DE3884162T2 - Regelungseinrichtung für Drehkolben-Luftverdichter. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft Öl-abgedichtete Drehkolben- Luftverdichter, und insbesondere eine Regelungseinrichtung, die die Betriebsarten des Verdichters aus einem Betriebszustand mit geänderter Einstellung der Abgabe in eine Zwischen-Vollast-und Leerlauf-Betriebsrat umschalten kann, während gleichzeitig der Druck innerhalb des Verdichters entspannt wird, um den Leistungsverbrauch zu reduzieren.
• Aus der FR-A-2392258 ist ein Öl-abgedichteter Drehkolben- Luftverdichter-System bekannt, bei dem ein Drucksensor- Schalter den Abgabedruck der Druckluft erfaßt und den Übergang von einem Vollast-Betriebszustand, in dem der Verdichter ständig und automatisch die Abgabe mittels eines geeigneten Servoventils ändert, in einen Leerlauf-Zustand steuert, in dem infolge eines fehlenden Luftbedarf s oder infolge eines begrenzten Luftbedarfs, die durch die Druckluft direkt erfüllt werden, die im Tank gespeichert ist, der Verdichter in den Leerlauf-Zustand gebracht wird, wobei er gleichzeitig seinen Innendruck entspannt. Bei dem oben erwähnte Verdichter wird die Steuerung mittels eines Steuerkolbens durchgeführt, der vom Druck des Öls betätigt wird, das von der Druckkammer kommt. Während der Änderung der Abgabe wird der Druck des Arbeits-Strömungsmittels von einem Servoventil gesteuert, über das das Öl den Steuerkolben des Einlaßventils erreichent. Auf diese Weise bewirkt eine geringe Änderung des Druckes in der Ölkammer, daß der Druck auf den Steuerkolben des Einlaßventils die Werte annimmt, die erforderlich sind, um die Kraft der den Kolben zurückholenden Feder zu überwinden, so daß er seinen vollen Hub durchführt. Während des Leerlauf-Betriebs dagegen wird der Einlaßventil- Steuerkolben unter der Steuerung eines Leerlaufventils derart betätigt, so daß der Luftdruck des Verdichters auf den Steuerkolben des Einlaßventils über das selbe Servoventil gegeben wird. Der Verdichter kann dann entspannen, bis der Innendruck den Minimalwert annimmt, der erforderlich ist, um das Einlaßventil geschlossen zu halten. Bei diesem Wert wird das Einlaßventil teilweise offen gehalten, um die Luft zu kompensieren, die abgeleitet wird, so daß der Innendruck konstant gehalten wird, wobei letzteres auch für die Umwälzung des Schmiermittels des Verdichters erforderlich ist.
• Daher wird bei FR-A- 2392258 der Speisekreis des Einlaßventil-Steuerkolbens mit Öl und Druckluft gespeist, so daß eine Verschmutzung verursacht wird, wenn Luft nach außen abgegeben wird. Außerdem ist es erforderlich, um die Druckluft gut abzudichten, einen Dichtungsring am Steuerkolben vorzusehen, der mit Reibung innerhalb des Steuerzylinders gleitet und die Lage des Steuerventils den Betriebszustand des Verdichters negativ beeinflußt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Regelungseinrichtung zu schaffen, die den direkten Durchgang des Öls aus der Druckkammer zum Einlaßventil-Steuerzylinder zu ermöglichen, und die gleichzeitig den Druck der Luft im Verdichter entspannt, wobei die Einrichtung das Schließen des Einlaßventils völlig unabhängig vom Öffnen des Servoventils für einen geänderten Betriebszustand des Verdichters und damit von der Notwendigkeit ermöglicht, das Luft-Auslaßventil zu schließen, und den maximalen Druck des Servoventils zu erreichen, der erforderlich ist, wie dies mit den vorbekannten Steuereinrichtungen erforderlich ist. Auf diese Weise kann gemäß der Erfindung der Steuerdruck- Schalter, der bei dieser Art von Einrichtungen normalerweise vorhanden ist, auf irgend einen Betriebswert des erforderlichen Druckes eingestellt werden, und der Leerlaufzustand kann auftreten, ohne daß der Druck der Luft in der Druckkammer den maximalen eingestellten Wert des oben erwähnten Servoventils erreicht. Auf diese Weise wird eine Einrichtung einfacher Konstruktion erreicht, die in der Lage ist, eine wesentliche Leistungseinsparung zu bieten.
• Gemäß der Erfindung wird daher eine Regelungseinrichtung für einen Drehkolben-Luftverdichter vorgesehen, der die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 aufweist.
• Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben, in denen:
• Fig. 1 ein allgemeines Diagramm der Regelungseinrichtung für einen Drehkolben-Luftverdichter zeigt;
• Fig. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung ist, die eine bevorzugte Ausführungsform der Einrichtung der Fig. 1 zeigt.
• Fig. 1 zeigt das Diagramm der Regelungseinrichtung für einen Öl-abgedichteten Drehkolben-Luftverdichter, der an sich bekannt ist und von dem einige wesentliche Arbeitsteile für die Zwecke der Erfindung in den Figuren gezeigt sind. Der Verdichter 10 hat eine Rotorkammer 11, die mit einer Ölkammer bzw. einem Sumpf 12 und einem Separator bzw. einer Kammer 13 zum Separieren des Drucköls von den mitgenommenen Öl verbunden ist; die Separatorkammer 13 wiederum steht mit einem Auslaß bzw. einer Luftaustrittsleitung 14 über ein Minimum-Druckventil 15 in Verbindung, dessen Verschlußelement 16 durch eine Feder 17 gegen einen abdichtenden Sitz in eine geschlossenen Stellung gedrückt wird.
• Die Bezugsziffer 18 in Fig. 1 zeigt die Gesamtanordnung 1 eines Verdichters-Einlaßventils, über das die Rotorkammer 11 mit der Außenseite mittels geeigneter, nicht gezeigter Luftkanäle in üblichen Weise verbunden werden kann. Das Einlaßventil 18 kann von irgend einem Typ sein und ist für diesen Zweck sowohl vom offenen als auch von geschlossenen Typ. Im Diagramm der Fig. 1 besteht das Einlaßventil 18 aus einem Verschlußelement 19, das von einem Hydraulikzylinder 21, der vom Drucköl in der Verdichter-Ölkammer 12 mit Druck beaufschlagt wird, um den Lufteinlaß 20 zu schließen. Insbesondere ist das Verschlußelement 19 mechanisch mit einem Steuerkolben 21' verbunden, der in eine Richtung gedrückt wird, in der das Ventil durch eine Feder 22 öffnet, die gegen das Drucköl wirkt, das auf die entgegengesetzte Seite über eine Leitung 23 geleitet wird; die Leitung 23 ist mit der Verdichter-Ölkammer 12 über einem ersten Pfad, der ein Servoventil 24 aufweist, und dann über einen zweiten Abzweigpfad anschließbar, der ein Leerlaufventil 25 enthält, um den Verdichter in einen Leerlaufzustand zu bringen, wie später erläutert wird. Die Öl-Zuführleitung 23 zum Zuführen des Öls zum Einlaßventil-Steuerzylinder 21 ist auch mit der Luft-Einlaßkammer 26 des Verdichters über eine Leitung 26' verbunden, die eine Drosselöffnung 27 aufweist.
• Das Servoventil 24 ist auf der einen Seite mit dem Einlaßventil-Steuerzylinder 21 über die Leitung 23 verbunden, wie bereits erwähnt wurde, und auf der anderen Seite ist es mit der Ölkammer 12 über eine Leitung 28 verbunden. Das Servoventil 24 hat ein Verschlußelement 29, um den Öldruck zum Zylinder des Einlaßventils 18 zu ändern, wobei dieses Element zum Öffnen durch den Druck des Öls entgegen der Wirkung einer Druckfeder 30 veranlaßt wird.
• Wie zuvor beschrieben, kann das Drucköl in der Ölkammer 12 direkt zum Einlaßventil-Steuerzylinder 21 über das Leerlaufventil 25 ohne Störung der Funktion des Servoventils 24 gefördert werden. In diesem Zusammenhang hat, wie das Diagramm der Fig. 1 zeigt, das Leerlaufventil 25 eine Kammer 31, die direkt mit der Ölkammer 12 oder z. B. über die Leitung 32 verbunden ist, die von der Leitung 28 abgezweigt ist. In der Kammer 31 befindet sich ein Verschlußelement 33, das vom Öldruck verschoben wird, um gegen einen Sitz zu schließen, der am Ende einer achsiale Öffnung bzw. eines achsiale Kanals 34 ausgebildet ist, der sich in die Kammer 31 öffnet, und der auch mit der Leitung 23 über eine Ringkammer 35 verbunden ist, die im Servoventil 24 um das Verschlußelement 29 in geeigneten Weise vorgesehen ist.
