Verfahren und Einrichtung an Kreiselverdichtern zur Verhütung des Pendelns der Fördermenge. Man ist von jeher bestrebt gewesen, das Pendeln der Fördermenge bei Gebläsen und Kompressoren durch passende Massnahmen zu bekämpfen. Bis dahin haben zu diesem Zweck Auspuffventile nach Rateau, sowie Drosselvorrichtungen im Saugstutzen Anwen dung gefunden.
Die Drosselverfahren haben aber den Nachteil, dass für alle Räder, für welche die Druckvolumenkurve im Pendelungsgebiet eine Knickung oder eine Unstetigkeit aufweist, eine sehr starke Drosselung zur Verhütung des Pendelns erforderlich ist. Da aber die Drosselung einen Arbeitsverlust darstellt, so entsteht dadurch ein verhältnismässig kleiner Enddruck und schlechter Wirkungs grad. Die hieraus sich ergebenden Verhält nisse sind aus den in Fig. 1 dargestellten Kurven zu ersehen.
Kurve a ist die Druck volumenkurve des ungedrosselten Verdichters, a' ist die Fortsetzung dieser Kurve im Be reich der Pendelungen. Der Verlauf dieses Teiles a' der Kurve ist aus den entsprechen den Kurven für Wasserpumpen bekannt. Durch direkte Messung kann dieser Teil der Kurve wegen der in diesem Gebiet auftretenden Pendelungen nicht bestimmt werden. Seine Werte lassen sich aber aus denen der Kurven ai a9 a3 usw., unter Berücksichtigung der Drosselung und dem erreichbaren Druckver hältnis ausrechnen.
Es zeigt sich, dass viele Räder nach einer Kurve ci arbeiten, welche eine Unstetigkeit aufweist; diese Knickung tritt auch noch im entsprechenden Teil der Kurven ai a2 a3 für Betrieb mit Drosselung hervor. Um nun Pendelungen zu verhüten, muss die Drosselung so weit getrieben werden, dass der Druck 1) bei abnehmender Förder menge im Knickungspunkt immer noch zu nimmt. Der hieraus sich ergebende Verlauf für die Grenzkurve, über welche hinaus ein Pendeln der Fördermenge sich einstellt, ist durch die Kurve G dargestellt.
Die Kurve d zeigt den Verlauf der zur Vermeidung der Pendelungen erforderlichen kleinsten Drosse lung. Infolge dieser Drosselung wird die ideelle Wirkung$gradkurve ig auf rJG herab gedrückt.
Vorliegende Erfindung ermöglicht, Pende- lungen der Fördermenge bei Kreiselverdich tern zu vermeiden, ohne dass der Wirkungsgrad durch Drosselung wesentlich vermindert wird. Dies wird dadurch erreicht, dass bei Förder mengen, die unterhalb der kritischen liegen, die freien Durchtrittsöffnungen der Leitkanäle mit abnehmender Fördermenge verkleinert und mit zunehmender Fördermenge vergrössert werden. In den Kurven nach Fig.2 sind die Vorgänge veranschaulicht, welche bei Anwendung dieses Verfahrens sich einstellen.
Kurve a. ist normale Druckvolumenkurve. Ihre durch Rechnung bestimmte Verlängerung mit dem Saugdrosselverfahren ist a' # a", dagegen ist die umhüllende Kurve, die durch stetige Verkleinerung der Durchtrittsöffnungen bei beweglichen Leitapparaten tatsächlich erreicht werden kann und zum Vergleich auch in Fig. 1 eingetragen ist. Die Kurven ai <I>a2 a3</I> sind Druckvolumenkurven für drei verschie dene Stellungen der Leitapparate.
Aus dem Verlauf der entsprechenden Wirkungsgrad kurven 9i r2 r, ist ersichtlich, dass es sich hier nicht bloss um das äusserliche Merkmal einer Verlegung der Drosselung vom Saug stutzen in den Leitapparat handelt, sondern dass dadurch gleichzeitig die innern Strö mungsverhältnisse im Verdichter eine wesent liche Änderung erfahren haben.
