DE1403983A1 - Device for reducing the output when the drive speed of a compressor is too high - Google Patents

Description

Vorrichtung zur Leistungsminderung bei zu hohen Antriebsdrehzahlen eines Verdichters Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Leistungsminderung bei zIZ hohen Antriebsdrehzahlen eines Verdichters, insbesondere für Kleinkö.ltemaschinen, mit hin- und hergehenden Kolben.Device for reducing power when the drive speed is too high of a compressor The invention relates to a device for reducing power at zIZ high drive speeds of a compressor, especially for small oil machines, with reciprocating pistons.

Bei den üblichen Kolbenverdichtern ist der Hub konstant. ?Nicht immer aber wird ein solcher Verdichter von einem Motor mit konstanter Drehzahl angetrieben. Ein bekanntes BeiS?'Jiel für den variablen Antrieb sind Verdichter auf Kraftwagen, z.B: bei der Kältemaschine einer Autoklimatisierung oder beim Aufladeüerat für den Bremrdrucklüftspeicher. Diese Verdi.ehter tznd die zugehörigen Anlagen mussten. bisher mit einer solchen Reserve ausgelegt werden, dass sie auch-bei nur selten auftretenden Überdrehzahlen und der damit verbundenen Leistungserhöhung noch einwandfrei arbeiten: Es ist, bekannt, einem Verdichter ein Ventil zuzuordnen, das mittels Zentrifugalgewichten geöffnet und geschlössen wird und den Verdichter erst arbeiten lässt, wenn der antreibend Motor eine für diesen Verdichter vorgegebene Drehzahl erreicht hat. Hier geht, es darum, die Le-i,stung-beim Anlauf _ . möglichst niedrig zu lassen.With the usual reciprocating compressors, the stroke is constant. ?Not always but such a compressor is driven by a constant speed motor. A well-known BeiS? 'Jiel for the variable drive are compressors on motor vehicles, e.g .: in the refrigeration machine of a car air conditioning or in the charging unit for the Brake pressure release accumulator. This Verdi.ehter and the associated systems had to. up to now have been designed with such a reserve that they are also rarely used Occurring overspeed and the associated increase in performance still flawless work: It is known to assign a valve to a compressor, which by means of centrifugal weights is opened and closed and only lets the compressor work when it is driving Motor reaches a specified speed for this compressor Has. This is about the performance at the start-up _. keep it as low as possible.

Es ist auch eine Brennkraftmaschine mit Schrägscheibenantrieb bekannt, die zur Konstanthaltung der Leistung bei Vergrösserung des Arbeitsdruckes öder Verminderung der Drehzahl im Sinne einer Hubvergrösserung, bei Verminderung des Arbeitsdruckes .und Vergrösserung der Drehzahl dagegen im Sinne einer Hubverkleinerung gesteuert wird. Hierzu ist eine komplizierte Steueranordnung mit mehreren gegeneinander wirkenden Federn.erforderlich.An internal combustion engine with a swash plate drive is also known, to keep the performance constant when the working pressure is increased or decreased the speed in the sense of an increase in stroke when the working pressure is reduced .and increasing the speed, however, controlled in the sense of a stroke reduction will. This requires a complicated control arrangement with several counteracting Springs. Required.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, die es ermöglicht, die bei-zu höhen Drehzahlen auftretende Leistungserhöhung bei der Bemessung des Verdichters und der zugehörigen Anlage unberücksichtigt zu lassen. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, dass in den Kraft= Übertragungsweg zwischen Antriebswelle,-und Kolben ein.lnittels Zentrifugalkraft verstellbares Gestänge angeordnet ist, das bei steigender Drehzahl, insbesondere beim Überschreiten einer Grenzdrehzahl, den oberen Totpunkt des Kolbens im Sinne geringerer Verdichtung verschiebt. _ Der Verdichter arbeitet daher unterhalb und bei der Grenzdrehzahl in üblicher Weise. Beim Überschreiten der Grenzdrehzahl jedoch wird der schädliche Raum künstlich vergrössert und damit die erstrebte Leistungsminderung erzielt.. Aueh.bei im normalen Betrieb gelegentlich auftretendem zu hohen Gegen- ` druck vermag. das Zentrifugalgestänge auszuweichen,-so dass Eine Überlastung vermieden wird.. .- .-Bei einer besonders einfachen Ausführungsform, .die insbe- - .. sondere für einem-Verdichter-mit senkrechter:Antriebswellegeeignet ist, ist der Kurbelarm durch ein.Geweht belastet und an der Welle gelenkig angebracht. Der Kurbelarm wird daher unter dem Einfluss wachsender Zentrifugalkraft verschwenkt. Die hierbei auftretende Bewegung kann dann benutzt werden, um die erstrebte Totpunktverschiebung zu erreichen.The invention is based on the object of specifying a device which makes it possible to increase the power that occurs at too high speeds the dimensioning of the compressor and the associated system. The solution to this problem is that in the force = transmission path between Drive shaft and piston are arranged in a rod adjustable by means of centrifugal force is that with increasing speed, especially when exceeding a limit speed, moves the top dead center of the piston in the sense of lower compression. _ Of the The compressor therefore works in the usual way below and at the limit speed. If the limit speed is exceeded, however, the harmful space is artificially enlarged and thus achieved the desired reduction in performance .. Aueh.bei in normal operation occasionally occurring too high counter-pressure. the centrifugal linkage to avoid, -so that an overload is avoided .. .-.-With one especially simple embodiment, .that is particularly suitable for a compressor with a vertical drive shaft the crank arm is loaded by a blow and on the shaft articulated. The crank arm is therefore under the influence of increasing centrifugal force pivoted. The movement that occurs here can then be used to achieve the desired To achieve dead center shift.

