DE2021942B2 - Einrichtung zur Leistungssteuerung eines Kältemittelkompressors mehrzylindriger Bauart - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Leistungssteueriing eines Kältemittelkomprcssors mehrzylindriger Bauart, rr.it einem allen Zylindern gemeinsamen Einlaß, einer Auslaßkammer, die mit allen Zylindern in Druckverbindung steht, einer Einlaßkammer, die in der Strömungsverbindung zwischen dem gemeinsamen Einlaß und mindestens einem, jedoch weniger als allen Zylindern angeordnet ist, und einer Venlileinrichtung. die bei Betätigung das Einströmen von Strömungsmittel in einen Zylinder unterbricht.

Bei dieser bekannten Einrichtung (DTPS 6 30 148) wird die Leistung des Kältcmittelkompressors in der Weise gesteuert, daß das Einlaßventil vor Beendigung des Saughubs geschlossen wird, so daß zwischen diesem Zeitpunkt und dem Ende des Saughubs kein Strömungsmittel mehr angesaugt werden kann. Die Betätigung des Einlaßventils wird mittels eines Nocken gesleuert, der von der Welle des Kompressors angetrieben wird. Diese Art der Leistungssteuerung ist insofern nachteilig, als die Betätigung der Einlaßventile auf erhebliche praktische Schwierigkeiten stößt, da bei modernen schnellaufenden Kältemittelverdichtern die Einlaßventile von extrem leichter Bauweise sind. Insbesondere wäre es praktisch kaum möglich, eine Leistungssteuerung vorzunehmen, bei der das Einlaßventil eines Zylinders während des gesamten Ansaughubs geschlos- «cn ist, während die anderen Zylinder noch in Betrieb sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Leistungssteuerung eines Kältemittelverdichters der angesprochenen Gattung so auszubilden, daß sie auch bei schnellaufenden Kältemittelverdichtern mit Einlaßventilen extrem leichter Bauar' eine Leistungssteuerung mit einfachen Mitteln ermöglicht, wobei ein oder mehrere Zylinder vollständig entladen werden, während die anderen Zylinder noch in Betrieb sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ventileinrichtung ein Entlastungsventil aufweist, das die Verbindung zwischen dem gemeinsamen Einlaß und der Einlaßkammer wahlweise öffnet oder schließt, und daß eine Betätigungseinrichtung für das Entlastungsventil vorgesehen ist, die einen Strömungsmitielmotor und ein Servoventil aufweist, wobei das Servoventil ein Wechselventil ist, das den Strömungsmittelmotor abwechselnd mit der Auslaßkammer oder der Einlaßkammer verbindet.

Bei der erfindungsgemäßen Leistungssteuerungseinrichtung ist somit zusätzlich zu dem Einlaßventil ein Entlastungsventil vorgesehen, das zwischen der EinlalJ-kammer für einen individuellen Zylinder und dem gemeinsamen Einlaß sämtlicher Zylinder angeordnet ist. Das Entlastungsventil kann, da es von dem Einlaßventil getrennt ist, entsprechend der von ihm auszuübenden Funktion beliebig ausgestaltet werden. Insbesondere wird dadurch die Möglichkeit geschaffen, daß das Entlastungsventil durch einen Strömungsmittelmoior betätigt wird, bei dem beispielsweise der Kolben unmittelbar am Ventilkörper angeformt ist. Die Betätigung des Strömungsmittelmotors erfolgt in vorteilhafter Weise mit Hilfe des in der Auslaßkammer erzeugten Drucks, wobei der Servomotor über das Wcchselventil wahlweise mit der Auslaßkammer oder der Einlaßkammer verbunden wird.

Es ist allerdings bereits eine Leisiungssteuerungseinrichtung (US-PS 31 19 550) zum vollständigen Entladen eines oder mehrerer Zylinder bekannt, bei der zwecks Entladung des Zylinders ein von Einlaß- und Auslaßventil getrenntes Ventil vorgesehen ist. In diesem Fall steuert das Ventil jedoch eine Bypass-Leitung zwischen dem Einlaß und dem Auslaß des Zylinders, die durch das Einlaß- bzw. Auslaßventil ohnehin nicht gesteuert werden könnte. Es ist ferner eine Leislungssteuerungseinrichtung (US-PS 31 17 425) bekannt, bei der zum vollständigen Entladen eines Zylinders das Einlaßventil des betreffenden Zylinders auch während des Druckhubs offengehalten wird. In diesem Fall muß also, ähnlich wie bei der eingangs geschilderten Leistungssteuerungseinrichtung, das Einlaßventil selbst zur Leistungssteuerung benutzt werden. Beide letztgenannten Leistungssteuerungseinrichtungen haben im übrigen gegenüber der erfindungsgemäßen Leistungssteucrungscinrichtung den Nachteil, daß das im entlasteten Zylinder enthaltene Gas auch während des Entladevorgangs im Kanalsystem des Kompressors zirkuliert, während bei der erfindungsgemäßen Leistungssteucrungseinrichtung der entlastete Zylinder vollständig von der Einlaßkammer getrennt ist.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Teil-Schnittansicht eines mchrzylindrigen Kältemittelkompressors erfindungsgemäßer Ausgestaltung und

F i g. 2 eine Schnittansicht von Linie H-Il in F i g. 1 in Richtung der dargestellten Pfeile.

Mit Bezugsnummer 10 ist der Zylinderblock eines mehrzylindrigcn Kältenittelkompressors dargestellt;

4er Zylinderblock weist in der dargestellten Ausführungsform drei Blockteile 11,12 und 13 auf. Obwohl nur iwei Zylinder dargestellt sind, nämlich d~;r Zylinder 15 «λ Blockteil 12 und der Zylinder Ifi im Blockteil 13, kann natürlich jeder einzelne Blockteil einen, zwei oder mehrere Zylinder aufweisen. Insofern entspricht die dargestellte Konstruktion an sich bekannten Ausführungen. Der (nicht dargestellte) Einlaß des Kältemittelkompressofi steht in offener Verbindung mit allen Steigleitungen 18 und 19, welche zu den Zylindern in jedem Blockteil führen. In entsprechender Weise sind «lie Auslaßkammern 21, 22 der Zylinder der einzelnen Blockieile in offener Verbindung mit dem (nicht dargestellten) Auslaß des Kompressors.

Einlaßkammern 23, 24 in jedem Blockteil stehen nur mit den Einlassen der entsprechenden Zylinder in Verbindung, wobei jede Einlaßkammer das Kältemittel aus teiner zugehörigen Steigleitung 18 oder 19 aufnimmt. In der dargestellten Ausführungsform ist lediglich der Blockteil 12 mit einer Leis!ungssteuerungseinrichtung verschen. Der Einlaß 26 in der Veniilpliute 27 steht über ein Einlaßventil 28 mit dem Zylinder 15 in Verbindung, während der Auslaß 31 der Ventilplatte vom Zylinder 15 über das Auslaßventil 32 /ur Auslaßkammer 21 führt.

Die Verbindung zwischen der Steigleitung 18 und der Einlaßkammer 23 wird durch einen Ventilkörper eines Entlastungsventil 35 gesteuert, welcher im Zylinderkopf 36 verschiebbar ist und durch eine Feder 37 elastisch in seine offene Stellung gedrückt wird. Der Ventilkörper des Entlastungsventils 35 ist in dichtender Anlage mit einer Einlaßöffnung 29 in der Ventilpiaitc bewegbar und in von dieser Anlage abgewandter Richtung verschiebbar. Der obere Teil des Ventilkörpers ist so ausgebildet, daß er einen Kolben 38 darstellt. Der Kolben ist in einem Hubzylinder 39 verschiebbar, welcher im Zylinderkopf angeordnet ist und /ur Führung des Ventilkörpers dient.

Der Zylinder 39 steht über Leitungen 41. 42 mit einer Venülkammcr 43 einer Betätigungseinrichtung 40 in Verbindung, die auf der Oberseite des Zylinderkopfes J6 befestigt ist. Die Ventilkammer 43 enthält die Kugel eines als Wechselventil ausgebildeten Si voventils 44, welche axial im Körper 40 verschiebbar pt, um entweder die Einlaßk,immer 23 oder die Auslaßkammer 21 mit dem Hilfs/.ylinder 39 zu verbinden. Die Kugel ist mit Hilfe eines kombinierten Sitzrings 45 gelagert und /wischen einer unteren und einer oberen Position bewegbar. In der unteren Position sitzt die Kugel am Sitzring 45 auf und blockiert die Verbindung zwischen der Ventilkammer 43 und der Auslaßkammer 21. In der oberen Position legt sich die Kugel gegen einen darüber befindlichen, koaxial angeordneten Sitzring 46 an und blockiert die Verbindung zwischen der Ventilkammer 43 und der Einlaßkammer 23. Wenn sich die Kugel in der unteren Lage befindet, steht die Ventilkammer 43 über eine öffnung im Sitzring 46, über die Kammer 47 oberhalb des Sit/.rings und über Leitungen 48,49 mit der Einlaßkammer 23 in Verbindung. Die Kugel wird durch eine Druckfeder 58 elastisch nach unten gedrückt; die Druckfeder 58 übt ihren nach unten gerichteten Druck an einem senkrecht verschiebbaren Elektromagnetanker 50 aus, welcher einen Schaft 51 trägt.

Der Schaft erstreckt sich durch die öffnung im Silzring 46 nach unten. Da der Schaft im Querschnitt beträchtlich schmaler ist als der öffnungsdurchmesser im Ring, unterbricht er die Strömungsverbindung durch die Öffnung nicht.

ίο Die Erregung der Elektromagnetwicklung 52 geschieht über Leiter 54 und durch Steuerung einer an entfernter Stelle befindlichen Steuerungsvorrichtung, beispielsweise durch einen Thermostaten, welcher im zu kühlenden Bereich vorgesehen ist. Die Leitung 55, welche von der Ventilkammer 43 nach unten führt und über die Leitung 56 mit der Auslaßkammer 21 in Verbindung steht, ist bei laufendem Kompressor ständig mit dem Auslaßdruck beaufschlagt, welcher die Neigung besitzt, die Venlilkugcl anzuheben und sie gegen den Sitzring 46 anzudrücken. Die Druckfeder 58 und die Schwerkraft reichen aus, bei abgeschaltetem Elektromagneten das Servoventil gegenüber dem Auslaßdruck geschlossen zu hallen. Wenn der Elektromagnet erregt wird, bewegt sich der Schaft 51 nach oben, um die Kugel freizugeben. Diese wird daraufhin auf beschriebene Weise durch den Auslaßdruck angehoben und schließt die Saugseite der Ventilkammer. Der Auslaßdruck tritt daraufhin über die Leitungen 56, 55, die Ventilkammer 43 und die Leitungen 42,41 in den Zylinder 39 ein und drückt den Ventilkörper des Entlastungsventils 35 gegen die Spannkraft der Feder 37 in seine geschlossene Position. Wenn der Elektromagnet entregt wird, drückt die Druckfeder 58 die Veniilkugel nach unten gegen den unteren Sitzring 45 und stellt über die Ventilkammer 43 wieder die Verbindung zwischen der Einlaßkammer 23 und dem Zylinder 39 her. Der Saugdruck reicht nicht aus, um die Spannkraft der Feder 37 zu überwinden; der Ventilkörper 35 wird dementsprechend nach oben verschoben und stellt wieder die Verbindung zwischen dem Einlaß 26 und der Steigleitung 18 her. so daß der Zylinder 15 wieder wirksam wird.

Bei der dargestellten Einrichtung ist der Ventilkör per des Entlastungsventil 35 in der Lage, ein Drittel

des Kompressors außer Betrieb zu setzen. Durch Änderung der Anzahl von Entlastungsventil im Verhältnis zur Anzahl der Zylinder und durch wahlweise Betätigung mehrerer dieser Entlastungsventile kann die anteilige Änderung von Durchsatz und Antriebsleistung innerhalb weiter Grenzen gesteuert werden. Der Auslaßdruck reicht immer aus, den Ventilkörper des oder der Entlastungsventil 35 zu schließen, so lange ein oder mehrere Zylinder arbeiten, da bei erregtem Elektromagneten der Auslaßdruck sofort wirksam wird, um die Kugel 44 gegen den oberen Sitzring anzudrücken. Das Entlastungsventil 35 öffnet sich entsprechend schnell und vollständig, so daß in keiner Richtung Drosselwirkungen auftreten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Leistungssteuerung eines Kältemittelkompressors mehrzylindrischer Bauart, mit einem allen Zylindern gemeinsamen Einlaß, einer Auslaßkammer, die mit allen Zylindern in Druckverbindung steht, einer Einlaßkammer, die in der Strömungsverbindung zwischen dem gemeinsamen Einlaß und mindestens einem, jedoch weniger als allen Zylindern angeordnet ist, und einer Ventileinrichtung, die bei Betätigung das Einströmen von Strömungsmittel in einen Zylinder unterbricht, d a durch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung ein Entlastungsventil (35) aufweist, das die Verbindung zwischen dem gemeinsamen Einlaß (18) und der Einlaßkammer (23) wahlweise öffnet oder schließt, und daß eine Betätigungseinrichtung (40) für das Entlastungsventil vorgesehen ist, die einen Strömungsmittelmotor (38, 39) und ein Servoventil (44) aufweist, wobei das Servoventil ein Wechselventil ist, das den Strömungsmittelmotor abwechselnd mit der Auslaßkammer (21) oder der Einlaßkammer (23) verbindet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekenn· zeichnet, daß der Strömungsmittelmotor (38. 39) und das Servoventil (44) durch von der Auslaßkammer (21) abgeleiteten Druck betätigbar sind und daß eine elektrisch steuerbare Stellvorrichtung (50, 51) für das Servoventil vorgesehen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß das Entlastungsventil (35) und der Strömungsmittelmotor (38, 39) im Zylinderkopf und das Servoventil (40) außerhalb des Zylinderkopfs angeordnet sind.