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Verfahren zur Stufenregelung der Leistungsfähigkeit mehrstufiger Kolbenverdichter
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Stufenregelung der Leistungsfähigkeit mehrstufiger Kolbenverdichter, bei dem zur Herstellung der einzelnen Regelstufen an die Arbeitsvolumina der Zylinder der Verdichterstufen wahlweise zusätzliche Volumina an-bzw. abgeschaltet werden.
Bekannt sind Verfahren zur Regelung der Leistungsfähigkeit mehrstufiger Kolbenverdichter, bei denen zusätzliche Hohlräume an die Arbeitsvolumina der ersten und zweiten Regelstufen angeschlossen sind.
Falls bei der Regelung mehrstufiger Kolbenverdichter die zusätzlichen Hohlräume nur an das Volumen der ersten Regelstufe angeschlossen sind, entsteht bei dieser eine Verschlechterung der Druckverhältnisse und des Einflusses des toten Raumes. Zur Regelung der Leistungsfähigkeit mehrstufiger Kolbenverdichter in verhältnismässig breitem Bereich sind daher zusätzliche Hohlräume von grösseren Volumina erforderderlich, deren Anordnung in dem Zylinder der ersten Regelstufe nur schwer durchführbar ist.
Bekannt sind auch Verfahren zur stufenweisen Regelung der Verdichterleistung mit Hilfe eines zusätzlichen toten Raumes und mittels Vorrichtungen zum Öffnen der Einlassventile.
Diese Verfahren erfordern jedoch komplizierte Vorrichtungen, wie den Einbau von Entlastungsvorrichtungen an den Zylindern sämtlicher Stufen, wobei zur Einstellung jeder Regelstufe die entsprechenden Entlastungsvorrichtungen an den Zylindern aller Stufen gleichzeitig angeschlossen werden müssen.
Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Stufenregelung der Leistungsfähigkeit mehrstufiger Kolbenverdichter, bei welchem die aufgezeigten Mängel vermieden sind.
Erreicht wird dies erfindungsgemäss dadurch, dass zum Einstellen der einzelnen Regelstufen die Zusatzvolumina an die zugeordneten Zylinder der einzelnen Verdichterstufen unabhängig voneinander anschliessbar sind, wobei sie jedoch an den Zylinder der zweiten oder einer weiteren Verdichterstufe immer erst dann angeschlossen werden, wenn das Kompressionsvolumen der vorhergehenden Verdichterstufe durch Anschluss mindestens eines Zusatzvolumens an den Zylinder dieser Verdichterstufe ausreichend vergrössert worden ist.
Der Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass es die Regelung von Kolbenverdichtern in weitem Bereich ermöglicht, wobei keine komplizierten Einrichtungen erforderlich sind und dass die Regelung kontinuierlich oder nur durch kleine Änderungen der Leistungsfähigkeit durchgeführt werden kann.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels, welches inden Zeichnungen dargestellt ist, näher erläutert. In diesen zeigen die Fig. 1 und 2 das Indikatordiagramm der ersten und zweiten Verdichterstufe eines Kolbenverdichters bei maximaler Leistungsfähigkeit und nach dem Anschluss des ersten und zweiten Zusatzvolumens an den zugeordneten Zylinder der ersten Verdichterstufe ; die Fig. 3 und 4 das Indikatordiagramm bei dem Anschluss der Zusatzvolumina an das Arbeitsvolumen
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des Zylinders der zweiten Verdichterstufe, die Fig. 5 und 6 das Indikatordiagramm bei Anschluss der dritten und vierten Zusatzvolumina an das Arbeitsvolumen des Zylinders der ersten Verdichterstufe und die Fig. 7 und 8 das Indikatordiagramm bei dem Anschluss des zweiten Zusatzvolumens an das Arbeitsvolumen des Zylinders der zweiten Verdichtungsstufe.
Zur Stufenregelung der Leistungsfähigkeit mehrstufiger Kolbenverdichter werden an die Arbeitsvolumina der Zylinder wahlweise zusätzliche in Form von einzelnen Hohlräumen ausgebildete Volumina durch Ventile angeschlossen.
Die konstruktionsmässige Ausführung dieser Zusatzvolumina und deren Anschluss an die Arbeitsvolumina der Zylinder des Kolbenverdichters durch Ventile oder andere Vorrichtungen stellt eine bekannte Lösung dar und wird deshalb nicht erläutert.
Es ist vorgesehen, dass nachdemAnschluss von einem oder mehreren Zusatzvolumina an das Arbeitsvolumen des zugeordneten Zylinders der ersten Stufe die nächste Regelstufe durch Anschluss des zusätz- lichen Hohlraumes an das Arbeitsvolumen des, der zweiten Verdichterstufe zugeordneten Zylinders bewerkstelligt wird. Dabei wird der Saugdruck der zweiten Stufe gesteigert ; infolge der Steigerungdes Druckes bei der ersten Stufe wird die darauffolgende Herabsetzung der Leistungsfähigkeit erreicht.
