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Regelung mehrstufiger Kolbenverdichter
Die bekannten selbsttätigen, stufenlosen Rege- lungen mehrstufiger Kolbenverdichter beschrän- ken sich im allgemeinen entweder auf die erste
Stufe, solange nämlich infolge eines geringen verlangten Regelbereiches die entstehenden
Schwankungen der Zwischendrücke tragbar er- scheinen, oder es werden auch die höheren Stufen nach den gleichen oder ähnlichen Verfahren geregelt wie die erste Stufe.
So werden beispielsweise mittels eines mit dem
Verdichter synchron laufenden Steuerapparates alle Stufen elektromagnetisch geregelt oder alle
Stufen ölhydraulisch versorgt oder es werden die verschiedenen Stufen durch periodische
Zuschaltung von Verdichtungsräumen bzw. durch kontinuierliche Veränderung solcher Kammern geregelt oder es erfolgt die Regelung durch stufenweise Zuschaltung von festen Zuschalt- räumen bei stufenloser Regelung in der ersten
Stufe oder schliesslich werden auch die Saugund Druckventile der höheren Stufen (bei den Rückströmdruckregelungen) durch die Wirkung der rückströmenden Gase gegen entsprechende veränderbare Offenhaltekräfte geschlossen.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein allgemein anwendbares, überaus einfaches Regelverfahren für die höheren oder niederen Stufen von mehrstufigen, doppeltwirkenden Verdichtern, bei denen eine Stufe nach einem beliebigen, bekannten Verfahren geregelt ist.
Es ist bekannt, dass durch die volle Absaugung der nächsten Stufe der Enddruck der geregelten ersten Stufe ungefähr proportional der jeweils eingestellten Lieferminderung sinkt. Um diesen Übelstand abzuhelfen, werden nun erfindungs- gemäss einige (oder alle) Saugventile der höheren Stufen mittels Abhebekolben offengehalten, die mit einem Druck in der Höhe des erwünschten Zwischendruckes belastet sind (z. B. mittels fix eingestellten Federdruckes).
Eine Ausführung des Erfindungsgedankens ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. 1 und 2 stellen zwei benachbarte Verdichterstufen dar, SV die Saugventile der höheren Stufe, die vermittels Abhebekolben K offen gehalten werden, welche in Öffnungsrichtung der Ventile mit einem fest eingestellten Federdruck pz belastet sind. Z ist der Zwischenkühler.
Entsteht nun durch Herabregelung der Förder- menge in der ersten Stufe ein Missverhältnis zwischen der Fördermenge der ersten Stufe und der Absaugung der zweiten Stufe und sinkt deshalb der tatsächliche Zwischendruck ein wenig unter den Druck pz, so bleiben diese so belasteten Saugventile SV offen und die eine
Kolbenseite der zweiten Stufe schiebt daher einen Teil der Ansaugmenge wieder durch diese
Ventile aus, während zugleich dieselbe Menge auf der anderen Seite angesaugt wird. Daher kann der Zwischendruck nur unwesentlich ab- sinken, da die Förderung der zweiten Stufe sich so weit senkt, bis durch die Lieferung der ersten Stufe im Zwischenbehälter der Druck pz entsteht, der die Abhebekolben rechtzeitig zurück- schiebt und das Offenhalten der Saugventile beendet.
Es besteht grundsätzlich eine ähnliche Möglichkeit bei einfachwirkenden höheren Stufen, doch muss dort der Druck auf den Abhebegreifer in etwas umständlicher Weise stufenlos geändert werden und damit geht dieses Regelsystem in eine Abart der bekannten Zuschaltraumregelungen über, bei welcher einfach der Raum zwischen Druckventil und Saugventil der nächsthöheren
Stufe als Zuschaltkammer (vergrösserter schädlicher Raum) verwendet wird.
