Regelungsvorrichtung für Kreiselverdichter und Pumpen. Bekanntlich wird das Verhalten, d. h. der Betriebszustand eines Kreiselverdichters oder einer Kreiselpumpe durch die drei Grössen: Drehzahl, Förderdruck und Fördermenge be stimmt. Diese drei Grössen hängen so mit einander gesetzmässig zusammen, dass durch Festlegung zweier Werte der dritte Wert ein deutig bestimmt ist.
Auf Grund dieser Erkenntnisse ist bereits ein Verfahren zur Regelung von Kreiselver dichtern vorgeschlaen worden, nach welchem zur Regelung einer' der drei Grössen: Dreh zahl, Luftdruck, Luftmenge, die beiden andern Grössen benützt werden, derart, dass beispiels weise ein Drehzahlregler und ein Luftdruck regler so gesetzmässig zusammenarbeiten, da[,) die gewünschte Regelung der Luftmenge er reicht wird. Dieses Verfahren weist jedoch den Nachteil auf, dass die Durchführung der Regelung mit Hilfe von Druck- und Ge schwindigkeitsregler innerhalb bestimmter Ge biete des Betriebszustandes Schwierigkeiten bietet. Überdies erfordert dieses Verfahren zu seiner Ausführung zahlreiche Apparatur.
Es ist ferner auch schon eine Regelungs vorrichtung für Kreiselverdichter bekannt ge- worden, bei welcher ein Druckregler und ein Gescbwindigkeitsregler so zusammenarbeiten, dass der Druckregler allein bei den Druck schwankungen eine Veränderung der Um drehungszahl innerhalb eines bestimmten Dreh- zahländerungsbereiches bewirkt und der Ge schwindigkeitsregler dabei ohne eigenen Ein flUss auf die so hergestellte neue Drehzahl verstellt wird.
Anderseits beeinflusst bei dieser Vorrichtung bei geringen Schwankungen der Drehzahl infolge Änderung auf der Treib rnittelseite der Geschwindigkeitsregler ohne Mitwirkung des Druckreglers die Treibmittel seite derart, dat3 hiebei keine oder nur ganz geringe dauernde Drehzahländerungen ein treten. Mittelst dieser Regelungsvorrichtung ist es möglich, einen Förderdruck von kon stanter Grösse zu erhalten. Eine solche Rege lung auf konstanten Druck wird zum Beispiel häufig am Druckstutzen von Hochdruck-Turbo- verdichtern verlangt.
Da aber die Verbrauchs stellen der von einem solchen Verdichter ge lieferten Druckluft in der Regel sehr weit vom Aufstellungsort des Verdichters entfernt liegen, so ist der Druck an den Hauptver- zweigungspunkten nicht konstant, indem die Verschiedenheit der Grösse des-Druckverlustes in der Leitung bei kleinerer oder grösserer Fördermenge nicht ausgeschaltet ist. Es wäre daher eigentlich richtiger, dafür zu sorgen, dass der Druck der Luft an den Hauptver- zweigungspunkten der Druckleitung auf einen konstanten Betrag eingestellt wird.
Dies ist aber nicht gut möglich, indem es nicht gut durchführbar ist, die Regulierung von den weit entfernten Verbrauchsstellen aus bewirken zu lassen zwecks Erzielung einer Regelung auf konstanten Druck.
Vorliegende Erfindung bezweckt nun eine Regelungsvorrichtung für Kreiselmaschinen, worunter hier Kreiselverdichter und Kreisel pumpen verstanden werden, zu schaffen, welche Mängel der bereits bekannt gewordenen Re gelungsvorrichtungen behebt, keine von der Fördermenge zu beeinflussende Teile irgend welcher Art aufweist, und die es ermöglicht, sogar einen solchen Verlauf der Betriebskurve zu erzwingen, dass bei abnehmender Förder menge auch eine Abnahme des Förderdruckes eintritt.
Erfindungsgemäss wirkt bei dieser Rege lungsvorrichtung für Kreiselverdichter und Pumpen, bei der in bekannter Weise ein Ge schwindigkeitsregler, nach erfolgter Einstel lung eines den Treibmittelzufluss zu einer Kraftmaschine regelnden Gliedes durch einen Druckregler, ebenfalls eine Verstellung jenes Gliedes bewirkt, der durch ein Gestänge mit dem Geschwindigkeitsregler verbundene Druck regler über eine dynamisch betätigte Vor richtung auf jenes Glied ein, und es bewirkt das den Geschwindigkeitsregler mit dein Druck regler verbindende Gestänge eine derartige Rückführung der Regelungsvorrichtung, dass ein Verlauf der Betriebskurve erzwungen wird, bei dem mit abnehmender Fördermenge auch der Förderdruck abnimmt, wobei die dynamisch betätigte Vorrichtung die Stabilität des Reguliervorganges sichert.
