Einrichtung zur Regelung der Fördermenge von Kolbenkompreasoren. Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung der Förderrnenge von Kolben kompressoren nach Patentanspruch des Hauptpatentes.
Es ist bekannt, dass mittels. einer Saug- ventilsteuerung mit Rückführvorrichtung gemäss Hauptpatent die Fördermenge nur auf annähernd<B>50%</B> der vollen, Fördermenge des Verdichters, das heisst die Menge, die bei schon zu Anfang des Verdichterhubes ge schlossenem Saugventil gefördert wird, ver- mindert werden kann.
Sobald nämlich der Kolben die Stellung der grössten Kolben geschwindigkeit überschritten hat und die Geschwindigkeitsabnahme stattfindet, ist das weitere Offenhalten des Saugventils zur Mengenregelung nicht mehr wirksam.
Die Verwendung eines vergrösserten schäd lichen Raumes, der zum Beispiel zugeschal tet werden kann oder dessen Grösse verän derlich ist, ermöglicht zwar, die Förder menge bis auf weniger als<B>50%</B> zu regeln, jedoch steigt bald die Grösse des zusätz lichen schädlichen Raumes derart an, dass die Baugrösse des Verdichters ein -in den aller meisten Fällen unerwünschtes Mass annimmt, insofern als der Platzbedarf zu gross wird oder die Grösse des zusätzlichen schädlichen Raumes eine unwirtschaftliche,
Verteuerung des Verdichters mit sich bringt.
Um nun einen weiteren Regelbereich, be sonders auch bei beschränkter Baugrösse, er möglichen zu können, wird gemäss der Erfin dung vorgeschlagen., zur Mengenregelung nicht nur eine Saugventilsteuerung mit Rück- führvorrichtung, sondern auch einen vergrö sserten schädlichen Zylinderraum vorzusehen.
Auf der Zeichnung sind Ausführungsbei spiele der Erfindung schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt das Diagramm. eines Verdich ters mit normalem schädlichem Raum, Fig.2 das Diagramm eines Verdichters mit vergrössertem schädlichem Raum, Fig. 3 den Längsschnitt durch einen Ver dichter, dem das Diagramm nach Fig. 2 zu Grunde gelegt ist, Fig. 4 einen mehrstufigen Verdichter mit veränderlichem Scbadraum in einer und Saug- ventils@teuerung in einer andern Stufe,
Fig. 5 einen mehrstufigen Verdichter mit gemeinsamer Einstellung des veränderlichen Schadraumes und der Saugventilsteuerung.
Im Diagramm nach F'ig. 1 ist über den Kolbenweg s als Basis der Druck p im Zy linderraum 1 des: Verdichters 2 (Fig. 3) als Ordinate angegeben. Das Saugventil 3 ist mit einer Steuerungs- und Rückführvorrich- tung 4 versehen, die gemäss dem Hauptpatent ein Offenhalten zu Beginn des Druckhubes des Kolbens 5 des Verdichters. 2 ermöglicht.
Das verdichtete Medium wird durch das Druckventil 6 über eine nicht gezeichnete Leitung seinem Verwendungsort zugeführt.
Ist das. Saugventil 3 vom Beginn des Druckhubes des Kolbens 5 an geschlossen, so erfolgt im Raum 1 bei einem Zylinder mit normalem Schadraum eine Verdichtung von A bis<I>B.</I> Die Verbindungsliuie A -B .stellt die Kompressionslinie des Verdichters 2 dar. Beim Druck p, beginnt im Punkt<I>B</I> das Aus stossen des verdichteten 3Vlediums, bis der Kolben im Punkt C an seinem Endpunkt an gelangt ist. Beim Abwärtshub des Kolbens 5 tritt bis. zum Punkt D beim Saug- bzw.
An fangsdruck p, die Rückexpansion des im schädlichen Zylinderraum zurückbleibenden, verdichteten Mediums ein. Die Grösse dieses Schadraumes ist in Fig. 1 mit A s angegeben; er hat die normale Grösse,,die durch Kolben spiel usw. bestimmt wird.
Zur Mengenregelung wird nun das Saug ventil 8 von der Regelvorrichtung 4, wie im Hauptpatent beschrieben, offengehalten, und die Kompressionslinie in Fig. 1 verschiebt sich bei maximaler Regelung nach oben bis zum Punkt Al, der der grössten Kolben- geschwindigkeit V entspricht. Der Druck p, wird erst im Punkt B,. erreicht.
Eine weitere Verringerung der Förder menge ist mit der Saugventilregelung nicht erreichbar, weshalb in Fig. 2 und 3 an Stelle des normalen schädlichen Raumes von weni gen Prozenten des Zylinderraumes ein ver grösserter schädlicher Zylinderraum A,.s vor gesehen ist.
