Verfahren zum Betriebe von Kreiselverdichter-Anlageu, bei denen der Kreiselverdichter in einen Zwischenbehälter fördert, und Einrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens. Es ist bekannt, Verdichteranlagen so zu betreiben, dass der Verdichter in einen Zwi schenbehälter fördert und dass bei Erreichung eines gewissen Höchstdruckes in diesem Be hälter der Verdichter auf der Saugseite ab gedrosselt wird, während ein Rücksehlag- glied, das zwischen Verdichter und Behälter angeordnet ist, sich schliesst.
Wenn nun der Verdichter bei einer solchen Anlage zugleich mit einer Druckregulierung auszurüsten ist, so muss die Regulierkennlinie dieser Druck regulierung so beschaffen sein, dass mit ab nehmender Förderleistung der Druck zu nimmt, weil ja sonst eine Drucksteigerung im Zwischenbehälter nicht erreicht werden könnte. Mit andern Worten, es ist erforder lich, die Druckregulierung mit einer stark ausgeprägten, natürlichen Ungleichförmigkeit auszubilden. Wenn in Fig. 1 die Abszissen das Ansaugvolumen V und die Ordinaten den Förderdruck P bedeuten, so stellen sich die Betriebskurven eines Kreiselverdichters bei verschiedenen Umdrehungszahlen in bekannter Weise durch Kurven n1, n2, n5 dar.
Bedeutet I den normalen Betriebspunkt (v1, p1), und soll der Druck im Zwischenbehälter den Be trag p2 nicht überschreiten, und anderseits die parabelförmige Grenzkurve a, welche im Schaubild den stabilen vom labilen Betriebs bereich abgrenzt, nicht erreicht werden, so ergibt sich als Grenzpunkt II (v2, p2), und die Kennlinie der Druckregulierung muss durch die Punkte I und II gelegt werden (Linie b).
Das neue Verfahren bezweckt nun, die Regulierkennlinie der erwähnten Druckregu lierung in dem Bereiche nörmaler Betriebs verhältnisse des Verdichters unabhängig von der angeführten Forderung zu machen, so dass also in jenem Bereiche je nach Bedürfnis eine Regulierk ennlinie c oder d (Fig. 1) gewählt werden kann.
-Dabei bezieht sich die Regu- lieTkennl.inie c auf eine Regulierung, welche praktisch genau auf konstanten Druck ein stellt und die Regulierkennlinie d auf eine Regulierung, die mit abnehmender Förder menge auf abnehmenden Druck einstellt. Der erwähnte Zweck wird erfindungsgemäss da- durch ,erreicht, .dass in dem Bereiche normaler Betriebsverhältnisse nach einer Regulier- kennlinie,
welche den Zwischenbehälter- Höchstdruck nicht erreicht, gearbeitet und in der Nähe der Grenzkurve der Stabilität die Verdichterregulierung selbsttätig auf einen höheren Druck umstellt wird. Unter Bezugnahme auf Fig.l wird also die Druck linie etwa verlaufen nach I-III-II oder I-IV-II. Dieses Verfahren ermöglicht es, in dem von der Grenzkurve genügend ent- fernten des Verdichters eine unwirtschaftliche Erhöhung des Druckes bei abnehmender Fördermenge zu vermeiden.
In der Fig. 1 ist der Gewinn in dem Bereich rechts der Grenzkurve a gegenüber dem Be trieb mit einer Regulierung gemäss Kurve h anschaulich durch die senkrecht schraffierte Fläche dargestellt. Würde überhaupt keine Druckregulierung vorgesehen und der Ver dichter mit einer normalen Umdrehungszahl n4 betrieben, so käme als obere Begrenzung der schraffierten Fläche die Kurve n4 in Betracht.
Die Einrichtung zur Ausübung des neuen Verfahrens weist erfindungsgemäss eine vom Förderdrucke des Kreiselverdichters beein- flusste Geschwindigkeitsregulierung auf, die mit einer Vorrichtung zur Umstellung dieser Regulierung auf höheren Druck in Wir kungsverbindung steht. Die Betätigung der Umstellvorrichtung wird von einer unter dem Einflusse des Förderdruckes oder der Fördermenge des Kreiselverdichters oder bei der dieser Grössen stehenden Vorrichtung be herrscht.
In Fig. 2 ist schematisch ein Ausfüh rungsbeispiel einer Einrichtung gezeigt, wel che nach dem neuen Verfahren betrieben werden kann. Es ist hier angenommen, dass der Kreiselverdichter A durch eine Turbine B angetrieben wird. Der Kreiselverdichter fördert durch eine Leitung E in den Zwi schenbehälter C, von wo aus das geförderte Mittel zu den nicht gezeigten Verbrauchs stellen fliesst. D ist ein zwischen dem Ver dichter A und dem Zwischenbehälter C an geordnetes Rückschlagglied, das sich schliesst, sobald der Kreiselverdichter abgeschaltet wird. In der Saugleitung J des Kreiselver dichters ist eine Drosselklappe K angeordnet, welche durch eine Vorrichtung L betätigt wird. Letztere steht unter dem Einflusse des Druckes im Zwischenbehälter C (angedeutet durch Leitung Q).
Das Treibmittel für die Turbine B wird in der Leitung 0 zugeführt, in welche ein Regelorgan M eingeschaltet ist. Dieses steht unter dem unmittelbaren und mittelbaren Einflusse einer Regelvorrich tung N, welche ebenfalls in Abhängigkeit steht vom Drucli in dem Behälter C (ange deutet durch Leitung P). H bezeichnet eine Vorrichtung, welche sowohl unter dem Ein- flusse des Druckes in der Förderleitung E (angedeutet durch Leitung S),
als auch unter dem Einflusse des Ansaugevolumens in der Saugleitung .J (angedeutet durch Verbin dung<I>T)</I> des Verdichters<I>A</I> steht. Diese Vor richtung H wirkt in der Nähe der Grenz- kurve der Stabilität auf die Druckregulie rung N im Sinne der Einstellung auf höheren Druck (angedeutet durch Verbindung V).
