DE1628165C3

DE1628165C3 - Device for regulating the delivery rate of a multi-stage compressor

Info

Publication number: DE1628165C3
Application number: DE1628165A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl.-Ing. Dr. Wien Bauer
Original assignee: Hoerbiger Ventilwerke GmbH and Co KG
Current assignee: Hoerbiger Ventilwerke GmbH and Co KG
Priority date: 1966-11-24
Filing date: 1967-11-21
Publication date: 1978-12-21
Also published as: GB1211741A; AT276612B; DE1628165B2; FR1554797A; DE1628165A1; US3480199A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln der Liefermenge eines mehrstufigen Verdichters mit wenigstens zwei Verdichtungsstufen, wobei die Lieferung der ersten Stufe durch einen Hauptregler in Abhängigkeit vom jeweiligen Bedarf gesteuert wird und die weiteren Verdichtungsstufen durch eine Überströmleitung mit Drosselventil überbrückt sind, das durch einen zweiten Regler in Abhängigkeit vom Druck zwischen der ersten und der zweiten Verdichtungsstufe geregelt wird.The invention relates to a device for regulating the delivery rate of a multi-stage compressor at least two compression stages, the first stage being supplied by a main controller in Depending on the respective requirement is controlled and the further compression stages by an overflow line are bridged with a throttle valve, which is controlled by a second regulator depending on the pressure is regulated between the first and the second compression stage.

Es ist eine Vorrichtung dieser Art bekannt (DE-PS 4 92 846), bei der zwischen den beiden Verdichtungsstufen des Verdichters eine Überströmleitung mit Umlaufventil vorgesehen ist, das in Abhängigkeit von der Druckdifferenz der beiden Verdichtungsstufen gesteuert wird. Außerdem ist ein Hauptregler vorgesehen, der das Saugventil des Verdichters in Abhängigkeit vom Druck der Endstufe offenhält oder freigibt Mit dieser bekannten Vorrichtung ist es zwar möglich, bei einem Absinken des Liefermengenbedarfes eine zu große Weiterförderung zu vermeiden, das Umlaufventil bleibt jedoch bei einer Erhöhung des Druckes in der Endstufe dauernd offen, und die überschüssige Liefermenge wird über die zweite Verdichtungsstufe im Kreis herumgeführt Trotz verringerter Förderung tritt in der zweiten Stufe keine Leistungsersparnis ein.A device of this type is known (DE-PS 4 92 846), in which between the two compression stages of the compressor an overflow line is provided with a circulation valve, which depends on the Pressure difference of the two compression stages is controlled. A main controller is also provided, which keeps or releases the suction valve of the compressor depending on the pressure of the output stage known device, it is possible, with a decrease in the delivery volume requirement, too large a To avoid further conveyance, the circulation valve remains in the output stage when the pressure increases permanently open, and the excess delivery quantity is led around in a circle via the second compression stage Despite the reduced funding, there is no performance savings in the second stage.

Es gibt auch bereits eine Regelvorrichtung für mehrstufige Kolbenverdichter (DE-Pat Anm. B 9 817), bei der die erste Verdichterstufe mit einer stufenlos arbeitenden Abheberegelung für die Saugventile versehen ist, die in Abhängigkeit vom Enddruck des Verdichters durch einen Hauptregler betätigt wird. Jeder höheren Verdichtungsstufe ist eine Leerlaufregelung zugeordnet, und es ist auch eine Überströmleitung mit eingebautem Drosselventil vorgesehen. Dies überbrückt den gesamten Verdichter, führt also von der Druckseite der letzten Stufe zur Saugseite der ersten Stufe zurück. Die Leerlaufregelungen und das Drosselventil der Überströmleitung werden hierbei durch einen zweiten, vom Druck der Endstufe gesteuerten Druckregler betätigt Mit der stufenlos arbeitenden Abheberegelung der ersten Verdichterstufe wird die Liefermenge der mehrstufigen Verdichteranlage dem jeweiligen Bedarf angepaßt, wogegen es Aufgabe der zusätzlich vorgesehenen Leerlaufeinrichtungen ist, die Verdichtungsstufen des Verdichters abzuschalten, sobald in der letzten Verdichtungsstufe das maximal zulässige Druckverhältnis erreicht istThere is already a control device for multi-stage reciprocating compressors (DE-Pat. Note B 9 817), in which the first compressor stage is provided with a continuously variable lift-off control for the suction valves which is operated by a main regulator depending on the final pressure of the compressor. An idle control is assigned to each higher compression level, and there is also an overflow line provided with built-in throttle valve. This bridges the entire compressor, so it leads from the Pressure side of the last stage back to the suction side of the first stage. The idle controls and the throttle valve the overflow line are controlled by a second pressure regulator controlled by the pressure of the output stage actuated With the steplessly working lift-off control of the first compressor stage, the delivery quantity is the multi-stage compressor system adapted to the respective needs, whereas it is the task of the additional provided idling devices is to switch off the compression stages of the compressor as soon as in the last compression stage the maximum permissible pressure ratio has been reached

