AT130521B - Verfahren und Einrichtung zur stufenweisen Mengenregelung von Verdichtern. - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zur stufenweisen Mengenregelung von Verdichtern.

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AT130521B
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  Verfahren und Einrichtung zur stufenweisen Mengenregelung von Verdichtern. 



   Bei dem bekannten Verfahren für stufenweise Mengenregelung von ein-oder mehrstufigen Verdichtern wird durch eine Steuerung mittels eines vom Luftbehälter   der Höchstdruckstufe   des Verdichters betätigten Kontaktmanometers eine stufenweise Regelung dadurch erreicht, dass mittels elektrischer Mittel schädliche Räume zugeschaltet oder die Ansaugventile offen gehalten werden. Diese Einrichtung hat den Mangel, dass eine zweite Energiequelle zu ihrer Betätigung notwendig ist ; zudem besteht der sehr verwickelte Regler aus vielen Einzelteilen, die Fehlerquellen ergeben. Besonders zu befürchten ist ein unzuverlässiges Arbeiten des Kontaktmanometers, wenn sich bei häufigem Schalten Schmorstellen an den Kontakten bilden. 



   Es ist nun denkbar, die Regelung auch in der Weise durchzuführen, dass ein Steuerkolben, auf den der Druck der höchsten Stufe zur Wirkung gebracht wird, durch ein Gewicht im Gleichgewicht gehalten und beim Überschreiten des normalen Druckes der höchsten Verdichterstufe unter Einwirkung zusätzlicher Gewichte entgegen der Gewichtswirkung verschoben wird, wobei er auf seinem Wege nacheinander 
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 gibt, die eine stufenweise Abschaltung der Stufe oder Zuschaltung schädlicher Räume bewirkt. 



   Eine solche Steuereinrichtung arbeitet jedoch nicht genau, weil ihre bewegten Massen sehr gross sind und daher eine Regelung innerhalb geringer Steuergrenzen nicht zulassen. Zwar ist mit Hilfe von Federn eine Verminderung der Massen bzw. der Trägheit   möglich,   doch müssten die Federn trotz der grossen Vorspannung, die dem Druck   der Höchstdruekstufe entsprechen   muss, noch eine hinreichende Durchbiegung für den Steuerweg erhalten, was technisch bauliche Schwierigkeiten bereitet. Ist der Druck der letzten Stufe beispielsweise 8 atü, dann muss die Feder eine Vorspannung haben, die diesem Druck entspricht.

   Da aber bei   Drucküberschreitung   innerhalb eines Regelbereiches von      Atm. beispielsweise vier Stufen abzuschalten sind, so wird der Regelweg zu gering, um eine genaue Steuerung der Stufen zu erreichen. Durch eine Zwischenschaltung von Hebeln zur Vergrösserung des   Steuerweges   würden Fehlerquellen entstehen, und es würde die Trägheit der Steuereinrichtung vergrössert werden. 



   Eine genaue Steuerung ist jedoch   durchführbar,   wenn erfindungsgemäss der auf einer Seite eines Steuerkolbens einwirkende normale Druck der zu regelnden Verdichterstufe durch eine konstante Gegenkraft mit möglichst geringer Trägheit, beispielsweise durch den Druck einer Zwischenstufe des Verdichters oder eines sonstigen Behälters mit gleichbleibendem Druck oder durch den Auftrieb eines Schwimmkörpers, ausgeglichen wird und der Steuerkolben Steuerkanäle für die Betätigung der Regeleinrichtung verdeckt, von denen erst beim Überschreiten des normalen Druckes ein oder mehrere durch Verschieben des Kolbens freigegeben werden. Der der Drucksteigerung der letzten Verdichterstufe entsprechende Überdruck wird hiebei innerhalb des Steuerbereiches durch eine zusätzliche Kraft ohne erhebliche Trägheit, wie z.

   B. durch eine Feder, durch Druckluft oder zusätzliche   Auftriebsscheiben   von leichtem Gewicht, ausgeglichen. 



   In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise schematisch dargestellt. 



   Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die dem Druck der letzten Stufe das Gleichgewicht haltende Gegenkraft vom Druck einer Zwischenstufe gebildet und die während des Steuervorganges wirkende zusätzliche Kraft durch eine Feder ausgeübt wird ; rechts seitlich von dieser Figur ist das Diagramm für die Steuerwirkung angegeben. 

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   Fig. 2 zeigt eine Steuereinrichtung, bei der der Auftrieb eines Schwimmers von geringem Gewicht die konstante Gegenkraft liefert, während die zusätzliche Steuerkraft durch leichte Auftriebsseheiben ausgeübt wird ; ein Diagramm des Steuervorganges ist rechts seitlich dargestellt. 



   Fig. 3 zeigt die Verbindungsleitungen zwischen der Regelvorrichtung und den Zuschaltventilen bzw. den Vorrichtungen zum Offenhalten der Saugventile an. 



