[0001] Die Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches
1.
[0002] Bei pneumatisch gesteuerten Kompressor-Abschaltkupplungen wird der Druck des vom
Kompressor beschickten Verbrauchers verwendet, um bei Erreichen eines bestimmten Wertes
als Abschaltdruck auf abgedichtet verschiebliche Betätigungsorgane einer Kupplung
einzuwirken, welche im Betrieb den Antrieb des Kompressors mit dem Abtrieb, d.h. mit
der Antriebs- bzw. Kurbelwelle des Kompressors verbindet. Der Abschaltdruck vermag
derartige Kupplungen, welche beispielsweise als Lamellenkupplungen bestehen, auszurücken,
so daß der Kompressor bei weiterhin laufendem Antrieb zum Stillstand kommt und dadurch
ein unnötiger Kompressor-Betrieb vermieden wird. Sinkt der auf die Kupplung einwirkende
Druck wiederum unter den Abschalt-Wert ab, dann wird die Kupplung im allgemeinen selbsttätig,
so mit Hilfe von Federpaketen etc. eingerückt, derart, daß die Antriebsverbindung
zwischen Antrieb und Abtrieb der Kompressoranlage hergestellt ist und der Kompressor
wieder zu laufen beginnt und nach einer gewissen Zeit hochfährt. Dieses Anfahren des
Kompressors geschieht gegen beträchtlichen Widerstand, d.h. der Kolben des Kompressors
muß gegen den im Druckraum des Kompressors nach dem Abschalten verbleibenden Druck
angefahren werden. Dieses Anfahren geschieht also entgegen dem Gegendruck des Kompressors,
weshalb wegen des erhöhten Widerstandsmoments verhältnismäßig stark dimensionierte
Federn für den Kraftschluß der Kupplung benötigt werden. Diese stark dimensionierten
Federn führen zu einer vergleichsweise großen Bauform der Kupplung, ein Einsatz in
beengten Verhältnissen, so in einem Kraftfahrzeug o.dgl., ist dadurch erschwert.
[0003] Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine pneumatisch gesteuerte
Kompressor-Abschaltkupplung der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß der Anlauf
des Kompressors gegen einen geringen Anfahrwiderstand erfolgen kann; es soll insbesondere
möglich sein, die Bauform der Kupplung klein zu halten.
[0004] Die Lösung dieser Aufgabe besteht aus den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Patentanspruches
1.
[0005] Durch die Entlüftung des Druckraumes des Kompressors bei Erreichen des Abschaltdruckes
ist auf einfache Weise gewährleistet, daß der Kolben des Kompressors gegendrucklos
anläuft. Für die Übertragung des Antriebs-Drehmoments reichen demnach verhältnismäßig
klein dimensionierte Federn von reduzierter Baulänge aus, ein baulicher Vorteil, welcher
den Einsatz der Kompressoranlage selbst in beengten Verhältnissen ermöglicht. Das
Entlüften des Druckraumes des Kompressors geschieht über eine Entlüftungsleitung,
die in den Saugraum des Kompressors mündet und dadurch mit dem gegenüber Außenluft
offenen Sauganschluß in Verbindung steht. Diese Art der Entlüftung ist von besonderem
Vorteil, da die normalerweise auftretenden Entlüftungsgeräusche bei offener Entlüftung
weitgehend entfallen.
[0006] Sowohl der Druckregler der Regelvorrichtung als auch das Entlüftungsventil können
in baulich gedrängter Weise in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein,welches unter
Zwischenschaltung einer wärmeisolierenden Dichtung mit dem den Druckauslaß aufnehmenden
Gehäuse bzw. dem Auslaßstutzen des Kompressors verbunden ist. Es ist somit möglich,
die das Entlüftungsventil und den Druckregler umfassende Regelventileinrichtung vom
Kompressor bzw. dem Druckstutzen desselben zu lösen.
[0007] Der Druckregler der Regelventileinrichtung ist vorzugsweise mit einer Stellschraube
versehen, um dadurch sowohl den Abschaltdruck für die Kupplung des Kompressors als
auch den Zeitpunkt der Entlüftung des Druckraums zu bestimmen.
[0008] Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in weiteren Patentansprüchen
aufgeführt.
[0009] Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf die beigefügte Zeichnung . erläutert.
Figur 1 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Kompressors mit einer
mit der Regelventileinrichtung pneumatisch steuerbaren Kompressor-Abschaltkupplung;
Figur 2 ist eine Schnittansicht der Regelventileinrichtung unter Darstellung des Druckreglers;
und
Figur 3 ist eine Schnittansicht von Linie III-III in Figur 2.
[0010] In Figur 1 der Zeichnung ist ein Kompressor dargestellt, welcher mittels einer durch
Druckfedern 1 in Schließrichtung belasteten Scheibenkupplung 2 bzw. Lamellenkupplung
mit einem Antrieb 3 verbunden ist. Der Antrieb 3 ist als eine mit dem gehäuseartig
ausgebildeten Eingangsteil 4 drehfest verbundene, strichpunktiert dargestellte Keilriemenscheibe
ausgebildet, welche in nicht-dargestellter Weise über Keilriemen von einem Antriebsmotor,
beispielsweise dem Antriebsmotor eines Kraftfahrzeugs angetrieben wird. Die Scheibenkupplung
wirkt gegenüber einem Abtrieb 5, welcher den Lagerdeckel des Kompressors teilweise
durchsetzt und in nicht dargestellter Weise an die Antriebswelle des Kompressors angeschlossen
ist.
[0011] Wenigstens drei Druckfedern 1 durchsetzen unter gleichem Winkelabstand zueinander
das Scheiben- bzw. Lamellenpaket der Scheibenkupplung 2 und sind jeweils in einer
Hülse 6 geführt. Die einzelnen Hülsen sind an der gemäß Darstellung linken Seite offen
und stützen an der gemäß Darstellung rechten Seite die Druckfedern 1 ab. Die Hülsen
6 sind mittels eines radial auskragenden Flansches an einer Druckplatte 7 abgestützt,
welche gleichzeitig mehrere Druckbolzen 8 trägt. Wenigstens drei derartige Druckbolzen
8 sind unter entsprechenden Winkelabständen verteilt zwischen den Druckfedern 1 vorgesehen
und stützen sich am gemäß Darstellung rechten Ende über einen Zwischenring 9 an einem
Wälzlager 10 ab. Der Zwischenring 9 und der an diesem anliegende Teil des Wälzlagers
10 sind axial verschieblich und drehbar in einer Ausnehmung 11 des Lagerdeckels des
Kompressors geführt. Die Ausnehmung 11 geht am gemäß Darstellung rechten Ende in einen
Ringraum 12 über, in welchem ein als Ringkolben dienender Dichtungsring 13 abgedichtet
axial verschieblich gelagert ist. In den Ringraum 12 mündet ein Kanal 14, der ebenfalls
im Lager- über deckel des Kompressors verläuft und/eine Steuerleitung 15 an das nachfolgend
im einzelnen erläuterte, erfindungsgemäße Regelventil 16 angeschlossen ist. Der Kanal
14 verläuft schräg zur Achse des Lagerdeckels, so daß er den Ringraum 12 schneidet
und endet gegenüberliegend zu seinem Rohranschluß blind. Er kann dort beispielsweise
durch einen Stopfen 17 verschlossen sein.
[0012] Das Scheiben- bzw. Lamellenpaket der Scheibenkupplung 2 ist drehfest, aber axial
verschieblich sowohl mit dem Eingangsteil 4 als auch mit dem über ein Wälzlager 18
im Eingangsteil drehbar gelagerten, dem Abtrieb 5 zugehörenden Ausgangsteil 19 gekoppelt.
Der Ausgangsteil 19 ist in üblicher Weise mit dem konusförmigen Teil des Abtriebs
5 starr verbunden und steht demnach mit der nicht dargestellten Antriebs- bzw. Kurbelwelle
des Kompressors in Verbindung. Zwischen der Scheibenkupplung 2 und dem Kompressor
kann natürlich auch in nicht dargestellter Weise ein Untersetzungsgetriebe o.dgl.
Zwischenelement eingefügt sein.
[0013] Zwischen den Dichtungsring 13 und dem diesen zugewandten Teil des Wälzlagers 10 ist
ein Zwischenring 20 eingeordnet, welcher vermittels einer Keilführung undrehbar, aber
axial verschieblich im Lagerdeckel des Kompressors geführt ist.
[0014] Bei laufendem Antriebsmotor wird der mit der Scheibenkupplung in Verbindung stehende
Kompressor bei Umlauf der als Antrieb 3 dargestellten Keilriemenscheibe über den Eingangsteil
4, das durch die Druckfedern 1 zusammengepresste Scheiben- bzw. Lamellenpaket der
Scheibenkupplung 2, den Ausgangsteil 19 und den Abtrieb 5 angetrieben, derart, daß
der Kompressor mit einer gewissen Leistungsaufnahme läuft. Hat der Druck im vom Kompressor
über das Regelventil 16 gespeisten Druckluftbehälter einen bestimmten Grenzwert erreicht,
so wirkt dieser Druck über die in nachfolgend beschriebener Weise an den Druckluftbehälter
angeschlossene Steuerleitung 15 auf den Dichtungsring 13 ein, derart, daß der Dichtungsring
13 gemäß Darstellung nach links verschoben wird. Bei dieser Verschiebung wird über
den Zwischenring 20 und das Wälzlager 10 sowie den Zwischenring 9 und den an diesem
anliegenden Druckbolzen 8 die Druckplatte 7 entgegen der Kraft der Druckfedern 1 ebenfalls
nach links verschoben, so daß die Pressung des Scheiben- bzw. Lamellenpakets der Scheibenkupplung
2 aufgehoben und die Scheibenkupplung 2 somit ausgerückt wird. Die Antriebsverbindung
zwischen dem Antrieb 3 und dem Kompressor ist damit unterbrochen, d.h., daß der Kompressor
bei weiterhin rotierendem Antrieb 3 stehenbleibt.
[0015] Sinkt der Druck in dem vom Kompressor zu speisenden Druckluftbehälter wieder ab,
dann überwindet die Kraft der Druckfedern 1 die im Ringraum 12 entgegenwirkende Kraft
der Druckluft, so daß die Scheibenkupplung 2 wieder einrückt und die Antriebsverbindung
zwischen dem Antrieb 3 und dem Abtrieb 5 wieder hergestellt ist. Der Kompressor läuft
dann wieder in normaler Weise und fördert Druckluft.
[0016] Das mit der Steuerleitung 15 in Verbindung stehende Regelventil 16 steht über einen
Anschluß 21 mit dem Druckstutzen des Kompressors in Verbindung, welcher seinerseits
in den (nicht dargestellten) Druckraum mündet. Der sich an den Anschluß 21 anschließende,
das Regelventil durchsetzende Kanal 23 steht über den Druckanschluß 24 und gegebenenfalls
einen (nicht dargestellten) Druckluftbehälter mit dem Verbraucher in Verbindung. Innerhalb
des Kanals 23 befindet sich ein gegenüber einem Ventilsitz 25 wirkendes Rückschlagventil
26. Vom Kanal 23 zweigen - bezüglich des Rückschlagventils in Strömungsrichtung gesehen
- an der Vorderseite des Rückschlagventils ein Kanal 27 und an der Rückseite des Rückschlagventils
26 ein weiterer Kanal 28 ab. Der Kanal 28 (Fig. 2 und 3) mündet in eine Kammer 29
eines Druckreglers 30 von an sich bekannter Konstruktion. Der Druck in der Kammer
29 beaufschlagt die Stirnseite des in Fig. 2 dargestellten Reglerkolbens 31, welcher
unter Abdichtung - bei Verspannung durch eine Feder 32 - an einem Ventilsitz 33 anliegt.
Hebt der Reglerkolben 31 in nachfolgend erläuterter Weise von dem Ventilsitz 33 ab,
dann wird bei öffnen des durch Reglerkolben und Ventilsitz gebildeten Ventils der
radial außerhalb des Ventilsitzes 33 bestehende, in Fig. 2 flach ausgebildet wiedergegebene
Ringraum 34 mit dem Druck des Kanals 28 beaufschlagt. Der Ringraum 34 ist seinerseits
über eine (in Fig. 2 nicht dargestellte),, in Fig. 3 gestrichelt wiedergegebene Verbindung
35 an einen Anschluß 36 angeschlossen, welcher mit dem in Fig. 1 oberen Ende der Steuerleitung
15 verbunden ist. Der im Anschluß 36 herrschende Druck wirkt demnach über die Steuerleitung
15 auch im Ringraum 12 und somit auf den Dichtungsring 13 ein. Gleichzeitig wirkt
der über den Kanal 28 anstehende Druck (Verbraucherdruck) gegenüber einem Schaltkolben
37 eines gleichfalls im Gehäuse des Regelventils angeordneten Entlüftungsventils 38,
bei welchem ein federverspannter Dichtkörper an einen Ventilsitz 40 angepresst ist.
Zwischen dem Dichtkörper 39 und dem Schaltkolben 37 zweigt eine Entlüftungsleitung
41 ab, welche in die vom Stößel des Dichtkörpers durchsetzte Bohrung mündet und welche
an der Außenseite des Gehäuses der Ventilanordnung einen Anschluß 42 (Fig. 1 und 2)
aufweist. Die Entlüftungsleitung 41 setzt sich - ausgehend vom Anschluß 42 - in der
in Fig. 1 dargestellten Weise fort und mündet innerhalb des Saugraums des Kompressors,
an welchen ein gegen Atmosphäre offener Sauganschluß 43 angeschlossen ist. Somit steht
der Sauganschluß 43 über den Saugraum des Kompressors und die an ihn angeschlossene
Entlüftungsleitung 41 mit dem Anschluß 42 in Verbindung, der in nachfolgend beschriebener
Weise bei geöffnetem Entlüftungsventil 38 über den Kanal 27 mit dem Kanal 23 und demnach
mit dem Druckstutzen 22 des Kompressors in Verbindung gelangt. Auf diese Weise kann
der Druckraum des Kompressors entlüftet werden.
[0017] Die Wirkungsweise der zuvor beschriebenen Anordnung aus Regelventil/Entlüftungsventil
und pneumatisch gesteuerter Kompressor-Abschaltkupplung ist wie folgt:
[0018] Wird bei laufendem, über den Antrieb 3 angetriebenen Kompressor ein vorbestimmter
Maximaldruck erzeugt, welcher im Druckanschluß 24 und damit auch im Kanal 28 und in
der Kammer 29 des Druckreglers 30 ansteht, dann hebt der normalerweise am Ventilsitz
33 anliegende Reglerkolben 31 von diesem Ventilsitz ab und gibt die Verbindung in
den Ringraum 34 frei. Der Druck wirkt über die in Fig. 3 gestrichelt wiedergegebene
Verbindung 35 im Anschluß 36 und von dort über die Steuerleitung 15 und den Kanal
14 im Ringraum 12, derart, daß der Druck den Dichtungsring 13 beaufschlagt und diesen
gemäß Fig.l in zuvor beschriebener Weise nach links gerichtet verschiebt, um die Kupplungsverbindung
zwischen dem Antrieb 3 und dem Abtrieb 5 zu lösen. Der Kompressor steht nunmehr still,
während der Antrieb 3 bei entkuppelter Scheibenkupplung 2 weiterhin läuft. Der Druck
im Anschluß 36 wirkt desgleichen,wie vorstehend erläutert wurde, auf den Schaltkolben
37, derart, daß dieser den Dichtkörper 39 vom Ventilsitz 40 abhebt. Die nach dem Stillstand
des Kompressors im Druckraum desselben unter hohem Druck stehende Druckluft, welche
über den Anschluß 21 im Kanal 23 (bei geschlossenem Rückschlagventil 26) ansteht,
kann infolge der öffnung des Entlüftungsventils 38 in den Anschluß 42 gelangen. Der
Anschluß 42 ist über die Entlüftungsleitung 41, den Saugraum des Kompressors und den
Sauganschluß 43 entlüftet, das heißt-, daß der Druckraum des Kompressors bei Erreichen
des vorbestimmten Abschaltdruckes entlüftet wird. Die Entlüftung geschieht über den
Saugraum des Zylinderkopfes des Kompressors, da hierbei Entlüftungsgeräusche vermieden
werden.
[0019] Sinkt der über den Druckanschluß 24 anstehende Verbraucherdruck wieder unter den
vorbestimmten Abschaltdruck ab, dann überwindet die Kraft der Feder 32 den Gegendruck
in der Kammer 29, derart, daß der Reglerkolben 31 wiederum dichtend und schließend
an den Ventilsitz 33 angedrückt wird. Der Ringraum 34 des Druckreglers 30 steht über
eine (nicht dargestellte) Verbindung mit der die Feder 32 aufnehmenden Ringkammer
44 des Druckreglers in Verbindung, wobei diese Ringkammer wiederum über die nur schematisch
dargestellte Verbindung 35 mit dem Anschluß 36, der Steuerleitung 15 und dem Ringraum
12 verbunden ist. Um das bei überschreiten des Abschaltdruckes und Schließen des Reglerkolbens
31 erforderliche, erneute Einrücken der Scheibenkupplung 2 zu ermöglichen, werden
der Ringraum 12 bzw. die mit ihm verbundene Steuerleitung 15 über die Ringkammer 44
entlüftet: Zu diesem Zweck ist der Druckregler 30 in Art eines "verlustlosen" Druckreglers
ausgestaltet, d.h., wenn der Reglerkolben 31 wieder dichtend an den Ventilsitz 33
angedrückt wird (durch die Verspannung der Feder 32), dann gibt der Reglerkolben eine
(nicht dargestellte) Entlüftungsöffnung im Bereich der in Fig. 2 dargestellten Stellschraube
des Druckreglers frei,und dadurch wird eine freie Entlüftungs-Verbindung zum Ringraum
12 der Scheibenkupplung 2 hergestellt. Nunmehr vermögen die Druckfedern 1 infolge
des Druckabbaus im Ringraum 12 die Scheibenkupplung 2 wieder einzurücken, derart,
daß eine Verbindung zwischen dem Antrieb 3 und dem Abtrieb 5 und damit mit der Antriebswelle
des Kompressors hergestellt ist.
[0020] Der Druckraum des Kompressors wurde, wie vorstehend dargelegt ist, bei Erreichen
des Verbraucher-Abschaltdruckes entlüftet und befindet sich demgemäß auch während
des erneuten Einrückens der Scheibenkupplung und erneutem Anlauf des Kompressors in
entlüftetem, also drucklosen Zustand. Das Anlaufen des Kompressors ist demnach gegendrucklos
ermöglicht, was eine kleine Bauform der Scheibenkupplung, insbesondere in der Ausbildung
der Druckfedern, ermöglicht. Bei diesem erneuten Anlauf des Kompressors ist natürlich
das Entlüftungsventil 38 infolge des abgesunkenen Verbraucherdruckes wieder in Verschlußlage,
d.h., daß der Kanal 27 geschlossen ist und beim Hochlaufen des Kompressors wieder
normal über den Kanal 23, das Rückschlagventil 26 und den Druckanschluß 24 (mit dem
Verbraucher verbunden) gefördert wird.
[0021] Da der den Kanal 23 und das Rückschlagventil 26 aufnehmende Bereich des Regelventils
verhältnismäßig hohen Temperaturen ausgesetzt ist, befindet sich zwischen dem den
Kanal 23 aufnehmenden Gehäuse und dem das Entlüftungsventil 38 aufnehmenden Gehäuse
eine wärmefeste Dichtung 45, welche in Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Es ist auf diese
Weise ermöglicht, die Ventilanordnung aus Druckregler und Entlüftungsventil in einer
baulichen Einheit zu fertigen und ohne zusätzliche Hilfsmittel am Kompressor bzw.
am Zylinderkopf desselben anzuschließen. Die Erfindung ist jedoch auch im Rahmen einer
Anordnung verwirklicht, bei welcher die Einzelteile des Regelventils voneinander getrennt
sind; in gleicher Weise kann anstelle der Scheibenkupplung 2 eine andere, bei derartigen
Kupplungen geeignete Konstruktion verwendet werden.
