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Vorrichtung zum Regeln der Förderleistung von Drehkolbenverdichtern
Die Hauptpatentanmeldung B 33191 Ia/27c betrifft eine Vorrichtung zum Regeln
der Förderleistung von Drehkolbenverdichtern, bei welcher die den Ansaugvorgang
und die den. Auslaßvorgang steuernden, Steuerkanten durch ein. einziges Steuerorgan,
verstellbar sind, so daß die zuviel angesaugte Gasmenge vor Berginn der Kompression
in: dien Saugstutzen, zurückströmen kann:. Gleichzeitig wird die den Beginn: des
Auslasses steuernde Schieberkante auf den der jeweiligen Teillast entsprechenden
Steuerpunkt gestellt. Das Steuerorgan kann, wie dargestellt ist, zwischen dem äußeren.
Drehkolben und dem Gehäuse oder auch zwischen dem inneren Drehkolben und einer stillstehenden,
Hohlachse angeordnet werden. Im letzteren Falle erfolgt diie Zu- und Abführung des
Arbeitsmittels durch die Hohlachse.
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Es ist bereits. eine Rotationsmaschinte mit mehreren, beispielsweisse
zwei in einem Gehäuse nebeneinander angeordneten Rotoren bekannt, von, denen der
eine al:s Einlaßrotor m-it dem anderen, als Auslaßrotor dienenden Rotor zusammenarbeitet.
In jedem Rotor angeordnete verstellbare, kreisbogenförmige Steuerorgane regeln den
Ab:sahluß des Einlaßvorgan:ges b:z,w. dien Beginn des Ausdaßvorganges,, Diese bekannten
Ma; schineu können auch: mit nur einem. Steuerorgan, ausgeführt werden., doch bestimmt
dieses Steuerorgan nur den vor dem Öffnen des Auslasses erreichten Kom,pressionsgra,d.
Diesen bekannten Rotationusma,schinen gegenüber hat die Vorrichtung nach. der Hauptpatenta.nmeldung
B 33191/27c den Vorteil der Verwendung nur eines einzigen Steuerorgans, welches
sowohl den Einlaß als- auch den Auslaßvorgang regelt, wodurch die Steuerung vereinfacht
und der bauliche Aufwand verringert wird.
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Um noch kleinere Teillasten erreichen zu können und gleichzeitig den
Steuerschieber von seiner ei.nseitigen tangentialen Belastung auf der dem Druckstutzen:
zugewandten Kante zu enrtlas.ten, wird vorgeschlagen:, den zwischen den umlaufenden
Teilen und zwischen; den feststehenden Teilen des Verdichters in seiner Umfangsrichtung
verschiebbaren zylinderma.ntelförmigen Steuerschieber zusätzlich mit einer den Abschluß
des A.uslaßvorganges und mit einer den Beginn des Einlaßvorganges steuernden Steuerlmnite
zu. versehen.
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In. weiterer Entwicklung dieses Gedankens Ist es auch möglich, auf
den das Ende des Einlaßvorg.anges und den Beginn des. Auslaßvorganges- steuerudien:
Teil des Steuerschiebers zu. verzichten und die Regelung le:diglich, durch die dien
Abschluß des Ausla.ßvorga@nges und den Beginn des Einlaßvorganges steuernden Steuerkanten
dies Steuerschiebers zu bewerkste1ligen:.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, im Gehäuse einen mit dem Saugstutzen
oder mit der Außenluft in Verhin:dung stehenden Leerlaufkanal anzuordnen, der von
der den Abschluß des. Auslaßvorganges steuernden Kaute des. Steuerschiebers freigegeben.
wird, wenn der Steuerschieber unter eine der kleinsten Tei.llaist entsprechende
Stellung verstellt wird..
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In den Abb. 1 b,is. 6 ist die Wirkungswei:se der neuen Regelungsvorrichtung
an zwei schematisch im Schnitt gezeigten Drehkolbenverdichtern und an; ihren Arbeitsd:iagrammen
dargestellt.