In einer ersten Ausführungsform steht die Zylinderachse etwa parallel zur Wellenachse, ist aber exzentrisch versetzt und die Pleuelstange ist sowohl am Kolben als auch an dem ge- lenkig befestigten KurbelaNgrUW eine Achse schwenkbar ge- lagert, die senkrecht zu der/Welllenachse und Kurbel be- stimmten Ebene steht, ' Bei einer anderen Ausführungsform steht die Zylinderachse senkrecht zur Wellenachse und der Kurbelzapfen ist gelenkig an dem gelenkig befestigten Kurbelarm angebracht. Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erZ2utert. Es zeigen: Fig. 1 in schematischer Darstellung ein erstes Aus- - führungsbeispiel finit axial angeordnetem Zylinder. und - ' -. - . - Fig. 2 ein anderes Ausführun-sbeispiel mit radz.al an- geordnetem Zylinder. In Fig. 1 ist eine in einem Lager 1 geha? teile find ki.t einem Bunds 2 versehene Welle 3 dargestellt,-die vor? einem nicht veranschaulichtem Antriebsaggregat mit vär.abler Drehzahl, z.B. einem Kraftwagenmotor, angetrieben w@ rc@ I3as- obere Ende der Welle bildet einen tagei^bock 4, im'@deR-s'er_ 'Zapfen 5 ein Kurbelarm 6 schwenkbar ist: --Der `Kurbe1e.riä `'--s't- auf - - - - der anderen Seite des Zatofens 8 mit einer Verlängerung `T versehen, an d'er ein Gewicht £3 befest3_'- @"'Ce"@ei'n°en .. f Zapfen 9 ist an Odem Kurbelarm 6 eine"-=Pfe@z'@-elzste' 1``be== s°_ festigt. Das --ändere Ende dieser P1 ecie:Ui-ä#iij@P#@z:t eibä'r e'npr4 #: Zapfen 11 gelenkig am Kolben 12 angebracht. Dieser ist . in einem Zylinder 13 hin und her verschiebbar, dessen freies Ende durch einen Zylinderkopf 14 abgeschlossen ist, der in üblicher Weise Ventile, Ventilkammern usw. enthält.In a first embodiment, the cylinder axis is approximately parallel to the shaft axis, but is offset eccentrically and the connecting rod is both on the piston and on the articulated crank arm, one axis can be swiveled which are perpendicular to the shaft axis and crank right level stands, ' In another embodiment, the cylinder axis is perpendicular to the shaft axis and the crank pin is articulated attached to the articulated crank arm. The invention is described below with reference to two in the drawing illustrated embodiments explained in more detail. Show it: Fig. 1 in a schematic representation a first Aus - example of a finite axially arranged cylinder. and - ' -. -. - Fig. 2 shows another exemplary embodiment with radz.al an- ordered cylinder. In Fig. 1 one is in a warehouse 1 Geha? share find ki.t one Bunds 2 provided shaft 3 shown, -the before? one not illustrated drive unit with variable speed, eg a motor vehicle engine, driven w @ rc @ I3as- upper The end of the shaft forms a tagei ^ bock 4, in the '@ deR-s'er_' journal 5 a crank arm 6 can be swiveled: --The `` Kurbe1e.riä ''--s't- on - - - - the other side of the Zatofens 8 with an extension `T provided to attach a weight of 3 pounds to him3 _'- @ "'Ce" @ ei'n ° en .. f Pin 9 is on Odem crank arm 6 a "- = Pfe @ z '@ - elzste' 1``be == s ° _ solidifies. The other end of this P1 ecie: Ui-ä # iij @ P # @ z: t eibä'r e'npr4 #: Pin 11 is articulated on piston 12. This is . displaceable back and forth in a cylinder 13, the free end of which is closed by a cylinder head 14 which contains valves, valve chambers, etc. in the usual manner.