   In diesen Figuren bezeichnet 1 einen Steuerzylinder, 2 einen Steuerkolben, 3, 4,5, 6 Kanäle, deren Steuerkante die aufeinanderfolgenden Schaltstufen steuern, 7 einen Kanal für die   Druckluftzuführung   
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 auf den die Gegenkraft ausgeübt wird, 15 eine Verbindungsstange zwischen den Kolben 2 und 14,   16   eine Abluftöffnung, 17 einen Kanal für die Zuführung der Druckluft von konstantem Druck, 18 eine Feder. 



  20 einen Schwimmer, 21 Quecksilber, 22, 23, 24, 25 Stufenauftriebsscheiben,   30-31, 32-33, 34-35.   36-37 sind Schaltwege auf der X-Achse des Diagramms, u. zw. in Abhängigkeit von den   Schaltdrücken   aufgetragen : Mit 40, 41, 42 und 43 sind Kanäle bezeichnet, die zu einer Antriebsvorrichtung führen. 50 bezeichnet den Niederdruck-, 51 den Hochdruckzylinder eines Verbundverdichters, 52 ein Zuschaltventil, durch das ein schädlicher Raum 53 dem Niederdruckzylinder zugeschaltet wird, 54 ein Zuschaltventil, durch das ein schädlicher Raum 55 dem Hochdruckzylinder zugeschaltet wird, 56 ein Ventil am Niederdruckzylinder, 57 einen Kanal, der die Verbindung des Ventils 56 mit der Atmosphäre herstellt, 58 ein Ventil am Hochdruckzylinder und 59 einen Kanal, der die Verbindung des Ventils 58 mit der Atmosphäre herstellt. 



   In einem Steuerzylinder 1 ist ein Kolben 2 angeordnet, der Druck der höchsten Stufe durch den Kanal 7 erhält und durch die Verbindungsstange 15 mit dem im Zylinder 13 befindlichen Kolben 14 gekuppelt ist. Dieser Kolben erhält durch die Öffnung 17 konstanten Druck von einer   Verdichterzwischen-   stufe oder einem Luftbehälter. 



   Ist z. B. der Druck der letzten Verdichterstufe 8 Atm, dann hält der Druck auf den Kolben 2 dem Druck auf den Kolben 14 das Gleichgewicht ; der Steuerkolben 2 hat jetzt im Zylinder 1 eine solche Lage, dass die Kanäle 3, 4, 5 und 6 überdeckt, die Kanäle   8,   9, 10 und 11 dagegen offen sind. Etwa infolge von Undichtigkeiten am Steuerkolben 2 hindurch strömende Druckluft kann durch die Kanäle   8,   9, 10 und 11 und die   Abluftöffnung   16 in die Atmosphäre treten. Es wird hiedurch vermieden, dass eine   unerwünschte   Regelung des Verdichters durch Ansammeln von Leckluft in den Kanälen 40, 41, 42 und 43, die mit den Kanälen 3, 8 bzw. 4, 9 bzw. 5, 10 oder 6, 11 in Verbindung stehen, erfolgt. 



   Steigt der Druck der   höchsten   Stufe über 8 Atm., dann findet eine Verschiebung der Kolben 2 und 14 statt, wobei eine Spannung der bis dahin unbelasteten Feder 18 erfolgt. Da die Feder lediglich den Überdruck über 8 Atm. aufzunehmen hat, kann sie sehr weich sein, so dass einer geringen Druckzunahme ein grosser Steuerweg entspricht. Bei der Verschiebung wird zunächst der Abluftkanal 8 geschlossen und erst dann der Zuluftkanal 3 freigegeben. Die Druckluft tritt nun in den Kanal 40 und löst das Antriebsorgan für die Mengenregelung am Verdichter aus. In der gezeichneten Kolbenstellung, bei der der Kanal 3 ganz geöffnet ist, sind die Zuluftkanäle 4, 5 und 6 für die Druckluft der übrigen Schaltstufen geschlossen, die Abluftkanäle 9, 10, 11 und 16 jedoch offen, damit keine unbeabsichtigte Steuerung durch Leckluft eintritt. 



   Bei weiteren Steigungen des Druckes der höchsten Stufe werden die Zuluftkanäle 4, 5 und 6 nacheinander geöffnet, wobei die zugehörigen Abluftkanäle 9, 10 und 11 in jedem Falle vorher abgeschlossen werden. Sind alle Stufen geschaltet, so ist die Liefermenge gleich Null. 



   Beim Rückgange des Steuerkolbens 2 infolge Verminderung des Druckes der höchsten Stufe bleibt zunächst der Abluftkanal der jeweiligen Steuerstufe durch den Steuerkolben 2   überdeckt,   bis ein bestimmter Druckabfall erreicht ist. Erst dann wird der entsprechende Zuluftkanal geschlossen und. darauf der Abluftkanal geöffnet. Der Regelvorgang ist aus dem seitlich rechts angegebenen Diagramm ohne weitere Erläuterungen klar erkennbar. Die Bewegung des Steuerkolbens erfolgt infolge der Federwirkung   gleichmässig.   