Mit dieser bekannten Regelvorrichtung ist eine genaue Regelung nur bei sich langsam änderndem Liefermengenbedarf möglich. Ändert sich der Bedarf am Ende der letzten Verdichtungsstufe jedoch rasch, so treten Schwingungen in der vom Verdichter versorgten Anlage auf, auch wenn eine auftretende Bedarfsänderung unverzüglich von der Regeleinrichtung der ersten Verdichtungsstufe berücksichtigt wird. Dieser Nachteil ist darauf zurückzuführen, daß bei einer Änderung der Liefermenge der ersten Verdichtungsstufe die Nachgeschalteten Verdichtungsstufen zunächst noch voll weiterfördern, so daß der Druck am Ende der letzten Verdichtungsstufe noch weiter ansteigt Hierdurch wird die Liefermenge der ersten Stufe noch weiter verringert was schließlich eine zu geringe Liefermenge" des ganzen Verdichters zur Folge hat Auf diese Weise folgen zu große und zu kleine Liefermengen aufeinander, wodurch die Schwingungen verursacht werden.With this known regulating device, an exact regulation is only possible with slowly changing Delivery quantity requirement possible. However, if the demand changes rapidly at the end of the last compression stage, then so vibrations occur in the system supplied by the compressor, even if there is a change in demand is immediately taken into account by the control device of the first compression stage. This disadvantage is due to the fact that if the delivery quantity of the first compression level changes, the downstream Initially continue to convey compression stages fully, so that the pressure at the end of the last The compression level increases further. This increases the delivery quantity of the first level reduced, which ultimately results in too little delivery "of the entire compressor. In this way Delivery quantities that are too large and too small follow one another, which causes the vibrations.

