DE681581C - DC compressor, especially for refrigeration systems - Google Patents

Description

Gleichstromverdichter, insbesondere für Kälteanlagen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur stufenlosen Leistungsregelung von Gleichstromverdichtern, insbesondere solcher, welche dem Betrieb von Kälteanlagen dienen. Zur Erlangung einer Mengenregelung ist es bereits bekannt, den Steuerkolben des Saugventils mit dem Druck des geförderten Mittels zu belasten, so daß :das Ventil während eines Teils des Verdichtungshubes offen gehalten wird, nämlich so lange, bis der auf die Ventilplatte zur Einwirkung kommende Strömungsdruckden auf dem Steuerkolben ruhenden Druck des Fördermittels überwindet. Zur Belastung der Steuerkolben dient hierbei ein mit schräger Steuerkante versehener Schieber, der axial verstellbar ist, so. daß das Steuermittel entsprechend .der jeweiligen Stellung längere oder kürzere Zeit auf die Saugventile zur Einwirkung gebracht wird. Bei einem von dem Erfinder entwickelten Verfahren zur Mengenregelung von Verdichtern wird eine stufenlose Leistungsregelung bewirkt, indem Teile des Fördermittels in regelbarer Menge über eine an die Druckleitung angeschlossene Hilfsleitung hinter den Steuerkolben des Saugventils geführt werden. Dieses Verfahren ist bei Verdichtern, bei denen das zu fördernde Mittel durch ein im Verdichterkolben untergebrachtes Saugventil angesaugt und im gleichen Strömungssinne durch das im Zylinderkopf untergebrachte Druckventil abgeführt wird, nicht durchführbar, da das Saugventil nicht in der oben dargelegten Weise .gesteuert werden kann. Die Verwendung von Gleichstromverdichtern ist aber in vielen Fällen, insbesondere bei Kälteanlagen, sehr erwünscht, da das dem Verdampfer entnommene gasförmige Kältemittel beim Einströmen in den Zylinderraum nicht überhitzt wird und demzufolge der Nutzeffekt des Verdichters unbeeinflußt bleibt.DC compressor, especially for refrigeration systems The present The invention relates to a method for stepless power control of direct current compressors, especially those that are used to operate refrigeration systems. To obtain a quantity control, it is already known to use the control piston of the suction valve to load the pressure of the conveyed medium so that: the valve during a Part of the compression stroke is kept open, namely until the on the Flow pressures coming into effect on the valve plate rest on the control piston Conveyor pressure overcomes. This is used to load the control piston a slide provided with an inclined control edge, which is axially adjustable, see above. that the control means is longer or shorter depending on the respective position Time is brought to act on the suction valves. With one from the inventor The method developed for the volume control of compressors is a stepless capacity control effected by parts of the conveying means in a controllable amount via a to the pressure line connected auxiliary line behind the control piston of the suction valve. This method is used for compressors in which the medium to be conveyed is carried out by a Suction valve housed in the compressor piston sucked in and in the same direction of flow is discharged through the pressure valve housed in the cylinder head, not feasible, since the suction valve cannot be controlled in the manner set out above. the Use of direct current compressors is in many cases, especially in Refrigeration systems, very desirable because the gaseous refrigerant removed from the evaporator at the Flow into the cylinder space is not overheated and therefore the efficiency of the compressor remains unaffected.

Es ist- bereits vorgeschlagen worden, die Mengenregelung von Gleichstromverdichtern durch ein Hilfsventil zu bewirken, welches das nicht geförderte Mittel durch eine Rückführungskammer zur Saugseite zurückströmen läßt. Diese bekannte Einrichtung ist jedoch für die stufenlose Mengenregelung nicht geeignet, da :das Hilfsventil ständig geöffnet bleibt, bis die Leistungsverminderung eingetreten ist. Es ist vielmehr nur eine Teilregelung erzielbar, die sich nach der Anordnung des Hilfsventils im Zylindermantel richtet. Bei Anwendung des von dem Erfinder entwickelten Verfahrens und Anordnung eines solchen Hilfssaugventils kann eine stufenlose Mengenregelung erlangt werden, sofern das Ventil im oberen Totpunkt des Zylinders angeordnet ist; es können jedoch nicht die Vorteile :des Gleichstromverdichters voll in Erscheinung treten, weil ,das-Gleichstromprinzip teilweise aufgehoben wird, indem beim Ansaugen das zu verdichtende Mittel auch unmittelbar unter Umgehung des im Kolben angeordneten Saugventils durch das Hilfsventil in den Zylinderraum gelangt.It has already been proposed to regulate the volume of direct current compressors to cause by an auxiliary valve, which the unsupported means through a Return chamber can flow back to the suction side. This well-known facility however, it is not suitable for the stepless quantity control because: the auxiliary valve remains open until the reduction in performance has occurred. It is much more only a partial control can be achieved, which depends on the arrangement of the auxiliary valve in the Cylinder jacket aligns. Using the method developed by the inventor and arrangement of such an auxiliary suction valve can be a stepless flow control can be obtained if the valve is located in the top dead center of the cylinder; However, it cannot take advantage of: the direct current compressor fully in evidence occur because, the direct current principle is partially canceled by when sucking in the medium to be compressed also directly bypassing that arranged in the piston Suction valve reaches the cylinder chamber through the auxiliary valve.