Bei voller Förderung fängt in Fig. 2 die Kompression ebenfalls, im Punkt A an, endet aber im Zusammenhang mit dem Schadraum Als erst im Punkt B=. Das Ausstossen des Mediums erfolgt zwischen B.. und C, wäh rend die Rückexpansion erst im Punkt Dl auf der Linie p" beendet ist, da die Menge des sich enrtspannenden Mediums infolge des vergrösserten schädlichen Zylinderraumes 7 grösser ist.
Die Grösse dieses Schadratunes 7 kann nun so gewählt werden, dass D,. auf der Ordinate der grössten Kolbengeschwindigkeit _T' liegt.
Durch Offenhalten des Saugventils 3 mit tels der Saugventilsteuerungsvorrichtung 4 verschiebt sich die Kompressionslinie A-B, ebenfalls nach oben. Wenn aber A mit dem Punkt Dl zusammenfällt, so fällt der Punkt B".
mit dem Punkt C zusammen, so,dass der Verdichter 2 nur noch eine solche Menge ver dichtet, dass diese Menge beim Druck p1 gerade dem Volumen des vergrösserten schäd lichen Raumes 7 entspricht und eine Förde rung durch das Druckventil 6 nicht stattfin det bzw. der Verdichter 2, auf Nullförderung eingestellt ist.
Die Kombination der Saugventilsteuerung und der Vergrösserung .des schädlichen Rau mes ermöglicht somit eine stufenlose Rege lung von voller Förderung auf vollständige Nullförderung und umgekehrt.
Bei dem mehrstufigen Verdichter 10 nach Fig. 4 mit der ersten Stufe 11 oberhalb des Stufenkolbens 12 und der zweiten -Stufe 13 ist für die erste Stufe ein nicht gesteuertes Saugventil 14 und Druckventil 15 vorgeSe- hen, ausserdem ein schädlicher Raum 16, der durch Verschieben des Kolbens 17 mittels Spindel und Handrad 18 in der Grösse ver ändert werden: kann.
Das Druckventil 5 ist mit dem Saugventil 19 der zweiten Stufe 13 durch eine nicht gezeichnete Leitung verbun den. Letzteres wird durch eine Steuervorrich tung 20 gemäss dem Hauptpatent mittels des Handrades 21 geregelt. Aus der zweiten Stufe 13 gelangt das verdichtete Medium über das Druckventil 22 und eine nicht dar- gestellte Druckleitung zum Verwendungsort.
Wird zur Mengenregelung nun der Kol ben 17 verschoben, so nimmt die Grösse des Raumes 16 zum Beispiel zu und das Ver dichtungsverhältnis der ersten Stufe 11 ab. Wenn weiter -nichts erfolgt, so würde der Zwischendruck zwischen der ersten und zweiten Stufe sich absenken.
Deshalb wird die Steuervorrichtung 20 für das Saugventil 19 mittels des handbetätigten Organes 21 so eingestellt, dass die Mengenänderung in der ersten Stufe keine Änderung des Zwischen druckes mit sich bringt. Dies hat den Vor teil, dass trotz Verringerung der Förder menge die Verdichtungsverhältnisse in der eisten und in der zweiten Stufe gleich blei ben können und eine Erhöhung der Endtem- peratur vermieden werden kann.
In Mg. 5 äst der Kolben 17 zur Verände rung der Grösse des Schadraumes 16 von der Steuerungsvorrichtung 23 aus über die Lei tung 24 zu betätigen. Gleichzeitig betätigt. die Steuerungsvorrichtung 23 auch das Saug ventil 19 über die Leitung 25, indem zum Beispiel Drucköl mittels des Steuerorganes 27 aus der Leitung 26 zugeführt oder über diese Leitung abgeführt. wird.
Device for regulating the flow rate of piston compressors. The invention relates to a device for regulating the delivery rate of piston compressors according to claim of the main patent.
It is known that by means of. a suction valve control with a return device according to the main patent, the delivery rate is only reduced to approximately <B> 50% </B> of the full delivery rate of the compressor, i.e. the amount that is delivered when the suction valve is closed at the beginning of the compressor stroke can be.
As soon as the piston has exceeded the position of the greatest piston speed and the decrease in speed takes place, the further holding open of the suction valve for volume control is no longer effective.
The use of an enlarged harmful space, which can be switched on or the size of which can be changed, for example, makes it possible to control the delivery rate to less than <B> 50% </B>, but the size of the will soon increase additional harmful space in such a way that the size of the compressor assumes an undesirable dimension in most cases, insofar as the space requirement is too large or the size of the additional harmful space is uneconomical,
Bringing the compressor more expensive.
