajaca, której liczba obrotów jest rów¬ niez zmienna. Regulacja obrotówznajduje dlatego zastoso¬ wanie glównie przy napedzie sprezarek za pomoca silni¬ ków tlokowych, poniewaz naped za pomoca silników elek¬ trycznych o regulowanej predkosci obrotowej lub za po¬ srednictwem przekladni bezstopniowej wymaga duzych nakladów konstrukcyjnych. Jednakze przy istniejacych sposobach regulacji powstaje pewnaniedogodnoscpolega¬ jaca na tym, ze dla zabezpieczenia wystarczajaco niewiel¬ kiego stopnia nierównomiernosci pracy silnika w zakresie wolnych obrotów trzeba pokojiywac duze silybezwladnos¬ ci co z kolei moze sie przyczynic do powstania trudnosci przyrozruchu a przyspieszenieobrotów, naprzyklad silni¬ ka spalinowego, na skutek zmniejszonej mocy przy wol¬ nych obrotach jest trudne do osiagniecia, gdyz sprezarka równiez podczas pracy na wolnych obrotach wymaga pel¬ nej mocy napedowej. W zwiazku z powyzszym regulacja obrotów w przypadku duzych sprezarek jest ograniczona tylko od zakresu 100 do okolo 70% pelnej wydajnosci sprezarki.

Innym sposobem regulacji, który w wielu przypadkach jest z powodzeniem stosowany do bezstopniowej regulacji wydajnosci sprezarki, jest regulacja przeplywu wsteczne¬ go, przy której zawór ssawny, na skutek dzialajacej na niego sily otwierajacej, pozostaje otwarty jeszcze po przej¬ sciu punktu martwego pracy tloka tak, ze podczas czesci suwu tloczenia zassany gaz zostaje zawracany do przewo¬ du ssacego. Przy tym sposobie regulacji nie potrzebnajest zmiana obrotów silnika napedowego, dzieki czemu mozli¬ we jestprzedewszystkim zastosowanie do napedu sprezar¬ ki silnika elektrycznego o stalej liczbie obrotów. Przez zastosowanie regulacji przeplywu zwrotnego mozliwe jest regulowanie wydajnosci w zakresie do 40% jej wartosci maksymalnej. Ponizej tej wartosci procentowej, kiedy za¬ mykanie zaworu ssawnego nastepuje stosunkowo pózno, wystepuja juz stosunkowo duze predkosci gazupowoduja¬ ce udarowe obciazenie zaworu ssawnego, które przede wszystkim sa niebezpieczne dla elementu zaworowego.

W celu rozszerzeniazakresuregulacjistosuje sierówniez rózne kombinowane sposób^ regulacji. Przede wszystkim przy regulacji wydajnosci duzych urzadzen sprezarko¬ wych z wieloma cylindrami, na przyklad przez odcinanie doplywu poszczególnych cylindrów lub celowe polaczenie przestrzeni szkodliwej w kolejnych stopniach regulacji a nastepnie bezstopniowe regulowanie w obrebie danego stopnia przez zmiane obrotów lub otwarcie zaworu ssaw¬ nego podczas suwu tloczenia. Tegorodzaju regulacja jest jednak zwiazana z duzymi nakladami konstrukcyjnymi i powoduje, przyprzechodzeniuod jednego stopnia regula¬ cji do drugiego, zaklócenia w ciaglosci pracy, które z kolei moga prowadzic do silnych drgan calego urzadzenia.

Celem wynalazku jest ograniczenie do minimum tych niedogodnosci zwiazanych z bezstopniowa regulacja wy¬ dajnosci sprezarek. 8617986179 Dla osiagniecia tego celu postawiono sobie za zadanie opracowac sposób regulacji wydajnosci sprezarki, który bylby prosty w stosowaniu, umozliwial bezstopniowa re¬ gulacje przy niewielkich nakladach konstrukcyjnych, po¬ zwalal dokonywac tej regulacji w dowolnym, zadanym zakresie bez jakichkolwiek trudnosci oraz nadawal sie szczególnie do sprezarek napedzanych silnikami spalino¬ wymi.