Bei- Kälteanlagen wird allgemein eine stufenlose Mengenregelung erforderlich, um .die Verdichterleistungdem jeweiligen Kältebedarf anpassen zu können. Diese Aufgabe kann unter Vermeidung der oben dargelegten Mängel in günstigster Weise mit dem neuen Verfahren gelöst werden. Erfindungsgemäß wird das Hilfssaugventil erst bei Beginn jedes Druckhubes :durch Belastung mit dem Fördermittel geöffnet und beim anschließenden Saughub geschlossen gehalten. Eine zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeignete Einrichtung kennzeichnet sich dadurch, daß die das Schließen des Hilfsventils bewirkende Feder stärker als die des im Kolben angeordneten Saugventils ausgebildet ist. Zur Steuerung des Fördermittelzutrittes zu den Steuerkolben des Hilfsventils wird ein mit der Verdichterwelle verbundener Drehschieber verwendet. Die Einstellung des Zeitpunktes bzw. der Zeitdauer der Belastung erfolgt durch axiale Verschiebung einer den Drehschieber umgebenden Steuerbüchse, die mit einer schlitzartigen, nach der einen Seite hin sich erweiternden Öffnung versehen ist. Eine derartige Einrichtung ist sehr einfach und nimmt wenig Raum in Anspruch.In the case of refrigeration systems, infinitely variable volume control is generally required, in order to be able to adapt the compressor output to the respective cooling requirement. This task can, while avoiding the deficiencies set out above, most favorably with the new Procedure to be resolved. According to the invention, the auxiliary suction valve is only at the beginning of each pressure stroke: opened by the load with the conveying means and during the subsequent Suction stroke kept closed. One for carrying out the method according to the invention particularly suitable device is characterized in that the closing of the auxiliary valve causing the spring stronger than that of the suction valve arranged in the piston is trained. To control the access to the conveying medium to the control piston of the A rotary valve connected to the compressor shaft is used for the auxiliary valve. The setting of the point in time or the duration of the load is carried out axially Displacement of a control sleeve surrounding the rotary valve, which is equipped with a slot-like, is provided on one side widening opening. Such a one Setup is very simple and takes up little space.

In :der Zeichnung ist ein Gleichstromverdichter beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt .die Abbildung einen Längsschnitt durch den Zylinder und die Steuereinrichtung sowie eine um 9o° geklappte Schnittansicht durch den Drehschieber. An dem Verdichtergehäuse i ist ein besonderes Gehäuse 2 zur Aufnahme der durch die verlängerte Welle 3 des Verdichters 4 ge:bildeten Steuereinrichtung vorgesehen. Die Welle 3 ist mit einer axialen Bohrung 6 ausgestattet, die am Ende eine senkrecht hierzu '@ vorgesehene Bohrung 7 aufweist. In dem von dem Gehäuse 2 umschlossenen Raum ist eine Steuerhülse io gelagert, die mittels der Spindel i i und .der Greiferartne 12 in Achsrichtung verstellbar ist. Die Steuerhülse io weist eine längliche, nach -der einen Seite hin sich erweiternde Durchtrittsöffnung 1.4 auf, die bei entsprechender Stellung eine Verbindung des Druckraumes 15 des Verdichters 4. über die Leitung 8, die Kampier 16, :die Bohrungen 6 und 7 und die Leitung 18 mit dem Raum 2o hinter dem Steuerkolben 21 des Hilfsventils 22 herstellt. Dieses Hilfsventil 22 ist in Nähe des oberen Kolbentotpunktes angeordnet.In: the drawing shows a direct current compressor, for example, and that shows .die figure a longitudinal section through the cylinder and the control device and a sectional view through the rotary valve, folded by 90 °. On the compressor housing i is a special housing 2 for receiving the through the extended shaft 3 of the Compressor 4 ge: formed control device provided. Wave 3 is with a axial bore 6 equipped, which is provided at the end of a perpendicular to this' @ Has bore 7. In the space enclosed by the housing 2 is a control sleeve io stored, which by means of the spindle i i and .der gripper type 12 in the axial direction is adjustable. The control sleeve io has an elongated, after one side towards widening passage opening 1.4, which in the appropriate position a connection of the pressure chamber 15 of the compressor 4. via the line 8, the Kampier 16,: the bores 6 and 7 and the line 18 with the space 2o behind the control piston 21 of the auxiliary valve 22 produces. This auxiliary valve 22 is near the top dead center of the piston arranged.

In der .gezeichneten Stellung arbeitet der Verdichter mit Vollast; das geförderte Mittel kann nicht zudem Steuerkolben 21 des Hilfsventils 22 treten, da die Steuerhülse io dies verhindert. Ist eine Mengenregelung des Verdichters erwünscht, so wird die Steuerhülse io mittels der Spindel i i in axialer Richtung so weit verschoben, bis eine Verbindung der Kanäle 6, 7 mit dem Kanal 25 im Gehäuse 2 und damit mit dem Raum 2o hinter dem Steuerkolben 2i hergestellt ist. In diesem Falle kann bei Beginn des Druckhubes das Fördermittel von der Druckseite 15 her über die Leitung 8, die Kanäle 6, 7 und die Steuerhülsenöffnung 14, .den Kanal 25 und die Leitung 18 zu dem Hilfsventil 22, strömen. Unter der Einwirkung des Druckes öffnet sich das Hilfsventil, so daß ein Teil des in dem Zylinderraum befindlichen, beim vorangehenden Saughub durch das Kolbenventil 26 angesaugten Fördermittels in :die Rückführungskammer 27 und damit zur Sangseite 28 zurückströmen kann. Sobald der auf die Ventilplatte des Hilfsventils 22 zur Einwirkung kommende Strömungsdruck größer 'wird als der den Steuerkolben 2ö belastende Druck, schließt sich das Hilfsventil. Das im Zylinderraum noch befindliche Fördermittel wird auf den Enddruck verdichtet und über das Druckventil 5 ausgeschoben.In the position shown, the compressor works at full load; the funded agent cannot reach the control piston 21 of the auxiliary valve 22, since the control sleeve prevents this. If volume control of the compressor is required, the control sleeve io is moved by means of the spindle i i in the axial direction so far that to a connection of the channels 6, 7 with the channel 25 in the housing 2 and thus with the space 2o behind the control piston 2i is established. In this case, at Beginning of the pressure stroke the conveying means from the pressure side 15 over the line 8, the channels 6, 7 and the control sleeve opening 14,. The channel 25 and the line 18 to the auxiliary valve 22 flow. Under the action of pressure it opens the auxiliary valve, so that a part of the located in the cylinder space, in the preceding Suction stroke of the conveying medium sucked in by the piston valve 26 into: the return chamber 27 and thus can flow back to the Sangseite 28. As soon as the on the valve plate of the auxiliary valve 22 coming into action flow pressure is greater than the the pressure loading the control piston 2ö, the auxiliary valve closes. That in the cylinder room Any funds still present are compressed to the final pressure and via the pressure valve 5 extended.