• Das Verschlußelement 33 des Leerlaufventils ist durch eine Stange 36 mit einem Kolben 37 Steuerzylinders 38 verbunden, dessen Arbeitsseite über eine Leitung 39 und ein Magnetventil 40 mit der Separatorkammer 13 verbunden ist. Die Leitung 39 bzw. die Arbeitsseite des Zylinders 38 ist auch mit der Atmosphäre über Öffnungen 71 in der Zylinderkammer 38 verbunden, die mit einem Dämpfungsfilter versehen sein kann. Das Magnetventil 40 wiederum wird von einem Druckschalter 42 gesteuert, der vom Druck der Druckluft betätigt wird, die vom Verdichter abgegeben wird. Dieser Druckschalter ist wirkungsmäßig mit dem Auslaß 14 über die Leitung 43 verbunden.
• Bezugnehmend auf das Diagramm der Fig. 1 wird nun der Vollast-Druck und der Leerlauf-Betrieb des Verdichters unter der Steuerung der Einrichtung der Erfindung beschrieben.
• Während des Vollast-Betriebs des Verdichters, wenn der Druck am Auslaß 14 nicht den eingestellten Wert des Druckschalters 42 erreicht, steuert der Verdichter selbst durch Änderung der Abgabe durch Steuerung des Einlaßventils mittels des Servoventil 24. In diesem Betriebszustand ist das Magnetventil 40 geschlossen, um die Zufuhr von Druckluft zum Leerlaufventil 25 zu verhindern. Letzteres wiederum schließt den direkten Kanal des Drucköls von der Verdichter-Kammer 12 zum Steuerkolben 21' des Einlaßventils 18. Daher kann das Servoventil 27 Öl zum Einlaßventil-Steuerzylinder 21 abgeben, so daß der Luftdruck geändert wird.
• Wenn aufgrund von Luftmangel der Druck am Auslaß 14 den eingestellten Wert des Druckschalters 42 erreicht, öffnet dies das Magnetventil 40, so daß die Luft im Verdichter das Leerlaufventil 25 über die Leitung 39 erreichen kann. Der Arbeitskolben 37 dieses Ventils 25 bewegt durch den Luftdruck das Verschlußelement 33 zurück und veranlaßt es, gegen den Druck des Öls zu öffnen, so daß es möglichst ist, einen direkten Anschluß des Einlaßventil-Zylinders 21 herzustellen, der das Servoventil 24 über den Abzweigkanal 32, 34 und 35 überbrückt bzw. ausschließt. Gleichzeitig gibt der Kolben 37 am Ende seines Hubs die Entlüftungsöffnung 41 im Zylinder 38 frei, durch die der Druck der Luft aus der Separatorkammer 13 zur Atmosphäre freigegeben bzw. entlüftet werden kann. Über das Leerlaufventil 25 wird eine direkte in Verbindung zwischen der Ölkammer 12 und dem Einlaßventil 18 für irgend einen Wert des Druckes im Verdichter hergestellt. Das Einlaßventil 18 bleibt geschlossen, bis der Luftdruck im Verdichter auf den Minimalwert gefallen ist, der notwendig ist, um das Ventil vollkommen geschlossen zu halten, wonach das Ansaugen die Luftmenge kompensiert, die freigegeben bzw. abgeleitet wird, so daß der innere Druck des Verdichters auf den oben erwähnten Wert gehalten wird. Wenn der Druck am Auslaß 14 durch den Luftbedarf am Ventil auf den Wert abgefallen ist, bei dem der Druckschalter 42 das Magnetventil schließt, wird der Luftstrom zum Steuerkolben 37 des Leerlaufventil 25 unterbrochen und die Kolbenfläche ist wieder dem Atmosphärendruck ausgesetzt, der über die Entlüftungsöffnungen 41 im Zylinder wieder zurückkehrt. An diesem Punkt bringt der Druck des Öls aus der Kammer 12 das Verschlußelement 33 wieder gegen den abdichtenden Sitz, und der direkte Ölkanal zum Einlaßventil wird unterbrochen. Da der Kolben 29 des Magnetventils 24 in einer voll geschlossenen Stellung aufgrund des niedrigen Druckes in der Ölkammer 12 ist, fällt der Druck, der auf den Kolben in Einlaßventil 18 wirkt, und wird über die Öffnung 27 und die Leitung 26' freigegeben, und der Vollast-Betriebszustand wird wiederhergestellt.
• Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Leerlaufventils, wie es zuvor beschrieben wurde, das einen Teil der selben Anordnung bildet, die aus dem Einlaßventil und dem Servoventil besteht. Das Leerlaufventil hat einen Gewindeverschlußstopfen 45 mit einer rohrförmigen Verlängerung 46, die in eine zylindrische Bohrung 48 des Körpers 10 vorsteht, die einen größeren Durchmesser als der Außendurchmesser der Verlängerung hat. Der vordere Endteil 47 der Verlängerung 46 hat einen breiteren Durchmesser als der hintere Zwischenteil, der gleich dem der Bohrung 48 ist, um eine Dichtung zu bilden, so daß der obere Teil der Bohrung 48 einen ringförmig Kanal 50 bildet, der mit einer Seite des Steuerzylinders des Einlaßventils 18 über einen Kanal 52 in Verbindung steht. Im Falle Fig. 2 betätigt der Kolben 51 des Steuerventils das Verschlußelement 53 des Einlaßventils, so daß die Kraft einer Rückstellfeder 54 überwunden wird, die zwischen dem becherförmigen Kolben 51 und dem verbreiteten Teil einer Hülse 55 angeordnet ist, um das Verschlußelement 53, das normalerweise in einem geschlossenen Zustand ist, gegen einen ringförmigen, abdichtenden Sitz 56 zu schieben. Innerhalb des zylindrische Ventils 25 befindet sich ein Stößel 57, der einen kegelförmigen Kopf 58 am einem Ende hat, der eine Dichtung gegen einen Sitz, der am Endteil 47 des zylindrischen Enteils zylindrischen Körpers 46 vorgesehen ist, bezüglich des Drucköls bildet, das von der Ölkammer des Verdichters über eine Leitung 60 kommt, die das Öl zum Servoventil 24 und zum Leerlaufventil 25 leitet, wobei es durch die ringförmige Kammer 61 läuft, die an einem verengten Teil eines Gleitelements am Boden des Ventils 24 vorgesehen ist. Insbesondere die Kammern bzw. der Raum, der am Boden des Ventilgehäuses bzw. der Bohrung 48 gebildet ist, in die die Leitung 60 mündet, steht mit dem ringförmigen Kanal 50 in der achsialen Bohrung 48 des zylindrischen Körpers 48 an einer Stelle in Verbindung, an der der Stößel 57 einem verengten Durchmesser hat, so daß ein ringförmiger Raum gebildet wird, der radiale Bohrungen 46' im zylindrische Körper 46 hat, wie gezeigt ist.
• Der Kopfteil des Gewindeverschlußstopfens 45 ist hohl und hat eine zylindrische Bohrung 62, die einen Steuerzylinder bildet, in dem ein Kolben 63 gleitet, der mit dem Stößel 57 verbunden ist. Der Zylinder 62 auf der dem Stößel 57 entgegengesetzten Seite ist mit dem Verdichter stromabwärts vom Filterseparator über die Leitung 39 und das Magnetventil 40 verbunden, das vom Druckschalter 42 gesteuert wird, der auf den Auslaßdruck in der zuvor beschriebenen Weise anspricht. Die Auslaßseite des Servoventil 24 ist mit der ringförmigen Leitung 50 über eine Bohrung 64 im Körper 10 und gleichzeitig auf der entgegengesetzte Seite mit der Verdichter-Einlaßkammer über eine ringförmige Nut 65 im Kolben des Ventils und eine Drosselöffnung 66 verbunden. Während des Vollast-Betriebs ist es das Servoventil, das das Schließen des Einlaßventils dadurch bewirkt, daß es Öl mit einem Druck zuführt, der entsprechend dem Kanal geändert wird, der von seinem eigenem Kolben freigegeben wird. Wenn dagegen der Druckschalter 42 das Magnetventil 40 öffnet, das das Leerlaufventil 25 öffnet, verschiebt der Kolben des letzteren, der vom Druck verschoben wird, die Stange 57 nach unten und gibt gleichzeitig die Entlüftungsöffnungen 67 im Kopf 45 des Ventils 25 frei, so daß der Druck des Verdichters reduziert werden kann.
• Das Drucköl der Ölkammer findet einem offenen Kanal, der zur ringförmigen Leitung 50 führt und den Kolben 51 des Einlaßventils 18 erreicht und so das Ventil vollständig schließt. Wenn der Druckschalter 42 das Magnetventil 40 wieder schließt, und da der Druck des Arbeitskolbens 63 abgefallen ist, schließt der Druck des Öls automatisch das Element 58 wieder. Der Druck, der auf den Einlaßventil-Kolben wirkt, wird über die Öffnung 66 zur Verdichter-Einlaßkammer entlastet, das Einlaßventil öffnet wieder, und der Verdichter kehrt in seinen Vollast-Betrieb zurück.