Durch die US-PS 32 55 955 ist ein einstufig arbeitender, aus mehreren Zylindern bestehender Verdichter bekannt, der eine Einrichtung zum stufenlosen Anpassen der Liefermenge an den jeweiligen Verbrauch aufweist Mit dieser Einrichtung können hierbei die einzelnen Zylinder des einstufig arbeitenden Verdichters einzeln abgeschaltet und zugeschaltet werden, wobei die Liefermenge des Verdichters innerhalb des stufenweise abschaltbaren Betriebes durch eine Überströmregelung stufenlos an den jeweiligen Verbrauch angepaßt werden kann. Um zu verhindern, daß es beim Übergang von einer Regelstufe auf die andere zu Übersteuerungen kommt, wird die stufenlose Regelung durch eine zusätzliche Stellkraft beaufschlagt, sobald die stufenweise Regelung durch Abschalten einzelner Zylinder von einer Regelstufe auf die andere übergeht. Die bei der bekannten Vorrichtung parallel arbeitende stufenweise und stufenlose Regelung ist nicht ohne ( weiters auf einen mehrstufigen Verdichter übertragbar. Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art die Förderung des Verdichters am Ende der letzten Stufe unverzüglich an Änderungen der Fördermenge der ersten Stufe so anzupassen, daß keine Fördermengen- und Druckschwingungen entstehen.By the US-PS 32 55 955 is a single-stage working, consisting of several cylinders compressor known that a device for continuously adapting the delivery quantity to the respective consumption With this device, the individual cylinders of the single-stage compressor can be used can be switched off and on individually, with the delivery rate of the compressor within the operation that can be switched off in stages by means of an overflow control, steplessly to the respective consumption can be customized. In order to prevent it when changing from one control level to the other Overriding occurs, the stepless control is acted upon by an additional actuating force as soon as the Gradual control by switching off individual cylinders passes from one control level to the other. The step-by-step and stepless control that works in parallel in the known device is not without ( can also be transferred to a multi-stage compressor. The object of the invention is in a device of the type mentioned at the beginning, the promotion of the compressor at the end of the last stage immediately Adjust changes in the delivery rate of the first stage so that no delivery rate and pressure fluctuations develop.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß die Liefermenge der ersten Stufe dem jeweiligen Bedarf stufenlos angepaßt wird und daß der zweite Regler mit einer Rückstelleinrichtung versehen ist, die ihn verzögert nach jeder Betätigung des Drosselventils langsam in die Ausgangslage zurückstelltThis object is achieved with the invention in that the delivery quantity of the first stage is the respective Needs is continuously adjusted and that the second controller is provided with a reset device that delayed after each actuation of the throttle valve, it slowly returns to the starting position

Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß keine Schwingungen auftreten und die Anlage nahezu verlustfrei an den sich ändernden Bedarf angepaßt werden kann. Wenn der Liefermengenbedarf absinkt, wird bei der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung zunächst die Liefermenge der ersten VerdichtungsstufeThis configuration has the advantage that no vibrations occur and the system is virtually can be adapted to changing needs without loss. If the delivery volume requirement drops, In the case of the regulating device according to the invention, the delivery quantity of the first compression stage is the first

''5 entsprechend verringert, wie dies an sich bekannt ist Hierdurch sinkt sofort der Druck zwischen der ersten und zweiten Verdichtungsstufe, so daß das in der Überströmleitung liegende Drosselventil durch den'' 5 is reduced accordingly, as is known per se This immediately reduces the pressure between the first and second compression stage, so that in the Overflow line lying throttle valve through the

zweiten Regler sogleich geöffnet wird. Die in den höheren Verdichtungsstufen noch vorhandene Liefermenge kann dadurch durch die Überströmleitung zunächst zurückströmen, so daß eine Überförderung vermieden wird. Hierbei treten zwar zunächst Verluste auf, weil verdichtetes Medium über die Überströmleitung wieder in Bereiche mit niedrigerem Druck entspannt wird. Dieser Betriebszustand dauert jedoch nur kurze Zeit, weil die Rückstelleinrichtung des zweiten Reglers das Drosselventil sogleich wieder langsam schließt und es in seine Ausgangslage zurückkehren läßt Die Regelvorrichtung paßt die Liefermenge des Verdichters hierdurch nach und nach den jeweils auftretenden Änderungen des Bedarfes an, so daß Schwingungen nicht auftreten können. Die während der kurzen Regelzeit auftretenden Leistungsverluste sind vernachlässigbar klein. second controller is opened immediately. The delivery quantity still available in the higher compression levels can thereby initially flow back through the overflow line, so that an overflow is avoided. In this case, losses initially occur because the medium is compressed via the overflow line is relaxed again in areas of lower pressure. However, this operating state lasts only for a short time, because the resetting device of the second regulator immediately restores the throttle valve slowly closes and lets it return to its original position As a result, the delivery volume of the compressor gradually changes as the demand for, so that vibrations cannot occur. The power losses occurring during the short control time are negligibly small.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann der zweite Regler ein Membranregler sein, dessen Membran auf beiden Seiten vom Eingangssignal beaufschlagt ist, wobei in die Signalzuleitung, die auf die eine Seite der Membran führt, eine Verzögerungsdrossel eingebaut ist Eine derartige Vorrichtung ist besonders einfach und betriebssicher.According to a further feature of the invention, the second regulator can be a membrane regulator, its Membrane is acted upon by the input signal on both sides, whereby in the signal feed line, which is on the one side of the membrane leads, a delay choke is built in. Such a device is particularly simple and reliable.