In order to enable a further control range, especially with a limited size, it is proposed according to the invention to provide not only a suction valve control with a return device, but also an enlarged harmful cylinder space for volume control.
In the drawing, Ausführungsbei games of the invention are shown schematically. Fig. 1 shows the diagram. a compressor age with normal harmful space, Fig.2 the diagram of a compressor with enlarged harmful space, Fig. 3 the longitudinal section through a Ver poet, which is based on the diagram of Fig. 2, Fig. 4 a multi-stage compressor with variable Bath room in one stage and suction valve control in another stage,
5 shows a multistage compressor with joint setting of the variable dead space and the suction valve control.
In the diagram according to Fig. 1, the pressure p in the cylinder chamber 1 of the compressor 2 (Fig. 3) is given as the ordinate via the piston travel s as the basis. The suction valve 3 is provided with a control and return device 4 which, according to the main patent, keeps it open at the beginning of the pressure stroke of the piston 5 of the compressor. 2 allows.
The compressed medium is fed to its place of use through the pressure valve 6 via a line not shown.
If the suction valve 3 is closed from the beginning of the pressure stroke of the piston 5, a compression from A to B takes place in space 1 in the case of a cylinder with a normal dead space. The connection line A-B represents the compression line of the Compressor 2. At pressure p, the discharge of the compressed medium begins at point <I> B </I> until the piston has reached its end point at point C. During the downward stroke of the piston 5 occurs up. to point D at the suction resp.
At the initial pressure p, the back expansion of the compressed medium remaining in the damaging cylinder space. The size of this dead space is indicated in Fig. 1 with A s; it has the normal size, which is determined by piston play, etc.
To regulate the quantity, the suction valve 8 is now kept open by the regulating device 4, as described in the main patent, and the compression line in FIG. 1 shifts up to point A1, which corresponds to the greatest piston speed V, with maximum regulation. The pressure p, is only at point B ,. reached.
A further reduction in the delivery amount cannot be achieved with the suction valve control, which is why in Fig. 2 and 3, instead of the normal harmful space of a few percent of the cylinder space, an enlarged harmful cylinder space A, .s is seen.
At full delivery, the compression also begins in FIG. 2, at point A, but ends in connection with the dead space As only at point B =. The medium is ejected between B .. and C, while the re-expansion is only ended at point D1 on the line p ", since the amount of the expanding medium is greater as a result of the enlarged harmful cylinder space 7.
The size of this Schadratunes 7 can now be chosen so that D ,. lies on the ordinate of the greatest piston speed _T '.
By keeping the suction valve 3 open by means of the suction valve control device 4, the compression line A-B also shifts upwards. But if A coincides with point D1, point B "falls.
with point C together, so that the compressor 2 only compresses such an amount that this amount at pressure p1 corresponds to the volume of the enlarged harmful space 7 and a conveyance through the pressure valve 6 does not take place or the Compressor 2 is set to zero delivery.
The combination of the suction valve control and the enlargement of the harmful space thus enables stepless regulation from full delivery to complete zero delivery and vice versa.
In the multistage compressor 10 according to FIG. 4 with the first stage 11 above the stepped piston 12 and the second stage 13, an uncontrolled suction valve 14 and pressure valve 15 are provided for the first stage, as well as a harmful space 16 which is displaced of the piston 17 can be changed in size by means of a spindle and handwheel 18: can.
The pressure valve 5 is verbun with the suction valve 19 of the second stage 13 through a line not shown. The latter is controlled by a Steuervorrich device 20 according to the main patent by means of the hand wheel 21. From the second stage 13, the compressed medium arrives at the place of use via the pressure valve 22 and a pressure line (not shown).
If the Kol ben 17 is now moved to regulate the quantity, the size of the space 16 increases, for example, and the compression ratio of the first stage 11 decreases. If nothing else happens, the intermediate pressure between the first and second stages would decrease.
The control device 20 for the suction valve 19 is therefore set by means of the manually operated element 21 so that the change in quantity in the first stage does not result in any change in the intermediate pressure. This has the advantage that despite the reduction in the delivery rate, the compression ratios in the first and second stages can remain the same and an increase in the final temperature can be avoided.
In Mg. 5, the piston 17 is actuated to change the size of the dead space 16 from the control device 23 via the line 24. Operated at the same time. the control device 23 also the suction valve 19 via the line 25, for example by supplying pressure oil by means of the control member 27 from the line 26 or discharged via this line. becomes.