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Regelungsverfahren und -vorrichtung für Kreiselverdichter, bei denen das Regelungs
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Bei Kreiselverdichtern erfolgt die Regelung meistens nur durch einen auf annähernd gleichbleibende Umlaufzahl des Verdichters hinwirkenden Geschwindigkeitsregler. der nach dli Kurve A-B in Fig. 4 : der Zeichnung, in der die Ordinaten den Luftdruck p, die Abszissen
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geneigten Linie. Es wird also bei zunehmendon Luftdruck die Drehzahl des Verdichters derart gesteigert, dass die Liefermenge des Verdichten gleich bleibt oder sich nur um einen geringen Betrag vermindert.
Die Erfindung bezweckt nun, die Vorteile der besprochenen Begelungsverfahren so zu vereinigen, dass ihre Nachteile ausgeglichen werden und also ganz selbsttätig eine Veränderung der Drehzahl durch den Luftdruck oder die Liefermenge des Verdichters in weiten Grenzen eingestellt, aber trotzdem gleichzeitig eine möglichst gleichbleibende Drehzahl vom Geschwindigkeitsregler eingehalten wird.
Diese beiden, sich widersprechenden Bedingungen werden dadurch erfüllbar gemacht, dass der Luftdruck ; bzw. Luftmengenregler gleichzeitig mit der Erhöhung der Verdichterumlanfzahl auch den Geschwindigkeitsregler auf diese höhere Umlaufzahl einstellt, während der Geschwindigkeitsregler unter Vermittlung einer Isodrom-oder ähnlichen, nach Beendigung des Regelungsvorganges immer wieder die gleiche Winkelgeschwindigkeit einstellenden Vorrichtung für die ihm zugewiesene Stellung die Drehzahl möglichst gleichbleibend hält.
Ausführungsformen von Einrichtungen für dieses Regelungsverfahren sind in den Fig. 2,3, 5, 8, 9,10 dargestellt, und zwar in den Fig. 2 und 3 für Antriebsmaschinen mit einem Treibmittel und in Fig. 5 für eine Abdampf-Frischdampfturbine. Fig. 4 zeigt ein Diagramm
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Die Fig. 7 bis 10 erläutern die Ausführung des Verfahrens bei Benutzung eines Luftmengenreglers.
An der Hülse 2 des Geschwindigkeitsreglers 1 der Fig. 2 ist änmlich wie bei der bekannten Einrichtung der Fig. 1 eine Stange 2-3-4 angelenkt. Die Stange 29 stellt die Verbindung zwischen dem Punkt 3 des Gestänges 2-3-4 und dem Punkt 27 des Hebels 9 her. An diesem
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die Kolbenstange 14 am Kolben 13 des Luftdruckreglers 7 an. Der Kolben 13 bewegt sich unter Einfluss des Luftdruckes, den die Leitung- ? J aus der Druckleitung des Verdichters überleitet, gegen eine Feder 16. Die Stärke der Feder 16 bestimmt die für die Regelung zugelassene Schwankung des Luftdruckes. Im Punkt, 4 des Hebels 2-3-4 greift die Stange 23 an, an der
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Der Unterschied gegenüber der bekannten Regelungsvorrichtung nach Fig. l besteht nur darin, dass bei Fig. 2 der'Regler 1 stark unempfindlich bzw. stark stabil ist (etwa 10 bis 20%). Durch Heranrücken des Punktes 3 an die Reglerspindel ist jedoch nur ein geringer Teil 10-11 des Reglerbubes 10-12 erforderlich, um das Regelungsorgan aus einer Endlage in'die andere zu bringen. Infolgedessen hält jetzt der Geschwindigkeitsregler innerhalb geringer Grenzen (etwa l bis 2%) die Drehzahl gleichbleibend, solange sich der Luftdruck nicht ändert. Der Luftdruckregler dagegen verstellt die Reglermuffe zwischen den Punkten 10 und 12 und damit die Drehzahl in weiten Grenzen.
Der Nachteil dieser Regelung besteht dann. dass jede Schwankung im Treibmittel bzw. der Leistung der Antriebsmaschine eine starke Verstellung des Regelungorganes und mithin Schwankungen in der Leistung des Verdichters zur Folge hat. Dadurch kann die beabsichtigte Wirkung vollständig aufgehoben werden, weil infolge der grossen Verstellung grössere Schwankungen in der Umdrehungszahl des Verdichters auftreten könnten, als dem Geschwindigkeitsregler
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Diesen Nachteil soll die Anordnung der Regelung nach Fig. 3 vermeiden. Bei dieser dient 4 des Hebels 2-3-4 als fester Drehpunkt und die Stange 23 ist unter Zwischenschaltung einer Isodromvorrichtung an das Gelenk 27 des Hebels 9 angeschlossen.
