DE2416641A1

DE2416641A1 - Einrichtung zur regelung der foerdermenge von verdichtern

Info

Publication number: DE2416641A1
Application number: DE19742416641
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl Ing Dr Bauer
Original assignee: Hoerbiger Ventilwerke GmbH and Co KG
Current assignee: Hoerbiger Ventilwerke GmbH and Co KG
Priority date: 1973-04-13
Filing date: 1974-04-05
Publication date: 1974-10-31
Also published as: ES425163A1; IT1010897B; FR2225636B1; FR2225636A1; GB1404740A; CS180006B2; AT320126B

Description

Peiöfitanwäftö

Dipl.-lng. L e i η γ; e b θ r '

DipNnc;. Zimmermann 2 A 1 6 6 k

Dipi.-inj. v. Weng-ersky

München 2, Rosental 7

Tel. 2603989 ^

HOERBIGER VENTILWEEKE AKTIENGESELLSCHAFT, Wien

Einrichtung zur Regelung der Fördermenge von Verdichtern

Die Erfindung 'bezieht sich auf eine Einrichtung zur Regelung der Fördermenge von Verdichtern, die durch Kraftmaschinen mit veränderlicher Drehzahl, insbe= sondere durch Verbrennungsmotoren, angetrieben sind, wobei zur stufenlosen Regelung der Fördermenge die Drehzahl der Antriebsmaschine durch einen über einen Proportionalregler gesteuerten pneumatischen Stell= trieb veränderbar und bei Erreichung der unteren Regelgrenze der Verdichter auf Leerlauf schaltbar ist,

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Die Fördermenge eines Verdichters kann bekanntlich, auf verhältnismäßig einfache ,i/eise durch Verändern der Drehzahl geregelt werden. Dazu ist jedoch eine Antriebs= maschine erforderlich, deren Drehzahl auf wirtschaft= liehe vYeise stufenlos verändert werden kann,. Die Dreh» zahlregelung findet daher in der Praxis meist nur beim Antrieb des Verdichters durch Kolbenmaschinen Anwendung, da der Antrieb durch drehzahlregelbare Elektromotoren oder über stufenlos regelbare betriebe einen zu großen baulichen Aufwand erfordert. Der praktisch auswertbare Regelungsbereich eines durch einen Verbrennungsmotor angetriebenen Verdichters ist jedoch begrenzt, weil der Verdichter auch bei niedrigen Drehzahlen das volle An» triebsdrehmoment verlangt, dieses jedoch bei einem Ver» brennungsmotor mit sinkender Drehzahl rasch abnimmt. In der Praxis ist deshalb die Drehzahlregelung bei größeren Verdichtern auf einen Regelungsbereich von 100 bis etwa 70 % der vollen Fördermenge beschränkt. Wenn diese untere Regelgrenze unterschritten werden soll, muß zusätzlich zur Drehzahlregelung eine weitere Regelungs« möglichkeit vorgesehen werden« Diese besteht in der Regel darin, daß bei Erreichung der" unteren Regelgrenze die Förderung des Verdichters auf Leerlauf geschaltet wird« Dies kann auf beliebige Weise erfolgen; meist wird eine Abhebeeinrichtung zum Offenhalten der Saugventile-oder eine Überströmregelung (By-pasa) angewendet.

^egelungseinrichtungen dieser Art, bei denen die Fördermenge im oberen Regelbereich durch Verändern der Drehzahl der Antriebsmaschine und bei Erreichung einer unteren Regelgrenze die. Förderung des Verdichters auf Leerlauf geschaltet wird, sind bereits bekannt. Sie b·« stehen aus einem Proportionalregler, der in Abhängigkeit

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vom Druck in einem an die Förderleitung angeschlossenen Behälter über einen pneumatischen Stelltrieb die Dreh= zahl dor Antriebsmaschine verändert. Außerdem ist ein x .weiterer Regler vorgesehin, der die Förderung des Ver= dichters auf Leerlauf schaltet, z.B_o durch Abheben des Saugventils, sobald ein bestimmter, einstellbarer Be= hälterdruck trotz Leerlaufdrehzahl der Antriebsmaschine . überschritten wird. Hiezu wird bei eine'r bekannten Ausführung ein Aussetzrogler verwendet, der in Abhängig= keit vom Behälterdruck die Abhebeeinrichtung für das Saugventil steuert. Dabei ist nachteilig, daß der Soll-Wert des Aussetzreglers zusätzlich zum Proportional= regler in Abhängigkeit von den jeweiligen Betriebsver= hältnissen eingestellt werden muß. Die genaue Einregulie= rung einer solchen Regelungseinrichtung ist dementsprechend schwierig und umständlich,-

