Verfahren zur Vermeidung des Pumpens von mehrstufigen Kreiselverdichtern. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung des Pumpens von mehrstufigen Kreiselverdichtern.
Bekanntlich tritt bei solchen Förder maschinen die Erscheinung des Pumpens, welches sich durch periodisches Rückwärts strömen des geförderten Mittels durch die Laufräder äussert, dann ein, wenn die För dermenge einen bestimmten Grenzwert unter schreitet. Da die dabei auftretende unregel mässige Förderung nicht erwünscht ist und ferner durch das Pumpen unzulässige Bean spruchungen und Ermüdungserscheinungen des Werkstoffes der Kreiselverdichter auf treten können, so sind schon Vorrichtungen zum Verhüten dieser Erscheinung vorgesehen worden.
Die bekannteste derselben weist ein Abblaseventil auf, das für gewöhnlich selbst tätig beim Unterschreiten der mindest zuläs sigen Fördermenge auf der Druckseite des Verdichters geöffnet wird. Mit Hilfe einer solchen Vorrichtung lässt sich erreichen, dass bei zu kleinem Bedarf des geförderten Mit tels der Verdichter doch noch über der Pump- grenze arbeitet, denn die überschüssige För dermenge wird einfach ins Freie oder in die Saugleitung des Verdichters abgeblasen.
Zweck der Erfindung ist, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen. welches bei dessen Anwendung zu vermeiden ermöglicht, dass bei zu niedrigem Bedarf an Fördermenge ein Teil des Fördermittels auf der Druckseite des Verdichters ins Freie oder in die Saugleitung abgeblasen werden muss. Nach dem Verfahren gemäss der Erfindung wird bei mehrstufigen Kreiselverdichtern, deren Stufen in Gruppen mit mindestens einer Stufe unterteilt sind,
bei Teillastbetrieb zuerst ein Teil der Fördermenge vom Aus tritt der letzten Gruppe zum Eintritt dieser Gruppe abgeblasen, dann bei weiterer Ver minderung der Fördermenge in gleicher Weise ein Teil des Fördermittels vom Aus tritt der vorletzten Gruppe zum Eintritt der selben zurückgeführt und in derselben Weise mit zunehmender Verminderung der Förder menge nacheinander in immer mehr vorher gehenden Gruppen von dar Auslassseite nach der Einlassseite der jeweiligen Gruppe ein Teil des Fördermittels abgeblasen.
Dieses Verfahren trägt dem Umstande Rechnung, dass bei vielstufigen Kreiselver dichtern bei Abnahme der Fördermenge die letzten Stufen zuerst die Pumperscheinung auslösen. Letzteres hängt damit zusammen, dass zur Erreichung besten Wirkungsgrades die Laufräder sämtlicher Stufen unter Be rücksichtigung der Volumenabnahme, welche durch die Verdichtung des kompressiblen Fördermittels bedingt ist, bemessen werden müssen. Jede Einzelstufe würde, wenn sie allein zu arbeiten hätte, bei einem gewissen Bruchteil ihrer Normalfördermenge Pump erscheinungen ergeben.
Da aber jede Einzel stufe eine mit abnehmender Fördermenge an steigende Druckerhöhung ergibt, so wird bei einem Betrieb mit sich gleichbleibender Drehzahl beispielsweise die zweite Stufe eines Verdichters schneller die Pumpgrenze erreichen als die erste Stufe, weil bei einer Verminderung der Fördermenge die zweite Stufe nicht nur die an sich verminderte För dermenge, sondern ein nochmals verkleiner tes Fördervolumen infolge der bei Teillast betrieb erhöhten Verdichtung in der vorher gehenden Stufe erhält.
Auf der beiliegenden Zeichnung sind bei spielsweise Ausführungsformen von Einrich tungen zur Ausführung des Verfahrens in vereinfachter Darstellungsweise gezeigt. An Hand derselben wird auch das erfindungs gemässe Verfahren beispielsweise erläutert.