Die Isodromvorrichtung nach Fig. 3 besteht aus der Feder 26 und dem Ölzylinder 25. Sie kann aber auch aus jeder anderen Vorrichtung bestehen, die eine zeitweilige Verlängerung bzw. Verkürzung des Rückführungs- gestängesherbeiführt.
Die Wirkungsweise der Regelung ist folgende :
Sobald der Druck in der an die Druckleitung des VErdichters angeschlossen Leitung 33
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Ventils 6 tritt eine Leistungsabnahme ein, die die Umdrehungszahl verkleinert. Die Hülse 2 senkt sich infolgedessen und führt die Schieberkolben 17 und 18 in ihre Mittellage zurück. Der gefüllte Zylinder 25 und der Kolben. 10 bewegen sich bei diesen in kurzen Zeiträumen vor sich gehenden Verschiebungen so, a ! s wenn beide fest miteinander verbunden wären. Allmählich wird aber durch die Spannung der Feder 26 das Öl von der oberen Kolbenseite durch das Rohr 32 mit einstellbarem Drosselquerschnitt auf die untere Kolbenseite gedrückt.
Der Kolben 30 verschiebt steh infolgedessen mit Beziehung auf den Zylinder 25 nach oben, wodurch das Rück-
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ein und der Ausgleich in der Regelung spielt sich in gleicher Weise ab wie vorher. In kurzer Zeit stellt sich hierauf die erforderliche geringere Umdrehungszahl, d. h. ein neuer Gleichgewichtszustand, ein, durch den der Luftdruck in gleichbleibender Grösse erhalten bleibt.
Schwankungen im Treibmittel bzw. der Leistung der Antriebemamhine bewirken eine Verschiebung der Hülse des Reglers 1, mithin ebenfalls eine Betätigung der Steuerungsvorrichtung 8.
Durch die laodromvomchtung wird ein neuer Beharrungszustand herbeigeführt, jedoch derart, dass bei dem neuen Gleichgewichtszustand die gleiche Umdrehungszahl erhalten bleibt. Einfluss auf die Veränderung der Umdrehungszahl hat demnach lediglich eine Bewegung des Kolbens 13 des Druckreglers 7, d. h. lediglich eine Veränderung des Luftdruckes.
Die Fig. 5 zeigt die Regelungsvorrichtung in Verbindung mit den Regelungsorganen für
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Bisher herrschte nun die Ansicht, dass eine Regelung auf gleichbleibende Fördermenge ausschliesslich nur unter Zuhilfenahme des dynamischen Druckes in der Saug-bzw. Druckleitung des Verdichters, also nur durch einen Luftmengenregler, durchführbar wäre. Die Ausführungsformen der Erfindung nach den Fig. 8,9, 10 beruhen jedoch auf der Erkenntnis, dass die Erzielung einer gleichbleibenden Fördermenge auch durch einen Luftdruckregler in Verbindung mit einem Geschwindigkeitsregler zu erreichen ist, wobei der Luftdruck den Geschwindigkeitaregler auf die erforderliche Drehzahl einstellt.
Der Druckregler ist hiebei so einzurichten, dass mit zunehmendem Luftdruck eine Erhöhung der Drehzahl des Verdichters herbeigeführt wird und das Regelorgan muss z. B. zur Erzielung einer Regelung nach der Linie b-m (Fig. 7) so eingestellt werden, dass die Antriebsmaschine bei der dem Druck in b entsprechenden Stellung des Druckreglers Umdrehungen, bei einer dem Druck in m entsprechenden Stellung des Druckreglers dagegen M Umdrehungen in der Minute macht.
In gleicher Weise kann durch entsprechende Einstellung des Druckreglers und des Regelorganes in Abhängigkeit vom Luftdruck jede beliebige Regelung innerhalb der durch die Linie a-b-c und d-b, e begrenzten Flächen c-b-e und a-b-d der Fig. 7 herbeigeführt werden. Demnach lässt sich auch eine Regelung nach der Linie k-l der Fig. 7 durchführen.
Bei den bisher bekannten Luftmengenregelungen durch eine Luftmengenregelungsvorrichtung ist eine Regelung auf Linie k-l der Fig. 7 nicht erreichbar, weil bei diesen eine Erhöhung des Luftdruckes nur mit abnehmender Luftmenge eintritt.
Der wesentliche Unterschied in der Regelungsweise innerhalb des genannten Bereiches,
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und e-b-a (Fig. 7) besteht darin, dass bei ersterer mit zunehmendem Luftdruck eine Umlaufsteigerung, bei letzterer eine Umlaufverminderung eintritt.
Für die Regelung auf gleichbleibenden Luftdruck galt in gleicher Weise bisher die Benutzung eines Druckreglers für erforderlich. Wie jedoch die Regelung auf gleichbleibende Luftmenge durchführbar ist in Abhängigkeit vom Luftdruck, so ist es nach der Erfindung auch möglich, eine Regelung auf gleichbleibenden Luftdruck mit Hilfe eines Luftmengenreglers1 d. h. eines dynamischen Druckreglers, herbeizuführen, wenn hiebei ebenfalls, wie beschrieben, die Drehzahl durch den Luftmengenregler eingestellt wird. Will man z.
B. mit einem Luftmengenregler eine Regelung zwischen den Zuständen b und o der Fig. 7 auf gleichbleibenden Luftdruck herbeiführen, so muss bei der der Luftmenge im Punkt b entsprechenden Stellung des Luftmengenreglers das Regelungsorgan der Antriebsmaschine die der Drehzahl n4 entsprechende Stellung, bei der dem Punkt o entsprechenden Stellung des Luftmengenreglers dagegen eine der Drehzahl ni entsprechende Stellung einnehmen.
In gleicher Weise kann durch entsprechende Einstellung des Luftmengenreglers und des Regelorganes in Abhängigkeit von der Luft. menge jede beliebige Regelung im Verdichterdiagraniin herbeigefühlt werden. Besonders wichtig sind jedoch die Regelungen innerhalb der durch die
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Regelungen mit Hilfe eines Druckreglers Schwierigkeiten bietet.
Bei Verdichtern für Druckluftanlagen nimmt unter Benutzung einer der bekannten Regelungen bei abnehmendem Luftverbrauch der Luftdruck zu. Die vorteilhafteste Regelung würde jedoch eine solche nach der Linie p-q sein, bei der der Luftdruck mit zunehmender Luftmenge schwach steigt, und zwar etwa um so viel, wie die mit grösserwerdender Luftmenge steigenden Druckverluste in der Leitung zur Verbrauchsstelle ausmachen. Auf diese Weise würde es möglich sein, an der Verbrauchsstelle ständig den gleichen Druck zu erhalten. Eine Regelung nach Art der Linie p-q ist bisher nicht durchgeführt worden, da sie mit den bisher bekannten Mitteln nicht durchführbar ist. Der Grund dafür ist, dass bei Druckluftanlagen bei abnehmendem Luftverbrauch, z. B. beim Abstellen mehrerer Werkzeuge, der Druck im Netz unter allen Uniständen ansteigt.
Würde man nun eine Regelung durch einen Druckluftregler, z. B. wie beschrieben für Regelungen auf der Linie p-q anordnen, so würde bei eintretender Abnahme des Luftverbrauches anstatt einer kleineren Liefermenge sofort eine grössere eingestellt werden und infolgedessen der Verdichter unmittelbar bis auf seine grösste Liefermenge entsprechend dem Punkt r eingestellt werden, anstatt, wie dem Betrieb entsprechend wäre, auf eine verkleinerte Liefermenge. Durch die Erfindung ist es jedoch möglich, diesen günstigen Regelungsvorgang für Verdichter nutzbar zu machen, denn infolge der Verwendung eines Luftmengenreglers wird bei abnehmendem Luftbedarf eine geringere Drehzahl und damit ein geringerer Luftdruck eingestellt.
Die Fig. 8 und 9 zeigen zwei verschiedene Ausführungsformen der Regelungsvorrichtung.
Bei Fig. 8 wird als Geschwindigkeitsregler ein stark stabiler Regler verwendet, der jedoch (lei-ait angeordnet ist, dass bereits ein geringer Teil 10-11 seines Hubes 10-12 genügt, um
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bindullgsstange 29 an, die mit dem Geholt : 27 des Hebels 9 verbunden ist. Auf diesen wirken die Steuervorrichtung 8 und z. B. der Luftdruckregler 7 ein. Sobald der Druck der durch das
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und führt zusammen mit dem Kolben 5 die Kölbchen 17 und 18 in ihre Mittellage zurück.
