-
Regelvorrichtung für Kreiselverdichter Um bei Kreiselverdichtern das
Pumpen zu vermeiden, werden besondere Mittel angewendet, z. B. Drosselvorrichtungen,
die das Zurückströmen des Fördermittels im Verdichter während des Pumpbestrebens
erschweren sollen, Abblasevorrichtungen, die das über den augenblicklichen Bedarf
verdichtete Fördermittel entweichen lassen, oder Aussetzervorrichtungen, bei denen
die Förderung in die Druckleitung zeitweise ganz aussetzt.
-
Vorliegende Erfindung betrifft eine Aussetzervorrichtung, die einen
bisher unerreicht niedrigen Kraftverbrauch während des Aussetzerbetriebes ermöglicht
und außerdem in Aufbau und Wirkungsweise einfach ist, denn es hat sich gezeigt,
daß verwickelte und vielteilige Vorrichtungen, die noch dazu. während langer Zeitbereiche
überhaupt nicht in Tätigkeit zu treten brauchen, sich leicht festsetzen und dann
zu Betriebsstörungen führen. Da ein Festsetzen besonders leicht vorkommt bei Vorrichtungen
mit verwickelten Ölsteuerungen, also an denjenigen Teilen, die den Übergang von
der einen zu der anderen Betriebsart einleiten, so wird bei der vorliegenden Anordnung
auf die Benutzung derartiger Mittel verzichtet und zur Einleitung des überganges
von Förderbetrieb zum Aussetzerbetrieb lediglich die Wirkung des bei. Kreiselverdichtern
allgemein angewendeten Rückschlagabsperrmittels benutzt, das zwischen Verdichter
und. Druckleitungsnetz in Ventil-oder Klappenform angeordnet ist zur Sicherung der
Netzleitung gegen unbeabsichtigtes Zurückströmen verdichteten Fördermittels bei
eintretendem Maschinenschaden.
-
Ohne den Geltungsbereich der Erfindung auf eine bestimmte Art Fördermittel
zu beschränken, sei in der Folge Luft als Fördermittel angenommen, wie solche z.
B. in Bergwerksturbokompressoren zu der unter Tage benötigten Druckluft verdichtet
wird und wobei der Verdichter die auf 6 bis 8 Atm. Überdruick verdichtete Luft in
ein weitverzweigtes Druckluftnetz fördert, aus dem die Druckluft ah zahlreichen
Zapfstellen entnommen wird.
-
In Verbindung mit einem Kreiselverdichter besteht die Wirkung des
erwähnten Rückschlagabsperrmittels bisher üblicher Anordnung bei Fehlen einer besonderen
Vorrichtung zur Verhütung des Pumpens darin, daß es sich bei Beginn des ersten Pumphubes
unter der Einwirkung des Netzdruckes selbsttätig schließt und dadurch den Verdichter
vom Netz absperrt. Der Luftstrom im Verdichter wird dadurch während einer kurzen
Zeitspanne unterbrochen, und im Verdichter tritt :eine plötzliche Stauung des Luftstromes
ein. Das hat zur Folge, daß die vor dem Rückschlagabsperrmittel anstehende Luft
in entgegengesetzter Richtung aus dem Verdichter zurückströmt und eine vorübergehende
Entspannung der Verdichterlufträume erfolgt.
Hieran anschließend
wird der .Verdichter wieder anfangen anzusaugen, zu verdichten und das vom Netzdruck
geschlossen gehaltene Rückschlagabsperrmittel zu öffnen versuchen. Ist hierbei durch
inzwischen erfolgte Druckluftentnahme aus dem Netz der Netzdruck genügend tief unter
den Verdichterenddruck vor dem Rückschlagabsperrmittel gesunken, so .öffnet sich
dieses wieder, und der Förderbetrieb setzt so lange- wieder ein, bis nach Auffüllen
des Netzes der Netzdruck wieder auf die Höhe des Verdichterenddruckes gestiegen
ist und ein neuer Pumphub einsetzt.
