Leistungsregler für Kolbenkompressoren und Kolbengebläse. Es sind bereits Leistungsregler für Kol- henv erdichter bekannt, die eine Regelung der Leistung dadurch herbeiführen, dass die Saugventile während des ganzen oder eines Teil: des Verdichtungshubes offengehalten werden. Dies erfolgt auf mechanischem. bydraul_ischem, pneumatischem oder elektro magnetischem Wege, gewöhnlich über einen Schaltapparat mit schrägen Steuerungs flächen und in Verbindung mit einem Druck luftregler.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Leistungsregler für Kolbenkom pressoren und Kolbengebläse, der das Saug- ventil oder die Saugventile des Kompressors oder Gebläses unter Zuhilfenahme von wenigstens einem Elektromagneten. während des ganzen oder eines Teils des Verdichtungs hubes offenhält, wobei dieser Elektromagnet von einem elektrischen Strom beeinflusst wird, der über einen Schleifbürstenschalter fliesst, der sieh im Takt mit dem Kompressor oder Gebläse dreht.
Die Erfindung besteht darin, dass ein Teil der Bürsten fest und ein Teil derselben verstellbar mit Bezug auf den sich drehenden Schalter angebracht ist.
In der Zeichnung ist der Erfindungs gegenstand beispielsweise dargestellt.
Fig. 1, 2 und 3 zeigen einen Regler in Vorderansicht, Draufsicht und in Seiten ansicht für einen doppelt wirkenden Ver dichter; Fig. 4 zeigt ein Schaltungsschema, Fig. 5 einen Unterbrechermagnet mit zwei Spulen ; Fig. 6 zeigt das Schaltungsschema einer abgeänderten Ausführungsform und Fig.7 ein Saugventil mit einem vier- spuligen Unterbrechermagnet in Ansicht mit teilweisem Schnitt.
Der Regler gemäss Fig. 1 bis 5 besteht im wesentlichen aus einem durch eine Kon taktwalze 1 gebildeten Schleifbürstenschal- ter, einem Druckluftregler 2 bekannter Art, einem Stromerzeuger 3 ebenfalls bekannter ,Irt und einem Gestell nebst Zwischen- gestänge und Übersetzungsteilen. Der Druck regler ist ein gewöhnlicher federbelasteter Kolben, der sich bei steigendem Druck durch Überwindung der Federkraft nach aufwärts bewegt und über ein Gestänge (Zahnrad oder Zahnstange) die Bürstenbrücke verdreht.
Die Kontaktwalze 1 mit zylindrischen Kontaktringen 4, 5, 6 und 7 wird entweder von der Kurbelwelle des Verdichters un mittelbar oder mittelbar mit gleicher Dreh zahl wie der Verdichter angetrieben. Im Seitenschild 8 ist die Kontaktwalze 1 ge lagert; es ist ferner eine feststehende Bürsten brücke 9 und eine um die Walze über 180 drehbare Bürstenbrücke 10 angeordnet. Die Verdrehung der Bürstenbrücke 10 wird über ,3in Zahnsegment 11 mittelst des Druckluft reglers 2 bewirkt. Die Tätigkeit des Druck luftreglers 2 setzt ein, wenn eine Drucküber- steigung infolge Überleistung eintritt.
In diesem Falle wird durch den Druckluft regler 2 die bewegliche Bürstenbrücke 10 entsprechend der Bedarfsleistung verstellt.
Zur Erzeugung von Strom niedriger Spannung dient eine kleine Dynamomaschine 3, deren Antrieb von der Walzenwelle aus über Zahnräder und Kette erfolgt. Mittelst. des Handrades 15 kann ferner eine beliebig Teilleistung oder der gänzliche Leerlauf, wie dies beim Anfahren der Maschine erforder lich, eingestellt werden. Im letzteren Fall wird vor dem Anfahren der Maschine mit- telst des ITmschalters 16 (Fig.4) auf den Akkumulator 17 umgeschaltet, so dass die Magnete über die Anfahrzeit mit Akkumu- latorstrom gespeist werden.
Erst wenn die Maschine auf ihre normale Drehzahl gelangt ist, erfolgt wieder die Umschaltung auf die Dynamomaschine 3.
Durch Verdrehen des Handrades 15 wird über eine Gewindespindel 18 und einen Len ker 19 die bewegliche Bürstenbrücke 10 ent sprechend der in Frage kommenden Leistung verstellt und ebenso der damit in Verbin dung stehende Druckluftregler 2. Wird eine Teilleistung eingestellt, dann tritt bei Druck übersteigung selbsttätig von dieser Teil- leistung ab eine dem Bedarf entsprechende Leistungsänderung bis eventuell zum Leer :auf der Maschine ein.
Der in Fig. 5 dargestellte Magnet ist mit zwei Spulen 12 und 13 ausgerüstet. Der Magnetanker 14 bewirkt bei Stromschluss der Spule 1=? über ein Gestänge die Ab hebung der Saugventilplatte. Durch Zu schaltung der Spule 1ä, in welcher der Strom in entgegengesetztem Sinne zu demjenigen der Spule 12 fliesst, tritt Entmagnetisierung ein, worauf der Magnetanker 14 und das mit ihm verbundene, mit einer Rückschub feder verseheneVentilabhebegestänge zurück weicht, so dass sich das Saugventil schliesst.
Das in Fig.4 dargestellte Schaltschema zeigt beispielsweise die Schaltung für einen doppeltwirkenden Verdichter mit je einem Saugventil auf jeder Zylinderseite. Die Walzenkontaktringe 4, 5, 6 und 7 sind in Fig.4 in der Abwicklung dargestellt, und zwar gehören 4 und 5 zu dem Magneten der einen und 6 und 7 zu dem Magneten der andern Zylinderseite. Mit der dargestellten Kontaktwalze können sämtliche Saugventile eines Ein- oder Zweilzurbelverdichters, sofern die Kurbeln um<B>180'</B> versetzt sind, ge schaltet werden. Sind die Kurbeln zum Bei spiel um 90 zueinander versetzt, dann er hält die Kontaktwalze die doppelte Anzahl von Kontaktringen.
Während nun die mit Ringelchen angedeuteten Bürstenfinger (s., r, <I>e, f,</I> h und lc der feststehenden Bürstenbrücke 9 angehören, stellen die vollen Rundpunkte <I>b, d,</I> y und i. die Bürstenfinger der beweg lichen Bürstenbrücke 10 dar.
Bei Volleistung des Verdichters befinden sich sämtliche Bürstenfinger der feststehenden Bürsten brücke 9 und auch der beweglichen Bürsten brücke 10 in einer Reihe von axialer Rich tung, wogegen bei Nulleistung die Bürsten finger der beweglichen Bürstenbrücke 10 um <B>180'</B> gegenüber denen der feststehenden Bürstenbrücke 9 im Sinne der Kontakt walzendrehrichtung verstellt sind. Bei Zwi schenleistungen, wie zum Beispiel bei einer solchen von 50ö, sind die Bürstenfinger der beweglichen Bürstenbrücke 10 zu denen der feststehenden Bürstenbrücke 9 um 90 ver stellt.
Wie Fig.4 zeigt, sind die Kontaktringe !- und 6 zum Teil über den ganzen Walzen- umfang vollgehalten, zum Teil auf eine Länge von 180 " abgesetzt. Auf den ge- sehlossc-nen Ringteilen gleiten die Bürsten fing er n und f, auf den abgesetzten Ring teilen die Finger<I>b, c, g</I> und h.. Wie Fig.4 erkennen lässt, sind die Finger b und .c mit einander leitend verbunden, ebenso die Fin ger g und h.
Die Kontakte 5 und 7 er- -:trecken ;ich nur über eine Länge von<B>180'</B> und sind sowohl gegeneinander, als auch gegei)über den abgesetzten Ringteilen der Kontaktringe 4 bezw. 6 um 180 versetzt.
Auf den Kontakten 5 und 7 gleiten die Bürstenfinger<I>d, e</I> bezw. <I>i,</I> k. Die Kanten ?0 und 21 der Kontaktringe 4 und 6 sind so eingestellt, da.ss die feststehenden Bürsten finger c und h, jeweils mit Beginn der Saug periode Kontakt finden, desgleichen die Bürstenfinger b und g der beweglichen Bürstenbrücke 10, wenn diese Volleistungs- stellung hat.
Bei Volleistungsstellung laufen ilie Bürstenfinger b, c und g, h nach Be endigung der Saugperiode ab, während die Bürstenfinger d, c und i., k mit Beginn der Druckperioden auf den Kontakten 5 und 7 auflaufen und nach Beendigung der Druck perioden von diesen Kontakten ablaufen. Auf fliese Weise wird erreicht, class die Spulen 12 stets eingeschaltet sind. während der Strom dltreh die Spulen 13 nur dann fliesst.
renn die Kontaktfinger d, e und i, k auf den Kontakten 5 und 7 gleiten. Dadurch wird der Strom nie unterbrochen, sondern nur übergeleitet, so dass kein Brennfunke bei Ablauf der Kontaktflächen von den Bürsten fingern entsteht, was einen Vorteil von grosser Bedeutung darstellt.
Der Stromverlauf ist nun wie folgt: Vom Stromerzeuger durch Leitung 22, .Spulen 12, Leitungen 23 über die Bürstenfinger<I>a</I> und<I>f</I> in die geschlossenen Ringteile der Kontakt ringe 4 und 6 und von diesen während der Saugperiode über die Bürstenfinger b, c und <I>g,</I> 1e und die Leitungen 24 und 25 zum Stromerzeuger zurück.
Ist die Saugperiode zu Ende, so laufen die Kontaktringe 4 und 6 von den Bürstenfingern b, c und g, h (bei Volleistungsstellung) ab, und im gleichen Moment wird der Strom durch die Leitungen 26- über die Bürstenfinger d und i auf die Kontakte 5 und 7 übergeleitet, fliesst über e und k durch die Leitungen 27 und die Spu len 13 (während der ganzen Druckperiode) und durch die Leitungen 28 und 25 zum Stromerzeuger zurück. Demzufolge ist der Magnetanker während der Saugperiode des Verdichters angezogen und während der Druckperiode abgestossen; dabei hält der an gezogene Anker die Ventile in Offenstellung, der abgestossene Anker in Schliessstellung.
Die Bürstenfinger b, g der beweglichen Bürstenbrücke 10 sind, wie bereits erwähnt, mit den Bürstenfingern c bezw. h der fest stehenden Bürstenbrücke 9 verbunden, und zwar durch ein biegsames Kabel. Tritt nun eine Überleistung ein, dann wird infolge der Drucksteigerung durch den Druckluftregler 2 die bewegliche Bürstenbrücke 10 von der Volleistungsstellung fortbewegt, und zwar im Sinne der Kontaktwalzendrehrichtung. Der Bewegungsbereich der Bürstenbrücke 10 erstreckt sich auf 180 ,
und diese Wegstrecke steht mit dem Druckluftregler 2 in einem entsprechenden Übersetzungsverhältnis. Der Druckluftreglerhub entspricht wieder einer gewissen Drucksteigerung, die von der Be- messuno- der Druckluftreglerfeder 29 ab hängig ist.
Die oberste Stellung des Druck luftreglers entspricht der Normalleistungs- bezw. Volleistungsstellung der Bürstenbrücke 10, die unterste hingegen der Nulleistung. Stellungen der Bürstenbrücke 10 zwischen der Voll- und Nulleistungsstellung ergeben entsprechende Zwischenleistungen. Jede ge wünschte Zwischenleistung oder die gänz liche Nulleistung kann auch durch Verdrehen des Handrades 15 oder einer damit ver knüpften Bürstenbrückenstellvorrichtung fix eingestellt werden.
Jede Bürstenbrücken stellung innerhalb des Gesamtweges von 180 entspricht einem entsprechenden Zwi- schendruelk zwischen dem Normaldruck und dem durch die Feder 29 gegebenen Höchst druck bezw. einer entsprechenden Verdichter leistung zwischen der Voll- und Nulleistung.
Tritt nun eine Verstellung der Bürsten brücke 10 ein, dann rücken die auf dieser sitzenden Bürstenfinger<I>b, d,</I> g und i von der Volleistungsstellung ab, wodurch bei den Kontaktringen 4 und 6 die Dauer des Strom durchganges über 180 hinaus entsprechend der Stellung der Bürstenbrücke 10 verlängert und die Dauer des Stromdurchganges bei den Kontakten 5 und 7 entsprechend verkürzt wird.
Entspricht beispielsweise die Stellung der Bürstenbrücke 10 einer Zwischenleistung von<B>50%</B> (welche Stellung in Fig. 4 eben falls angedeutet ist), dann erstreckt sieh die Dauer des Stromdurchganges pro Kontakt walzenumdrehung bei den Kontaktringen 4 und 6 über eine Wegstrecke von 270 , weil die Finger b und c miteinander leitend ver bunden sind, desgleichen die Finger g und k.. womit erst bei Ablauf der Ringe 4 und 6 von den um 90 vorgestellten Fingern b und g der Stromdurchgang zu Ende ist. Bei den.
Kontakten 5 und 7 erstreckt sich hingegen die Dauer des Stromdurchganges nur über 90 , weil die ebenfalls um 90 vorgestellten Finger<I>d</I> und i. mit den unbeweglichen Fin gern e und k über die Kontakte 5 und 7 Kontakt haben. Das Saugventil wird somit über die Saugperiode hinaus noch nährend <B>50%</B> der Druckperiode infolge des über eine Wegstrecke von 3:70 angezogenen Ankers offen gehalten.
Nach einer Drehung von 970 findet Ablauf der Kontakte 4 und 6 von den Bürstenfingern b und g statt, und es erfolgt Überleitung des Stromes über eine Wegstrecke von<B>90'</B> auf die Kontakte 5 und 7, wodurch infolge Entmagnetisierung der Anker abgestossen wird und. das Saugventil über die übrigen 50% der Verdichtungs periode sieh schliessen kann.
Ist die Verstellung der Bürstenbrücke 10 auf 180 ausgedehnt, dann findet über die Kontaktringe 4 und 6 während der ganzen Kontaktwalzenumdrehung ein Stromdurch gang statt und über die Kontakte 5 und 7 gar keiner, das heisst in diesem Fall kommt die Gegenspule 13 nicht zur Geltung.
Bei der beschriebenen Ausführungsform mit feststehender und beweglicher Bürsten brücke 9 bezw. 10 wird das Anziehen des Magnetankers und die damit verbundene Ventilabhebung stets bereits mit Beginn der Saugperiode erreicht, und es bleibt zum Bei spiel bei der Stellung auf Leerlauf der Hagnetanker während der ganzen Kontakt- zvalzenumdrehung angezogen.
In Fig..l- sind seitlich neben den Kon taktringen Arbeitsdiagramme eingezeichnet (über 3,60 ausgebreitet). Die stark ein gezeichneten Kompressionslinien zeigen Voll- leistung und die schwach eingezeichneten eine 50 % ige Leistung.
Bei der beschriebenen Bauart nach Fig. 1 bis 5 ergeben sich durch das Ein- und Aus schalten der Spule 13 Stromschwankungen, die bei Steuerung mehrstufiger Verdichter durch die grössere Anzahl von Spulen 13 stö rend wirken. Die Spulen werden stets im gleichen Sinn vom Strom durchflossen, so dass die sich steigernde Remanenz der Mag nete eine dauernde Steuerung unmöglich macht.
Lm diese Übelstände zu beseitigen, kön nen jedem Saugventil je vier Spulen zugeord net werden, die paarweise zum Durchfluss des Stromes in entgegengesetzten Richtungen be stimmt sind, wobei während des Regelspiels stets je zwei Spulen derart zusammen- wirken, dass der Eisenkern zeitweise um magnetisiert, zeitweise entmagnetisiert wird und gleichzeitig die beiden andern Spulen stromlos bleiben. Es findet auf diese Weise eine fortlaufende TTmpolung der Magnete statt, die keine Reinanenz entstehen lässt und dauernd eine genaue Steuerung der Ventile ermöglicht.
Da immer eine gleich grosse An zahl von Spulen an die Stromquelle an geschlossen ist. sind Stromschwunkungen gänzlich beseitigt. Eine solche Ausführungs- form der vorliegenden Einrichtung ist in den Fig. 6 und 7 dargestellt.
Gemäss Fig. 7 trägt ein hufeisenförmiger Eisenkern 30 an einem seiner Schenkel vier Spulen. die so gewickelt: und vom Strom durehflossen sind, da,ss die Spulen 31, 32 den Schenkel des Eisenkernes zum Beispiel als Südpol, die Spulen 33, 34 als Nordpol mag- Ein bei 35 gelagerter, als Anker ausgebildeter Hebel 36 ist mit einer auf Greifer 3 7 wirkenden Stange 38 gelenkig verbunden.
Eine Feder 39 hält die Ventil platte 40 in der Abschlussstellung. Die Spu- leci werden während des Verdichtungshubes durch eine später beschriebene Einrichtung derart gesteuert, dass immer zwei von ihnen ,in die Stromquelle angeschlossen sind. Sind die Spulenpaa.re 31, 32 bezw. 33, 34 an geschlossen, so wird der Anker 36 angezogen und das Ventil geöffnet, im andern Fall lieben sich die Wirkungen der Spulen ohu^ Pceinflussung des Ankers 36 auf.
Die Spulen sind einerseits an eine Strom- quelle 41 (Fig. 6), anderseits an 42. 43. 44 und 45 angeschlossen, die edier als Schleifbürstenschalter dienenden Scheibe 46 mit halbkreisförmiger Kontakt fläche 47 zugeordnet sind.
Die Scheibe 46 wird in Abhängigkeit vom Antriebe des lioll-jenverdichters derart angetrieben, dass #i(# bei zwei Umdrehungen desselben nur eine Umdrehung vollführt. Die mit den Spulen 31 und 34 verbundenen Kontaktbürsten 42, 43 sind örtlich feststehend, während die Kon- laktbürsten 44, 45 auf einem Armkreuz 48 angeordnet sind, das um die Achse der Scheibe: 46 geschwenkt werden kann, wozu ein Zabntriel) 49, 50 vorgesehen ist.
Nach der Ausführungsform Fig. 6 greift der Druckluftregler an der Zahnstange 50 an. Die Handeinstellung erfolgt entweder mit einem Z@ilinrad, welches in die Zahnstange eingreift. oder aber es wird der federbelastete Kolben der Druckluftregler mit Hilfe einer Schraubenspindel verstellt.
Die beschriebene Einrichtung genügt für einen einfach wirkenden Verdichter. Bei einem doppelt- wirkenden Verdichter weist das Saugventil an der zweiten Seite des Ver dichters die gleiche Anzahl von Spulen 31a bis 34a auf, die in gleicher Weise über feste Kontaktbürsten 42a, 43a und bewegliche Kontaktbürsten 44a. 45a an die Stromquelle angeschlossen sind. Die Kontaktbürsten .12 < l. 43a kommen zwischen die Kontaktbürsten 42, 43 zu liegen, während die Kontaktbürsten 14a, .15a am Armkreuz 48 angeordnet sind. Die Kontakte 42 bis 45 und 42a bis 452' schleifen auf dem Kontaktträger 46.
Da die Wirkungsweise der Einrichtung zur Steuerung der beiden Saugventile für jeden Magnet die gleiche ist, wird der Ein fachheit halber bloss die Steuerung der Spa- len 31 bis 34 beschrieben.
Nenn die beweg lichen Kontaktbürsten 44, 45 den feststehen den Kontaktbürsten 42, 43 gegenüberstehen, so werden die Spulen 31, 32 bezw. 33, 34 beim Vorbeigang der Kontaktfläche 4 7 wechselweise an die Stromquelle 41 an geschlossen, wobei sie den Schenkel des Eisenkernes 30 abwechselnd ummagnetisie- ren. Der Hebel 36 wird vom Magnetkern an gezogen und festgehalten, so dass das Ventil ständig offenbleibt und der Verdichter leer läuft.
Wird das Armkreuz 48 entgegen dem LThrzeigersinn in die gezeichnete Stellung ge bracht, so schliesst die im Uhrzeigersinn um laufende Kontaktfläche 47 nach dem Ver lassen der Kontaktbürste 44 die Spulen 31, 33 so lange an die Stromquelle an, bis die Kontaktfläche die Kontaktbürste 42 verlässt. Bis zu diesem Zeitpunkt sind die ungleich namigen Spulen 31, 33 angeschlossen, der Magnetanker ist abgerissen, und das Saug ventil ist auf 45 der Umdrehung des Kom- pressors. mithin auf den halben Hub der Druckperiode geschlossen. Der Kompressor arbeitet mit 50%iger Leistung.
Nach dem Verlassen der Kontaktbürste -42 läuft die Kontaktfläche 47 auf die Kontaktbürste 43 auf, es sind nun die gleichnamigen Spulen 33, 34 auf 3 X 45 unter Strom, das Ventil bleibt infolgedessen während 270 der Um drehung offen, das heisst bis zur Hälfte des Druckhubes. Nach Verlassen der Kontakt bürste 45 beginnt das Spiel von neuem, jedoch mit den Spulen 31, 32, 34.
Je weiter das Armkreuz 48 verschwenkt= wird, um so länger sind die Spulen mit ent gegengesetzter magnetischer Wirkung an- geschlossen und das Saugventil geschlossen. Der Verdichter nähert sich immer mehr und mehr der Kulleistung, die dann erreicht wird, wenn sich die Kontaktbürsten 42, 45 bezw. 43, 44 gegenüberstehen. In diesem Falle sind immer zwei ungleichnamige Spu len angeschlossen, so dass ihre Wirkung auf gehoben ist.
Bei der Ausschaltung der Handstellung ist die Handradspindel soweit zurückzu drehen, da.ss die Bewegung des Zahnsegmen tes nicht verhindert ist.
Die Steuerung der Spulen 31a bis 34@ erfolgt in gleicher Weise, wobei der An schluss an die Stromquelle 41 übereinstim mend mit der um<B>1.80'</B> versetzten Saug- und Druckperiode des Verdichters entsprechend später erfolgt.
Die Erfindung lässt verschiedene Ab änderungen in den Schalteinrichtungen sowie in der Anordnung der Spulen zu. So können gegebenenfalls auch drei Spulen vorgesehen sein, von denen eine immer gleichsinnig durchflossen wird und die beiden andern abwechselnd als gleichnamige oder ungleich namige Spulen angeschlossen werden, um die Wirkung der ersten Spule entweder zu ver stärken bezw. aufzuheben. Gegebenenfalls kann die Scheibe 46 gegenüber dem Ver dichter mit ?'r der Umdrehungszahl an getrieben werden, nur sind dann die Kon taktflächen Viertelringe.