   Bei der Steuereinrichtung nach Fig. 2 bleiben die vorstehend angegebenen Vorgänge im wesentlichen die gleichen, denn es ist lediglich eine andere Ausführungsform des Erfindungsgedankens dargestellt. Bei der Kuppelstange 15 befindet sich ein Schwimmer 20 aus leichtem Material, also ohne nennenswerte   Trägheit.   der in eine Flüssigkeit, beispielsweise Quecksilber, da dieses leicht beweglich ist und den Schwimmer nicht benetzt, mit grossem Auftrieb eintaucht. Bei dem vorstehend angenommenen Druck der   höchsten   Stufe von 8 Atm. ist der Schwimmer 20 gerade unter den Flüssigkeitsspiegel untergetaucht. Sinkt der Schwimmer tiefer, ohne dass jedoch die Auftriebsscheibe 22 eintaucht, so wird, ab- 
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 Stufe taucht die Auftriebsscheibe 22 ein und liefert eine zusätzliche Auftriebskraft.

   In gleicher Weise werden die Auftriebsseheiben 23,24 und 25 bei weiterer Drucksteigerung wirksam. Im Gegensatze zum ersten Ausführungsbeispiel steigt die auf den Steuerkolben wirkende Gegenkraft nicht proportional wie bei der Anwendung einer Feder, sondern ruckweise, wie es auch das rechts seitlich angegebene Diagramm der Fig. 2 zeigt. Die Steuerkanäle 3, 4, 5, 6,   8,   9,   10, 11   werden vorteilhafterweise so gelegt, dass sie in 

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 jenen Teil des   Steuerweges   (siehe das Diagramm) fallen, bei dem geringster Drucksteigerung ein grösster
Steuerweg entspricht, um eine schleichende   Öffnungs- bzw. Schliessbewegung   des Kolbens 2 zu vermeiden. 



   Wegen eines guten Ablaufes der Flüssigkeit und um eine geringe Bremswirkung zu erzielen, werden die   Auftriebsscheiben   schwach konisch gemacht. 



   Eine Regelung des Verdichters durch Zuschaltung von schädlichen Räumen und Abschaltung von Druckstufen ist in Fig. 3 angegeben. Vom Kanal 40 führt eine Leitung zum Zuschaltventil 52, das beim Freigeben des Kanals 40 durch den Kolben 2 den schädlichen Raum 53 zum Volumen des Nieder- druckzylinders 50 zuschaltet. Beim Freigeben des Kanals   41   durch den Kolben 2 wird in gleicher Weise durch das Zuschaltventil 54 der schädliche Raum 55 zum Volumen des Hochdruckzylinders 51 zugeschaltet. 



   Wird bei weiterem Druckanstieg auch der Kanal 42 durch den Kolben 2 freigegeben, so wird ein
Ventil 56 aufgestossen, das über den Kanal 57 eine Verbindung des Niederdruckzylinders mit der Atmosphäre herstellt und dadurch jede Druckförderung des Niederdruckzylinders verhindert. 



   Wird schliesslich auch noch der Kanal 43 durch den Kolben 2 freigegeben, so wird in gleicher Weise durch das Ventil 58 der Hochdruckzylinder 51 über den Kanal 59 mit der Atmosphäre verbunden, wodurch sowohl Hoch-wie Niederdruckzylinder keine Druckförderung mehr haben. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur stufenweisen Mengenregelung von Verdichtern, dadurch gekennzeichnet, dass der auf eine Seite   (7)   eines Steuerkolbens   (2)   einwirkende normale Druck der zu regelnden Verdichter- stufe durch eine konstante Kraft mit möglichst geringer Trägheit (beispielsweise Druckluft aus einer
Zwischenstufe) im Gleichgewicht gehalten wird und der Steuerkolben   (2)   Steuerkanäle (3, 4,5, 6) für die Betätigung der Regeleinrichtung verdeckt und dass erst beim Überschreiten des normalen Druckes der Höchstdruckstufe ein oder mehrere Steuerkanäle durch Verschieben des Kolbens freigegeben werden.

Claims (1)

  1. 2. Steuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausgleich des normalen Druckes der Höchstdruckstufe auf dem Steuerkolben (2) als Kraft mit geringer Trägheit der Auftrieb eines beispielsweise in Quecksilber (21) eintauchenden Körpers (20) benutzt wird und dass als Zusatzkräfte von ebenfalls geringer Trägheit zur Erzeugung einer ruckweisen Steuerbewegung zusätzliche Auftriebsscheiben (22-25) vorgesehen sind.
    3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftriebsscheiben (22-25) als beiderseits konische Scheiben ausgebildet sind.
    4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von den durch den Steuerkolben (2) nacheinander zu öffnenden Steuerkanälen (3, 4,5, 6) Abluftkanäle (8, 9, 10, 11) abgezweigt und in den Steuerzylinder eingeführt sind, wobei der Steuerkolben (2) auf seinem Steuerwege nacheinander zuerst die Abluftkanäle (8, 9, 10, 11) schliesst, bevor er die Zuluftkanäle (3, 4,5, 6) öffnet, und bei seinem Rückgang zuerst die Zuluftkanäle schliesst, bevor er die Abluftkanäle öffnet.
AT130521D 1930-12-15 1931-10-01 Verfahren und Einrichtung zur stufenweisen Mengenregelung von Verdichtern. AT130521B (de)

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