DE1403993C - Regelungsverfahren zum Verandern der Fordermenge einer Verdichteranlage und Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfah rens - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Regelungsver- innerhalb der einzelnen Regelstufen voraus. Gemäß

fahren zum Verändern der Fördermenge einer Ver- der Erfindung ist dabei die Regeleinrichtung zwecks

dichteranlage durch stufenweise Regelung in aufein- Beaufschlagung mit einer zusätzlichen Stellkraft mit

anderfolgenden Regelstufen und stufenlose Regelung einer Einrichtung zum Verändern ihrer Rückstell-

innerhalb der einzelnen Regelstufen, wobei sich die 5 kraft verbunden, die durch die Schalteinrichtung ge-

stufenlose Regelung beim Übergang von einer Regel- steuert ist. Es handelt sich dabei um eine bevorzugte

stufe auf die benachbarte Regelstufe im zur stufen- Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemä-

weisen Regelung entgegengesetzten Sinn verstellt. Fer- ßen Verfahrens, die sich durch geringen technischen

ner hat die Erfindung eine Vorrichtung zur Durch- Aufwand auszeichnet, da lediglich die Rückstellkraft

führung dieses Regelungsverfahrens zum Gegenstand. io der stufenlosen Regeleinrichtung verändert wird.

Es ist bereits bekannt, zum stufenlosen Verändern Nach einer bevorzugten Ausführungsform der erder Fördermenge einer Verdichteranlage eine stufen- findungsgemäßen Vorrichtung besitzt die Einrichtung weise Regelung mit einer stufenlosen Regelung in der zum Verändern der Rückstellkraft der Regeleinrichobengenannten Art zu kombinieren. Eine solche korn- tung eine der Anzahl der Regelstufen der Schalteinbinierte Regelung hat gegenüber einer stufenlosen 15 richtung gleiche Anzahl von Druckkammern, die je Regelung der gesamten Verdichteranlage vor allem durch eine Membrane abgeschlossen und von der bei großen Anlagen mit mehreren Verdichtern erheb- Schalteinrichtung aus mit einem Steuerdruck beaufliche Vorteile, und zwar sowohl hinsichtlich des tech- schlagbar sind, wobei die Membranen über einen genischen Aufwandes als auch der Wirtschaftlichkeit meinsamen Verbindungsteil, z. B. über eine Ventilim Betrieb. Insbesondere können dabei auch weniger 20 stange, auf die stufenlose Regeleinrichtung einwirken, wirtschaftlich arbeitende, dafür aber einfachere Zwischen je zwei Druckkammern kann eine mit der stufenlose Regelungseinrichtungen verwendet werden, Außenluft in Verbindung stehende Ausgleichskamda diese nur zur Regelung innerhalb der verhältnis- mer vorgesehen sein. Die stufenlose Regeleinrichtung mäßig kleinen Regelstufen herangezogen werden, kann in an sich bekannter Weise aus einem federwährend die grobe Anpassung der Fördermenge an 25 belasteten und vom Förderdruck der Verdichteranden jeweiligen Bedarf durch einfache und praktisch lage verstellbaren Bypass-Ventil bestehen, welches verlustlos arbeitende stufenweise Regelungen erfolgt. praktisch die einfachste Möglichkeit zur stufenlosen Bei einer bekannten Ausführung dieser Art ist z. B. Regelung darstellt.

der Kompressor mit zum Zylinder zuschaltbaren Schließlich hat es sich in weiterer Ausgestaltung Kammern versehen, die dessen schädlichen Raum ver- 30 der Erfindung als vorteilhaft erwiesen, die Schaltein-

größern und so eine stufenweise Regelung der Förder- richtung und/oder die stufenlose Regeleinrichtung mit

menge ermöglichen, wobei die Intervalle zwischen von Hand verstellbaren Drosselventilen zu versehen,

den einzelnen Regelstufen durch eine Umlaufregelung durch die der Übergang von einer Regelstufe auf eine

überbrückt werden. Die bisher bekannten kombinier- andere sowie die Beaufschlagung der stufenlosen ten Regelungen weisen jedoch den Nachteil auf, daß 35 Regeleinrichtung mit der zusätzlichen Stellkraft ver-

beim Übergang von einer Regelstufe auf die andere zögerbar ist, z. B. bei Kolbenverdichtern über die

eine Unstetigkeit in der Fördermenge auftritt, die Dauer mehrerer Kolbenhübe ausgedehnt. Die Rege-

etwa der Größe der Regelstufe entspricht. Dadurch lungsvorrichtung kann dadurch an unterschiedliche

kann es zu einem Übersteuern der Regelung kommen, Betriebsverhältnisse einfach angepaßt werden, welches zu einem Schwingen der gesamten Anlage 40 Das erfindungsgemäße Verfahren und eine erfin-

führt und eine einwandfreie Regelung in Frage stellt. dungsgemäße Vorrichtung werden nachfolgend an

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bei Hand der Zeichnung erläutert, die schemätisch ein

der eingangs genannten Regelungsart einen stetigen Ausführungsbeispiel eines mit der erfindungsgemä-

Verlauf der Gesamtregelung während des Übergangs ßen Regelungsvorrichtung versehenen Kompressors der stufenweisen Regelung von einer Regelstufe auf 45 zeigt.

eine andere sicherzustellen. Dies wird gemäß dem Der Kolbenkompressor ist allgemein mit 1 bezeicherfindungsgemäßen Verfahren dadurch erreicht, daß net und besitzt zwei doppeltwirkende Zylinder 2, 3. die stufenlose Regelung durch eine zusätzliche Stell- Jede Zylinderseite ist mit einem Ansaug- und mit kraft beaufschlagt wird, sobald die stufenweise Rege- einem Auslaßventil versehen. Die Ansaugventile sind lung von einer Regelstufe auf die benachbarte über- 50 mit der Saugleitung 4 verbunden, während die Ausgeht. Durch die zusätzliche Stellkraft wird die stufen- laßventile mit der Druckleitung 5 in Verbindung stelose Regelung in einer Weise beeinfluß, die der Ent- hen, in welcher noch eine Kühlschlange 6 vorgesehen stehung von Unstetigkeiten in der Fördermenge ent- ist. Die Kompressorregelung ist vierstufig ausgebildet; gegenwirkt, wobei die von der stufenweisen Regelung jedes der vier Ansaugventile des Kompressors ist mit herrührenden plötzlichen Änderungen der Förder- 55 einer Vorrichtung zum Abheben des Ventils versemenge durch die stufenlose Regelung unverzüglich hen, so daß durch Abheben eines dieser Ventile ausgeglichen werden, so daß die Fördermenge prak- immer ein Viertel der Gesamtkapazität des Komtisch konstant gehalten wird. Es werden dadurch pressors abgeschaltet werden kann. Durch das AbÜbersteuerungen und nachteilige Schwingungen in heben eines Ansaugventils wird die vom Kolben ander Verdichteranlage vermieden. Dabei kann es zur 60 gesaugte Luft beim Kompressionshub wieder in die Erreichung einer stetigen Fördermenge vorteilhaft Saugleitung zurückgeschoben, sein, die Beaufschlagung der stufenlosen Regelung Zur Betätigung der Einrichtungen zum Abheben durch die zusätzliche Stellkraft zu verzögern. der Ansaugventile dienen Aussetzregler 7 bis 10, die Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchfüh- über Leitungen 11 bis 14 mit der unter dem Förderrung des Verfahrens setzt eine Schalteinrichtung zum 65 druck stehenden Leitung 15 in Verbindung stehen, stufenweisen Verändern der Fördermenge und eine Über weitere Leitungen 16 bis 19 stehen diese Ausgegen eine Rückstellkraft verstellbare Regeleinrich- setzregier mit den Einrichtungen zum Abheben der tung zum stufenlosen Verändern der Fördermenge Ansaugventile in Verbindung. Die von den Einrich-

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tungen zum Abheben der Ansaugventile und den Leitung 40 bis 43 mit einem der Aussetzregler 7 bis

Aussetzreglern gebildete Gesamtheit wird im folgen- 10 In Verbindung gebracht. Die einzelnen Druck-

den als »Schalteinrichtung« bezeichnet, da sie in Ab- kammern werden also dann unter Druck gesetzt,

hängigkeit von dem in der Förderleitung herrschen- wenn der mit ihnen durch die genannten Leitungen den Druck die einzelnen Kapazitätsstufen des Korn- 5 verbundene Aussetzregler anspricht und das ihm zu-

pressors zu- bzw. abschaltet, und zwar durch Ab- geordnete Ansaugventil über die entsprechende Ein-

heben oder wieder Freigeben der einzelnen Ansaug- richtung abhebt. Der in der Druckkammer nunmehr

ventile. Die Aussetzregler sind so eingestellt, daß sie herrschende Druck wirkt auf die Membran dieser

auf aufeinanderfolgende Druckhöhen (Druckstufen) Kammer ein und belastet die Ventilstange 24 zusätzansprechen. Mit Hilfe dieser Schalteinrichtung wird io lieh (im gleichen Sinne wie die Feder 25), ist also

die stufenweise Regelung der Fördermenge des Korn- bestrebt, die Schließkraft des Ventils 21 zusätzlich

pressors in der üblichen Weise vorgenommen. zu erhöhen. Dadurch wird die stufenlose. Regelein-

Zur Erreichung einer zusätzlichen stufenlosen richtung durch eine zusätzliche Stellkraft beauf-

Regelung besitzt der Kompressor 1 eine die Druck- schlagt.

seite mit der Saugseite verbindende Bypass-Leitung 15 Beim Übergang von einer Regelstufe auf die je-20, in der ein Bypass-Ventil 21 angeordnet ist. Zur weils benachbarte, was beim Erreichen der Druck-Steuerung dieses Ventils in Abhängigkeit von dem in höhen, auf die die Aussetzregler 7 bis 10 jeweils einder Druckleitung 15, vorhandenen Druck ist eine gestellt sind, vor sich geht, wird also nicht nur eines Druckkammer 22 vorgesehen, die eine als Membran der Ansaugventile abgehoben oder freigegeben, son-23 ausgebildete Wand besitzt. Die Membran 23 steht ao dern es wird zur gleichen Zeit die durch die Feder über eine Ventilstange 24 mit dem Ventilteller des 25 an sich gegebene Rückstellkraft der Regeleinrich-Ventils 21 in Verbindung und ist durch eine Feder tung durch eine zusätzliche Stellkraft verändert, und 25 vorbelastet. Über eine Leitung 26 ist die Druck- zwar in einem der Richtung der Umschaltung der , kammer 22 mit der Leitung 15 in Verbindung ge- Regelstufen entgegengesetzten Sinn. Wenn also beim bracht. Das in der Bypass-Leitung 20 angeordnete 25 Rückgang der Druckluftentnahme der Druck in der Ventil samt seiner aus Ventilstange 24 und Druck- Förderleitung 5 des Kompressors ansteigt, wird vorkammer 22 bestehenden Betätigung wird als »Regel- erst das Ventil 21 mehr und mehr geöffnet, bis die einrichtung« bezeichnet. obere Druckgrenze des Aussetzreglers 7 (in. der An-Je nach dem in der Leitung 15 herrschenden nähme, daß dieser dem untersten Regelbereich zuDruck wird das Bypass-Ventil 21 gegen die Kraft der 30 geordnet ist) erreicht ist. Dieser Aussetzregler spricht Feder 25 mehr oder weniger geöffnet, so daß ein dann an und bewirkt das Abheben des ihm zugeord-Teil der von der gesamten oder nur einem Teil der neten Ansaugventils mittels der zugehörigen Abhebe-Kapazität des Kompressors geförderten Luftmenge vorrichtung. Gleichzeitig damit wird die Druckkamwieder in die Saugleitung 4 zurückströmen kann. mer 28 unter den in der Leitung 15 herrschenden Wird nun die obere oder die untere Grenze einer 35 Druck gesetzt und damit die Rückstellkraft für das Stufe des Regelbereiches — ein bestimmter Druck- Regelventil 21 erhöht. Die Verminderung der Kapaziwert in der Leitung 15 — erreicht, bei welcher einer tat des Kompressors um eine Regelstufe führt dahe der Aussetzregler 7 bis 10 anspricht, so wird eines — im Gegensatz zu den bisher bekannten Regeleinder Ansaugventile geöffnet oder wieder freigegeben. richtungen — nicht zu einer Übersteuerung der Die Kapazität des Kompressors wird hierdurch in 40 Regeleinrichtung und zu Schwingungen, sondern sehr kurzer Zeit um einen erheblichen Prozentsatz durch die Erhöhung der Rückstellkraft verringert die verändert — im vorliegenden Fall um 25% —, Regeleinrichtung in dem gleichen Zeitraum, in welwelche rasche Änderung im allgemeinen ein Über- chem die Kapazit£tsverringerung erfolgt, den Durchsteuern der Regeleinrichtung (Ventil 21 usw.) zur laßquerschnitt des Bypass-Ventils 21, so daß die Folge hat, wodurch die ganze Regeleinrichtung ins 45 Fördermenge des Kompressors während des Über-Schwingen geraten kann, was für die richtige Be- ganges von einer Regelstufe auf die nächste praktisch triebsführung sehr unangenehm ist. " konstant gehalten wird. Derselbe Vorgang, nur mit Zur Vermeidung dieses Übelstandes ist die all- umgekehrtem Vorzeichen, spielt sich ab, wenn die gemein mit 27 bezeichnete Einrichtung zur Verände- Druckluftentnahme zunimmt und der Druck in der rung der Rückstellkraft der Regelvorrichtung vor- 50 Förderleitung des Kompressors geringer wird,
gesehen. Diese besteht aus einer der Anzahl von Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Über-Regelstufen — im vorliegenden Falle vier — gleichen gang auf eine andere Regelstufe und damit auch die Anzahl von Druckkammern 28 bis 31, deren jede Erhöhung oder Erniedrigung der Rückstellkraft für eine als Membran 31 bis 35 ausgebildete Wandung die Regeleinrichtung nicht plötzlich, sondern in einem besitzt. Diese Membranen sind mit der verlängerten 55 gewissen Zeitraum vor sich gehen zu lassen, um da- und die Druckkammern durchsetzenden Ventilstange mit auch die letzte Ursache für das Entstehen von 24 des Bypass-Ventils 21 verbunden. Die Ventil- Übersteuerungen oder Schwingungen zu beseitigen, stange 24 ist durch die anderen Wandungen der Zur Erreichung dieses Zieles sind im Ausführungs-Druckkammern dichtend und mit möglichst geringer beispiel in die von den Aussetzreglern 7 bis 10 ausReibung hindurchgeführt. Hierfür können ebenfalls 60 gehenden und sich sodann in die Leitungen 16 bis Membranen, die jedoch wesentlich kleiner sein 19 und die Leitungen 40 bis 43 verzweigenden Leimüssen als die Membranen 32 bis 35, verwendet wer- tungen vorzugsweise in beiden Richtungen gleich den; natürlich können zu diesem Zweck auch übliche wirksame Drosselventile 44 bis 47 eingebaut. Diese Stopfbüchsen Anwendung finden. Zwischen je zwei Drosselventile hemmen den Durchfluß des druck-Druckkammern ist jeweils eine mit der Außenluft in 65 übertragenden Mediums — im vorliegenden Falle Verbindung stehende Ausgleichskammer 36 bis 39 Luft — und verzögern auf diese Weise das Abheben vorgesehen. bzw. Wiederfreigeben der Ansaugventile sowie das Jede der Druckkammern 28 bis 31 ist mittels einer Ansteigen des Druckes bzw. dessen Abnehmen in

den Druckkammern 28 bis 31. Zur weiteren Erhöhung dieses Effektes sind in den zu den Druckkammern führenden Leitungen zusätzliche, ebenfalls vorzugsweise in beiden Richtungen gleich wirksame Drosselventile 48 bis 51 vorgesehen, die allenfalls von Hand verstellbar sein können.

Der Vollständigkeit halber sind noch die Leitungen 52 bis 55 und 56 bis 59 anzuführen, die zur Entlüftung der Druckkammern bzw. der Aussetzregler dienen. In den der Entlüftung der Druckkammern dienenden Leitungen sind Ventile 60 bis 63 angeordnet, welche während des Betriebes des Kompressors geschlossen sind.

Claims (7)

Patentansprüche: »5

1. Regelungsverfahren zum Verändern der Fördermenge einer Verdichteranlage durch stufenweise Regelung in aufeinanderfolgenden Regelstufen und stufenlose Regelung innerhalb der einzelnen Regelstufen, wobei sich die stufen- so lose Regelung beim Übergang von einer Regelstufe auf die benachbarte Regelstufe im zur stufenweisen Regelung entgegengesetzten Sinn verstellt, dadurch gekennzeichnet, daß die stufenlose Regelung durch eine zusätzliche Stellkraft beaufschlagt wird, sobald die stufenweise Regelung von einer Regelstufe auf die benachbarte übergeht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagung der stufenlosen Regelung durch die zusätzliche Stellkraft verzögert wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Schalteinrichtung zum stufenweisen Verändern der Fördermenge und einer gegen eine Rückstellkraft verstellbaren Regeleinrichtung zum stufenlosen Verändern der Fördermenge innerhalb der einzelnen Regelstufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (21) zwecks Beaufschlagung mit einer zusätzlichen Stellkraft mit einer Einrichtung (27) zum Verändern ihrer Rückstellkraft verbunden ist, die durch die Schalteinrichtung (7 bis 10) gesteuert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (27) zum Verändern der Rückstellkraft der Regeleinrichtung (21) eine der Anzahl der Regelstufen der Schalteinrichtung (7 bis 10) gleiche Anzahl von Druckkammern (28 bis 31) besitzt, die je durch eine Membrane (32 bis 35) abgeschlossen und von der Schalteinrichtung (7 bis 10) aus mit einem Steuerdruck beaufschlagbar sind, wobei die Membranen über einen gemeinsamen Verbindungsteil, z. B. über eine Ventilstange (24), auf die stufenlose Regeleinrichtung (21) einwirken.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen je zwei Druckkammern (28 bis 31) eine mit der Außenluft in Verbindung stehende Ausgleichskammer (36 bis 39) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die stufenlose Regeleinrichtung (21) in an sich bekannter Weise aus einem federbelasteten und vom Förderdruck der Verdichteranlage verstellbaren Bypass-Ventil besteht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (7 bis 10) und/oder die stufenlose Regeleinrichtung (21) mit von Hand verstellbaren Drosselventilen (44 bis 47 bzw. 48 bis 51) versehen sind, durch die der Übergang von einer Regelstufe auf eine andere sowie die Beaufschlagung der stufenlosen Regeleinrichtung (21) mit der zusätzlichen Stellkraft verzögerbar ist, z. B. bei Kolbenverdichtern über die Dauer mehrerer Kolbenhübe ausgedehnt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen