Der Einfluss Des Ventildesigns Auf Die Leistung Eınes Kolbenverdichters

In dieser Studie wurde experimentell untersucht, wie sich das Ventilsystem von Luftkolbenkompressoren, das für die Aufnahme von Luft in den Zylinder, die Komprimierung, Druckerhöhung und das Ausstoßen aus dem Zylinder verantwortlich ist, auf die Leistung des Kompressors auswirkt. Es wurde festgestellt, dass die von Kolbenkompressoren aufgenommene Leistung von den Federkräften der Ansaug- und Auslassventile abhängt. Die Experimente zeigten, dass eine Reduzierung der Federkräfte zu einer geringeren Leistungsaufnahme des Kompressors führt.

Die Konstruktionsparameter der Ansaug- und Auslassventile, die in Kolbenkompressoren verwendet werden, beeinflussen den Betrieb des Kompressors direkt. Im Ventilsystem ist die Ansaugseite für die Aufnahme der Luft in den Zylinder verantwortlich, während die Auslassseite die komprimierte und verdichtete Luft aus dem Zylinder abführt.

Kolbenkompressoren werden allgemein verwendet, um Druckluft für pneumatische Werkzeuge und luftbetriebene Geräte bereitzustellen. Die Hauptkomponenten eines Kolbenkompressors umfassen das Kurbelgehäuse, die Kurbelwelle, die Pleuelstangen, die mit den Pleuelstangen verbundenen Kolben, die Kolbenbolzen und Lager, die Zylinder, in denen sich die Kolben bewegen, das Ventilsystem sowie den Zylinder auf dem Ventilsystem. Die Position dieser Elemente ist in Abbildung 1 dargestellt.

Diese Studie wurde an konzentrischen Ventilen durchgeführt, deren Komponenten in Abbildung 2 dargestellt sind. Bei konzentrischen Ventilen wird Luft durch den Unterdruck aufgenommen, der durch die Bewegung des Kolbens vom oberen Totpunkt (TDC) zum unteren Totpunkt (BDC) erzeugt wird. Während der Luftansaugung bleibt die Auslassseite des Ventils geschlossen. Die Ansaugung ist abgeschlossen, wenn der Kolben den unteren Totpunkt erreicht hat. Während der Bewegung des Kolbens vom unteren zum oberen Totpunkt wird die Luft im Zylinder komprimiert. Ab einem bestimmten Punkt des Kompressionshubs wird die komprimierte Luft durch Öffnen der Auslassseite des Ventils aus dem Zylinder ausgestoßen, während die Ansaugseite geschlossen bleibt.

Im Rahmen der Studie wurde ein dreistufiger Kolbenkompressor mit einem Druck von 40 bar verwendet (Abbildung 3). Dieser Kompressor, bei dem die Luftzufuhr und -abfuhr zu den Zylindern über ein konzentrisches Ventilsystem erfolgt, wird von einem 4-poligen Elektromotor mit einer Leistung von 30 kW angetrieben. Im ersten Kompressionsstadium des Kompressors sind zwei Druckfedern und drei Ansaugfedern (Abbildung 1) in Reihe geschaltet. Pro Zylinder sind je ein Ansaug- und ein Auslassventil montiert, die je nach Luftströmungsrichtung öffnen und schließen. Durch Änderungen der Federanzahl im Ventil wurden die Druckänderungen im Zylinder und die Leistungsaufnahme des Kompressors beobachtet.

Zur Messung der Leistungsaufnahme des Kompressors wurde ein Drehmomentmesser mit einer Genauigkeit von ±0,1 % F.S. und ein Drucktransmitter mit einer Messgenauigkeit von ±0,05 % F.S. verwendet. Drucksensoren zur Messung des Zylinderdrucks wurden durch das Bohren von fünf Gewindebohrungen in der Nähe des Auslassbereichs des Ventils installiert. Die verwendeten Drucktransmitter und Drehmomentmesser sind in Abbildung 4 dargestellt. Die Daten wurden mit einem Dewe45-Datenlogger und der Dewesoft-Software aufgezeichnet.