Es ist hier angenommen, dass H gleichzeitig eine Abblasregulierung beherrscht, welche in bekannter Weise vom Förderdruck und An saugevolumen abhängig ist, und welche 'bei Erreichung der Grenzkurve der Stabilität ein Ablassventil G zu öffnen beginnt. Durch dieses Ablassventil kann durch Leitung)" Fördermittel abgeblasen bezw. in die Saug leitung .J umgeleitet werden.
Fig. 3 zeigt in einem grösseren Massstabe schematisch eine. beispielsweise Ausführungs form gewisser Vorrichtungen der in Fig. 2 gezeigten Anlage, wobei die verschiedenen Vorrichtungen mit denselben grossen Buch staben wie in Fig. 2 belegt sind.
Fig. 4 zeigt eine Anordnung, welche es der Umstellvorrichtung ermöglicht, die Druckregulierung auf einen kleineren Druck als den wirklichen Förderdruck des Kreisel verdichters einzustellen.
Fig. 5 zeigt eine Vereinfachung in der Ausbildung einer Anlage nach Fig. 2, und Fig. 6 eine Anordnung, welche in dem Bereich normaler Betriebsverhältnisse eine Regulierung gemäss der Kennlinie d der Fig. 1 ermöglicht.
In den Figuren sind sich entsprechende Teile so weit angängig, mit denselben Be zugszeichen belegt.
Es soll vorerst anhand der Fig. 3 die Vorrichtung L beschrieben werden, die zur Betätigung der Drosselklappe K dient. In einem Zylinder 1 ist ein Kolben 2 beweglich angeordnet. Der Zylinderraum unterhalb des Kolbens 2 steht durch Leitung Q mit dem nur in Fig. 2 gezeigten Zwischenbehälter C in Verbindung. Der Kolben 2 steht also unter dem Einflusse des in diesem Behälter C herrschenden Druckes. Anderseits steht er auch unter dem Einflusse einer Feder 3. Durch Stange 4 und Hebel 5 ist der Kolben 2 mit einem Steuerschieber 7 verbunden. Dieser steckt in einer Hülse 8, welche ihrerseits be weglich in einem Gehäuse 9 ist. Die Hülse 8 besitzt Schlitze 10, 11 und 12, und das Ge häuse 9 weist Kanäle 13, 14 und 15 auf. Die Kanäle 13 und 14 sind durch Leitung 16 bezw. 17 mit dem obern bezw. untern Zylin derraum eines Servomotors 18 in Verbindung.
Der Kolben 19 dieses Servomotors ist durch Gestänge 20, 21 und Hebel 22 mit der Dros selklappe g in der Saugleitung J in Verbin dung. Anderseits ist die Hülse 8 durch einen Hebel 25 und eine Stange 26 mit diesem Kolben 19 verbunden. Die Einrichtung wirkt wie folgt: So lange der Druck in dem Zwischen behälter C den vorgeschriebenen Höchstwert nicht erreicht hat, nehmen die verschiedenen Teile die in Fig. 3 gezeigte Stellung ein. Druckflüssigkeit strömt durch Kanal 15, Schlitz 12, Schlitz 10, Kanal 14 und Leitung 17 in den Raum unter dem Kolben 19. Die Drosselklappe K ist voll eröffnet. Wenn nun der Druck in dem Behälter C allmählich steigt, so bewegt sich Kolben 2 entgegen dem Drucke der Feder 3 nach oben. Die Bewe gung wird durch den um Punkt 27 drehbaren Hebel 5 auf den Steuerschieber 7 übertragen.
So lange aber der durch die Höhe der Schlitze 10, 11, 12 bestimmte Weg nicht durchschritten ist, hat die Bewegung des Kolbens 2, und somit die Drucksteigerung in dem Behälter C keine Wirkung, weil in dem von der Druckflüssigkeit zurückgelegten Weg keine Änderung eintritt. Die Verhält nisse sind nun so abgestimmt, dass bei Er reichung des vorgeschriebenen Höchstwertes des Druckes in dem Behälter C gerade eine Umstellung des Druckflüssigkeitsweges be ginnt, d. h. es strömt dann Druckflüssigkeit durch Kanal 15, Schlitze 12, 11, Kanal 13 und Leitung 16 in den Raum über dem Kol ben 19, während der Raum unter dem Kol ben durch Leitung 17, Kanal 14 und Schlitz 10 mit .dem Abfluss der Druckflüssigkeit (nicht gezeigt) verbunden ist.
Der Kolben 19 beginnt nun nach abwärts sich zu be wegen. Vermöge der Verbindung :durch Stange 26 und den um Punkt 28 drehbaren Hebel 25 bewegt sich nun aber auch die Hülse 8 nach abwärts. Die relative Ver schiebung von Schieber 7 und Hülse 8 wird im Sinne der schon eingeleiteten Bewegung verstärkt. Dies hat zur Folge, dass der Kol ben 19 sofort in seine untere Endlage kommt. Es wird also die Drosselklappe K sofort ganz geschlossen, wenn einmal im Behälter C der vorgeschriebene Höchstwert des Druckes er reicht ist.
Sinkt dann der Druck im Behäl ter C wieder, so hat die dadurch bedingte Abwärtsbewegung des Kolbens 2 und des Steuerschiebers 7 erst wieder einen Einfluss, wenn ein bestimmter Mindestwert ,dieses Druckes erreicht wird, weil jetzt die Hülse 8 in ihrer untern Endlage steht. Ist aber dieser Mindestwert erreicht, so wird, in gleicher Weise wie bei der Schlussbewegung, die Drosselklappe 1T sofort ganz geöffnet.