-
Diese an sich bekannte Einrichtung und Wirkungsweise des Rückschlagabsperrmittels
zwischen Verdichter und Netz wird bei vorliegender Erfindung in neuer Form und Anordnung
verwendet, indem das Rückschlagabsperrmitte16 aus der Druckleitung unmittelbar an
die letzte Stufe des Verdichters verlegt wird und außerdem nicht als einheitliches,
für die gesamt FÜrdermenge berechnetes Durchflußmittel ausgebildet, sondern in mehrfacher
Unterteilung symmetrisch zum Umfang des letzten Laufrades angeordnet und jedem Einzelventil
ein ganz bestimmter Teil des Gesamtförderstromes zugewiesen wird.
-
Dadurch wird die bei Kreiselverdichtern neue Wirkung erzielt, daß
beim Einsetzen eines Pumphubes ein erheblich kleineres Luftvolumen vom Netz abgesperrt
wird und das ZurückstrZmen dieses verkleinerten Luftvolumens bis zu seiner Entspannung
sich viel schneller, geräuschloser und infolge der symmetrischen Anordnung der Einzelventile
such gleichmäßiger vollzieht.
-
Das Pumpen: wird also in seiner nach außen hin wahrnehmbaren Wirkung
mit der neuen Anordnung stark gemildert.
-
Außerdem ermöglicht aber die neue Anordnung auch eine zusätzliche
Erniedrigung der Pumpgrenze dadurch, daß ein Teil der an der letzten Verdichterstufe
angeordneten Einzelventile ganz geschlossen wek@en kann. Dann findet die am Umfang
des letzten Verdichterlaufrades austretende Druckluft in den zu den geschlossenen
Rückschlagventilen führenden, untereinander abgetrennten Ventilkanunern keine Auslaßmöglichkeit
und staut sich in, diesen Räumen des Druckdeckels. Hierdurch entsteht ein Rückstau,
der sich in entsprechende Zonen der vorhergehenden Verdichtungsstufen fortpflanzt
und der zur Folge hat, daß die Laufräder des Verdichters nicht voll beaufschlagt
arbeiten.
-
Dadurch wird praktisch eine Erniedrigung der Fördermenge unter die
mit bekannten Mitteln einfacher Art erreichbare Pumpgrenze erzielt.
-
Genügt die Anwendung dieses Mitteis nicht, um - bei besonders geringem
Druckluftbedarf den Betrieb ohne Pumpen durchzuführen, so wird die vorstehend beschriebene
Einrichtung in bekannter Weise mit einer Absperrvorrichtung an der Laufradsaugöffnung
der ersten Verdichterstufe vereinigt, die bei Eintritt des Pumpens infolge der hierbei
stattfindenden Entspannung des Verdichterraumes die Verbindung zwischen Verdichter
und Saugleitung unterbricht, so daß jede Förderwirkung unterbunden wird und infolgedessen
auch in: der Saugleitung jede Strömung aufhört.
-
Die Wiederaufnahme der Förderung kann in bekannter Weise unter der
Einwirkung des um !einen gewissen Betrag gesunkenen Netzdruckes erfolgen durch Wiederöffner
der Absperrung der Laufradsaugöffnung der ersten Verdichterstufe.
-
Die Anordnung gestattet den Kraftbedarf des Verdichters im Leerlauf
durch Absaugen des Verdichterraumes niedriger zu halten, als es mit Vorrichtungen
geschieht, die die Förderwirkung auch im Leerlauf aufrechterhalten, indem sie die
dann noch geförderte Luft ins Freie abblasen und nur den Druck der Abblaseluft durch
Drosseln der Saugspannung so weiterniedrigen, daß der Verdichter im Leerlauf nicht
pumpt, die also nur das Abblasen von Luft höherer Spannung vermeiden. Bei, der neuen
Anordnung wird jedes Abblasen vermieden.
-
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel eines mit .der beschriebenen
Einrichtung ausgerüsteten Verdichters. Abb. i ist ein senkrechter Längsschnitt in
Leerlaufstellung, Abb.2 ist ein Schnitt nach A-B und Abb.3 ein Schnitt nach -C-la
der Abb. i..