In der veranschaulichten Stellung befindet sich der Kolben im maximalen oberen Totpunkt; der Zapfen 11 hat dabei. die Höhe A. Dies entspricht der Betriebslage im Normalbetrieb, d.h. bei und unterhalb einer vorbestimmten Grenzdrehzahl. Bei einer Drehung der-Welle 3 um 1800 wird der Zapfen 9 und damit der untere. Gelenkpunkt der Pleuelstange 1-3 mitgenommen. Dadurch wird das obere Ende dieser. Stange und somit der Zarfen 11 nach unten gezogen. Der Punkt B entspricht daher dem unteren Totpunkt beim Normalbetrieb.In the illustrated position, the piston is at maximum top dead center; the pin 11 has it. the height A. This corresponds to the operating position in normal operation, ie at and below a predetermined speed limit. When the shaft 3 is rotated by 1800 , the pin 9 and thus the lower one. Articulation point of the connecting rod 1-3 taken along. This will be the top of this. Rod and thus the Zarfen 11 pulled down. The point B therefore corresponds to the bottom dead center in normal operation.

Die veranschaulichte Stellunn des Gewichtes 8 kann beim Normalbetrieb dadurch fixiert sein, dass der Kurbelarm 6 mit seiner Verlängerung 7 als Scheibe ausgebildet ist und diese sich auf einem Anschlag 15 abstützt. Wenn jedoch die Drehzahl den Grenzwert übersteigt, wird das Gewicht 8 durch die Zentrifugalkraft nach aussen und damit in die Stellung 8' nach oben getrieben!: Deshalb wird die Verlängerung 7 nach oben und der Kurbelarm 6 nach unten bewegt. Dies hat zur Folge, dass der Zarfen 11-seine obere Grenzlage bereits in der Höhe C erreicht. Die Stirnfläche des Zylinders 12 hat daher im oberer. Totpunkt einen erheblichen Abstand von der Stirnfläche des Zylinderkopfes 14. Der auf diese-Weise entstehende "schUdl iche Raum" führt z1) der angestrebten Leistungsminderung bei Überdrehzahlen.The illustrated Stellunn of the weight 8 can during normal operation be fixed in that the crank arm 6 with its extension 7 as a disc is formed and this is supported on a stop 15. However, if the speed exceeds the limit value, the weight 8 is moved outwards by the centrifugal force and thus driven up into the position 8 '!: This is why the extension 7 moves up and the crank arm 6 moves down. As a result, the Zarfen 11-its upper limit has already been reached at height C. The frontal area of the cylinder 12 has therefore in the upper. Dead center a considerable distance from the Front surface of the cylinder head 14. The damage created in this way Space "leads to z1) the desired reduction in performance in the event of overspeed.

Das gleiche Prinzip lasst sich auch auf einen Verdichter mit radial stehenden Zylinder 16 anwenden, wie Fig. 2 zeigt. Der zugehöri e Kolben 17 besitzt eine Pleuelstange 18, -deren äasseres Ende um einer. P1 euelzapfen 19 und deren irreres Ende um einen Kurbelzapfen 20 greift. De- K@@rhe@ zapfen ist etwa:; länger als normal und an beiden.Enden über ein Gelenk 21 bzw. 22 mit.Kurbelarmen,23 bzw. 24 verbund.en,.die ihrerseits über .Gelenke 25 bzw.. 26 mit der Antriebswelle ,27 bzw. deren Verlängerung 28 verbunden sind. Die Drehachsen dieser Gelenke 21, 22, 25 und 26,steher_ senkrecht zu der durch die Welle 27 und die Kurbelarme 23 und 24 gebildeten Ebene. Der Kurbelarm 24 ist auf der geger_überliegenden,Seite des Gelenks 26 mit einer Verlängerung 29-versehen und trägt dort ein Gewicht 30.The same principle can also be applied to a compressor with a radial cylinder 16, as FIG. 2 shows. The associated piston 17 has a connecting rod 18, -whose outer end around one. P1 euelzapfen 19 and its crazier end engages around a crank pin 20. De- K @@ rhe @ zapfen is something like :; longer than normal and at both ends via a joint 21 and 22 with crank arms 23 and 24, respectively, which in turn are connected to the drive shaft 27 and its extension 28 via joints 25 and 26, respectively . The axes of rotation of these joints 21, 22, 25 and 26 are perpendicular to the plane formed by the shaft 27 and the crank arms 23 and 24. The crank arm 24 is provided with an extension 29 on the opposite side of the joint 26 and carries a weight 30 there.

