Verfahren zur Regelung von Agialverdiehtern bei gleichzeitiger Verhütung des Pumpens. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung von Axialverdichtern auf eine be stimmte Fördermenge bei einem bestimmten Druck bei gleichzeitiger Verhütung des Pum pens. Verdichter mit Axialbeschauflung haben bekanntlich gegenüber solchen mit Radial- beschauflung einen grundsätzlich andern Ver lauf der Leitungscharakteristik.
Der Vergleich der Charakteristiken der beiden Verdichterarten ist in Fig. 1 gezeigt, und zwar mit gestrichelten Linien für Radial verdichter und mit ausgezogenen Linien für Axialverdichter, wobei mit p8, p1 die Druck volumenkurven des Axial- bezw. Radialver dichters bezeichnet sind.
Während also bei zunehmendem Volumen <I>u</I> und abnehmendem Druck<I>p</I> beim Radial verdichter die Leistungsaufnahme L, in der Regel ansteigt, fällt diese Aufnahme L, beim Axialverdichter rasch ab.
Ausserdem liegt die sogenannte "Pumpgrenze" 2" beim Axial verdichter viel näher beim Punkt 1 mit bestem Wirkungsgrad, als die Pumpgrenze <B>2,</B> des Radialverdichters von Punkt 1 mit dem besten Wirkungsgrad, das heisst der Axialverdichter fängt bei abnehmendem Vo lumen viel rascher an, labil zu fördern und nimmt dabei eine grössere Leistung auf als im Punkt 1.
Diese Eigenschaft wäre in vielen Fällen dann nachteilig, wenn man den Axial verdichter für Teillasten in bisher bekannter Art wie den Radialverdichter regeln würde. Ein Beispiel soll bei gleichbleibender Regelung an Hand der Fig. 1 den Unterschied zeigen.
Beim Arbeiten z. B. im Punkt 3 im labilen Gebiet werde zwecks stabiler Förde rung ein Teil der Luftmenge ausgeblasen. Dabei nimmt der Radialverdichter die Lei stung L, auf und der Axialverdichter die viel grössere Leistung La, wobei er allerdings auch mehr Druck 1)" erzeugt.
Wenn man den erhöhten Druck p. nicht braucht, wäre es zum Beispiel viel besser, den Verdichter gar nicht auf der Druckvolumenkurve hochsteigen zu lassen, sondern schon vom normalen Punkt 1 weg den Unterschied vors Punkt 1 und dem Verbrauchspunkt 3 ausblasen zu lassen, so dass bei gleichbleibendem Druck die Lei stung auf L,' gehalten werden kann, die zwar immer noch grösser ist als L1. des Radialver- dichters,
welcher erst vom Punippunkt 2,. weg mit Ausblasen beginnt.
Das Verfahren gemäss vorliegender Erfin dung besteht darin, dass erfindungsgemäss bei einer gegebenen Drehzahl eine solche C esamt- menge gefördert wird, dass sich entsprechend der zu dieser Drehzahl gehörenden Druck mengenkurve der verlangte Druck einstellt, wobei sich der zugehörige Betriebspunkt im stabilen Gebiet befindet, und daf.; dabei der Überschuss dieser (äesamtmenge über die Sollmenge zwecks Leistungsabgabe durch eine Entspannungsturbine hindurchgeführt wird.
Dadurch, dass der erwähnte Überseliuf.) über eine Entspannungsturbine geleitet wird, kann ein Teil der Verdichtungsarbeit zirriiek- gewonnen werden, so dass die wirklich auf zubringende Arbeit nur noch La" (Fig. 1) ist, die besonders bei kleinem Volumen kleiner ist als diejenige (L,) beim Radialverdichter mit einfachem Luftabblasen, und wobei neben der Pumpverhütung gleichzeitig auch der Druck konstantgehalten wird,
ohne zusätzliche Regelorgane und ohne Anwendung von Dreh zahlregelung.
An Hand der Fig. 2 bis 6, die Beispiele des erfindungsgemässen Verfahrens betreffen, sei dieses näher erläutert.
Fig. 2 zeigt das Verfahren bei veränder lichem Druck.
Fig. 3 zeigt. das Verfahren bei gleichblei bendem Volumen.
Fig. 4 zeigt das Verfahren bei einer Regelung auf gleichbleibenden Druck.
Fig. 5 zeigt das Verfahren bei einer Regelung auf parabelförmigen Druckverlauf. Fig. 6 zeigt schematisch ein Beispiel einer Anlage zur Ausübung der erfindungsgemässen Verfahrens.