-
Die. Luft wird durch die Saugleitung i am Saugstutzen 2 des Verdichters
angesaugt und gelangt durch. den Drehschieber 3 in die Saugöffnung 4 'des ersten
Laufrades. Von hier aus durchströmt die Luft die verschiedenen Stufen des Verdichters
und gelangt darin in -den im vorliegenden Ausführungsbeispiel in vier Ventilkammern
unterteilten Sammelraum 5 des Druckdeckels. Von hier aus muß die Luft durch die
Rückschlagventile 6 strömen, um in den Druckstutzen 7 und weiterhin durch die Druckleitung
8 in das Druckluftnetz 9 zu gelangen, das biei Stillstand der Maschine durch ein
von Hand betätigtes Absperrventil io gegen den Verdichter hin abgesperrt wird.
-
Die Beeinflussung der Absperrvorrichtung 3 der Saugöffnung der ersten
Verdichterstufe erfolgt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch den Druckunterschied
vor und hinter einer in der Saugleitung i angeordneten Meßdüse i i.
-
Bei Förderbetrieb hält der an den Druckentnahmestelllen 12 und i3
vorhandene Druckunterschied
einen in einem Flüssigkeitsbehälter
1 4 angeordneten, als Stromschalter dienenden Schwimmer 15 in der gestrichelt gezeichneten
Tieflage, in der der Strom an den Kontakten 16 unterbrochen ist und der Elektromagnet
17 wirkungslos bleibt. Infolgedessen befindet sich das Gewicht 18 in Tieflage und
belastet ein Ventil 20 (Abb.3), das dadurch auf seinen Sitz gedrückt wird und die
in -der Leitung i9 vorhandene Netzdruckluft vom Zylinder 21 und Kolben 22 absperrt,
hierbei gleichzeitig den Zylinder 21 entlüftend. In dieser Stellung wird die Absperrvorrichtung
3 durch ein Gewicht 29 geöffnet gehalten entsprechend der in der Abb.3 gestrichelt
gezeichneten Stellung.
-
Fängt der Verdichter in der durch die neuartige Anordnung der Rückschlagventile
stark abgeschwächten Weise an zu pumpen, so tritt eine Entspannung des Verdichterraumes
ein, der Druckunterschied bei iz und 13 verschwindet, der Schwimmer 15 steigt in
die in Abb. i ausgezogen gezeichnete Lage und stellt den Stromschluß an den Kontakten
16 her. Dadurch hebt der Elektromagnet 17 das Gewicht 18 an und entlastet das Ventil
2o, das sich hebt und die Entlüftung des Zylinders 21 unterbricht. Die in dier Leitung
i9 vorhandene Druckluft tritt in den Zylinder ä 1 ein, drückt den Kolben 22 nach
links, und die mit dem Kolben 2 i verbundene Druckrolle 2:1 bewegt den Hebel 25
der bisher geöffnet gewesenen Absperrvorrichtung 3-entgegen der Kraft einer Feder
23 in die in Abb.3 ausgezogen gezeichnete Schließlage, die sich selbsttätig durch
Einfallen einer Sperrklinke 26 sichert. Gleichzeitig wird unter der Einwirkung des
bei 31 auf die Spindelfläche eines Kegels des Ventils 27 wirkenden Netzdruckes die
Verbindung des Verdichterraumes mit einer Absaugeleitung 28 hergestellt, durch die
die im Verdichter noch vorhandene Luft abgesaugt wird, wodurch der Kraftbedarf des
Verdichters praktisch auf den Betrag der Lagerreibung gebracht werden kann. Jetzt
ist die Förderung unterbrochen und kann erst wieder beginnen, wenn durch vorgeschrittene
Entnahme von Druckluft aus dem Netz der Netzdruck um einen gewissen einstellbaren
Betrag gesunken ist. In dem :Maße, wie der Netzdruck nun sinkt, bewegt sich der
Kolben 21 unter dem Druck der dann überwiegenden Spannung der Feder 23 allmählich
nach rechts, bis kurz vor Erreichen der rechten Endlage der Bund 32 'die Sperrklinke
26 anhebt und der Hebel 25 der Absperrvorrichtung 3 durch die Zugkraft des Gewichtes
29 in die in Abb. 3 gestrichelt gezeichnete Offenlage zurückgeführt wird. Jetzt
kann der Verdichter wieder ansaugen, der Druckunterschied bei 12 und 13 stellt sich
wieder ein, der Schwimmer 15 sinkt, schaltet den Strom aus, der Elektromagnet läßt
das Gewicht 18 fallen, das Ventil 2o schließt den Druckluftzutritt aus der Leitung
i9 ab und entlüftet den Zylinder 2 i. Durch den jetzt im Verdichter vorhandenen
Förderdruck wird das Absaugeventil 27 geschlossen und die Verbindung des Verdichterraumes
mit der Absaugeleitung 28 unterbrochen.
-
Durch die Verbindung der neuen Anordnung der Rückschlagv entile mit
der beschriebenen Absperrvorrichtung der Saugöffnung der ersten Verdichterstufe
zu einer Aussetzervorrichtung werden gegenüber bekannten Aussetzervorrichtungen
folgende Vorteile erreicht.
-
i. Zur Einleitung des Aussetzerbetriebes kann ohne Betriebsnachteile
der erste Pumpvorgang benutzt werden, weil das Pumpen nur stark abgeschwächt auftritt.
-
2. Durch Fortfall des sonst beim Pumpen stattfindenden Rückstromes
der zwischen der letzten Verdichterstufe und dem Rückschlagventil in der Druckleitung
aufgespeicherten Druckluft wird die zum Verdichten dieser Druckluftmenge auf vollen
Enddruck periodisch wiederkehrend aufzuwendende Verdichtungsarbeit gespart.
-
3. Das bei der bisher üblichen Anordnung des Rückschlagventils in
der Druckleitung neben diesem übliche Absperrventil i o kann bei erforderlich werdendem
Einstellen kleiner Fördermengen immer ganz offen bleiben und die Verringerung der
Fördermenge durch zeitweises Schließen einiger Einzelrückschlagventile 6 erfolgen.
Dadurch wird zunächst der durch Drosseln der Fördermenge mit dem Absperrventil i
o verbundene erhebliche Druckverlust und die ihm entsprechende Verdichtungsarbeit
gespart. Außerdem wird ein erheblicher Teil des Druckverlustes gespart, der dadurch
entsteht, daß beim Herunterdrosseln der Fördermenge auf das kleinstmögliche Maß
die dann noch geförderte, nur geringe Luftmenge den Widerstand des großen, für die
größte vorkommende Fördermenge bemessenen und dementsprechend schwer belasteten
Rückschlagventils überwinden muß, das infolge seiner Schwere auch unempfindlicher
ist und zum H.ängenbleiben neigt, stoßweise arbeitet und das Pumpen begünstigt.
Demgegenüber bleibt bei der neuen Anordnung der zu überwindende Widerstand der Rückschlagventile
6 immer in normalen Grenzen, da die Möglichkeit des Schließens einzelner Rückschlagventile
6 in bezug auf die Belieferung des Drucknetzes eine Art Füllungsänderung darstellt,
die gestattet, die jeweils für die Förderung freigegebenen Einzelrückschlagventile
immer nahezu mit derjenigen Fördermenge zu beschicken, für die sie bemessen sind,
also der durch das einzelne
Ventil geförderten Luftmenge auch immer
nur den geringstmöglichen Widerstand entgegenzusetzen.
-
Die vorstehend angeführten Vorteile beim Arbeiten des Verdichters
im Aussetzerbetrieb sind ohne die neue Anordnung der Rückschlagventile 6 nicht zu
erreichen. Insbesondere ist es bei großen, vielstufigen Kompressoren, deren Welle
ziemlich lang ist und deshalb nicht starr ausgeführt werden kann, nicht möglich,
die mit dem Eintritt des Pumpens bei der bisher üblichen Rüekschla.gventilanordnung
verbundenen Erschütterungen und Stöße ohne Nachteile für die Mascbine dauernd wiederkehrend,
wie es beim Au;ssetzerbetrieb der Fall ist, in: Kauf zu nehmen, von der Verschwendung
an Antriebsenergie ganz abgesehen.
-
Die neue Anordnung bietet mithin den Vorteil, ohne besondere Bauteile
zur Einleitung des Verdichterleerlaufes den unschädlich gemachten Pumpvorgang mit
einer einfachen Absperrung der Saugöffnung der ersten Verdichterstufe zu einer °gegenüber
Bekanntem einfacheren und wirtschaftlicheren Aussetzerregelung zu verbinden.