Fig. 1 veranschaulicht die obere Hälfte eines axialen Längsschrittes durch einen dreistufigen Fliehkraftkreiselverdiehter, wo bei jede Stufe eine Gruppe bildet; Fig. 2 zeigt einen Teil eines Schnittes nach der Linie II-II der Fig. 1, und Fig. 3 zeigt zum Teil eine Ansicht und zum Teil einen axialen Längsschnitt eine Kreiselverdichters mit drei Gruppen von Stu fen und zwei Zwischenkühlern.
In Fig. 1 und 2 bezeichnen 1, 2, 3 die hintereinandergeschalteten drei Stufen eines Fliehkraftkreiselverdichters, der ein Mittel in Richtung der Pfeile A fördert. Jede Stufe bildet in diesem Falle eine "Gruppe". 4 be zeichnet einen Servomotor, dessen Kolben mit einer Stange 5 verbunden ist. An dieser sind so viele Nocken 6 angebracht, als der Verdichter Stufen aufweist. Der Stufe 1 ist ein Ventil 7 zugeordnet, welches das Abbla sen von Fördermittel von einer Stelle hinter dem Austritt der Stufe 1. in der Förderrich- tung gesehen, durch Bohrungen 8, 8Ú und 9 im Verdichtergelhäuse unmittelbar zum Ein tritt dieser Stufe 1 beherrscht.
In ähnlicher Weise beherrscht ein Ventil 10 das Abblasen von Fördermittel von einer Stelle hinter der Stufe 2 durch Bohrungen 1l, 12 und 13 im Verdiclitergehäuse unmittelbar zum Eintritt dieser Stufe 2. und ein Ventil 14 beherrscht das Abblasen von einer Stelle hinter der Stufe 3 durch Bobrungen 15, 16 und 17 im Verdichtergehäuse unmittelbar zum Eintritt dieser Stufe 3.
Die Nocken 6 sind in bezug auf die Stange 5 so angeordnet, dass bei einer Verschiebung der letzteren aus einer neutra len Lage zuerst durch Vermittlung einer Rolle 18 das Ventil 14, dann bei einer wei teren Verschiebung der Stange 5 in derselben Richtung durclh Vermittlung einer Rolle 19 das Ventil 10 und bei einer noch weiteren Verschiebung der Stange 5 in derselben schliesslich durch Vermittlung einer Rolle 20 das Ventil 7 geöffnet wird. Im wei teren bezeichnet 31 Federn, welche die Ven tile 7, 10 und 14 in der Schliesslage ztt hal ten trachten.
Der Servomotor 4 wird von einem in der Figur nielit veranschaulichten Mengenregler aus in Abhängigkeit von der tatsächlich benötigten Fördermittelmenge ge steuert.
Mit Hilfe der beschriebenen Einrichtung lässt sich erreichen. dass in einem bestimmten Teillastgebiet ziii- Vermeidung des Pumpens beispielsweise ntir das Ventil 14 der letzten Stufe 3 geöffnet: wird, bei weiter verminder ter Fördermenge dann das Ventil 10 und schliesslich bei noch zweiter verminderter För dermenge auch das Ventil 7 geöffnet wird.
Es ist leicht einzusehen, dass für die betref fenden verschiedenen Teillastgebiete der Lei stungsbedarf des Kreiselverdichters niedriger ausfällt, als wenn die überschüssige Förder menge in bisheriger Weise vollständig ins Freie bezw. auf den Ansaugedruek der ersten Stufe abgeblasen würde.
Als Impulsgeber für den den Servomotor 4 steuernden, nicht gezeigten Mengenregler kann ein Staugerät, z. B. eine Messdüse oder ein Venturirohr, welches in die Druckleitung des Verdichters eingesetzt ist, dienen. Eben sogut kann aber auch der Enddruck des Ver dichters als Impulsgeber verwendet werden.
Das nacheinander erfolgende Öffnen der Abblaseventile, welche den verschiedenen Verdichterstufen zugeordnet sind, kann auch hydraulisch erfolgen. In einem solchen Falle wird jedem Abblaseventil zweckmässig ein eigener Servomotorkolben zugeordnet. Die be treffenden Servomotoren können in bezug auf die zu deren Betätigung dienende Druck flüssigkeit derart hintereinandergeschaltet sein, dass das Abblaseventil der letzten Ver dichterstufe den Zutritt von Druckflüssig keit zur Betätigung des Abblaseventils der vorletzten Stufe erst freigibt, nachdem das erstgenannte Ventil vollständig geöffnet ist, und dass das Abblaseventil der nächst vor hergehenden Stufe erst betätigt werden kann, nachdem das Abblaseventil der vorletzten Stufe vollständig geöffnet worden ist.
