Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb und zur Wartung eines Kompressors mit zumindest einer Ventil baugruppe.

Übliche Kompressoren, insbesondere Kolbenkompressoren, weisen Ein- und Auslassventile auf, welche einem Verschleiß unterliegen und üblicherweise in regelmäßigen Intervallen ersetzt werden müssen.

Im Hinblick auf diese Problematik ist es Aufgabe der Erfindung, den Betrieb eines Kompressors dahingehend zu verbessern, dass die Ventil- Standzeiten verlängert werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb und zur Wartung eines Kompressors mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Un- teransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt ein Betriebsverfahren bzw. Wartungsverfahren für einen Kompressor, insbesondere einen Kolbenkompressor dar, welcher zumindest eine Ventilbaugruppe aufweist, welche in regelmäßigen Abständen verschleißbedingt zu ersetzten ist. Zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Ventilbaugruppe und der Kompressor in spezieller Weise ausgestaltet und zwar in der Weise, dass die Ventilbaugruppe symmetrisch ausgebildet ist und einen Einbau in den Kompressor in zwei unterschiedlichen, um 180° zu- einander gedrehten Lagen ermöglicht. Die Ventilbaugruppe weist dazu zumindest ein erstes und ein zweites Ventil auf, von welchen im Betrieb eines als Einlassventil und eines als Auslassventil fungiert. Das zumindest eine erste und das zumindest eine zweite Ventil weisen dabei in bekannter Weise jeweils zumindest ein Ventil- bzw. Verschlusselement so- wie einen korrespondierenden Ventilsitz auf, an welchem das Verschlusselement dichtend zur Anlage kommen kann, um einen Strömungsweg zu verschließen. Die Ventilbaugruppe weist dazu ein Ventilgehäuse auf, in welchem die Ventilelemente und die Ventilsitze angeordnet bzw. ausgebildet sind. Für jedes Ventil gibt es Ein- und Auslass- Öffnungen, durch welche das Gas in das Ventil ein- und austreten kann. Der Ventilsitz ist vorzugsweise jeweils mit der Einlassöffnung des Ventils verbunden.

Die beiden Ventile sind in der Ventilbaugruppe im Querschnitt punkt- symmetrisch zueinander angeordnet. D. h. die beiden Ventile sind punktsymmetrisch bezüglich einer sich quer zur Strömungsrichtung der Ventile erstreckenden Achse angeordnet. Insbesondere haben beide Ventile denselben Strömungsquerschnitt. Dies ermöglicht eine Drehung der Ventilbaugruppe um diese Symmetrieachse um 180°, um zwei mög- liehe Einbaulagen mit identischer Funktion zu realisieren. Aufgrund dieser Symmetrie haben das erste und das zweite Ventil entgegengesetzte Strömungsrichtungen. So fungiert stets ein Ventil als Einlassventil während das andere mit entgegengesetzter Strömungsrichtung als Auslassventil wirken kann. Die Symmetrieachse bildet eine zentrale Achse, um welche die Baugruppe gedreht werden kann und bezüglich deren die zwei zueinander um 180° gedrehten Lagen bzw. Einbaulagen der Ventilbaugruppe in dem Kompressor definiert sind. In einer ersten Einbaulage bildet das erste Ventil der Ventilbaugruppe das Einlassventil und das zumindest eine zweite Ventil ein Auslassventil. In einer zweiten mögli- chen Einbaulage, in welcher die Ventilbaugruppe bezüglich der ersten Einbaulage um die zentrale Achse um 180° gedreht ist, bildet das erste Ventil ein Auslassventil und das zumindest zweite Ventil fungiert als Einlassventil.