Zadanie to rozwiazanowedlug wynalazku przez opraco¬ wanie sposobu regulacji polegajacego na tym, zestosujesie regulacje obrotów w polaczeniu z bezstopniowa regulacja przeplywuwstecznego za pomoca zmiennej silyzamykaja¬ cej oddzialywujacej na element zamykajacy zaworu ssaw¬ nego.

Przez takie funkcjonalne polaczenie w sposobie wedlug wynalazku dwóch oddzielnie znanych sposobów regulacji uzyskuje sie szczególnie korzystne wyniki. Zaskakujacym jest, ze oba rodzaje regulacji zastosowan jednoczesnie nie daja prostegu sumowania sie efektów ich dzialania ale oddzialywuja na siebie wzajemnie wzmacniajac efekt re¬ gulacji tak, ze na przyklad wydajnosc sprezarki zmniejsza sie szybciej niz wynikaloby to z prostego zsumowania oddzialywania obu sposobów. Wzwiazku ztymwynalazek umozliwia latwe bezstopniowe regulowanie wydajnosci sprezarki w stosunkowo szerokich granicach regulacji, przy czym oba polaczonesposobyregulacji pracujaw opty¬ malnych dla siebie zakresach i nie dochodza do zakresów dla nich krytycznych.

Korzystnie w sposobie wedlug wynalazku regulacja wy¬ dajnosci odbywa sie kazdorazowo w ustalonym zakresie wydajnosci przez ciagle zmienianie na przemian obrotów przy stalej sile otwierajacej zaworu lub ciagle zmienianie sily otwierajacej zaworu przy jednoczesnym zachowaniu niezmiennej liczbyobrotów.W zwiazkuz tym sama regula¬ cja jestbardzo przejrzysta i unika sie wzajemnego przekry- wania sie obu rodzajówregulacji. Zostaloudowodnione, ze zaleznie od kazdorazowo panujacych warunków pracy sprezarki istnieja dwa szczególnie korzystne warianty tej regulacji. Gdy potrzebnejestszybkie dostosowaniewydaj¬ nosci sprezarki do wymaganych potrzeb, a jesli ta ostatnia pracuje w poblizu swej pelnej mocy roboczej, a zwlaszcza, gdy potrzebne jest zwiekszenie wydajnosci przy mozliwie najmniejszym opóznieniu, wtedy zgodnie z wynalazkiem wydajnosc sprezarki w zakresie ograniczonym maksymal¬ na jej moca robocza, korzystnie do 90% maksymalnej wydajnosci, reguluje sie przez zmiane sily zamykajacej zaworu ssawnego przyniezmienianej liczbie obrotów silni¬ ka. Natomiast wtedy, gdy zgodnie z dalsza cecha wynalaz¬ ku, w tym zakresie wydajnosci bliskichgranicznej, korzys¬ tnie 70% maksymalnej wydajnosci, regulacje wydajnosci przeprowadza sie przez zmiane obrotów silnika napedo¬ wego, to warunki takie pozwalaja na oszczedniejsza prace silnika napedowego, poniewaz pracuje on na mniejszych obrotach. Dlatego te warianty sa tylko celowe wtedy, gdy pelna wydajnosc sprezarki jest potrzebna tylko na stosun¬ kowo krótki okres.

Dalsza mozliwosc przeprowadzania regulacji sposobem wedlug wynalazku polega na tym, ze wydajnosc sprezarki reguluje sie przezjednoczesnazmiane obrotów i sity otwie¬ rania zaworu dla przeplywuwstecznego. Wtymprzypadku dla wlasciwego ustawienia regulatora obrotów silnika na¬ pedowego oraz sily otwierania zaworu potrzebny jest ra¬ czej prosty uklad, poniewaz dla ustawienia obu tych para¬ metrów regulacji potrzebny jest tylko jeden jedynysygnal.