Zweckmässig werden die Bohrungen 9, 13 und 17, durch welche der abgeblasene Teil des Fördermittels zum Eintritt der Stufe 1 bezw. 2, 3 gelangen kann, in der in Fig. 2 Für die Bohrungen 13 gezeigten Weise schräg ausgebildet, so dass die Rückführung der bei Teillastbetrieb vom Austritt einer Stufe zu deren Eintritt zurückgeführte Fördermittel- menge mit einem Drall in der Drehrichtung des Kreiselverdichters vor das betreffende Laufrad gelangt. Die Rückführung von För dermittel unter Drall im Drehsinn kann auch auf andere Art erreicht werden, so zum Bei spiel durch Anbringen von Umlenkblechen oder -schaufeln nach jeder Bohrung.
Durch diese Massnahme lässt sich erreichen, dass ge rade bei Teillastbetrieb Ablösungserscheinun gen beim Eintritt in das Laufrad, welche das sogenannte Pumpen auslösen können, bis zu einem gewissen Grade vermieden werden, da, wie aus den Geschwindigkeitsdreiecken be kanntermassen hervorgeht, bei Teillastbetrieb nur unter Eintrittsdrall stossfreier Eintritt in die Laufradschaufelung stattfinden kann. Folglich bedingt die schräge Ausbildung der Bohrungen vor dem Laufrad, dass bereits eine verhältnismässig geringe Abblasemenge die Pumpgrenze der betreffenden Stufe an sich schon heruntersetzen kann.
Diese Möglichkeit kann durch entsprechende Steuerung der sich bei Teillastbetrieb hintereinander öffnenden Abblaseventile der einzelnen. Stufen mit berücksichtigt werden, was sich in einer wei teren Ersparnis an Antriebsleistung bei Teil lastbetrieb ausdrückt.
Fig. 3 zeigt einen Fliehkraftkreiselver- dichter, bei dem die Verdichterstufen in drei Gruppen 22, 23 und 24 unterteilt sind. Die Gruppe 22 umfasst drei Stufen und die Gruppen 23 und 24 besitzen je vier Stufen. Zwischen dem Austritt der ersten Gruppe 22 und dem Eintritt der zweiten Gruppe 23 ist ein Zwischenkühler 25 und zwischen dem Austritt der zweiten Gruppe 23 und dem Eintritt der letzten Gruppe 24 ein Zwischen kühler 26 eingeschaltet. Vom Austritt des Zwischenkühlers 25 führt eine Leitung 27 zum Eintritt der Gruppe 22.
In diese Lei tung 27 ist ein Abblaseventil 28 eingebaut. Vom Austritt des Zwischenkühlers 26 führt eine Leitung 29 zum Eintritt der zweiten Gruppe 23; in diese Leitung 29 ist ein Ab blaseventil 30 eingebaut. Schliesslich führt vom Austritt 31 der dritten Gruppe 24 eine Leitung 32 zum Eintritt dieser Gruppe. In die Leitung 32 ist ein Abblaseventil 33 ein gebaut.
Die Betätigung der Abblaseventile 28; 30 und 33 erfolgt auch bei dieser Aus führung in Abhängigkeit von der vom Ver dichter geförderten Menge derart, dass bei Teillastbetrieb in nicht gezeigter Weise vor erst das Abblaseventil 33, dann bei weiterer Verminderung der Fördermenge das Abblase ventil 30 und bei nochmaliger Verminderung der Fördermenge schliesslich das Abblaseven- til 28 geöffnet wird.
Die abgeblasene Fördermittelmenge wird jeweils vom Austritt der betreffenden Gruppe, und zwar, wenn hinter dieser noch eine Zwi schenkühlung oder Nachkühlung vorgesehen ist, erst nach erfolgter Kühlung, von der Hauptströmung abgezweigt und dann zum Eintritt der betreffenden Gruppe zurückge führt.