Es sind auch schon Ausführungen bekanntj bei denen ein Zweipunktregler an den Ausgang des Proportional= reglers angeschlossen ist, so daß die Abhebeeinrichtung für das Saugventil statt durch den Behälterdruck in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Proportionalreglers gesteuert wird. Dabei-ist zwar nur eineSoll-vVert-Einstel= lung notwendig. Solche Zweipunktregler erfordern jedoch einen verhältnismäßig großen Schaltsprung und sind des= halb kompliziert und schwierig einzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, .eine einfach einstellbare, unkomplizierte Regelungseinrichtung dieser Art zu schaffen. Sie erreicht dies dadurch, daß zur Ausschaltung und neuerlichen Einschaltung der Förderung des Verdichters ein vorzugsweise pneumatischer Schalter vorgesehen ist, der in beiden Richtungen durch den Stell« trieb für die Drehzahländerung der Antriebsmaschine be= tätigt ist. Die Steuerung der zweiten Regelungseinrichtung, welche die Förderung des Verdichters bei Leerlaufdrehzahl

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der Antriebsmaschine aus- und einschaltet, erfolgt dabei unabhängig vom Druck in der Förderleitung nur in Abhängig= keit von der Jeweiligen Stellung des Stelltriebs für die Regelung der Drehzahl der Antriebsmaschine. Dadurch ist auf einfache Weise sichergestellt, daß die Aus- und Ein= schaltung der Förderung des Verdichters unabhängig von den geweiligen Verdichtungsdrücken Jeweils bei der ge= wünschten Drehzahl der Antriebsmaschine erfolgt. Es ent= fällt eine Anpassung der Einstellung dieser Regelungsein= richtung an die jeweiligen Betriebsverhältnisse und an die Einstellung des Proportionalreglers.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungs* gemäßen Einrichtung ist in die Betätigung des Schalters ein Sprungschaltwerk eingebaut. Dadurch wird verhindert, daß bei geringfügigen Regelbewegungen des otelltriebs im Bereich der Leerlaufdrehzahl der Antriebsmaschine ein dauerndes Aus- und Einschalten der Förderung des Verdichters erfolgt. Außerdem gewährleistet das Sprungsehaltwerk beim Erreichen der Schaltpunkte eine sichere Umschaltung, chne daß die Regelungseinri-chtung in einer Totpunktlage hängen bleibt»

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Schaltpunkte des Schalters in beiden Bewegsrichtungen des Stellantriebs verstellbar sein. Auf diese weise ist eine genaue Einstellung der Regelung möglich. Insbesondere können die Schaltpunkte so gewählt werden, daß das bei einer bestimmten Stellung des Stelltriebs für die Dreh= Zahlregelung der Antriebsmaschine vom Schalter abgegebene^ Drucksignal erst bei einer anderen Stellung des Stelltriebs gelöscht wirdo

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

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der erfindungsgemäßen Einrichtung, das in der Zeichnung dargestellt ist. In dieser zeigt Pig» 1 eine mit einer erfindungsgemäßen Regelungseinrichtung versehene Ver= dichteranlage in schematischer Darstellung und Fig. 2 dazu einen Schnitt durch eine beispielsweise Ausführungs« form des durch den Stelltrieb betätigten Schalters.

Gemäß Figo 1 besteht die Verdichteranlage aus einem Verdichter 1, der durch einen Verbrennungsmotor 2 ange= trieben ist. Der Verdichter 1 besitzt ein Saugventil 3, an das eine Saugleitung 4- angeschlossen ist und das mit einer Abhebeeinrichtung versehen ist, durch die es offengehalten werden kann. Neben dem Saugventil liegt ein Druck« ventil 5, von dem eine Druckleitung 6 zu einem Druckbe= halter 7 führt, an den eine Verbraucherleitung 8 anschließt. Die Drehzahl des Verbrennungsmotors ist mit Hilfe eines Stelltriebs 9, der z.3. aus einem pneumatischen Stellzylinder besteht, welcher über ein Gestänge 10 eine Einspritzpumpe betätigt, stufenlos regelbar. Der Stelltrieb 9 ist durch einen Proportionalregler 12 gesteuert, von dem eine Steuerleitung 13 zum Stelltrieb 9 führt und dem· über eine weitere Leitung 14 der Druck im rsehalter 7 zugeführt ist. Vom Behälter 7 führt eine weiteie Speiseleitung 15 zu einem pneu» matischen Schalter 16, der durch eine Stange 17 gesteuert ist, die mit dem Gestänge 10 des Stelltriebs 9 für die Drehzahlregelung des Antriebsmoto'rs 2 in Verbindung steht» Vom Schalter 16 führt eine Steuerleitung 18 zur Abhebevorrichtung des Saugventils 3»