Es soll nun die. Reguliervorrichtung N mit Regulierorgan M- anhand von Fig. 3 be schrieben werden. Diese Reguliervorrichtung N weist eine Druckregulierung auf, welche in mittelbarer Weise auf das in dem Strom des Treibmittels der Antriebsmaschine ein geschaltete Ventil M einwirkt. Die primäre Regulierung ist eine Geschwindigkeitsregu lierung, bestehend aus den Elementen: Flieh kraftregler 31, Steuerschieber 32, Servo motor 33, Rückführungshebel 34, welcher an der Muffe 35 des Fliehkraftreglers ange lenkt, bei 351 mit dem Hilfssteuerschieber 32 verbunden und bei 36 drehbar mit einer Mut ter 37 verbunden ist. In dieser letzteren ist eine Gewindestange 38 drehbar, die auf einer Servomotorstange 39 sitzt.
Vermöge einer Zahnradübersetzung 40, 41, 42, 43 steht diese Gewindestange 38 in Verbindung mit einem Ölmotor 44. Durch Betätigung dieses Ölmotors 44 in verschiedenem Drehsinne, wird die Umdrehungszahl der Geschwindig keitsregulierung eingestellt, und diese Be tätigung des Ölmotors 44 in verschiedenem Drehsinne wird nun durch die im Nach folgenden beschriebene sekundäre Regulie rung beherrscht. Diese als Druckregulierung im engeren Sinne ausgebildete Regulierung weist einen Zylinder 45 mit Kolben 46 auf, welcher durch Feder 47 belastet ist. Mit dem Raume unter dem Kolben 46 ist durch Leitung R der Behälter C verbunden. Kol ben 46 ist durch Stange 49 mit Hebel 50 verbunden, an welchen bei 51 ein Steuer schieber 52 angelenkt ist, während er um Punkt 53 drehbar ist, welcher vorerst als absoluter Festpunkt betrachtet werden soll.
Die Druckregulierung 45, 46, 52 wirkt dann in bekannter Weise so, dass bei steigendem Druck durch den Steuerschieber 52 Druck flüssigkeit so gesteuert wird, dass der Öl- motor 44 vermöge einer Verbindung 54, 55 indem Sinne dreht, dass die Umdrehungszahl der Antriebsmaschine vermindert wird und umgekehrt. Da die Regulierung keine Rück führung hat, so wirkt sie praktiseh ohne Un gleichförmigkeit, ist also im Stande, gemäss einer Wagreehten c (Fig. 1) zu regulieren. Wenn Punkt III auf der Kennlinie c er reicht wird, soll die Umstellung der Druck regulierung auf grösseren Druck erfolgen. Dies geschieht folgendermassen: Der Dreh punkt 53 des Hebels 50 befindet sich auf der Kolbenstange 56 eines Kolbens 57, welcher in einem Zylinder 58 beweglich ist.
Die ge zeichnete Lage des Kolbens 57, wo er unten auf dem Zylinder 58 aufsitzt, ist diejenige, welche für den normalen Betriebszustand rechts des Punktes III gilt. Der Kolben 57 wird in dieser Stellung gehalten unter dem Einflusse der weiter unten beschriebenen Vorrichtung H. Wird der Punkt III er reicht, so erfolgt eine Verschiebung des Kol bens 57, derart, dass er an der Hülse 59 oben anschlägt. Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass dadurch der Punkt 53 nach oben ver legt wird, und dass für diese Lage dem Gleichgewichtszustand eine stärkere Zusam- mendrückung der Feder 47 entspricht; es wird somit die Regulierung auf einen höheren Druck eingestellt.
Die Hülse 59 ist durch Mutter 60 einstellbar gemacht, wo durch der Betrag der Erhöhung dieses ab normalen Druckes im Verhältnis zu dem normalen Druck beliebig eingestellt werden kann.
Es soll nun noch die ebenfalls in Fig. 3 gezeigte Vorrichtung H beschrieben werden, die gleichzeitig auch zur Betätigung des Ab blaseventils G dient. Diese Vorrichtung weist eine Volumenglocke 62 auf, die in einem Gehäuse 61 in Flüssigkeit taucht. Der Raum unter der Glocke 62 ist durch Leitung 631 mit einem Volumen-Messapparat 63 be- kanntex Bauart verbunden, welcher an die Saugleitung J des Verdichters angeschlossen ist und in bekannter Weise einen spezifischen Druck liefert, der :
dem Quadrate der An saugemenge proportional ist. Der Raum un ter einean Druckkolben 64, welcher Kolben in einem Zylinder 65 beweglich ist, steht ,durch Leitung S mit der Druckleitung E (F:i,g. 2) des Verdichters in Verbindung.
Die Volumenglocke 62 und der Druckkolben 64 sind durch eine Stange 66 bezw. 67 mit einem Hebel 68 verbunden, .der um einen Festpunkt 69 @drehbar ist. Hebel 68 ist durch Stange 70 mit einem Hebel 71 verbunden, ,an welchen ein Steuerschieber 72 angelenkt ist und welcher bei 73 drehbar mit d .er Kol benstange 74 eines Servo:motorkolbens 75 in Verbindung ist.
Der Servomotorkolben 75 in .dem Zylinder 76 wirkt auf das Abblase ventil G, welches in eine Abzweigleitung I' (Fi;g. 2) der Druckleitung des Kreiselver dichters A eingeschaltet ist. Die Verhältnisse sind in bekannter Weise so gewählt, Jass das Abblaseventil G sich eröffnet, wenn nie Nähe der kritischen Grenzkurve a (Fig. 1) erreicht wird, jedoch so, dass gerade nur so viel eröffnet wird, als notwendig ist, um die verlangte Mindestluftmenge zu fördern.