Die Erfindung wird durch die Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, die einen mit einer Regelvorrichtung nach der Erfindung versehenen mehrstufigen Verdichter mit vier Verdichtungsstufen in schematischer Darstellung zeigtThe invention is explained in more detail by the drawing of an exemplary embodiment, which one with a Control device according to the invention provided multi-stage compressor with four compression stages in schematic representation shows

Die einzelnen Verdichtungsstufen sind mit I bis IV bezeichnet In die erste Stufe I mündet die Ansaugleitung 1, zwischen den einzelnen Verdichtungsstufen sind Verbindungsleitungen 2 vorgesehen und von der letzten Verdichtungsstufe IV führt die Verbraucherleitung 3 weg. Die erste Stufe, die beispielsweise von einem doppelt wirkenden Kolbenverdichter gebildet ist, ist auf jeder Zylinderseite mit einer Abhebevorrichtung 7 für die Saugventile versehen, die über die Steuerleitung 4 durch einen Hauptregler Ri im Hubtakt gesteuert werden. Der Regler R\ ist über eine Leitung 8 durch den in einem Druckbehälter 9, der zwischen die letzte Verdichtungsstufe IV und die Verbraucherleitung 3 eingeschaltet ist, herrschenden Enddruck der Verdichteranlage beaufschlagt und hat die Aufgabe, diesen konstant zu halten. Die Speisung des Reglers R\ erfolgt über die Speiseleitung 10.The individual compression stages are labeled I to IV. Intake line 1 opens into the first stage I, connecting lines 2 are provided between the individual compression stages and consumer line 3 leads away from the last compression stage IV. The first stage, which is formed for example by a double-acting piston compressor, is provided on each cylinder side with a lifting device 7 for the suction valves, which are controlled via the control line 4 by a main controller Ri in stroke cycle. The regulator R \ is acted upon via a line 8 by the final pressure of the compressor system in a pressure vessel 9, which is connected between the last compression stage IV and the consumer line 3, and has the task of keeping this constant. The controller R \ is fed via feed line 10.

Die höheren Verdichtungsstufen H-IV sind durch eine Überströmleitung 11 überbrückt, die von der in den Druckbehälter 9 mündenden Druckleitung 12 der letzten Verdichtungsstufe IV ausgeht und in die Verbindungsleitung 2 zwischen der ersten Stufe I und der Verdichtungsstufe II mündet In die Verbindungsleitungen 2 zwischen den einzelnen Verdichtungsstufen und in die Druckleitung 12 sind jeweils ein Zwischenkühler 13 und ein Flüssigkeitsabscheider 14 eingeschaltet. Die Übertströmleitung 11 ist durch ein stufenlos regelbares Drosselventil 15 gesteuert, das über eine Steuerleitung 16 durch einen eigenen Regler R2 betätigt wird, dessen Steuerung über die Leitung 5 in Abhängigkeit vom Zwischendruck zwischen den Verdichtungsstufen I und II erfolgt Die Speisung des Reglers R2 und des Drosselventils 15 erfolgt über eine Speiseleitung 17, in die ein einstellbares Drosselventil 18 eingebaut istThe higher compression stages H-IV are bridged by an overflow line 11, which emanates from the pressure line 12 of the last compression stage IV that opens into the pressure vessel 9 and opens into the connecting line 2 between the first stage I and the compression stage II into the connecting lines 2 between the individual Compression stages and an intercooler 13 and a liquid separator 14 are each switched into the pressure line 12. The Übertströmleitung 11 is controlled by a continuously variable throttle valve 15 which is actuated via a control line 16 by its own regulator R2, the control thereof depending on the intermediate pressure between the compression stages I and II takes place the power of the regulator R2 and the throttle valve via the conduit 5 15 takes place via a feed line 17 in which an adjustable throttle valve 18 is installed