Ferner kann es nötig werden, mehrstufige doppeltwirkende Maschinen, bei denen zunächst nur die höchste Stufe unabhängig geregelt ist (nach irgendeinem Verfahren), auf konstante Zwischendrücke zu regeln. Dazu beeinflusst man in analoger Weise die Druckventile der tieferen Stufen, Fig. 2. Man ordnet z. B. Abhebegreifer an, die von Kolben P bewegt werden, die einerseits vom tatsächlichen Zwischendruck in Richtung des Offenhaltens der Druckventile DV, anderseits von einer Federbelastung in der Grösse des erwünschten konstanten Zwischendruckes in Richtung des Ventilschliessens belastet sind.
Sobald nun durch herabgeregelte Absaugung der höheren Stufe 2 der tatsächliche Zwischendruck ein wenig ansteigt, werden die Druckventile DV offengehalten, wodurch auch hier ein Fluktuieren der zuviel geförderten Menge von einer auf die andere Kolbenseite erfolgt.
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Demzufolge ist es bei einem Verdichter, bei welchem etwa eine mittlere Stufe automatisch geregelt ist (Synthese Kompressor), möglich, die höheren Stufen durch die geschilderte Saugventilbeeinflussung und die niedrigeren Stufen durch Druckventilbeeinflussung genau zu regeln.
Zuletzt besteht auch die Möglichkeit, dieses Verfahren zu verwenden, wenn die unabhängig geregelte Stufe nicht stufenlos, sondern etwa in mehreren Stufen geregelt wird oder wenn man nicht alle Stufen mit einer derartigen Einrichtung versehen will sondern nur einzelne, und sich mit geringen Schwankungen der Zwischendruckverhältnisse zufrieden gibt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Selbsttätige, insbesondere stufenlose Regelung mehrerer oder aller Stufen mehrstufiger Verdichter, bei denen eine Stufe nach einem beliebigen, bekannten Verfahren geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugventile der höheren Stufen, soferne diese Stufen doppeltwirkend arbeiten, beeinflusst werden durch entsprechende Abhebekolben, auf die eine Offenhaltekraft in der Höhe des gewünschten Zwischendruckes (Federkraft) im Öffnungssinn und der tatsächliche Zwischendruck des Verdichters im Schliesssinn wirkt, derart, dass beim Sinken des tatsächlichen Zwischendruckes infolge Herabregelung der Fördermenge der ursprünglich geregelten niederen Stufe die Saugventile offengehalten werden,
wodurch der die Fördermenge der niedrigeren Stufe überschreitende Anteil der Ansaugmenge der nächsthöheren Stufe dort während des Verdichtungshubes von einer Kolben- seite auf die andere überströmen kann, bis der ansteigende Zwischendruck, der den Abhebe- kolben in umgekehrter Richtung belastet, den
Schluss der Saugventile herbeiführt (Fig. 1).
2. Selbsttätige, insbesondere stufenlose Regelung mehrerer oder aller Stufen mehrstufiger Verdichter, bei denen eine Stufe nach einem beliebigen, bekannten Verfahren geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckventile der niedrigeren Stufen, soferne diese Stufen doppeltwirkend sind, beeinflusst werden durch entsprechende Abhebekolben, auf die eine Schliesskraft in der Höhe des verlangten Zwischendruckes (Federkraft) im Schliesssinn und der tatsächliche Zwischendruck des Verdichters im Öffnungssinn wirkt, derart, dass beim Steigen des tatsächlichen Zwischendruckes infolge herabgeregelter Absaugung der ursprünglich geregelten höheren Stufe die Druckventile offengehalten werden,
wodurch der die Ansaugmenge der höheren Stufe überschreitende Anteil der Liefermenge der niedrigeren Stufe dort während des Ausdehnungshubes von einer Kolbenseite auf die andere überströmen kann, bis der sinkende Zwischendruck, der den Abhebekolben im Öffnungssinn belastet, den Schluss der Druckventile zulässt (Fig. 2).