Diese, bei einer solchen Kreiselverdichter- anlage ohnehin in der Regel vorzusehende Einrichtung kann nun in vorteilhafter Weise benutzt werden, um die Verstellung des Kol bens 57 im richtigen Augenblicke zu bewir ken, und zwar auf folgende Weise: So lange der Kreiselverdichter in dem Gebiete rechts der Grenzkurve a arbeitet, wirkt die Ein richtung auf Schluss des Abblaseventils G. Es steht Druckflüssigkeit über dem Kolben 75, und der Raun unter diesem Kolben ist mit dem in Fig. 3 nicht gezeigten Abfluss für die Druckflüssigkeit verbunden.
Durch eine Leitung 78 steht nun der Raum über dem Kolben 75 in Verbindung mit dem Raum über dem Kolben 57, und, der Raum unter dem Kolben 75 steht durch Leitung 79 mit dem Raum unter dem Kolben 57 in Verbindung. Im stabilen Gebiete des Verdichters wird also der Kolben 57 durch Flüssigkeit dauernd nach unten gedrückt. Beginnt aber die Um stallung in der Abblaseregulierung, so er folgt auch sofort die Umstellung des Kol bens 57.
Es kann erreicht werden, dass die Um stellung des Kolbens 57 etwas früher erfolgt als die Eröffnung iles Abblaseventils G, bei- spielswense dadurch, dass über dem Kolben 7 5 noch eine Druckfeder 80 angeordnet wird. Es besteht auch die Möglichkeit, an dem Steuerschieber 72 die abschliessende Kante so auszubilden, dass vorerst wohl ein so grosser Druckunterschied entsteht, der genügt, den Kolben 57 zu verstellen, aber noch nicht voll genügt, das Abblaseventil G anzuheben.
Auch könnte unter dem Kolben 57 eine Druckfeder angebracht werden, welche den Kolben 57 schon nach oben drückt, wenn das Gleichgewicht der Pressungen der Flüssig keit ober- und unterhalb erreicht ist.
In Fig. 1 isst Punkt III links vom Punkt II ,eingezeichnet, und die Verbindung III-II entspricht einer kleinen Vergrösse- rung der Fördermenge. Dies ist durchaus möglich, selbst wenn die wirkliche Ver brauchsmenge abnimmt, weil bei steigendem Förderdruck des Verdichters nicht in jedem Augenblick die in den Behälter C fliessende Menge gleich der aus ihm abfliessenden Menge sein muss. Es muss übrigens bei der Inbetriebsetzung einer solchen Anlage durch den Versuch festgestellt werden, wie nahe Punkt III an die wirkliche Grenzkurve a herangerückt werden darf.
Es kann der Raum über dem Kolben 46 durch die in Fig. 3 gestrichelt eingezeichnete Leitung 200 mit der Saugleitung J hinter der Drosselklappe K (im Sinne der Strö mung) verbunden werden. Dadurch wird erreicht, dass nach dem Abschalten des Ver dichters in diesem Raume ein Unterdruck entsteht, was auf die Druckregulierung 45, 46, 52 die gleiche Wirkung ausübt, als ob der Förderdruck erhöht worden wäre. Die Regulierungsvorrichtung N stellt also, nach dem die Abschaltung stattgefunden hat, wie der auf tieferen Förderdruck und tiefere Um drehungszahl ein. Dies ist vorteilhaft, da es keinen Sinn hat, die Maschine während des Leerlaufes mit besonders hohen Umdrehungs zahlen zu betreiben.
Die Umstellung der Regulierungen, nach dem der Druck im Behälter C infolge des Verbrauches wieder auf das zulässige Min destmass gesunken ist, vollzieht sich kurz wie folgt: Vorerst wird die Drosselklappe K plötzlich wieder voll eröffnet, wie oben be- schrieben. Während dieses Vorganges ist das Abblaseventil G so weit geöffnet, als es notwendig ist, um das Pumpen zu verhin dern.
Sobald der Förderdruck des Verdich ters A den Druck im Behälter C erreicht hat, wird das Rückschlagglied D (Fig.. 2) z;wi- schen Verdichter A und Zwischenbehälter C geöffnet.
Der Verdichter fördert in den Be hälter C und @dadurch auch in das Ver brauchsnetz. DieAbblaseregulierung schliesst, die Druckregulierung 45, 46, 52 beginnt zu schliessen und, der Kolben 57 wird in seine normale untere Stellung zurückgedrückt, das A.bblaseventil G schliesst vollständig und der Verdichter A steht unter dem Einfluss der normalen Druckregulierung 45, 46, 52,
wel che durch Vermittlung der Geschwindig keitsregulierung auf die Kennlinie c ein reguliert.
Ein anderer Weg, die Druckregulierung 45, 46, 52 bei Erreichung des Punktes III zu beeinflussen, ist in Fig. 4 dargestellt. Die Druckregulierung weist hier wiederum den Zylinder 45 und den Druckkolben 46 auf, der unter dem Einfluss der Feder 47 steht, welche durch Mutter 84 einstellbar ist. Kol benstange 85 trägt den Steuerschieber 52, der Druckflüssigkeit von und zudem Ölmotor 44 (Fig. 3) steuert. Der Raum unter dem Kol ben 46 steht durch Leitung R in Verbindung mit dem in Fig. 2 gezeigten Behälter C. Anderseits ist dieser Raum an einen Raum 8 7 angeschlossen, welscher durch einen Ven tilkegel 88 abgeschlossen werden kann. Dieser Ventilkegel 88 steht in Verbindung mit dem Kolben 57 der Umstellvorrichtung, der im Zylinder 58 beweglich ist.