Bei der Anordnung nach Fig. 9 ist Punkt 4 als fester Drehpunkt ausgebildet und die Stange 23
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gedreht und infolgedessen durch die Hilfsmusaigkeit der Kolben 5 und das Ventil 6 gehoben. Dadurch wird die Feder 26 zusammengedrückt. Unter Einwirkung der Spannung der Feder 26 und der durch das Heben de8 Ventile8 6 verursachten LeistungsvergröBerung wird in gleicher Weise, wie beschrieben, in kurzer Zeit unter gleichzeitiger Verschiebung der Hülse 2 des Reglers 1 die Rückführung der Kolben 17 und 18 in ihre Mittellage bewirkt. Der neuen Stellung des Reglers 1 und der Eröftnung des Ventiles 6 entspricht hierauf der geänderte Behauungszu8tand.
Verlangt die Durchführung der Regelung an Stelle des bisher verwendeten Luftdruckreglers einen Luftmengenregler, so ist die Bewegung des Kolbens 13 im Zylinder 7 von dem dynamischen Druck in der Luftleitung des Verdichters abzuleiten. Zu diesem Zweck müssen
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leitung 57 angeschlossen werden, und zwar die Leitung 33 an die Stelle höheren Druckes. Zur Erhöhung des Druckunterschiedes in den beiden Leitungen 33 und 34 ist in Fig. 9 die Luftleitung 57 eingeschnürt. Die Leitung 33 wird dann am zweckmässigsten an eine Stelle des Rohres vor der Verengung und die Leitung 34 an die engste Stelle des Rohres 35 angeschlossen. Die gleiche Vorrichtung kann auch bei der Regelvorrichtung nach Fig. 8 verwendet werden.
In beiden Fällen ist auch eine Luftmengenregelung nach Fig. 10 anwendbar, bei der der dynamische Druck, verstärkt durch die Saugwirkung der strömenden Luft. die Scheibe 58 gegen den Druck der Feder 59 verstellt und 11Ìeclurch eine Verschiebung der Stange 14 bzw. des Punktes 15 entsprechend der Zunahme der Luftmenge herbeiführt. An Stelle der soeben beschriebenen Luftmengenregler ist für diesen Zweck auch jeder andere Regler zu verwenden, dessen Bewegungen in irgend einer Weise durch den dynamischen Druck in der Luftleitung verursacht wird.
Als Belastung des Kolbens j ! J ist bei den beschriebenen Anordnungen eine Feder angenommen worden. Dadurch wird eine Verstellung des Reglers 7 im geraden Verhältnis zum statischen oder dynamischen Druck herbeigeführt. So spielt sich der Regehuigsvorgang b"i den Ausfuhrungs- formen der Erfindung nach den Fig. 8 und 9 auf irgend einer best-immten geraden oder gekrümmten Linie ab. Nun kann man jedoch auch eine Regelung auf jeder beliebig anders gekrümmten Kurve herbeiführen, wenn man statt der gleichmässig sich ändernden Belastung auf die untere Seite des Kolbens 13 eine der beabsichtigten Regelung entsprechende ungleichmässig sich ändernde Belastung verwendet. Eine solche ungleichmässig sich ändernde Belastung kann z.
B. dadurch herbeigeführt werden, dass man statt einer Feder 16 mehrere Federn verwendet, die nacheinander zur Einwirkung kommen, oder auch dadurch, dass man den Raum unter dem Kolben 13 durch die Leitung 34 an einen Raum gleichmässigen oder sich ändernden Druckes anschliesst, wobei dann dieser Druck allein oder unterstützt durch eine bzw. mehrere Federn auf den Kolben 13 einwirkt. Auf diese Weise gelingt es z. B. an Stelle der Regelung p-b-r (Fig. 7), die Regelung
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wie vorher die Erreichung einer beträchtlich grösseren Luftmengenzunahme gestattet. Für das Wesen der Erfindung ist es belanglos, ob das Regelungsverfahren ganz oder teilweise maschinell oder von Hand ausgeübt wird oder auf welche Art von Kraftmaschinen der Regler einwirkt.
Die beschriebenen Regelungsvomchtungen können also nach Belieben auf eine elektrische oder Gasmaschine oder auch auf eine Zweidruokdampfturbinenanlage einwirken. In letzterem Falle kann die Anordnung in derselben Art erfolgen, wie bei der Einrichtung nach Fig. 5 angegeben ist. In gleicher Weise wie bei Fig. 5 kann eine Regelung der Dampfzufuhr in Abhängigkeit vom Abdampfdruck angesohlo8St'n werden, deren Betätigung unabhängig von der Luftregelung erfolgt.
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