Veranschaulicht ist der Betriebszustand. dieser Antriebsanordnung im oberen Totpunkt bei -tiberdrehzahl. Hierbei liegt die Oberkante des Kolbens 17 in Höhe der Linie D: Wenn je-- doch die Welle 27 mit einer geringeren Drehzahl .angetrieben wird, sinkt das Gewicht 30, so dass die beiden Kurbelarme 23 und 24 angehoben werden und etwa senkrecht zur Welle 27 stehen. Die Stirnfläche des Kolbens im oberen Totpunkt erreicht daher bei Normalbetrieb die Linie E.. Hierbei hat sich der KUrbelzapfen 20 in dem einen Auge der Pleueletange 18 axial zu sich verrrhoben,: Da alle.Darstellungen nur Schematisch zu verstehen sind) fehlen die sonstigen zum Betrieb erforderlichen Bauteile. Insbesondere ist auch die Verbindung zwischen. den festen. Bauelementen, z.$. Wellenlager undvlind.er, nicht ,eingezeichnet.The operating status is illustrated. this drive arrangement in top dead center at -tover speed. Here, the top edge of the piston 17 in height is located on the line D, if je-- but the shaft is .angetrieben 27 at a lower speed, the weight is lowered 30 so that the two crank arms are raised 23 and 24, and approximately perpendicular to the shaft 27 stand. The end face of the piston at top dead center therefore reaches line E during normal operation .. Here, the KUrbelzapfen 20 has axially locked in one eye of the connecting rod 18 : Since all required components. In particular, the connection between. the solid. Components, e.g. $. Shaft bearings and shafts, not, shown.

Von den Veranschaulichten Ausführungsbeispielen kann in. beliebiger Richtung abgewichen-Werden, ohne den Grundgedan-: -. ken der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise können -an einem 7entrifugalgestänge mehrere Kolben ängeschlossen werden.Any of the illustrated exemplary embodiments can be used Direction deviating without the basic idea: -. to leave the invention. For example, several pistons can be connected to a centrifugal linkage will.

Bei Verwendung von Federn o. dgl. kann man die Zentrifugalvnrrichtung auch bei einer horizontalen Welle . allen Fällen ergibt sich eine drehzahlabhängige Verschiebung: des oberen Totpunkts. Dass bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 der Kolben im Zylinder zusätzlich eine-Drehbewegung vollführt, ist ein vorteilhafter Nebeneffekt, der die Sehmiereigenschaften, vor allem auch bei Überdrehzahlen, verbessert.If springs or the like are used, the centrifugal direction can be changed even with a horizontal wave. in all cases there is a speed-dependent one Shift: of the top dead center. That in the embodiment 1, the piston in the cylinder also performs a rotary movement, is a beneficial side effect that enhances the filtering properties, especially at overspeed, improved.

Claims (4)

Patentansprüche 01- Vorrichtung zur Leistungsminderung bei zu hohen Antriebsdrehzahlen eines Verdichters, insbesondere für K1einkältemaschinen, mit hin- und hergehendem Kolben, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kraftübertragungsweg zwischen Antriebswelle und Kolben ein mittels Zentrifugalkraft verstellbares Gestänge angeordnet ist, das bei steigender Drehzahl, insbesondere beim Überschreiten einer Grenzdrehzahl, den oberen Totpunkt des Kolbens im Sinne geringerer Verdichtung verschiebt. Patent claims 01- Device for reducing the output at too high drive speeds of a compressor, in particular for K1einkältemaschinen, with reciprocating piston, characterized in that a rod adjustable by means of centrifugal force is arranged in the power transmission path between the drive shaft and piston, which rods are adjustable by means of centrifugal force, which with increasing speed, especially when Exceeding a limit speed shifts the top dead center of the piston in the sense of lower compression. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurbelarm durch ein Gewicht belastet und an der Welle gelenkig angebracht ist. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the crank arm by a weight is loaded and articulated to the shaft. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderachse etwa parallel zur Wellenachse steht, aber exzentrisch versetzt ist,und dass die Pleuelstange sowohl am Kalben als auch an dem gelenkig befestigten Kurbelarm um eire Achse schwenkbar gelagert ist, die-senkrecht zu der durch Wellenachse und Kurbelarm bestimmten Ebene steht. 3. Device according to Claim 2, characterized in that the cylinder axis is approximately parallel to the shaft axis stands, but is offset eccentrically, and that the connecting rod is at both calving as well as on the articulated crank arm pivotable about an axis which is perpendicular to the plane defined by the shaft axis and the crank arm. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderachse etwa senkrecht zur Wellenachse steht und der Kurbelzapfen gelenkig an dem gelenkig befestigten-Kurbelarm angebracht ist:4. Apparatus according to claim 2, characterized in that the cylinder axis is approximately is perpendicular to the shaft axis and the crank pin is articulated on the articulated crank arm is appropriate: