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Elektromagnetische Leistungsregelung von Kolbenverdichtern Es sind
elektromagnetische Leistungsregler für Kolbenverdichter bekannt, bei welchen zur
Leistungsverminderung die Saugventile über den Saughub hinaus während eines der
gewünschten Leistungsverminderung entsprechenden Teils des Verdichtwngshub:es affengehalten
werden durch den Anker eines auf die Ventilplatte drückenden erregten Elektromagneten.
Wird dabei der Elektromagnet während jedes Verdichtungshubes erneut durch den in
gleicher Richtung hindurchgeführten Strom erregt, so stellt sich bald ein remanenter
Magnetismus ein, der die Regelgenauigkeit beeinträchtigt. Andererseits wurde schon
vorgeschlagen, zur Vermeidung einer starken Funkenbildung an den Kontaktstellen
den Strom ständig in einer Richtung durch eine Magnetspule zu führen und bei dem
beabsichtigten Schließen des Ventils die Neutralisierung der magnetischen Kraft
dadurch zu bewirken, daß eine gegenläufig vom Strom durchflossene zweite Spule zugeschaltet
wird, die die Wirkung des ersten Magneten aufhebt. Aber auch in diesem Falle stellt
sich bald ein remanenter Magnetismus ein. Die vorbeschriebenen Nachteile werden
vermieden bei einem anderen Regelverfahren, bei welchem für jedes Saugventil beispielsweise
zwei Magnetspulen angeordnet sind, die während des Regelspiels bei einem Verdichtungshub
beispielsweise nordpolar und beim nächsten südpolar erregt werden. In heilen Fällen
wird die Ventilplatte durch einen gleichstarken Diruck von dem Sitz abgehalten.
In dem Augenblick des Druckhubes, in welchem das Saugventil schließen soll, wird
eine der Spulen umgepolt, so daß sie in entgegengesetzter Richtung vom Strom durchflossen
wird. Alsdann verschwindet die Magnetkraft vollständig, da sich die verschiedenpoligen
Felder gegenseitig aufheben. Das Ventil kann also schließen unter der Einwirkung
der normal auf es zur Einwirkung gelangenden Kräfte. Diese Anordnung bedingt jedoch
eine schwierige Schaltung.
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Gemäß der Erfindung wird eine weseirtliche Vereinfachung dadurch erzielt,
daß nur eine ständig an die Stromquelle angeschlossene Wicklung vorgesehen ist,
die in dem für das selbsttätige Schließen vorgesehenen Augenblick lediglich umgepolt
wird. Der Übergang von der nordpolaren Erregung auf die südpolare reicht, wie die
Praxis gezeigt hat, vollständig aus, um dem Ventil unter der Einwirkung der normalen
Schließkräfte das Schließen zu ermöglichen. Unmittelbar nach erfolgtem Schließen
drückt der Magnet wieder. mit voller Kraft auf die Ventilplatte. Er kann sie aber
nicht wieder in die geöffnete Lage drücken, weil nunmehr auf der Gegenseite der
stärkere Zylinderdruck lastet.
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Die Fig. r bis 3 der Zeichnung zeigen eine graphische Gegenüberstellung
der bekannten Regelarten und der Regelung gemäß der Erfindung.
In
den Fig. .4 und 5 sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen
Fig. 4 schematisch eine Schaltung, bei welcher nur ein Ventilmagnet vorgesehen ist,
Fig.5 ein zweites Schema mit zwei Spulen.
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Bei einer bekannten elektromagnetischen Regelung verläuft die auf
die Saugventilplatte zur Einwirkung gelangende Magnetkraft entsprechend Fig. z der
Zeichnung. Es ist dabei eine ständig in gleicher Richtung an die Stromquellen angeschlossene
Spule vorgesehen. Soll die Magnetkraft aufgehoben werden, so wird dieser Spule eine
zweite Spule zugeschaltet, die in entgegengesetzter Richtung durchflossen wird.
Das nordpolare Feld der einen Spule und das südpolare Feld der anderen heben sich
dann gegenseitig auf, so daß die Ventilplatte nur noch unter der Einwirkung der
sonstigen Kräfte steht. Nach Fig. i der Zeichnung wechseln somit nordpolare Erregungen
des Abhebeinagneten mit neutralen Perioden ab. Soweit die nordpolare (oder südpolare)
Erregung den Druckhub des Verdichters überschneidet, wird die Ventilplatte des Saugventils
regelwidrig von ihrem Sitz abgehalten. Erst mit Beginn der neutralen Periode kann
das Ventil selbsttätig schließen.
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Arbeitet eine elektromagnetische Regelung nach dem Diagramm nach Fig.
i, so ergibt sich ein remanenter Magnetismus, der die Regelgenauigkeit beeinträchtigt.
Dieser wird vermieden, wenn ein Regler entsprechend Fig.2 arbeitet, bei welchem
das Saugventil mit mehreren Spulen versehen ist, die so an die Stromquelle angeschlossen
werden, daß sie in der einen Regelperiode insgesamt ein nordpolares Magnetfeld ergeben.