W wielu przypadkach moze byc równiez celowe, jesli sile otwierania zaworu dla przeplywuwstecznego,po osiagnie¬ ciu okreslonej wartosci granicznej, która odpowiada ko¬ rzystnie jednej dziesiatej sily otwierania potrzebnej dla zmniejszenia wydajnosci przy pracy jia pelnych obrotach, bedzie utrzymywalo sie na stalym poziomie. Takieposte¬ powanie bedzie pozwalalo na-unikniecie sytuacji, w któ¬ rych sila otwierania zaworu dla przeplywu wstecznego osiagalaby swa wartosc krytyczna, po której przekrocze¬ niu zawór ssawny pozostawalby stale otwarty.

Ustalanie zakresu regulacji jest dokonywane w znany sposób za pomoca przeplywu wstecznego, który to zakres jest okreslany przez maksymalna sile z jaka oddzialywuje na element zaworowy sprezane medium przymaksymalnej predkosci tloka, która to sila nie powinnabyc mniejszaod sily otwierania zaworu. Ograniczanie wielkosei silyotwie¬ rania zaworu moze byc równiez latwo dokonywane przez zastosowanie urzadzenia ograniczajacego cisnienie uzy¬ skiwane w przewodzie prowadzacym do urzadzenia steru¬ jacego otwarcie zaworu ssawnego.

Sposób regulacji wedlug wynalazku umozliwia równiez reczne wylaczenie jednego rodzaju regulacji, korzystnie regulacji za pomoca przeplywu wstecznego i tym samym odpowiedniewplywanie na wielkoscregulowanej wartosci za pomoca tego samego regulatora.

Takie postepowanie przy regulacji moze byc korzystne wtedy, gdy bedzie potrzebna przez dluzszy okres czasu zasadniczo niezmienna wydajnosc sprezarki a regulacja tej wydajnosci bedzie wymagala w tym czasie tylko niewiel¬ kich zmian.

Sposób wedlug wynalazku odznacza sie wiec nie tylko stosunkowo duza prostota i zasadniczo bezproblemowa praca, ale równiez dzieki rozmaitym mozliwymwariantom jego zastosowania moze byc równiez latwo dopasowany do róznych warunków pracy sprezarek tak, ze praktycznie jest on calkowicie uniwersalny.

Wynalazek jest podstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie urzadzenie sprezarkowe, w którym do regulacji wydajnosci zastosowano sposób wedlug wynalazku a fig. 2 - wykres ilustrujacy przebieg 40 regulacji sposobem wedlug wynalazku.

Pokazane na fig. 1 urzadzenie sprezarkowe sklada sie ze sprezarki V napedzanej silnikiem A, którego obroty moga byc zmieniane bezstopniowo. Sprezarka V posiada zawór ssawny 1, do którego podlaczony jest przewód ssawny 2 48 oraz zawórtloczny 3, od któregoprowadziprzewód tloczny do zbiornika cisnieniowego K. Odzbiornikacisnieniowego K odchodzi przewód 5 prowadzacy do urzadzenia odbior¬ czego.

Ponadto od zbiornika cisnieniowego K odchodzi równiez 50 przewód sygnalowy 6 prowadzacy do regulatora R, który jest polaczony za posrednictwem przewodu sterujacego 7 z regulatorem obrotów silnika A oraz przewód sterujacy 8 polaczony z zaworem ssawnym 1, który jest wyposazony w mechanizm utrzymuiacy element zamykajacy zaworu 55 w polozeniu otwartym. Wydajnosc sprezarki V, która do¬ starcza sprezone medium do zbiornika cisnieniowego K, mozebyc regulowana zjednej stronyprzezzmianeobrotów silnika napedowego A (regulacja obrotami) a z drugiej strony przez okresowe otwieranie zaworu ssawnego 1 (re- 60 gulacja przeplywem wstecznym).

Wykres pokazany na fig. 2 obrazuje zaleznosc pomiedzy wydajnoscia Q sprezarki V a liczba obrotów n jak równiez sila p oddzialywujaca na zawór ssawny 1 w kierunku jego otwierania. Na osi odcietych jest odlozony wydatek 65 Q wprocentach ana osirzednychliczbaobrotówn oraz sila86179 otwierania n przy regulacji przeplywemwstecznym. Pros¬ ta oznaczona Q„ wychodzaca z punktu n = 1 na osi rzednych i opadajaca w kierunku osi odcietych, która przecina wpunkcie Q = 0,znajdujacym siepozawykresem, przedstawia zaleznosc pomiedzy liczbaobrotówni wydat¬ kiem Q przy regulowaniu wydajnosci urzadzenia sprezar¬ kowego pokazanego na fig. 1 przez zmiane obrotów silnika napedzajacego A. WydatekQ zmniejsza sie wraz zezmniej¬ szaniem liczby obrotów n jak to widac z przebiegu prostej Qb. Przy regulowaniu wydajnosci Q jedynie za pomoca regulacji przeplywu wstecznego zmniejszaniu sie wydaj¬ nosci sprezarki odpowiada wzrost sily zamykajacej p a przebieg tej regulacji wskazuje prosta Qp wychodzaca z poczatku ukladu wspólrzednych i przechodzaca przez punkt Pi. Regulacja wedlug wynalazku przebiega na sku¬ tek zmieniania zarównoliczby obrotów njak isilyotwiera¬ jacej p przy czym istnieja tutaj rozmaite mozliwosci pro¬ wadzenia regulacji.

Liniami ciaglymi na fig. 2 oznaczono przebieg zmiany obrotów n i sily otwierajacej n przy regulacji wydajnosci Q sprezarki w zakresie 100 do 90% jej wydajnosci maksy- e malnej, na drodze regulacji przeplywuwstecznego a naste¬ pnie zmiany liczby obrotów n silnika napedzajacego A.

W tym celu zmienia sienajpierw wielkosc sily otwierajacej p wzdluz prostej Qp od miedzy punktem poczatkowym 0 ukladu wspólrzednych i punktem Pi na tej prostej, przy czym utrzymuje sie wtedystala liczbe obrotów n dopunktu P2. W zakresie regulacji od 90 do 40% wydajnosci maksy¬ malnej utrzymuje sie teraz wielkosc sily otwierajacej p na stalym poziomie, co wyraza odcinek prosty pomiedzypun¬ ktami Pi i P3 a zmienia sie liczbe obrotów n. Gdy ta liczba obrotów zmniejszysiewedlugprzebieguprostej Qwskazu¬ jacej przebieg regulacji przy zmianie samej tylko liczby obrotów nastapi zmiana wydatku ilustrowana odcinkiem prostym miedzy punktami Pj i P4. Wydajnosc Q = 40% odpowiada liczbie obrotów 0,7. Poprzez polaczenie obu rodzajów regulacji uzyskuje sie wiec znacznie wieksze obnizenie wydajnosci Q, niz to mialo miejsce przy oddziel¬ nym stosowaniu obu tych rodzajów. Tak wiec wydajnosc Q moze byc zmieniana bezstopniowo w stosunkowo duzym zakresie regulacji bezniebezpieczenstwa osiagniecia przez kazdy rodzaj regulacji zakresu krytycznego dla tego rodzaju.

Linia kreska-kropka przedstawia przebieg regulacji przy której najpierw nastepuje zmniejszanieilosciobrotów n od wydajnosci maksymalnej do wydajnosci 70%, jak to widac na rysunku, a dalsza regulacja jest prowadzona przez zmiane wielkosci sily otwierajacej p. Obroty silnika obnizaja sie przy tym, zgodniez przebiegiem charakterys¬ tyki prostoliniowej Qn od punktu n = 1 do punktu P5, podczas gdy sila otwierajaca zachowuje przez caly ten okres wartosc p = 0 a jej charakterystyka pokrywa sie z osia odcietych. Przy dalszej regulacji wydajnosci Q przez zwiekszanie silyotwierajacej p linia charakterystyki prze¬ biega ukosnie ku górze, jak to wskazuje odcinek linii kreska-kropka zawarty miedzy punktami p = 0 i P3 w któ¬ rymto punkcie P3 wydajnosc Q osiaga wartosc40% wydaj¬ nosci maksymalnej. Liczba obrotów pozostaje przy tym stala, co ilustruje linia charakterystyki obrotów zawarta pomiedzy punktami P5 i P4. Jesli natomiast regulacja przebiega przy jednoczesnej zmianie zarówno obrotów n silnika napedowego A jak tez sily otwierajacej p, linie charakterystyki dla obu rodzajów regulacji przebiegaja w obszarzeograniczonym czworobokiem to znaczy pomie¬ dzyUniacharakterystyki obrotów od punktu n = 1 znajdu¬ jacego sie na osi rzednych dopunktu P4 i linia charakterys- tyki sily p od poczatku ukladu wspólrzednych to jest od punktu 0 do punktu Pj. Przykladowy przebieg takiej cha¬ rakterystyki dla obu rodzajów regulacji przedstawia linia przerywana w kazdym zczworoboków.Na podstawie tych dwóch przykladów sposobu regulacji wedlug wynalazku mozna wywnioskowac, ze uzyskuje sie efekt regulacji wy¬ dajnosci Q sprezarki przekraczajacy zwykle zsumowanie efektów obu rodzajów regulacji.

Pokazane na fig. 1 urzadzenia regulacyjne 9 i 10 wyla¬ czone w przewody sterujace 7 i 8 moga byc na przyklad urzadzeniami utrzymujacymi stale cisnienie lub wzmac¬ niajacymi cisnienie i sluza one do wytwarzania sygnalów sterujacyh zadanym przebiegiem regulacji obrotami i re¬ gulacji przeplywem wstecznym. Przez odpowiedni dobór i nastawienie tych urzadzen regulacyjnych uzyskuje sie zadany sposób regulacji wzglednie jej zakres, w ramach którego dzialaja regulacja obrotami i/lub regulacja prze¬ plywem wstecznym.

Claims (6)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób bezstopniowej regulacji wydajnosci sprezarki napedzanej silnikiem o zmiennej liczbie obrotów, zwlasz¬ cza silnikiem spalinowym, znamienny tym, ze stosuje sie 30 regulacje obrotów w polaczeniu z bezstopniowa regulacja przeplywu wstecznego, regulowanego przez zmiane sily zamykajacej, oddzialywujacej na element zamykajacy za¬ woru ssawnego.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wydaj- 35 nosc (Q) sprezarki reguluje sie w uprzednio ustalonym zakresie, na przemian przez bezstopniowa zmiane liczby obrotów (n) silnika napedowego (A) i utrzymywanie sily otwierajacej (p) zaworu ssawnego na stalym poziomie lub bezstopniowa zmiane sily otwierajacej (p) przy stalych 40 obrotach silnika.

3. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze w zakresie zblizonym do maksymalnej wydajnosci spre¬ zarki, korzystnie w zakresie do okolo 70% wydajnosci maksymalnej, reguluje sie te wydajnosc (Q) wylacznie przez zmiane liczby obrotów (n) silnika napedowego (A).

4. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze w zakresiezblizonym do maksymalnej wydajnosci, korzys¬ tnie w zakresie do okolo 90% wydajnosci maksymalnej, 50 reguluje sie te wydajnosc (Q) wylacznie przez zmiane sily otwierajacej (p) przy stalych obrotach (n) silnika napedo¬ wego.

5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wydaj¬ nosc (Q) reguluje sie przez jednoczesne zmienianie liczby 55 obrotów (n) silnika napedowego (A) i sily otwierajacej (p) w regulacji przeplywem wstecznym.

6. Sposób wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze sile otwierajaca (p), po osiagnieciu przez nia okreslonej war¬ tosci granicznej, odpowiadajacej korzystnie wartosci {ej 60 sily potrzebnej dq zmniejszenia wydajnosci o 10% przy pracy silnika na pelnych obrotach,utrzymujesiena stalym poziomie.86 179 riG.1 n 1.0 0.9 0,8 07 0.6 b A 3 1 \ FIG 2 0 100 90 70 60 Sklad wykonano w DSP, zam. 386fi , Druk w UP PRL, naklad 125-l-20 egL Cena zl 10,-