Das den Druckregler mit dem Geschwindig keitsregler verbindende Gestänge der Vor richtung kann zweckmässig ein einstellbares Glied aufweisen, das mit Drehzapfen für einen vom Druckregler beeinflussten, drehbaren Teil versehen ist und je nach seiner Einstellung einen verschiedenen Zusammenhang zwischen Druck- und Umdrehungszahl bedingt.
Die Regelungsvorrichtung kann zweck mässigerweise noch Mittel aufweisen, welche die Geschwindigkeit der dynamisch betätigten Vorrichtung zu verändern gestatten.
Auf der beiliegenden Zeichnung sind bei spielsweise Ausführungsformen des Erfindungs gegenstandes veranschaulicht, und zwar zeigt: Fig. 1 schematisch eine erste Ausführungs form, wobei gewisse Teile der Deutlichkeit halber in einem grösseren Massstab als andere gezeigt sind.
Fig. 2 zeigt Diagramme, welche die Wir kungsweise einer mit der neuen Regelungs vorrichtung versehenen Kreiselmaschine ver anschaulichen.
Fig. 3 zeigt in grösserem Massstab im Aufriss eine konstruktive Einzelheit der Regelungs vorrichtung und Fig. 4 eine dazugehörige Oberansicht.
Die in Fig. 1 schematisch gezeigte Rege lungsvorrichtung weist einen Druckkolben 1 auf, welcher in einem Zylinder 2 beweglich ist. Der Raum unter diesem Kolben 1 steht durch einen Kanal 3 mit dein Druckstutzen einer Kreiselmaschine, beispielsweise eines nicht gezeigten Verdichters in Verbindung. Von oben wirkt auf den Kolben 1 die Spann kraft einer Feder 4. Eine Kolbenstange 5 ist bei 6 mit einem Hebel 7 verbunden. Dieser Hebel ist drehbar um den Punkt 8 einer Reglerhülse 9 angeordnet. Bei 10 ist der Hebel 7 mit einem Ölsteuerschieber 11 ge lenkig verbunden.
Dieser Ölsteuerschieber regelt den Zu- und Abfluss von Drucköl durch Leitungen 12, 13 zu einem Vorsteuerschieber 14' eines rotierenden Ölmotors 14. Das Drucköl für den Öelsteuerschieber 11 strömt durch eine Leitung 15 und für den Ölmotor 14 durch eine Leitung 16 zu. Die Olabfluss- leitungen sind in der Figur der Deutlichkeit halber weggelassen. Je nach der Stellung des Ölsteuerschiebers 11 wird der Ölmotor 14 in Drehung nach rechts oder links gesetzt. .Bei Mittellage des Schiebers 11 steht der Ölmotor 14 still.
Die Drehung des Olmotors 14 wird durch ein Räderpaar 17, 18 auf einen Zahnkolben 19 übertragen, welcher mit einem Zahnrad 20 in Eingriff steht. Dieses Zahnrad sitzt auf einer mit Gewinde versehenen Spindel 21, mit welcher eine Hülse 22 zusammen arbeitet. Letztere kann sich als Mutter auf dem Gewinde der Spindel 21 bewegen. Je nach der Stellung des Ölschiebers 11. wird also der Hülse 22 eine Bewegung nach oben oder nach unten erteilt. Mit der Hülse 22 ist gelenkig ein Rückführungshebel 23 ver bunden, welcher am andern Ende bei 24 ge lenkig mit der Hülse 9 des Geschwindigkeits reglers 25 einer den Kreiselverdichter an treibenden, nicht gezeigten Dampfturbine ver bunden ist.
An den Hebel 23 ist bei 26 ein Steuerschieber 27 der Dampfturbinenregulier- einrichtung angelenkt. Der Steuerschieber 27 regelt den Zu- und Abfluss von Druckflüssig keit durch Leitungen 28, 29 nach einem Zy linder 30, in welchem sich ein Kolben 31 ver schieben kann. Der Kolben 31 ist durch Stange 32 mit einem Ventil 33 verbunden, das den Zutritt von Dampf nach der nicht gezeigten Dampfturbine beherrscht. Die vor hin erwähnte Spindel 21 bildet die Fort setzung der Stange 32. Der Zutritt der Druck flüssigkeit nach einem Zylinder 34, in welchem sich der Steuerschieber 27 bewegt, erfolgt durch eine Leitung 35.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Re gelungsvorrichtung ist nun folgende: Es sei angenommen, dass sich der Ver dichter in einem Betriebszustande befindet, der in einem Druckvolumen-Diagramm durch den Punkt A (Fig. 2) dargestellt ist. Der Punkt A liegt auf der Charakteristik )1Q, welche der konstanten Umdrehungszahl n2 des Verdichters entspricht.