Beim Regler Rz handelt es sich beispielsweise um einen Membranregler mit einer Verzögerungsdrossel 19, der beim Absinken des Zwischendruckes in der Verbindungsleitung 2 den Druck in der Steuerleitung 16 ändert, wodurch das Drosselventil 15 geöffnet wird. Dadurch strömt verdichtetes Medium aus der Druckleitung 12 über die Überströmleitung 11 und das Drosselventil 15 zurück in die Verbindungsleitung 2 zwischen den Verdichtungsstufen I und II. Gleichzeitig damit wird durch die Verzögerungsdrossel 19 die auf den Regler R2 wirkende Druckdifferenz abgebaut, so daß dieser langsam wieder in seine ursprüngliche Stellung zurückkehrt und ein Schließen des Drosselventils bewirkt Die Schließgeschwindigkeit kann mittels der Verzögerungsdrossel 19 so der Reaktionsträgheit der höheren Verdichtungsstufen H-IV angepaßt werden, daß im Druckbehälter 9 gerade keine Schwingungen auftreten.The regulator Rz is, for example, a membrane regulator with a delay throttle 19, which changes the pressure in the control line 16 when the intermediate pressure in the connecting line 2 drops, whereby the throttle valve 15 is opened. Characterized flows compressed medium from the pressure line 12 via the overflow 11 and the throttle valve 15 back into the connecting line 2 between the compression stages I and II. At the same time is degraded by the delay restrictor 19 acting on the regulator R2 pressure difference, so that it slowly in its original position returns and causes the throttle valve to close. The closing speed can be adapted to the inertia of the higher compression stages H-IV by means of the delay throttle 19 so that no vibrations occur in the pressure vessel 9.

Der Membranregler R₂ hat zunächst das Bestreben, den Zwischendruck zwischen den Verdichtungsstufen I und II ungefähr konstant zu halten, wodurch genau die überschüssige Druckmittelmenge aus der Druckleitung 12 in die Saugleitung der Verdichtungsstufe II abgeblasen wird, und bewirkt einen langsamen Über-The diaphragm regulator R ₂ initially strives to keep the intermediate pressure between the compression stages I and II approximately constant, whereby precisely the excess amount of pressure medium is blown out of the pressure line 12 into the suction line of the compression stage II, and causes a slow over-

gang von der Überströmregelung auf die verlustlose Mengenregelung durch abgesunkene Zwischendrücke, ohne daß dabei der Enddruck beeinflußt wird. Mit Hilfe der zusätzlichen, nur kurzzeitig wirkenden Regelungseinrichtung wird somit die Reaktionsgeschwindigkeit der Steuerung des Verdichters ganz wesentlich erhöht Da die Überströmregelung nur kurzzeitig nach plötzlich auftretenden erheblichen Änderungen des Verbrauchers in Betrieb ist, sind die dadurch verursachten Energieverluste vernachlässigbar klein.transition from overflow control to lossless volume control through reduced intermediate pressures, without affecting the final pressure. With the help of the additional, only briefly acting control device, the reaction speed is thus increased the control of the compressor increased significantly since the overflow control only briefly after suddenly Any significant changes that occur in the consumer are in operation are those caused by them Energy losses negligibly small.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for regulating the delivery rate of a multi-stage compressor with at least two compression stages, the delivery of the first stage being controlled by a main controller depending on the respective requirement and the further compression stages being bridged by an overflow line with a throttle valve, which is controlled by a second controller as a function is regulated by the pressure between the first and the second compression stage, characterized in that the delivery rate of the first stage is continuously adapted to the respective requirement, and that the second regulator (Rj) is provided with a reset device which delays it after each actuation of the throttle valve (15) slowly returns to the starting position

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the second regulator (R2) is a diaphragm regulator, the diaphragm of which is acted upon by the input signal on both sides, with a delay throttle in the signal feed line (5) which leads to one side of the diaphragm (19) is installed