Claims (9)

1. Regelungseinrichtung für einen Drehkolben- Luftverdichter mit einem Einlaßventil (18), das mit einem Kolben (21') eines Steuerzylinders (21) in Wirkverbindung steht, wobei die Steuerseite des Steuerzylinders (71) mit einer Druckölwanne (12) des Verdichters (10) über ein Servoventil (24) verbunden ist, das vom Drucköl betätigt wird, wobei die Einrichtung ein Leerlaufventil (25) aufweist, um den Verdichter durch eine Verbindung des Einlaß- Steuerzylinders (21) mit der Ölwanne (12) in einen Leerlaufzustand zu schalten, das Leerlaufventil (25) mit dem Separator (13) des Verdichters (10) über ein Magnetventil (40) in Wirkverbindung steht, das von einem Druckschalter (42) gesteuert wird, der den Förderdruck der Luft am Auslaß (14) des Verdichters erfaßt, und wobei der Einlaßventil- Steuerzylinder (21) über einen das Magnetventil (24) enthaltenden Pfad bei normalerweise geschlossenem Leerlaufventil (25) mit der Ölwanne (12) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Leerlaufventil (25) einen luftbetätigten Steuerzylinder (38) aufweist, der mit Entlüftungsöffnungen (41) versehen ist, und daß das Leerlaufventil (25) einen luftbetätigten Steuerzylinder (38) aufweist, der mit Entlüftungsöffnungen (41) versehen ist, und daß das Leerlaufventil (25) mit einem Abzweigpfad (23, 32) zwischen der Ölwanne (12) und dem Einlaß-Steuerzylinder (21) versehen ist, wobei das Leerlaufventil (25) ein Verschlußelement (33) aufweist, dessen eine Seite mit dem Kolben (37) des Leerlaufventil- Steuerzylinders (38) mechanisch verbunden ist, um dem Drucköl entgegenzuwirken, das auf die andere Seite des Verschlußelements (33) wirkt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leerlaufventil (25) eine Kammer (31) für das Ventilverschlußelement (33) aufweist, wobei die Kammer (31) mit der Verdichter-Ölwanne (12) bzw. einer Leitung (23) in Verbindung steht, die Drucköl zum Einlaß-Steuerzylinder (21) über eine axiale Bohrung (34) im Leerlaufventil (25) fördert, die durch das oben erwähnte Verschlußelement (33) normalerweise verschlossen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Leerlaufventil (25) mit der Leitung (23) verbunden ist, um Drucköl zum Einlaßventil-Steuerzylinder (21) über einen Ringkanal (35) zu fördern, der um das Servoventil (24) vorgesehen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, wobei das Servoventil (24) einen Steuerschieber (29) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (35) ringförmig um den Steuerschieber (29) ausgebildet ist und in das Servoventil (24) mündet.

5. Einrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (31) für das Verschlußelement (33) des Leerlaufventils (25) mit der Ölwanne (12) des Verdichters über eine Leitung (32) verbunden ist, die von der Servoventil- Öleinlaßleitung (28) abgezweigt ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (23) zum Fördern von Drucköl zum Einlaßventil- Steuerzylinder (21) mit der Verdichter-Einlaßkammer (13) über eine Drosselöffnung (27) verbunden ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leerlaufventil (25) einen Gewindeverschlußstopfen (45) aufweist, der einen rohrförmigen Ansatz (46) hat, der in eine zylindrische Öffnung (48) des Verdichterkörpers (10) vorsteht, die einen größeren Durchmesser hat, wobei der rohrförmige Ansatz (46) ein verbreitertes Endstück (47) hat, das gegen die Öffnung (48) eine Dichtung bildet, der rohrförmige Ansatz (46) am einen Ende in die zylindrische Öffnung (48) mündet und ein Gleit-Verschlußelement (58) aufweist, der rohrförmige Ansatz (46) und die zylindrische Öffnung (48) eine Ringkammer (50) bilden, die mit dem Einlaßventil- Steuerzylinder (21) bzw. der Ölwanne des Verdichters über radiale Bohrungen (46') verbunden sind, die sich in den rohrförmigen Ansatz (46) und durch das Servoventil (24) öffnen.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Leerlaufventil (25) mit der Ölwanne (12) durch eine Leitung (60) verbunden ist, die eine Ringkammer (61) am einen Ende des Steuerschiebers innerhalb des Servoventils (24) aufweist.

9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer (50), die durch den rohrförmigen Ansatz (46) des Gewindeverschlußstopfens (45) des Leerlaufventils (25) begrenzt wird, mit der Verdichter-Einlaßkammer durch eine Leitung (64) verbunden ist, die eine Ringnut (65) im Steuerschieber des Servoventils (24) und eine Drosselöffnung (66) im Verdichterkörper aufweist.