Wenn z. B. in Fig. 2 der Betriebspunkt 1 auf den Punkt 3 mit. verringertem Druck und Volumen verlegt werden soll, so würde man beim radialen Verdichter die Drehzahl entsprechend zurücknehmen und, falls der Punkt 3 bereits im labilen Gebiet wäre, würde mau den Unterschied zwischen Pump grenze und Punkt 3 ausblasen. Nach dem Beispiel gemäss Fig. 2 lässt man den Verdichter im Punkt 2 arbeiten, dessen Druck gleich ist dem des gewünschten Punktes 3.
Es wird also bei einer gegebenen Drehzahl eine solche Gesamtmenge r.,g gefördert, dass sieh entsprechend der zu dieser Drehzahl gehören den Druckmengenkurve V, der verlangte Druck 1)s einstellt.
Trotzdem also der Ver dichter bei viel zu grossem Volumen arbeitet, sinkt die Leistung von 1' auf 2', dank der dem Axialverdichter innewohnenden Charak teristik ; es wird also selbst bei gleicher Dreh zahl eine ähnliche Wirkung erreicht wie bei Drelizalilregeluug. Damit nun die verhältnis- ni < if:
')ig grol'')e Ausblasmeuge dr@, das heisst der Überschuss der (lesamtmenge rg über die Sollmenge rn nicht. verloren geht, lässt man sie in einer Entspannungsturbine expandieren, unter Leistungsverminderung von 2' auf 3' für den Punkt 3.
Diese Regelungsart kann nun für alle möglichen Regelungen angewendet werden, wie z. B. gleichbleibenden Druck, gleichblei bendes Volumen oder gleichbleibenden para bolischen Druckvolumenverlauf usw. In allen Fällen dient die Entspannungsturbine als Regelorgan, unter gleichzeitiger Verhütung des Pumpens. Einige Beispiele sollen dies zeigen Fig.3: Gleichbleibendes Volumen 1-3. Der Verdichter arbeitet für den Betriebs punkt 3 in 2 mit der Leistung 2'. Das über schüssige Volumen dv (2-3) wird durch.
eine Entspannungsturbine, deren Leistungs- rückgewinn 2.'--3' beträgt, geführt, so dass noch die resultierende Leistung 3' bleibt. Durch Verstellen der Regelorgane von Hand kann in gewöhnlicher Weise jedes beliebige Volumen eingestellt werden, z. B. das Volumen durch den Punkt 4 mit der Leistungsauf- nahme 4' und der Ausblasemenge äv (2-4). Fig. 4: Regelung auf gleichbleibenden Druck 1-2 bezw. 3-4.
Der Verdichter arbeitet in 1 bezw. 3 mit Leistungsaufnahme 1'-2' bezw. 3'-4' und Ausblasemenge .Jr, (1---2) bezw. dv <I>(3-4).</I> Der Übergang von Druck (1-2) auf den Druck (3--4) wird wieder in gewohnter Weise durch Handnachstellung erreicht. Eben so wird wieder das Pumpen ohne besondere Hilfsorgane unter allen Umständen verhütet, weil ja der Verdichter immer mit dem maxi malen Volumen des betreffenden Druckes fährt.
Fig. 5: Eine weitere Regelart wäre z. B. eine solche auf parabelförmigen Druckverlauf (1-3) oder z. B. punktiert durch 4. In diesem Fall müssten die Düsenventile der Entspan nungsturbine in bekannter Weise, z. B. nach Patent Nr. 100264, vom Druck und Volumen abhängig gemacht sein. Punkt 3: Der Ver dichter arbeitet in 2, die Turbine durchströmt das Volumen dc (2-3), die Leistungsauf nahme ist 3'. Längs der Regellinie 1-3 wird die Luft über die Entspannungsturbine aus geblasen. Durch Verstellen von Hand kann man auch jede beliebige andere Parabel, z. B. diejenige durch 4, einstellen, und es wird dann eine entsprechend grössere Luftmenge über die Turbine geleitet, wobei wieder das Pumpen gleichzeitig verhütet wird.
Diese beschriebene Regelungsart ist also äusserst einfach und selbst bei konstanter Drehzahl dank der stark abfallenden Lei- stungscharakteristik ungefähr gleich wirt schaftlich wie Drehzahlregelung, besonders wenn man die Regelverluste der Drehzahl verstellung der Antriebsmaschine mit berück sichtigt. Sie macht besondere Massnahmen zur Verhütung des Pumpens überflüssig, in dem der Verdichter in allen Fällen das volle Volumen längs der Druckvolumencharakte- ristik fördert.
In Fig. 6 ist der Axialverdichter a mit Saugleitung h und Druckleitung c versehen und sitzt auf gleicher Welle mit einer Ent spannungsturbine d. Von der Druckleitung c führt eine Leitung e zur Turbine d über ein Regelorgan g, durch welche der Überschuss zur Turbine gelangt. Die Abluft der Turbine entweicht durch Leitung f entweder ins Freie oder in den Saugraum des Axialver- dichters a zurück.