Der obere Raum dieses Zylinders steht mit dem Raum unter dem Kolben 75 (Fig. 3), und dessen unterer Raum mit dem Raum über ,dem Kol ben 75 in Verbindung. Bei normalen Be triebsverhältnissen, also bei einem Arbeiten rechts vom Punkt III ist somit Raum 87 abgeschlossen und die Druckregulierung wirkt normal. Wird aber Punkt III er reicht, und beginnt die Umstellung in der Vorrichtung H, so wird das Ventil 88 ge öffnet. Es erfolgt ein Durchströmen in und i aus dem Raum unter dem Kolben 46, wo durch in diesem Raum ein Druck sieh ein stellt, der tiefer ist als der wirkliche Druck im Behälter C. Die Regulierung stellt somit auf höheren Druck ein.
In Fig. 5 ist gezeigt, wie es möglich ist, den Zylinder 45, Kolben 46 und die Feder 4 7 der Druckregulierung mit den entspre chenden Organen der Vorrichtung L zu ver binden. Mit der Kolbenstange 4 ist hier ein Hebel 91 verbunden, an welchen der Steuer schieber 52 angeschlossen ist, und dessen Drehpunkt 93 auf der Kolbenstanga 56 sitzt. Durch entsprechende Verbindung der Räume über und unter dem Kolben 57 der Umstell vorrichtung durch Leitungen 78, 79 mit der Vorrichtung H (Fig. 3) wird im normalen Zustande, d. h. beim Betriebe rechts der Grenzkurve a, der Kolben 57 an den An schlag 59 gedrückt (gezeichnete Lage). Bei Erreichung von Punkt III werden die Drücke umgestellt und der Kolben 5 7 geht nach unten; das entspricht einer Einstellung auf höheren Druck.
In Fig. 6 ist eine Druckregulierung dar gestellt, welche eine Regulierung nach der Kennlinie d (Fig. 1) zu erreichen gestattet. Der federbelastete Druckkolben 46 wirkt auf Hebel 50, an welchen der den Ölmotor 44 der Geschwindigkeitsregulierung steuernde Schie ber 52 angeschlossen ist. Durch Lasche 104 ist dieser mit Hebel 105 verbunden, der um Punkt 53 drehbar ist und durch Stange 107 mit einem Hebel 108 in Verbindung steht. Dieser ist um Fixpunkt 109 drehbar und bei 110 gelenkig mit der Muffe 35 des Ge schwindigkeitsreglers 31 verbunden. Bei einer bestimmten Umdrehungszahl ist Punkt 113 als Festpunkt zu betrachten.
Wird, wenn vom normalen Punkt I aus gegangen wird, angenommen, das Förder volumen vergrössere sieh und die Maschine stehe vorerst nur unter dem Einflusse des Geschwindigkeitsreglers, so wird der Be triebspunkt auf der Kurve n4 nach V (Fig. 5) gleiten, was einer Druckabnahme entspricht. Kolben 46 und Steuerschieber gehen nach unten, der Ölmotor 44 wird so gesteuert, dass die Umdreliungszahl sich erhöht. Mit der Erhöhung der Umdrehungszahl erfolgt ein Heben der Reglermuffe 35 und damit ver möge der Hebelübertragungen 108, 107,<B>105</B> ein Senken von Punkt 113.
Dies entspricht einer sogena:nnten "Negativ-Rückführting", :d. h. die eingeleitete Erhöhung -der Um drehungszahl wird verstärkt und Gleich gewicht wird erst erreicht, wenn auf Punkt VI der Kennlinie d eingestellt ist, da. ein eindeutiger Zusammenhang zwischen Druck volumen und Umdrehungszahl besteht. Zu folge der einstellbaren Verzögerung, welche naturgemäss in der Änderung der Um drehungszahl durch den Ölmotor 44 liegt, ist die Stabilität einer solchen Regulierung trotz der verkehrten Rückführung möglich.
Beim geschilderten Reguliervorgang stützt sich nun der Drehpunkt 53 auf der Kolbenstange 56 des Kolbens 57 der Druckregulierung. Der Raum unter dem Kolben 57 ist durch Leitung 78 mit dem Raum über dem Kolben 75 (Fig. 3) und der Raum über dem Kolben 57 durch Leitung 79 mit dem Raum unter dem Kolben 75 verbunden. In der gezeich neten Lage befindet sieh der Verdichter im stabilen Gebiete rechts der Grenzkurve; der in der obersten Lage befindliche Kolben 57 wird gegen den Anschlag 59 gedrückt.
Bei Beginn der Umstellung in der Vor richtung H (Fig. 3) wird der Kolben 57 gegen den untern Anschlag am Zylinder 58 gedrückt. Dies entspricht einer Einstellung der Druckregulierung auf grösseren Druck.
Die Einrichtung kann dadurch verein facht werden, dass, anstatt sich möglichst genau der Grenzkurve a anzupassen, nur in Abhängigkeit von einem bestimmten Vo lumen die Umstellvorrichtung in Tätigkeit gesetzt wird. In diesem Falle können in der Vorrichtung H die Glieder 64, 65, welche vom Druck beeinflusst werden, weggelassen werden. Die praktisch verwirklichte Grenz- kurve IV-II wird dann zu einer Vertikalen, für die V2 = konstant ist.
Ebenso lässt sich das Gegogenstand der Er findung bildende Verfahren auch verwirk lichen, wenn die Vorrichtung H, welche zur Umstellung der Geschwindigkeitsregulierung dient, bloss vom Förderdruck beeinflusst wird.
Process for the operation of centrifugal compressor plants in which the centrifugal compressor conveys into an intermediate container, and device for carrying out this process. It is known to operate compressor systems in such a way that the compressor promotes an intermediate container and that when a certain maximum pressure is reached in this container, the compressor is throttled on the suction side, while a return element which is arranged between the compressor and container , closes.