Auf diese Weise kann bei einen grossen toten Raum an der ersten Verdichterstufe eine Verringerung des von dem Kolbenverdichter angesaugten Gases durch Anschluss nicht an die erste, sondern nur an die zweite Verdichterstufe erreicht werden, wobei das Volumen des anzuschliessenden Hohlraumes gering sein kann, u. zw. beträchtlich geringer als das Zusatzvolumen erforderlich wäre, wenn es an die erste Verdichterstufe zur Erreichung der gleichen Herabsetzung der Leistungsfähigkeit angeschlossen wäre.
Durch den darauffolgenden Anschluss der zusätzlichen Volumina abwechselnd an die Zylinder der ersten und der zweiten Stufe des Kolbenverdichters können die Regelungsbereiche erweitert werden, ohne zusätzliche Volumina von übermässig grossen Ausmass auszubilden. Es ist nicht schwierig, die Ausmasse der Volumina so zu berechnen, dass der Anschluss jedes Hohlraumes sowohl an den Zylinder der ersten, als auch der zweiten Stufe von einer darauffolgenden Herabsetzung der Leistungsfähigkeit um den gleichen Wert begleitet wird.
Durch Verringerung der Volumina von zusätzlichen Hohlräumen können diese in vielen Fällen ohne Schwierigkeiten in dem Zylinderdeckel untergebracht werden.
Sollen z. B. vier Hohlräume im Deckel des Zylinders der ersten und zwei Hohlräume im Zylinderdeckel der zweiten Stufe angeordnet werden, so kann eine sechsstufige Regelung der Leistungsfähigkeit vorgenommen werden. Dies kann durch Anschliessen von z. B. zwei Hohlräumen an die erste Stufe, von einem an die zweite und danach wieder von zwei Hohlräumen an die erste Stufe und von einem an die zweite Stufe erreicht werden. Die darauffolgende Änderung der Indikatordiagramme der ersten und der zweiten Stufe des mehrstufigen Kolbenverdichters bei einer sechsstufigen Verminderung der Leistungsfähigkeit des Kolbenverdichters ist in den Fig. 1 bis 8 dargestellt.
In den Fig. l und 2 sind die Indikatordiagramme --I und II-- der ersten Stufe und der zweiten Stufe des Kolbenverdichters bei maximaler Leistungsfähigkeit, die Diagramme-Ij und IIr- bei herabge-
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gestellt.
In den Fig. 3 und 4 sind die Diagramme-L und II.,-mit den nach dem Anschluss des zusätzlichen Volumina-V IIi""an den Zylinder der zweiten Stufe angefertigten Diagrammen-I und II-ver- glichen.
In den Fig. 5 und 6 ist die nachfolgende Änderung veranschaulicht, wobei-I und II-die Indikatordiagramme nach dem Anschluss des zusätzlichen dritten Hohlraumes mit dem Volumen --VgIS-und des vierten Hohlraumes --Vgl-an den Zylinder der ersten Stufe darstellen.
Die Fig. 7 und 8 zeigen die Änderung der Indikatordiagramme nach dem Anschluss des zweiten Hohlraumes mit dem Volumen-VgIL-an den Zylinder der zweiten Stufe.
Die darauffolgende Verkürzung der Ansauglinie nach den Fig. 1, 3,5 und 7 entspricht in der ersten Stufe der Herabsetzung der Leistungsfähigkeit nach dem Anschluss jedes von den sechs zusätzlichen Volumina.
Zur Steigerung der Leistungsfähigkeit von Kolbenverdichtern nach ihrer Herabsetzung werden nötigenfalls die zusätzlichen Volumina in umgekehrter Reihenfolge getrennt abgeschaltet.
Der unabhängige Zusammenschluss von mehreren Hohlräumen mit verhältnismässig geringen Volumina mit Selbststeuerung der Einschaltung ermöglicht die Anwendung des Verfahrens in den Fällen,
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in denen bisher Verfahren der kontinuierlichen Regelung angewendet werden mussten, wie beispielsweise das dynamische Abdrücken der Ansaugventile, welches bei höheren Drehzahlen unzuverlässig ist.
In den Fällen, in denen die Regelung der Leistungsfähigkeit durch kleine Stufen mit kontinuierlicher Regelung nicht ersetzt werden kann, ist es zweckmässig, einen der zusätzlichen Hohlräume mit einem Wechselvolumen auszuführen und dessen Anschluss an einem Teil des Kolbendruckes durchzuführen, wodurch die kontinuierliche Regelung sichergestellt wird.
Der darauffolgende Anschluss der zusätzlichen Volumina an die erste und zweite Stufe des mehrstufigen Kolbenverdichters gewährleistet eine gleichmässigere Verteilung des Druckes zwischen ihnen als im Falle des Anschlusses des zusätzlichen Volumens nur an die erste Stufe. Dies ist nicht nur vom Standpunkt des Energieverbrauches, sondern auch der Dynamik des Kolbenverdichters günstig.