Wenn nun zum Bei spiel der Verbrauch an Druckluft abnimmt, so wird vorerst der Förderzustand des Ver dichters sich so verändern, wie es einem Ver dichter mit konstanter Umdrehungszahl ent spricht, weil ja die Regulierung der den Ver dichter antreibenden Dampfturbine in erster Linie auf konstante Umdrehungszahl einstellt. Der zunächst sich einstellende neue Förder zustand wird also durch einen Punkt B auf der Charakteristik u2 dargestellt, der weiter links liegt als der Punkt A und einem höheren Drucke entspricht, als der bei A herrschende. Weil nun aber der Druck gestiegen ist, wird die Feder 4 mehr zusammengedrückt. Punkt 6 wird infolgedessen gehoben und mit ihm auch der Steuerschieber 11, indem sich der Hebel 7 um den augenblicklichen festen Punkt 8 dreht.
Die Bewegung des Steuerschiebers 11 nach oben hat eine solche Drehung des Ölmotors 14 zur Folge, dass die Hülse 22 nach oben bewegt wird. Der Rückführungshebel 23 wird dabei um den augenblicklich feststehenden Punkt 24 gedreht und hebt den Steuerschieber 27. Dies bewirkt den ZUfluss von Druckflüssig keit, z. B. Drucköl, nach dem obern Teil des Zylinders 30, so dass der Kolben 3l nach ab wärts bewegt wird und ein teilweises Schliessen des Dampfventiles 33 erfolgt. Mit andern Worten, das Ventil 33 der Dampfturbine wird so bewegt, dass die Dampfturbine, und somit der Verdichter, mit einer kleineren Umdrehungs zahl als ua läuft.
Die Dampfturbinen-Regu- lierung kommt erst wieder in Ruhe, nachdem die Umdrehungszahl abgenommen hat. Mit abnehmender Umdrehungszahl der Turbine nimmt aber auch der Förderdruck des von derselben angetriebenen Kreiselverdichters ab und es wird nun. im Druckvolumen-Diagramm der Punkt B auf der durch denselben gehen den Parabel sinken. Der genannte Regulier vorgang soll nun erst zum Abschluss kommen, wenn der Punkt C erreicht ist, welcher auf einer gewollten Druckkurve 1 liegt. Die Um drehungszahl muss also auf u,.r reguliert werden.
Der notwendige zwangsläufige Zusammenhang zwischen derUmdrehungszahl und dein Förder druck wird nun durch die Verbindung des Geschwindigkeitsreglers 25 mit dein Druck regler 1, 2, 4 erreicht. Diese Verbindung wirkt wie folgt: Bei der angenommenen abnehmenden Um laufszahl der Dampfturbine bewegt sich die Reglerhülse 9 nach abwärts, sie bewirkt dabei vermöge des Hebels 7 ein Heben des Steuer schiebers 11, da der Punkt 6 augenblicklich als feststehender Punkt zu betrachten ist. Es wird also durch diese Rückführung der Hülse 9 der anfänglich eingeleitete Reguliervorgang verstärkt. Die beschriebene Regelungsvor richtung wirkt also nach Art einer solchen mit "negativer Rückführung".
Gleichzeitig mit der Abnahme der Um drehungszahl der Dampfturbine, und somit des Kreiselverdichters, ist aber auch der Druck des letzteren gesunken, so dass tatsächlich der Punkt 6 ebenfalls sinkt. Kurz gesagt, es be dingt also die beschriebene Regelungsvor richtung, dass kleineren Drücken des Verdichters auch kleinere Umdrehungszahlen zugeordnet werden. Es ist infolgedessen möglich, einen solchen Verlauf des Druckes in Abhängigkeit von der Fördermenge des Verdichters zu er zwingen, dass mit abnehmender Fördermenge eine Abnahme des Förderdruckes eintritt, d. h. Betriebszustände des Kreiselverdichters zu erzwingen, welche der in Fig. 2 gezeigten Kurve 1 entsprechen.
Dabei ist besonders zu beachten, dass die erwähnte "negative Rüok- führung11 erst zur Geltung kommt, wenn die Wirkung der erstmals eingeleiteten Regulier bewegung durch Verstellen der Hülse 22, Ver stellung des Dampfventiles 33 und Verände rung der Umdrehungszahl der Turbine, und somit des Kreiselverdichters, zur Geltung ge kommen ist. Es findet also eine sehr vorteil hafte Verschleppung dieser "negativen Rück führung" statt, was eine Folge des Vorsehens des dynamisch betätigten Motors 14 ist.
Dieser Umstand ermöglicht es vor allem, die er forderliche Stetigkeit des Reguliervorganges zu sichern.
Selbstverständlich liegen die in Fig. 2 ge zeigten Punkte<I>A, B,</I> C.' in Wirklichkeit sehr nahe nebeneinander und es setzt sich eine Einstellung von A nach C in Wirklichkeit aus einer Reihe von aneinander geschalteten Reguliervorgängen zusammen.
Bei der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsform ist die Hebelstange 7 in mehrere Teile unterteilt. Der Teil 7', welcher bei 6 wiederum gelenkig mit der Kolben stange 5 verbunden ist, ist am rechten Ende gabelförmig ausgebildet und drehbar um Zapfen 44 gelagert, welche an einem einstell baren Stück 42 vorgesehen sind. Letzteres ist vorschiebbar auf einem Hebel 41 ange ordnet, welcher einen festen Drehpunkt 43 besitzt. Der Hebel 41 ist am rechten Ende bei 39 mit einer Stange 40 gelenkig verbunden, die ihrerseits bei 38 gelenkig mit einem Hebel 37 verbunden ist. Dieser hat bei 45 einen festen Drehpunkt und ist bei 36 gelenkig mit der Reglerhülse 9 verbunden.
Für eine be stimmte Einstellung der Regelungsvorrichtung ist das verschiebbare Stück 42 mit dem Hebel 41 als fest verbunden zu betrachten.
Diese Begelungsvorrichtung gestattet es, vermöge der Verschiebbarkeit des Stückes 42, d. 1r. der Drehzapfen 44, den Zusammenhang zwischen Förderdruck und Umdrehungszahl des Verdichters zu verändern, was im Druck volumen-Diagramrn durch eine verschieden grosse Neigung der Kurve I zum Ausdruck kommt. Je weiter die Zapfen 44 vom festen Drehpunkt 43 entfernt werden, desto steiler verläuft die Kurve L Wird das Stück 42 mit Bezug auf Fig. 3 und 4 soweit nach links verstellt, dass die Achse der Drehzapfen 44 mit der Achse des festen Zapfens 43 zu sammenfällt, so ist die "negative Rückfüh rung" aufgehoben.
Man erhält dann eine Re gulierung auf konstanten Druck, in welchem Falle die Kurve I in eine wagrechte Linie übergeht. Werden die Drehzapfen 44 noch weiter nach links verschoben, so wird die Rückführung positiv und die Neigung der Kurve I verläuft dann in entgegengesetztem Sinne, als wie in Fig. \3 gezeigt ist.
Durch Vorsehen von Drosselorganen, z. B. in der Zuleitung von Druckflüssigkeit zur Vorsteuerung 14' des Ölmotors 14, oder von andern geeigneten Bremsvorrichtungen in Ver bindung mit dein genannten Alotor kann da für gesorgt werden, dass die Regulierbewegungen mit grösserer oder kleinerer Geschwindigkeit vor sieh gehen.
Anstatt, dass auf den Kolben 1 des Druck reglers auf der einen Seite der Förderdruck und auf der andern Seite eine Feder einwirken gelassen werden, könnte an Stelle der Feder oder neben dieser auch ein hinter einem Dros selorgan herrschender Druck auf die eine Seite dieses Kolbens 1 einwirken gelassen werden, so dass letzterer infolge einer auf seinen beiden Seiten herrschenden Druckdifferenz bewegt wird.
Es können auch Mittel vorgesehen werden, welche die Spannung der Feder 4 zu ver- iindern gestatten. Eine solche Veränderung der Spannung der Feder 4 bewirkt im Druck- volumen-Diagrainin eine parallele Verschiebung der Kurve I bei gleichbleibender Neigung der letzteren.
Ferner könnte der Hebel 7 anstatt bei 8 gelenkig mit der Hülse 9 verbunden zu sein, auch an geeigneter Stelle gelenkig mit dem Hebel 23 verbunden werden.