Diese Ausgestaltung der Ventilbaugruppe und des Kompressors ermög- licht ein erfindungsgemäßes Betriebsverfahren, gemäß dem der Kompressor derart betrieben wird, dass zunächst die Ventilbaugruppe für eine vorbestimmte erste Zeitspanne in dem Kompressor in seiner ersten Lage bzw. Einbaulage genutzt wird. D. h. beispielsweise für eine vorbestimmte Betriebsstundenzahl wird die Ventilbaugruppe so eingesetzt, dass das zumindest eine erste Ventil als Einlassventil und das zumindest eine zweite Ventil als Auslassventil arbeitet. Anschließend wird die Ventilbaugruppe aus dem Kompressor ausgebaut bzw. von diesem getrennt und um die zentrale Achse um 180° gedreht wieder in den Kompressor eingebaut bzw. mit diesem verbunden. So wird die Ventilbau- gruppe in die zweite Lage bzw. Einbaulage gebracht, in der nun das zumindest eine erste Ventil als Auslassventil und das zumindest eine zweite Ventil als Einlassventil arbeitet. In dieser zweiten Einbaulage wird der Kompressor dann für eine zweite vorbestimmte Zeitspanne betrieben. Nach dieser zweiten vorbestimmten Zeitspanne, d. h. einer weite- ren vorgegebenen Betriebsstundenzahl wird dann die gesamte Ventilbaugruppe durch eine neue Ventilbaugruppe ersetzt, welche ebenso zunächst in ihrer ersten Einbaulage und nach einer vorbestimmten Zeitspanne gedreht in ihrer zweiten Einbaulage betrieben wird. Dieses erfindungsgemäße Betriebsverfahren, gemäß dem eine Ventilbaugruppe nicht direkt nach einer vorbestimmten Betriebsstundenzahl ersetzt wird, sondern in gedrehtem Zustand noch für eine weitere vorbestimmte Betriebsstundenzahl weiter genutzt wird, hat den Vorteil, dass insgesamt die Standzeit der Ventilbaugruppe verlängert werden kann. Dies rührt daher, dass üblicherweise der Verschleiß, insbesondere eine Verkokung am Auslassventil größer als am Einlassventil ist. Durch die Drehung wird erreicht, dass beide Ventile der Ventilbaugruppe für eine bestimmte Zeit dem höheren Verschleiß auf der Auslassseite ausgesetzt sind, sodass insgesamt der höhere Verschleiß, welcher an der Auslassseite auftritt, nicht nur auf ein Ventil wirkt, sondern zeitlich auf beide Ventile verteilt wird, sodass insgesamt ein gleichmäßigerer Ver- schleiß beider Ventile erreicht wird und so die Standzeit der Ventilbaugruppe erhöht wird.

Bevorzugt ist die erste vorbestimmte Zeitspanne kürzer gewählt als eine Zeitspanne, nach welcher der Verschleiß des Auslassventils so groß ist, dass die Ventilbaugruppe ersetzt werden muss. Bevorzugt ist die erste Zeitspanne so gewählt, dass sie im Bereich der Hälfte bis Zweidrittel, vorzugsweise bei etwa Dreiviertel der Betriebsstundenzahl liegt, nach der das Auslassventil üblicherweise zu ersetzen ist. Weiter bevorzugt sind die erste vorbestimmte Zeitspanne und die zweite vorbestimmte Zeitspanne gleich lang. Dies hat den Vorteil, dass gleichmäßige Wartungsintervalle gegeben sind. Idealerweise wird die erste vorbestimmte Zeitspanne, nach welcher die Ventilbaugruppe umgedreht wird, so gewählt, dass die erste und die zweite vorbestimmte Zeit- spanne zusammen etwa der anderthalbfachen Betriebsstundenzahl entsprechen, nach welcher üblicherweise aufgrund des Verschleißes des Auslassventils die Ventilbaugruppe zu ersetzen ist. Wenn gleichzeitig beispielsweise die erste vorbestimmte Zeitspanne dreiviertel der Betriebsstundenzahl beträgt, nach der üblicherweise ein Verschleiß des Auslassventils angenommen wird, kann auf diese Weise bei einer Verkürzung der Wartungsintervalle um 25 % die Standzeit der Ventilbaugruppe gleichzeitig um 50 % erhöht werden.

Wie oben dargelegt, handelt es sich bei dem Kompressor, bei welchem das beschriebene Verfahren zur Anwendung kommt, bevorzugt um einen Kolbenkompressor. Ein solcher Kolbenkompressor weist üblicher- weise jeweils eine der vorgenannten Ventilbaugruppen pro Zylinder auf.