Bezugszeichenliste
[0022]
1 Druckfeder
2 Scheibenkupplung
3 Antrieb
4 Eingangsteil
5 Abtrieb
6 Hülse
7 Druckplatte
8 Druckbolzen
9 Zwischenring
10 Wälzlager
11 Ausnehmung
12 Ringraum
13 Dichtungsring
14 Kanal
15 Steuerleitung
16 Regelventil
17 Stopfen
18 Wälzlager
19 Ausgangsteil
20 Zwischenring
21 Anschluß
22 Druckstutzen
23 Kanal
24 Druckanschluß
25 Ventilsitz
26 Rückschlagventil
27 Kanal
28 Kanal
29 Kammer
30 Druckregler
31 Reglerkolben
32 Feder
33 Ventilsitz
34 Ringraum
35 Verbindung
36 Anschluß
37 Schaltkolben
38 Entlüftungsventil
39 Dichtkörper
40 Ventilsitz
41 Entlüftungsleitung
42 Anschluß
43 Sauganschluß
44 Ringkammer
45 Dichtung
1. Ventilvorrichtung für eine pneumatisch gesteuerte Kompressor-Abschaltkupplung mit
einer vom Druckraum des Kompressors zur Kupplung führenden Steuerleitung, deren Druck
bei einer vorbestimmten Höhe die Kupplung auszurücken vermag, derart, daß der Kompressor
bei weiterhin laufendem Antrieb zum Stillstand kommt und nach erneutem, druckabhängigen
Einrücken der Kupplung wieder anläuft, gekennzeichnet durch eine in der Steuerleitungs-Verbindung
befindliche Regelventileinrichtung mit einem bei einem vorbestimmten Abschaltdruck
öffnenden Druckregler (30) und ein vom Druckregler (30) bei Erreichen des Abschaltdruckes
betätigbares, den Druckraum des Kompressors entlüftendes Entlüftungsventil (38).
2. Ventilvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Entlüftungsventil
(38) in einer Verbindung zwischen dem Druckraum des Kompressors und dem Sauganschluß
(43) des Kompressors befindet.
3. Ventilvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlüftungsventil
(38) einen durch eine Feder und durch den Druck im Druckraum des Kompressors gegenüber
einem Ventilsitz (40) verspannten Dichtkörper (39) aufweist, an dessen bezüglich der
Feder entgegengesetzten Seite ein Schaltkolben (37) in öffnungsrichtung einwirkt,
und daß der Schaltkolben des Entlüftungsventils (38) von dem in der Steuerleitung
(15) herrschenden, über den Druckregler (30) eingespeisten Druck beaufschlagt ist.
4. Ventilvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der bezüglich
der Feder des Entlüftungsventils (38) entgegengesetzten Seite des Dichtkörpers (39)
eine Entlüftungsleitung (41) abzweigt, welche mit dem an den Sauganschluß (43) angeschlossenen
Saugraum des Kompressors verbunden ist.
5. Ventilvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß das Entlüftungsventil (38) und der Druckregler (30) in einem gemeinsamen Gehäuse
gelagert sind, welches unter Zwischenschaltung einer wärmeisolierenden Dichtung mit
dem den Druckanschluß des Kompressors enthaltenden Gehäuse verbunden ist.
6. Ventilvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
ein im Druckauslaß des Kompressors angeordnetes Rückschlagventil (26), von welchem
strömungsaufwärts der zum Entlüftungsventil führende Kanal (27) abzweigt und von welchem
strömungsabwärts der zum Druckregler (30) führende Kanal (28) abzweigt.