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Bei dem in Abh. 1 dargestellten, Drebko-lb:enverdichter laufen de
Drehkolben: 1 und 2 um verschiedene Achsen und mit verschiedenen Drehzahlen:, aber
im gleichen: Drehsinne um. Die beiden, Drehkolben bilden miteinander drei voneinander
getrennte Arbeitsräume 3, 4 und 5. In der dargestellten Stellung saugt der sich
vergrößernde Raum 3 aus dem Saugstutzen. 6 Gas an, der sich verkleinernde Raum 4
verdichtet das in ihm befindliche Gas, während der Raum 5 nach dem Ausschieben des
Gases in den Druckstutzen 7 gerade sein, kleinstes erreichbiares Volumen erreicht
hat.
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Die Drehkolbenlkörper werden umgeben von dem feststehenden Füllstück
8, das ein Teil eines. die Drehkolbenkörper umgebenden, entsprechend ausgearbeiteten
Hohlzyliniders@ isst und das mit seiner vorderen Karte 10 in der dargestellten Vollast-Regelsteillung
dass. Ende -des Ansaugvorganges steuert, und denn Steuerschieber 9 mit den Steuerkanten
11, 12 und dien. zusätzlichen Steuerkanten 13 und 24. Wird der Steuerschieber
9 in Drehrichtung verstellt, -,so, übernimmt an Stelle der Steuerkante
10 die Steuerkante 12 die Regelung in der Weisse, daß ein. Teil dies angesaugten
Gasas in den Saugstutzen 6 zurückfließen
kann. Im Diagramm - (Abb.
2) wird die zurückströmende Gasmenge durch die Strecke 15 dargestellt.
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Die Steuerkante 11 steuert den Beginn des Auslaßvorganges; je weiter
der Schieber 9 im Drehsinne des Verdichters verdreht wird, um so später beginnt
der Auslaßvorgang, wie aus der Strecke 16 im Diagramm (Abb. 2) hervorgeht.
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Die zusätzliche Steuerkante 13 steuert das Ende des. Auslaßvorganges
und diel zusätzliche Steuerkante 24 den Beginn des Einlaßvorganges. Die Wirkung
der Steuerkante 24 tritt jedoch in ihrer Bedeutung gegen über der Wirkung der Steuerkanten
il, 12 und 13 stark zurück, so daß sie hier nicht besonders erwähnt zu werden braucht
und auch, in dem Diagramm in Abb:. 2 nicht in Erscheinung tritt. In der dia,rgestellten
Voilaststetlung schließt die Steuerkante 13 gerade den Arbeitsraum. 5 vom Auslaßstutzen
7 ab. Bei Verstellung des Schifebers 9 im Drehsinne des @' erdichters wandert auch
die Steuerkante 13 weiter -.,ach unten, so daß der sich wieder vergrößernde Arbeitsraum
5 mit dem Druckstutzen 7 in Verbindung bleibt und sich mit dem verdichteten Gas
so lange füllen. kann,, bis äiie Steuerkante 14 des Drehkolbens 2 die Steuerkante
13 überschleift. Im Diagramm (Abb. 2) ist diese Arbeits.raumfüllung durch diel Strecke
17 dargestellt. Das im. Arbeitsraum und im schädlichen Raum eingeschlossene Gas
dehnt sich nunmehr unter Leistungsabgabe auf das im Diagramm (Abb.2) durch: die
Strecke 18 dargestellte Volumen aus. Die tatsächlich vom Verdichter angesaugte und
geförderte Gasmenge wird durch die Strecke 19 veranschaulicht.
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Diese durch die zusätzliche Steuerkante 13 ermöglichte Zurückförderung
eines Teiles. dies Gases vom Druckstutzen nach dem Saugstutzen gestattet eis, kleine
Teillasten zu fahren, außerdem ist nunmehr, da der im Druckstutzen herrschende Druck
sowohl auf die Steuerkante 11 wie auf die Steuerkante 13 drückt, der Steuerschieber
9 tangential entlastet.
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Durch Anordnung eines. mit dem Saugstutzen 6 oder mit der Außenluft
in Verbindung stehenden Leerlaufkanals 20, der von der den Abschluß des Auslaßvorganges
steuernden Steuerkante 13 des Steuerschiebers, 9 freigegeben wird, wenn der Steuerschieber
9 unter eine der kleinisten Teillast entsprechende Stellung verstellt wird, ist
es möglich, die Tei'llastregelung zu einer Leerlaufregelung zu erweitern.