Weiter bevorzugt sind die zumindest zwei Ventile der Ventilbaugruppe als Plattenventile ausgebildet. Es ist jedoch grundsätzlich auch eine Ausbildung als Lamellenventile möglich. Die Verwendung eines Plattenventils ist von Vorteil, da mit diesem eine höhere Standzeit erreicht werden kann. Bei einer speziellen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine Ventilbaugruppe zum Einsatz kommen, welche zwei zueinander parallel angeordnete erste Ventile und zwei zueinander parallel angeordnete zweite Ventile aufweist. Bei einer solchen Ausgestaltung sind die beiden parallelen ersten Ventile in der oben beschriebenen Weise symmetrisch bzw. punktsymmetrisch zu den zwei zueinander parallelen zweiten Ventilen angeordnet. D. h. es liegt eine Punktsymmetrie im Querschnitt vor, wobei der Symmetriepunkt auf der oben beschriebenen zentralen Achse liegt. Wie bei der Ausführungsform mit einem ersten und einem zweiten Ventil weisen die ersten und zweiten Ventile jeweils gleiche Strömungsquerschnitte auf, sodass ein Tausch zwischen Einlass und Auslass in der vorangehend beschriebenen Weise ohne Funktionsbeeinträchtigung möglich ist.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren näher anhand der beigefügten Figuren beispielhaft beschrieben. In diesen zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Ventilbaugruppe auf deren Oberseite, Fig. 2 eine Draufsicht auf die Unterseite der Ventilbaugruppe gemäß Fig. 1 , Hg. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie A - A in Fig. 1 ,

Hg. 4 die Schnittansicht gemäß Fig. 3 um 180° gedreht,

Hg. 5 schematisch den Verschleiß einer Ventilbaugruppe ohne

Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Hg. 6 schematisch den Verschleiß der Ventilbaugruppe

Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die in den Figuren 1 - 4 gezeigte Ventilbaugruppe 1 stellt eine Ventilbaugruppe 1 für einen Kolbenkompressor dar, welche an einem Zylinder eines Kolbenkompressors angeordnet wird. Die hier gezeigte Ventilbaugruppe weist zwei erste Ventile 2 und zwei zweite Ventile 4 auf. Dabei haben die ersten Ventile 2 eine entgegengesetzte Strömungsrichtung zu den zweiten Ventilen 4 und sind insgesamt symmetrisch bezüglich einer zentralen Achse Y ausgebildet. D. h. es besteht in den Schnittansichten gemäß Figuren 3 und 4 eine Punktsymmetrie. D. h. die ersten Ventile 2 sind identisch zu den zweiten Ventilen 4, weisen jedoch eine entgegengesetzte Strömungsrichtung auf.

Figur 3 zeigt schematisch die Anordnung der Ventilbaugruppe 1 gemäß Figuren 1 und 2 in einem Kolbenkompressor an einem Zylinder 6. Figur 3 zeigt dabei eine erste Einbaulage, in welcher die ersten Ventile 2 als Einlassventile mit einem Einlass 8 und die zweiten Ventile 4 als Auslassventile mit einem Auslass 10 verbunden sind. Die Ventile 2 und 4 bestehen dabei in bekannter Weise, wie in Figur 4 anhand eines Ventils 4 gezeigt, aus einem Ventil- bzw. Verschlusselement 12, welches von einer Feder 14 in seine Verschlussposition gedrückt wird, in welcher das Verschlusselement an einem zugehörigen Ventilsitz in der Ventilbaugruppe 1 anliegt. Jedes Ventil 2, 4 weist dabei bogenförmige Eintrittsöffnungen 1 6 und Austrittsöffnungen 18 auf. Die Austrittsöffnungen 18 weisen ne- ben entsprechenden, allerdings größeren bogenförmigen Öffnungen zwischen diesen noch einzelne Löcher auf. Die Eintrittsöffnungen 16 und Austrittsöffnungen 18 sind in einem Ventilgehäuse 19 der Ventilbaugruppe 1 ausgebildet, in welchem die Verschlusselemente 12 gehalten bzw. beweglich gelagert sind.

Figur 4 zeigt eine zweite Einbaulage der Ventilbaugruppe 1 , in welcher diese gegenüber der Einbaulage in Figur 3 um die Achse Y um 180° gedreht ist, sodass in dieser zweiten Einbaulage die Ventile 4 als Einlass- ventile mit dem Einlass 8 und die Ventile 2 als Auslassventile mit dem Auslass 10 verbunden sind.