If the compressor in such a system is to be equipped with pressure regulation at the same time, the regulation characteristic of this pressure regulation must be such that the pressure increases as the delivery rate decreases, because otherwise an increase in pressure in the intermediate container could not be achieved. In other words, it is necessary to train the pressure regulation with a very pronounced, natural non-uniformity. If in Fig. 1 the abscissa denotes the suction volume V and the ordinates denote the delivery pressure P, the operating curves of a centrifugal compressor at different speeds are represented in a known manner by curves n1, n2, n5.
If I means the normal operating point (v1, p1), and if the pressure in the intermediate tank should not exceed the amount p2 and, on the other hand, the parabolic limit curve a, which separates the stable from the unstable operating range in the diagram, is not reached, then results as Limit point II (v2, p2), and the characteristic curve of the pressure regulation must be placed through points I and II (line b).
The aim of the new method is to make the regulation characteristic of the above-mentioned Druckregu regulation in the areas of normal operating conditions of the compressor independent of the stated requirement, so that a regulating characteristic c or d (Fig. 1) can be selected in that area as required can.
-The control characteristic line c refers to a regulation which sets practically exactly to constant pressure and the regulating characteristic curve d to a regulation which adjusts to decreasing pressure with decreasing delivery rate. According to the invention, the mentioned purpose is achieved in that in the range of normal operating conditions, according to a regulating characteristic,
which does not reach the maximum intermediate tank pressure, and in the vicinity of the limit curve of stability the compressor regulation is automatically switched to a higher pressure. With reference to Fig.l so the pressure line will run approximately to I-III-II or I-IV-II. This method makes it possible to avoid an uneconomical increase in pressure with decreasing delivery rate in the compressor that is sufficiently far away from the limit curve.
In Fig. 1, the gain in the area to the right of the limit curve a compared to the loading operation with a regulation according to curve h is clearly shown by the vertically hatched area. If no pressure regulation were provided at all and the compressor was operated at a normal number of revolutions n4, then the curve n4 would come into consideration as the upper limit of the hatched area.
According to the invention, the device for carrying out the new method has a speed regulation which is influenced by the delivery pressure of the centrifugal compressor and which is in operative connection with a device for converting this regulation to higher pressure. The actuation of the changeover device is controlled by a device under the influence of the delivery pressure or the delivery rate of the centrifugal compressor or of the device of these sizes.
In Fig. 2, a Ausfüh approximately example of a device is shown schematically, wel che can be operated according to the new method. It is assumed here that the centrifugal compressor A is driven by a turbine B. The centrifugal compressor promotes through a line E in the intermediate container C, from where the funded agent flows to the consumption points, not shown. D is a non-return element arranged between the United A and the intermediate container C, which closes as soon as the centrifugal compressor is switched off. In the suction line J of the gyroscopic compressor, a throttle valve K is arranged, which is operated by a device L. The latter is under the influence of the pressure in the intermediate container C (indicated by line Q).
The propellant for the turbine B is supplied in line 0, in which a control element M is switched on. This is under the direct and indirect influence of a Regelvorrich device N, which is also dependent on the pressure in the container C (indicated by line P). H denotes a device which, under the influence of the pressure in the delivery line E (indicated by line S),
as well as under the influence of the suction volume in the suction line .J (indicated by connection <I> T) </I> of the compressor <I> A </I>. This device H acts in the vicinity of the limit curve of stability on the pressure regulation N in the sense of setting to higher pressure (indicated by connection V).
It is assumed here that H simultaneously masters a blow-off regulation, which in a known manner is dependent on the delivery pressure and suction volume, and which a discharge valve G begins to open when the stability limit curve is reached. Through this drain valve, conveying material can be blown off or diverted into the suction line .J through line) ".
Fig. 3 shows a schematic on a larger scale. For example, execution form of certain devices of the system shown in Fig. 2, the different devices with the same large letters as in Fig. 2 are occupied.
Fig. 4 shows an arrangement which enables the changeover device to set the pressure regulation to a lower pressure than the actual delivery pressure of the centrifugal compressor.
FIG. 5 shows a simplification in the design of a system according to FIG. 2, and FIG. 6 shows an arrangement which, in the range of normal operating conditions, enables regulation according to characteristic curve d of FIG.
In the figures, corresponding parts are so widely used that they have been given the same reference symbols.
The device L, which is used to actuate the throttle valve K, will first be described with reference to FIG. A piston 2 is movably arranged in a cylinder 1. The cylinder space below the piston 2 is connected by line Q to the intermediate container C, which is only shown in FIG. The piston 2 is therefore under the influence of the pressure prevailing in this container C. On the other hand, it is also under the influence of a spring 3. The piston 2 is connected to a control slide 7 by rod 4 and lever 5. This is inserted in a sleeve 8, which in turn is movable in a housing 9. The sleeve 8 has slots 10, 11 and 12, and the Ge housing 9 has channels 13, 14 and 15 on. The channels 13 and 14 are respectively through line 16. 17 with the upper resp. below Zylin derraum a servo motor 18 in connection.
The piston 19 of this servo motor is through linkage 20, 21 and lever 22 with the Dros selklappe g in the suction line J in connec tion. On the other hand, the sleeve 8 is connected to this piston 19 by a lever 25 and a rod 26. The device works as follows: As long as the pressure in the intermediate container C has not reached the prescribed maximum value, the various parts assume the position shown in FIG. Hydraulic fluid flows through channel 15, slot 12, slot 10, channel 14 and line 17 into the space under the piston 19. The throttle valve K is fully open. When the pressure in the container C gradually increases, the piston 2 moves upwards against the pressure of the spring 3. The movement is transmitted to the control slide 7 by the lever 5 rotatable about point 27.
As long as the path determined by the height of the slots 10, 11, 12 is not traversed, the movement of the piston 2, and thus the pressure increase in the container C, has no effect, because there is no change in the path covered by the pressure fluid. The ratios are now coordinated so that when the prescribed maximum value of the pressure in the container C is reached, a changeover of the hydraulic fluid path is just beginning, d. H. hydraulic fluid then flows through channel 15, slots 12, 11, channel 13 and line 16 into the space above the piston 19, while the space below the piston flows through line 17, channel 14 and slot 10 with the outflow of the pressure fluid ( not shown) is connected.
The piston 19 now begins to move downwards. By virtue of the connection: by means of the rod 26 and the lever 25 rotatable about point 28, the sleeve 8 now also moves downwards. The relative displacement of slide 7 and sleeve 8 is reinforced in terms of the movement that has already been initiated. As a result, the piston 19 immediately comes into its lower end position. So the throttle valve K is immediately closed completely when the prescribed maximum pressure value in the container C is reached.
If the pressure in Behäl ter C then falls again, the resulting downward movement of the piston 2 and the control slide 7 only has an effect again when a certain minimum value of this pressure is reached because the sleeve 8 is now in its lower end position. However, if this minimum value is reached, the throttle valve 1T is immediately fully opened in the same way as in the final movement.
It should now be the. Regulating device N with regulating member M based on Fig. 3 be written. This regulating device N has a pressure regulator which acts indirectly on the valve M connected in the flow of the propellant of the drive machine. The primary regulation is a speed regulation, consisting of the elements: centrifugal regulator 31, spool 32, servo motor 33, feedback lever 34, which is articulated on the sleeve 35 of the centrifugal regulator, connected at 351 to the auxiliary spool 32 and rotatable at 36 with a Mut ter 37 is connected. A threaded rod 38, which sits on a servomotor rod 39, is rotatable in the latter.
By virtue of a gear ratio 40, 41, 42, 43, this threaded rod 38 is in connection with an oil motor 44. By operating this oil motor 44 in different directions of rotation, the number of revolutions of the speed regulation is set, and this operation of the oil motor 44 in different directions of rotation is now controlled by the secondary regulation described below. This regulator, designed as a pressure regulator in the narrower sense, has a cylinder 45 with a piston 46 which is loaded by a spring 47. The container C is connected by line R to the space under the piston 46. Kol ben 46 is connected by rod 49 to lever 50, to which a control slide 52 is hinged at 51, while it is rotatable about point 53, which is to be considered as an absolute fixed point for the time being.
The pressure regulator 45, 46, 52 then acts in a known manner so that when the pressure rises by the control slide 52 pressure fluid is controlled so that the oil motor 44 rotates by means of a connection 54, 55 in the sense that the number of revolutions of the drive machine is reduced will and vice versa. Since the regulation has no return, it works practically without irregularity, so it is able to regulate according to a risk assessment c (Fig. 1). When point III on the characteristic curve c is reached, the pressure regulation should be switched to greater pressure. This happens as follows: The fulcrum 53 of the lever 50 is located on the piston rod 56 of a piston 57, which is movable in a cylinder 58.
The ge recorded position of the piston 57, where it rests on the cylinder 58 below, is that which applies to the normal operating state to the right of point III. The piston 57 is held in this position under the influence of the device H described below. If point III is reached, the piston 57 is displaced so that it strikes the sleeve 59 at the top. It is readily apparent that this moves point 53 upwards and that for this position the equilibrium state corresponds to a greater compression of spring 47; the regulation is thus set to a higher pressure.
The sleeve 59 is made adjustable by nut 60, where the amount of increase in this from normal pressure in relation to the normal pressure can be adjusted as desired.
The device H also shown in FIG. 3 will now be described, which also serves to actuate the blower valve G from. This device has a volume bell 62 which is immersed in a housing 61 in liquid. The space under the bell 62 is connected by line 631 to a volume measuring apparatus 63 of a known type, which is connected to the suction line J of the compressor and in a known manner delivers a specific pressure which:
is proportional to the square of the suction volume. The space under a pressure piston 64, which piston is movable in a cylinder 65, is in communication by line S with the pressure line E (F: i, g. 2) of the compressor.
The volume bell 62 and the pressure piston 64 are respectively by a rod 66. 67 connected to a lever 68, which can be rotated around a fixed point 69. Lever 68 is connected by rod 70 to a lever 71, to which a control slide 72 is articulated and which at 73 rotatably with d .er Kol rod 74 of a servo: motor piston 75 is in connection.
The servomotor piston 75 in .dem cylinder 76 acts on the blow-off valve G, which is switched on in a branch line I '(Fi; g. 2) of the pressure line of the rotary compressor A. The ratios are chosen in a known manner so that the relief valve G opens if never near the critical limit curve a (Fig. 1) is reached, but so that just as much is opened as is necessary to the required minimum amount of air to promote.
This device, which is generally to be provided in such a centrifugal compressor system, can now be used in an advantageous manner to effect the adjustment of the piston 57 at the right moments, in the following way: As long as the centrifugal compressor is in the area on the right the limit curve a works, the A direction acts on the closure of the relief valve G. There is pressure fluid above the piston 75, and the space below this piston is connected to the outflow, not shown in Fig. 3, for the pressure fluid.
The space above the piston 75 is now in communication with the space above the piston 57 through a line 78, and the space under the piston 75 is in communication through line 79 with the space under the piston 57. In the stable area of the compressor, the piston 57 is constantly pressed down by the liquid. But if the changeover begins in the blow-off regulation, the changeover of the piston 57 also follows immediately.
It can be achieved that the changeover of the piston 57 takes place somewhat earlier than the opening of the blow-off valve G, for example by arranging a compression spring 80 above the piston 7 5. There is also the possibility of forming the closing edge on the control slide 72 in such a way that initially there is probably such a large pressure difference that is sufficient to adjust the piston 57, but is not yet fully sufficient to raise the relief valve G.
A compression spring could also be attached under the piston 57, which pushes the piston 57 upwards when the equilibrium of the pressures of the liquid above and below is reached.
In Fig. 1, point III is to the left of point II, drawn in, and the connection III-II corresponds to a small increase in the delivery rate. This is quite possible, even if the actual consumption amount decreases, because when the delivery pressure of the compressor increases, the amount flowing into the container C does not have to be the same as the amount flowing out of it at every moment. Incidentally, when such a system is put into operation, it must be determined by experiment how close point III can be to the real limit curve a.
The space above the piston 46 can be connected to the suction line J behind the throttle valve K (in the sense of the flow) by the line 200 shown in dashed lines in FIG. 3. It is thereby achieved that after switching off the Ver poet in this space a negative pressure is created, which has the same effect on the pressure regulator 45, 46, 52 as if the delivery pressure had been increased. The regulating device N is so, after the shutdown has taken place, such as the lower delivery pressure and lower order speed. This is advantageous because there is no point in operating the machine at particularly high revolutions during idling.
The adjustment of the regulations, after the pressure in the container C has fallen back to the admissible minimum as a result of the consumption, takes place briefly as follows: Initially, the throttle valve K is suddenly fully opened again, as described above. During this process, the relief valve G is open as far as it is necessary to verhin countries to prevent pumping.
As soon as the delivery pressure of the compressor A has reached the pressure in the container C, the non-return element D (Fig. 2) between the compressor A and the intermediate container C is opened.
The compressor pumps into the container C and @thus also into the consumption network. The blow-off regulation closes, the pressure regulation 45, 46, 52 begins to close and, the piston 57 is pushed back into its normal lower position, the blow-off valve G closes completely and the compressor A is under the influence of the normal pressure regulation 45, 46, 52,
which is regulated by mediating the speed regulation on the characteristic curve c a.
Another way of influencing the pressure regulation 45, 46, 52 when point III is reached is shown in FIG. The pressure regulation here again has the cylinder 45 and the pressure piston 46, which is under the influence of the spring 47, which can be adjusted by the nut 84. Kol rod 85 carries the spool 52, which controls the hydraulic fluid from and also oil motor 44 (Fig. 3). The space under the Kol ben 46 is through line R in connection with the container C shown in Fig. 2. On the other hand, this space is connected to a space 8 7, welscher by a Ven tilkegel 88 can be completed. This valve cone 88 is in connection with the piston 57 of the switching device, which is movable in the cylinder 58.
The upper space of this cylinder is with the space below the piston 75 (Fig. 3), and the lower space with the space above, the Kol ben 75 in connection. Under normal operating conditions, i.e. when working to the right of point III, space 87 is closed and the pressure regulation works normally. But if point III it is enough, and the changeover begins in the device H, the valve 88 is opened. There is a flow in and i from the space below the piston 46, where a pressure see through in this space, which is lower than the real pressure in the container C. The regulation thus adjusts to a higher pressure.
In Fig. 5 it is shown how it is possible to bind the cylinder 45, piston 46 and the spring 4 7 of the pressure regulator with the corre sponding organs of the device L to ver. With the piston rod 4, a lever 91 is connected to which the control slide 52 is connected, and the pivot point 93 is seated on the piston rod 56. By appropriate connection of the spaces above and below the piston 57 of the switching device through lines 78, 79 with the device H (Fig. 3) is in the normal state, d. H. when operating to the right of the limit curve a, the piston 57 pressed against the stop 59 (position shown). When point III is reached, the pressures are changed and the piston 5 7 goes down; this corresponds to a setting for higher pressure.
In Fig. 6 a pressure regulation is provided, which allows regulation according to the characteristic curve d (Fig. 1) to be achieved. The spring-loaded pressure piston 46 acts on lever 50, to which the slide 52 controlling the oil motor 44 of the speed regulation is connected. This is connected by tab 104 to lever 105, which can be rotated about point 53 and is connected to a lever 108 by rod 107. This is rotatable about fixed point 109 and articulated at 110 to the sleeve 35 of the speed regulator 31 Ge. At a certain number of revolutions, point 113 is to be regarded as a fixed point.
If, if starting from the normal point I, it is assumed that the delivery volume increases and the machine is initially only under the influence of the speed controller, the operating point will slide on curve n4 to V (Fig. 5), which is a Pressure decrease. Piston 46 and control slide go down, the oil motor 44 is controlled so that the number of turns increases. With the increase in the number of revolutions, the regulator sleeve 35 is raised and, thus, the lever transmissions 108, 107, <B> 105 </B> lower point 113.
This corresponds to a so-called "negative feedback": d. H. the initiated increase in the number of revolutions is increased and equilibrium is only achieved when point VI of the characteristic curve d is set, since. there is a clear connection between pressure volume and number of revolutions. Due to the adjustable delay, which is naturally in the change in the order speed by the oil motor 44, the stability of such a regulation is possible despite the wrong feedback.
In the described regulating process, the pivot point 53 is now supported on the piston rod 56 of the piston 57 of the pressure regulator. The space below the piston 57 is connected by line 78 to the space above the piston 75 (FIG. 3) and the space above the piston 57 is connected by line 79 to the space below the piston 75. In the situation shown, the compressor is in the stable area to the right of the limit curve; the piston 57 in the uppermost position is pressed against the stop 59.
At the beginning of the changeover in the front direction H (Fig. 3), the piston 57 is pressed against the lower stop on the cylinder 58. This corresponds to setting the pressure regulation to a higher pressure.
The device can be simplified by the fact that, instead of adapting to the limit curve a as precisely as possible, the changeover device is only activated as a function of a certain volume. In this case, the members 64, 65, which are influenced by the pressure, can be omitted in the device H. The practically realized limit curve IV-II then becomes a vertical for which V2 = is constant.
Likewise, the object of the invention forming method can also be realized if the device H, which is used to change the speed regulation, is only influenced by the delivery pressure.