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Wird nämlich der Steuerschieber 9 noch weiter im Sinne der Drehrichtung
verstellt, so da:ß die in, Abb. 1 strichpunktiert gezeichnete Steuerkante 13 den
Kanal 20 freigibt, so entsteht eine unmittelbare Verbindung zwischen dem Druckstutzen
7 und der Außenluft bzw. dem Saugstutzen 6. Es. wird raun kein Gas mehr in die Druckleitung,
die mit einem Rückschlagventil gegen den Druckstutzen abgeschlossen sein maß, gefördert,
und der Gegenidruck sinkt auf den Atmosphärenidruck bzw. auf den Saugdruck der Maschine
herunter.
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In Verbindung mit einem Regelvenitil, welches in der Saugleitung kurz
vor der Einmündung in die Maschine angeordnet ist und geschlossen wird, wenn. der
Steuerschieber 9 die Leerlaufstellung .erreicht, kann ein Leerlauf mit kleinstmöglichem
Energieawfwa.nid herbeigeführt werden.
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Abb. 3 veranschaulicht das Leerlaufdiagramm, dessen Größe vorwiegend
von der im Arbeitsraum herrschenden Undichtigkeit bestimmt wird. Die Strecke 21
stellt die bei dem: stark herabgesetzten Saugdruck noch, ständig zu verdiahtenidie
und aus der Undichtigkeit herrührende Gasmenge dar. Punkt 22 auf der Verdichtungskurve
kennzeichnet die erreichte Steuerstellung der Kante 11, und die Strecke 23 entspricht
der aus dem Druckstutzen 7 in den Arbeitsraum 5 zurückgeströmtem Gasinenge bis zum
A.bsch@luß dieses Arbeitsraumes durch die Steuerkante 13. Die im Arbeitsraum 5 eingeschlossene
Gasmenge kann- nun unter Leistungsabgabe expandieren, bis die Steuerkante 24 die
Verbindung zwischen. Raum 5 und' Saugstutzen 6 freigibt.
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Schließlich kann: auch die zusätzliche Regulierung der Fördermenge
durch die Steuerkante 13 so verstärkt werden, daß die Regulierung durch die Steuerkante
12 überflüssig wird. In diesem Falle vereinfacht sich die Regeleinrichtung erheblich.
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Wie in Ab b. 4 dargestellt, besitzt der bewegliche Steuerschieber
25 nur zwei Steuerkanten, von denen die eine, 26, den Abschluß des Auslaßvorganges
und die andere, 27, den. Beginn des Ansaugevorganges steuert. Die den Auslaßbeginn
steuernde Kante 28 ward dagegen von dem feststehenden Gehäuse gebildet.
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Bei der dargestellten Sehiebers,t.ellung entsteht das in Abb. 5 dargestellte
Vollastdiagramm. Wird der Schieber 25 nach unten, z. B. in die gestrichelt gezeichnete
Lage, verschoben, so kann Gas aus dem Druckstutzen in den sich wieder vergrößernden
Arbeitsraum zurückströmen. Dieser Vorgang wird in Abb. 5 durch die Strecke 29 gekennzeichnet.
Nach Absch.luß des Arbei-ts,ra,umes durch die Kante 26 findet Expansion unter Leistungsabgabe
so lange statt, bis die Steuerkante 27 die Verbindung zum Saugstutzen freigibt.
Die auf der Saugdrucklinie des Diagramms nach Abb. 5 verbleibende Strecke 30 stellt
die tatsächlich angesaugte Teil.lastmenge dar.
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Auch diese Menigenregeleinrichtung kann durch eine Leerlaufeinrichtung
ergänzt werden. Der Kanal 31 in Abb. 4 gestattet dabei wieder die Verbindung zwischen
Druckstutzen und Außenluft bzw. Saugstutzen.
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Nach Absehluß der Saugleitung durch eine von Hand oder automatisch
gesteuertes Ventil entsteht sodann ein Leerlaufdiagramm, welches etwa die in Abb.
6 dargestellte Form aufweist.
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Die beschriebenen Regeleinrichtungen, insbesondere die in Abb. 4 dargestellte,
können, sinngemäß auch für die Füllungsregelung von Expansionsmaschinen benutzt
werden.