Um eine feinfühlige Beeinflussung :des Lieferungsgrades des Verdichters erlangen zu können, ist, wie bereits schon oben ausgeführt wurde, die Steuerhülse mit einer länglichen, zweckmäßig keilförmigen Durchströmöffnun:g 14 versehen. Je nach der Stellung, die diese Durchströmöffnung 14 gegenüber den gleichachsig angeordneten Bohrungen 7 und 25 einnimmt, kommt der Druck -des Fördermittels früher öder später auf den Steuerkolben 20 des Hilfssaugventils 22 zur Einwirkung. Hierdurch kann ein Regelbereich praktisch von Null bis auf Vollast erlangt werden. Beim anschließenden Saughub bleibt das Hilfsventil 22 geschlossen, da die Rückholfeder 2q. stärker ausgebildet ist als die des im Kolben angeordneten Saugventils 26. Das zu verdichtende Mittel kann also nur durch das Kolbenventil 26 in ;den Zylinderraum gelangen, so daß eine Gewähr vorhanden ist, daß das Gleichstromprinzip,des Verdichters nicht aufgehoben und damit einer Überhitzung durch Richtungswechsel vorgebeugt wird.A sensitive influence: the degree of delivery of the compressor To be able to obtain, is, as already stated above, the control sleeve provided with an elongated, expediently wedge-shaped through-flow opening: g 14. Ever according to the position that this throughflow opening 14 opposite the coaxially arranged Bores 7 and 25 occupies, the pressure of the conveyor comes earlier or later on the control piston 20 of the auxiliary suction valve 22 for action. In this way, a control range from practically zero to full load can be achieved. During the subsequent suction stroke, the auxiliary valve 22 remains closed because the return spring 2q. is stronger than that of the suction valve 26 arranged in the piston Medium to be compressed can therefore only enter the cylinder chamber through the piston valve 26 arrive, so that there is a guarantee that the DC principle of the compressor not canceled and thus overheating caused by a change of direction is prevented.

Die Leitung 18 ist mit der Rückführungskammer 27 durch eine Zweigleitung 3o verbunden, in die ein Drosselorgan 31 eingeschaltet ist. Der Zeitpunktdes Schließens des Hilfsventils 22 richtet sich nach der Zeit, die das hinter die Steuerkolben 2o @geführteDruckmittel zum Abströmen über das Regelorgan benötigt.The line 18 is connected to the return chamber 27 through a branch line 3o connected, in which a throttle member 31 is switched on. The time of closing of the auxiliary valve 22 depends on the time behind the control piston 2o @ guided pressure medium is required for outflow via the control element.

Das Verfahren ist selbstverständlich nicht auf Verdichter für Kälteanlagen beschränkt, sondern kann auch bei der Verdichtung von Luft und anderen Gasen angewendet werden.The process is of course not applicable to compressors for refrigeration systems limited, but can also be used for compressing air and other gases will.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE: r. Gleichstromverdichter mit stufenloser Leistungsregelung, insbesondere für Kälteanlagen, mit einem im Zylindermantel angeordneten Hilfsventil, welches durch Belastung seines Steuerkolbens mit dem Fördermittel während eines Teils des Verdichtungshubes offen. gehalten wiird, dadurch gekennzeichnet, daß .das Hilfsventil mit dem vollen Steuerdruck erst bei Beginn des Druckhubes belastet und somit geöffnet wird, während es beim anschließenden Saughub geschlossen bleibt. PATENT CLAIMS: r. DC compressor with stepless capacity control, especially for refrigeration systems, with an auxiliary valve arranged in the cylinder jacket, which by loading its control piston with the conveyor during a Part of the compression stroke open. is held, characterized in that .the Auxiliary valve is only loaded with the full control pressure at the beginning of the pressure stroke and is thus opened, while it remains closed during the subsequent suction stroke. 2. Gleichstromverdichter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die normalerweise vorgesehene, das Schließen .des Hilfsventils bewirkende Feder stärker als :die des im Kolben angeordneten Saugventils ausgebildet ist. 2. DC compressor according to claim i, characterized in that the normally provided spring causing the closing of the auxiliary valve stronger than: that of the is formed in the piston arranged suction valve. 3. Gleichstromverdichter nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen mit der Verdichterwelle verbundenen Drehschieber zur Steuerung des Zutrittes des Fördermittels zu -den Steuerkolben des Hilfsventils. q.. 3. DC compressor after Claim i, characterized by a rotary slide valve connected to the compressor shaft to control the access of the conveying medium to the control piston of the auxiliary valve. q .. Gleichstromverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle des Gleichstromverdichters mit einer axial und einer hierzu senkrecht angeordneten Bohrung ausgestattet und auf der Welle eine in Achsrichtung verschiebbare Steuerhülse für den Zutritt des Druckmittels zu den Steuerkolben des Hilfsventils angeordnet ist. Direct current compressor according to Claim 3, characterized in that the shaft of the direct current compressor with one axially and one perpendicular to it Equipped with a bore and on the shaft a control sleeve that can be moved in the axial direction arranged for the access of the pressure medium to the control piston of the auxiliary valve is. 5. Gleichstromverdichter nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerhülse eine schlitzartige, nach ,der einen Seite hin sich erweiternde Steueröffnung vorgesehen ist.5. DC compressor according to claim q., Characterized in that in the Control sleeve a slot-like control opening that widens towards one side is provided.