Figur 5 zeigt die verbleibende Ventillebensdauer T über die Zeit t aufgetragen. Dabei zeigt Figur 5 den Verlauf ohne Anwendung des erfin- dungsgemäßen Verfahrens. Die obere Kurve zeigt die verbleibende Lebensdauer TE der als Einlassventile arbeitenden Ventile 2, 4, während die untere Kurve die verbleibende Lebensdauer TA der als Auslassventile arbeitenden Ventile 2, 4 zeigt. Es ist zu erkennen, dass die Auslassventile deutlich schneller verschleißen, d. h. die verbleibende Lebensdauer TA der Auslassventile wesentlich schneller abnimmt bis zu der erwarteten Lebensdauer L, bei welcher das Auslassventil erwartungsgemäß verschlissen ist, d. h. die verbleibende Lebensdauer TA im Wesentlichen 0 ist. Figur 6 veranschaulicht das erfindungsgemäße Verfahren, gemäß dem zunächst die Ventilbaugruppe 1 in ihrer ersten in Figur 3 gezeigten Einbaulage für eine vorbestimmte Zeitspanne ti betrieben wird. Der Verschleiß erfolgt in diesem Zustand zunächst so, dass die erwartete Restlebensdauer T2 der ersten Ventile 2, welche als Einlassventile arbeiten, im Wesentlichen in der Form abnimmt, wie die Lebensdauer TE in Figur 5. Entsprechend nimmt die erwartete Restlebensdauer T4 über die Zeitspanne ti der zweiten Ventile 4, welche als Auslassventile arbeiten, in der Weise ab, wie die Restlebensdauer TA für die Auslassventile in Figur 5. Zu dem Zeitpunkt U wird die Ventilbaugruppe 1 , wie oben beschrieben, umgedreht und um 1 80° gedreht und in ihrer zweiten Einbaulage eingesetzt, wie in Figur 4 gezeigt. In dieser Einbaulage wird die Ventil- baugruppe für eine zweite vorbestimmte Zeitspanne h betrieben bis zur erwarteten Lebensdauer L', bei welcher dann die Ventilbaugruppe 1 vollständig getauscht wird. In der Zeitspanne h erfolgt der Verschleiß der ersten Ventile 2, welche nun als Auslassventile fungieren, entsprechend dem Verlauf der Kurve TA, während der Verschleiß der zweiten Ventile 4, welche nun als Einlassventile fungieren, entlang dem Verlauf der Kurve TE in Figur 5, d. h. deutlich langsamer erfolgt. So wird erreicht, dass beide Ventile 2 und 4 im Wesentlichen zum gleichen Zeitpunkt L' ihre Verschleißgrenze erreichen. So wird die Gesamtstandzeit um den Wert DT verlängert, welcher in etwa 40 % der erwarteten Lebensdauer L, welche in Figur 5 gezeigt ist, entspricht. Der Zeitpunkt U, zu welchem die Ventil baugruppe um 1 80° gedreht wird, liegt dabei entsprechend vor der erwarteten Lebensdauer L, sodass das Umdrehen erfolgt, bevor die zunächst als Auslassventile arbeitenden Ventile 4 ihre Verschleißgrenze erreicht haben. D. h. gemäß dem erfindungsgemäßen Verfah- ren verschleißen zunächst die zweiten Ventile 4 schneller und die als Einlassventile arbeitenden ersten Ventile 2 langsamer. Nach dem Zeitpunkt U, in welchem die Ventilbaugruppe 1 umgedreht wird, erfolgt dies umgekehrt, d. h. die ersten Ventile 2, welche nun als Auslassventile arbeiten, verschleißen schneller, während die nun als Einlassventile ar- beitenden zweiten Ventile 4 langsamer verschleißen, wie an dem Kurvenverlauf in Figur 6 zu erkennen ist. Bezugszeichenliste

1 - Ventilbaugruppe

2 - erste Ventile

4 - zweite Ventile

6 - Zylinder

8 - Einlass

1 0 - Auslass

1 2 - Verschlusselement

1 4 - Feder

1 6 - Eintrittsöffnungen

1 8 - Austrittsöffnungen

1 9 - Ventilgehäuse L, L' - erwartete Lebensdauer der Ventilbaugruppe

TE, ΤΑ, Ϊ2, T4 - Restlebensdauer der Ventile

t - Zeit

ti - erste Zeitspanne

h - zweite Zeitspanne

U - Zeitpunkt

DT - Standzeitverlängerung

Y - Symmetrieachse