In der nächsten Periode werden die Spulen so vom Strom durchflossen, f daß ihre
Magr@etfelder sich gegenseitig aufheben. In dieser neutralen Periode kann die Ventilplatte
wieder selbsttätig schließen. Bei der folgenden Periode dagegen werden die Spulen
so, vom Strom durchflossen, daß sie insgesamt ein südpolares Magnetfeld ergeben.
Ein remanenter Magnetismus kann dabei nicht aufkommen, weil während der aufeinanderfolgenden
Erregungszustände, die jeweils durch eine neutrale Periode voneinander getrennt
sind, die Polarität wechseln.
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Gemäß der Erfindung schließen sich, wie Fig..3 erkennen läßt, die
Erregungszustände unmittelbar aneinander an. Es. findet also lediglich eine Umpolung
statt, die, wie die Praxis gezeigt hat, durchaus hinreicht, um dem Saugventil unter
der Einwirkung der sonstigen Kräfte ein Schließen zu ermöglichen. Im Gegensatz zu
den Regelverfahren nach den Fig. i und 2 folgt somit auf eine nordpolare unmittelbar
eine südpolare Erregung und umgekehrt. Die Stromaufnahme ist gleichbleibend.
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Ein magnetischerKraftverlauf entsprechend Fig. 3 läßt sich beispielsweise
erzielen durch die in den Fig.4 und 5 schematisch dargestellten Einrichtungen.
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Entsprechend Fig.4 trägt die beispielsweise mit halber Umdrehungszahl
des Kolbenverdichters betriebene Schaltscheibe i i zwei gegeneinander um i8o° versetzte
Kontakthalbringe 12 und 13, von denen der eine durch geeignet aufgeteilte Kontakte
14, 15, 16 und 17 ständig mit dem Pluspol, der andere ständig mit dem Minuspol einer
Gleichstromquelle verbunden ist. Auf einer drehbaren Schaltbrücke 18 befinden sich
zwei gegeneinander versetzte Kontakte ig und 2o bzw. 21 und 22 im Radialabstand
jedes der beiden Kontakthalbringe. Je zwei einander benachbarte, verschiedenen Kontaktringen
12, 13 zugeordnete Kontakte ig, 2o bzw. 21, 22 der drehbaren Schaltbrücke i8 sind
miteinander und mit je einem Ende der Magnetspule 23 verbunden. Mit jeder Umdrehung
' der Schaltscheibe i i wechselt alsdann die Richtung des die Spule durchfließenden
Stromes zweimal. Das entspricht, wenn die Schaltscheibe i i mit halber Umdrehungszahl
des Verdichters umläuft, einem einmaligen Polwechsel des Magneten 23 während einer
Umdrehung des Verdichters. Durch Verdrehung der Schaltbrücke 18, die von Hand oder
von irgendeinem selbsttätigen Impulsgeber aus erfolgen kann, wird dieser Stromrichtungswechsel,
der j edesmal einem Polwechsel des Magneten entspricht, in den gewünschten Punkt
des, Kolbendruckhubes verlegt.
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Die Schaltscheibe i i kann aber auch mit der gleichen Umdrehungszahl
des Kolbenverdichters angetrieben werden. Alsdann erfolgen bei jeder vollen Umdrehung
des Verdichters je zwei Umpolungen des Magneten 23. Die eine dieser Umpolungen
ist um 18o° gegenüber der anderen verschoben. Fällt also die eine in den Druckhub,
so fällt die andere notwendig in den Saughub. Da während dieser Phase das Ventil
ohnehin durch die Kräfte des strömenden Mediums offen gehalten wird, erfolgt durch
diese zlveite Umpolung keinerlei Beeinflussung des Ventilspiels. Diese Ausbildung
hat aber den Vorteil, daß die Magnete zur Steuerung der Saugventile auf der Vorder-
und auf der Rückseite des Kolbens parallel geschaltet werden können. Da die Saug-
und die Druckperioden auf den beiden Kolbenseiten um iso° gegeneinander versetzt
sind, ermöglicht jede Umpolung, die für das eine Saugventil
wirkungslos
verläuft, dem Saugventil der anderen Zylinderseite das Schließen.
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Bei der Ausführung der Schaltung nach Fig. i ist nur eine Magnetspule
23 erforderlich. Es ergeben sich aber vier Unterbrechungsstellen. Der gleiche Erfolg
bezüglich der Steuerwirkung läßt sich bei dem in Fig.2 skizzierten Ausführungsbeispiel
erzielen, bei welchem zwei Spulen 294 und 25 für jedes Ventil vorgesehen sind. Die
Verbindungsstelle 26 dieser beiden Spulen ist beispielsweise über Masse an den einen
Pol der Stromquelle angeschlossen, während die beiden anderen Enden 27 und 28 durch
die Schaltscheibe i i in Verbindung mit der verstellbaren Schaltbrücke i8 abwechselnd
mit dem zweiten Pol der Stromquelle in Verbindung gebracht werden. Bei dieser Anordnung
ergeben sich also zwar zwei oder eine größere paarige Anzahl von Spulen 24, 25,
dafür sind aber nur zwei Unterbrechungsstellen erforderlich.