In der Tat weisen die Kurven des Wirkungsgrades r, <I>r2</I> ij@ höhere 3taximalwerte auf als die aus Berechnung und Messung abgeleiteten Wir kungsgradkurven ri <I>r2</I> r3 für den Betrieb mit Drosselung im Saugstutzen und es können diese Kurven durch eine Grenzkurve r" um hüllt werden, welche den geometrischen Ort der maximal möglichen Wirkungsgrade dar stellt.
Ausserdem ergibt sich aus einem Ver gleich der mit dem vorliegenden Verfahren erreichbaren Kurve a" nach Fig. 2 mit der beim Saugdrosselverfahren einzuhaltenden Grenzkurve G nach Fig. 1, dass das neue Verfahren gegenüber dem bis dahin für diesen Zweck verwendeten Saugdrosselverfahren nicht allein den Vorteil eines höheren Wirkungs grades bietet, sondern auch einen wesentlich höheren Druck erreichen lässt als jenes.
Das Verfahren gemäss vorliegender Erfin dung lässt sich ebensowohl bei Kreiselverdich tern mit einer einzigen Stufe als auch bei solchen mit mehreren Stufen verwenden. Im letzteren Falle kann die Veränderung der Durchtrittsöffnungen bei einigen oder bei allen Stufen vorgenommen werden.
Zur Ausübung des Verfahrens werden die Leitschaufeln verstellbar angeordnet, derart, dass bei ihrer Verstellung eine Änderung der durch sie begrenzten Durchströmungsquer- schnitte eintritt. Diese Verstellung kann von Hand oder selbsttätig erfolgen. Die selbst tätige Einstellung kann durch Einrichtungen bewirkt werden, welche unter dem Einfluss des Druckes oder der Menge des geförderten Mediums sich verstellen oder unter dem Ein fluss beider Grössen.
In beispielsweiser Ausführung ist eine Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach vorliegender Erfindung in Fig. 3 sche matisch dargestellt. Die Verstellung der Leitschaufeln erfolgt hier selbsttätig unter der gleichzeitigen Einwirkung des Druckes und der Menge des geförderten Mittels.
Die um die Drehpunkte B schwenkbaren Leitschaufeln A werden mit Hilfe eines drehbaren Kranzes C, an welchen dieselben angelenkt sind; verstellt. Die Drehung des Kranzes C erfolgt vom Kolben F aus, welcher über den dreiarmigen Winkelhebel ; mit den Stangen D an dem Kranz C angreift. Der Kolben F steht einerseits unter der Einwir kung einer Feder G, anderseits unter der eines Druckes IH, welcher von der Druck leitung K aus durch die Blende t7 je nach der Stellung des Ausflussventiles L im Raum hinter dem Kolben F sich einstellt.
Das Ausflussventil L steht seinerseits unter der Einwirkung einer Feder l71 und zweier Kolben N und 0, von denen der eine, N, die Feder kraft unterstützt und mit zunehmender Menge des geförderten Mittels das Ausflussventil L schliesst, der andere, 0, entsprechend dem Druck des Fördermittels auf Öffnen des Ven tilgis L wirkt.
Je nach der Bemessung der Feder 11,1 und der Kolben N und 0 lässt sich eine selbst tätige Einstellung der Leitschaufeln A erzielen, in der Weise, dass die erreichte Druckvolu- menkurve nach Bedarf geändert werden kann. Arbeitet man zum Beispiel nur mit dem Druckkolben O und der Feder M, so kann auf konstanten Druck geregelt werden (siehe Fig. 5). Durch die Kombination aller drei Kräfte kann längs der nach links sinkenden unteren Kurve f (Fig. 4) geregelt werden.
Method and device on centrifugal compressors to prevent the flow rate fluctuating. Efforts have always been made to combat fluctuations in the flow rate in blowers and compressors by taking appropriate measures. Until then, exhaust valves according to Rateau and throttle devices in the suction nozzle have been used for this purpose.
However, the throttling methods have the disadvantage that a very strong throttling is required to prevent oscillation for all wheels for which the pressure volume curve has a kink or discontinuity in the oscillation area. However, since the throttling represents a loss of work, it results in a relatively small final pressure and poor efficiency. The resulting ratios can be seen from the curves shown in FIG.
Curve a is the pressure volume curve of the unthrottled compressor, a 'is the continuation of this curve in the area of the oscillations. The course of this part a 'of the curve is known from the corresponding curves for water pumps. This part of the curve cannot be determined by direct measurement because of the oscillations occurring in this area. Its values can be calculated from those of the curves ai a9 a3 etc., taking into account the throttling and the achievable pressure ratio.
It turns out that many wheels work according to a curve ci, which has a discontinuity; this kink also appears in the corresponding part of the curves ai a2 a3 for operation with throttling. In order to prevent oscillations, the throttling must be driven so far that the pressure 1) still increases with decreasing delivery rate at the inflection point. The curve resulting from this for the limit curve, beyond which the delivery rate oscillates, is shown by curve G.
The curve d shows the course of the smallest Drosse development required to avoid the oscillations. As a result of this throttling, the ideal effect ig is reduced to rJG.
The present invention makes it possible to avoid fluctuations in the delivery rate in centrifugal compressors without the efficiency being significantly reduced by throttling. This is achieved by the fact that in the case of delivery quantities that are below the critical, the free passage openings of the guide channels are reduced in size as the delivery rate decreases and are increased as the delivery rate increases. The curves according to FIG. 2 illustrate the processes which occur when this method is used.
Curve a. is normal print volume curve. Its lengthening determined by calculation with the suction throttle method is a '# a ", on the other hand the enveloping curve which can actually be achieved by steadily reducing the size of the passage openings in movable diffusers and is also shown in FIG. 1 for comparison > a2 a3 </I> are pressure volume curves for three different positions of the guide vanes.
From the course of the corresponding efficiency curves 9i r2 r, it can be seen that this is not just the external feature of relocating the throttling from the suction nozzle to the diffuser, but that at the same time the internal flow conditions in the compressor are a significant change have experienced.
In fact, the efficiency curves r, <I> r2 </I> ij @ have higher maximum values than the efficiency curves ri <I> r2 </I> r3 derived from calculation and measurement for operation with throttling in the suction nozzle and these curves can be enveloped by a limit curve r ″, which represents the geometric location of the maximum possible efficiency.
In addition, a comparison between the curve a ″ according to FIG. 2 that can be achieved with the present method and the limit curve G according to FIG. 1 to be observed in the suction throttle method shows that the new method does not only have the advantage of a suction throttle method compared to the suction throttle method used up until then offers a higher degree of effectiveness, but also allows a much higher pressure to be achieved than that.
The method according to the present invention can be used both in centrifugal compressors with a single stage and in those with several stages. In the latter case, the passage openings can be changed in some or in all stages.
To carry out the method, the guide vanes are arranged to be adjustable in such a way that when they are adjusted, a change in the throughflow cross-sections that they delimit occurs. This adjustment can be done manually or automatically. The automatic adjustment can be brought about by devices which adjust themselves under the influence of the pressure or the amount of the conveyed medium or under the influence of both variables.
In an exemplary embodiment, a device for performing the method according to the present invention in Fig. 3 is shown cally. The guide vanes are adjusted automatically under the simultaneous effect of the pressure and the amount of the conveyed medium.
The guide vanes A, which can be pivoted about the pivot points B, are made with the aid of a rotatable ring C to which they are articulated; adjusted. The rotation of the ring C takes place from the piston F, which via the three-armed angle lever; engages with the rods D on the rim C. The piston F is on the one hand under the influence of a spring G, on the other hand under a pressure IH, which is set from the pressure line K through the orifice t7 depending on the position of the outflow valve L in the space behind the piston F.
The outflow valve L is in turn under the action of a spring 171 and two pistons N and 0, one of which, N, supports the spring force and closes the outflow valve L as the amount of the conveyed medium increases, the other, 0, according to the pressure of the Funding acts on opening the Ven tilgis L.
Depending on the dimensioning of the spring 11, 1 and the pistons N and 0, an automatic adjustment of the guide vanes A can be achieved in such a way that the pressure volume curve achieved can be changed as required. If, for example, you only work with the pressure piston O and the spring M, you can regulate to constant pressure (see Fig. 5). By combining all three forces, control can be carried out along the lower curve f (FIG. 4), which drops to the left.