Die Wirkungsweise der dargestellten Regelungsein= richtung ist folgende: Der Verdichter 1 wird durch den Verbrennungsmotor 2 zunächst mit voller Drehzahl angetrieben und fördert das durch die Saugleitung 4 angesaugte Medium über die Druckleitung 6 in den Druckbehälter 7· Sobald in diesem ein bestimmter Druck erreicht ist, spricht der Proportionalregler 12 an. Der Ansprechdruck kann am Proportional»

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regler 12 eingestellt werden. Bisser beaufschlagt über die Steuerleitung 13 den Stelltrieb 9» welcher durch Ver« stellen der Einspritzpumpe 11 die Drehzahl des Antriebs= motors 2 und damit die Drehzahl des Verdichters 1 stufen= los verringert. Dadurch kann die Förderung des Verdichters 1 bis zu einer Leerlaufdrehzahl des Motors 2 entsprechenden Mindestfördermenge herabgesetzt werden. Wenn diese erreicht ist, wird über die an das Gestänge 10 des Stelltriebs 9 angeschlossene Stange 17 der Schalter 16 betätigt, der so=« dann ein Drucksignal abgibt," welches "über die Steuerleitung die Abhebevorrichtung des-Saugventils 3 betätigt, wodurch dieses offengehalten wird,. Die Förderung des Verdichters 1 wird dadurch ausgeschaltet, so daß.durch die -Druckleitung 6 keine weitere Mediumszufuhr in den Behälter 7 erfolgt„ Wenn hierauf der Druck im Behälter 7 unter den eingestellten äiert absinkt, bewirkt der Proportionalregler 12 über den Stell« trieb 9 eine Erhöhung der Drehzahl des kotors 2 und damit auch des Verdichters 1. Im Zuge dieser Umkehr der Stellbe= wegung des Stelltriebs 9 und der damit antriebsverbundenen Stange 17 wird nach Zurücklegung eines Totganges der Schalter 16 neuerlich betätigt, wodurch das Drucksignal gelöscht, die Steuerleitung 18 entlüftet und die Abhebung des Saug=* ventils 3 aufgehoben wird. Die Förderung des Verdichters setzt hierauf wieder ein und wird wieder durch Änderung der Drehzahl stufenlos geregelt.

-Eine Ausfuhrungsform des Schalters 16 ist in Fig. 2 in größerem Maßstab dergestellt. Er weist in einem Gehäuse 19 ein Steuerventil 20 auf, das durch eine auf der Stange 17 sitzende Nocke 21 betätigt wird. Das Steuerventil 20 ist im Gehäuse 19 mittels eines Kolbens 22 in Bewegungsrichtung der Stange 17 verschiebbar angeordnet. Dev Kolben 22 ist gegen die Kraft einer Feder 23 in einem Zylinder 24 geführt und trägt an seiner Kolbenstange 25das Steuerventil 20. Von diesem

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führt ein Kanal 26 durch die Kolbenstange 25 zum Kolben 22 und gleichzeitig auch zu einem mit der Steuerleitung 18 ver» bundenen Anschluß. Die Zuluft wird über die vom Behälter 7 kommende Leitung 15 dem Steuerventil 20 zugeführt. Die Nocfce ist auf der Stange 17 verschiebbar' und steht mit dieser über einen Stift 27 in Mitnahmeverbindung, der in einen Längs= schlitz 28 der hohlen Stange 17 eingreift, wodurch ein I¹Ot= gang erreicht wird. Die Länge dieses Totganges und damit die genauen Schaltpunkte, in denen der Schalter 16 bzv.'. das Steuerventil 2ü durch die Bewegungen der Stange 17 betätigt wird, können eingestellt werden. Zu diesem Zweck ist in das eine ^,nde der Stange 17 eine Verlängerungsschraube 2⁽) und in das andere Ende eine btiftnchroube 30 eingeschraubt, die einen verstellbaren Anschlag für den Stift 27 bildet.

Die in Fig: 2 dargestellte Stellung der Stange 17 ent= spricht der Mindestdrehzahl des Antriebsmotors bei noch auf= rechter Förderung des Verdichters. ;,enn dabei die Stange I7 in der Zeichnung weiter nach links verschoben wird, betätigt die Nocke 21 das Steuerventil 20, welches sodann die Ver~ bindung zwischen der Zuluftleitung 15 "über de Kanal 26 zur Steuerleitung 18 freigibt. -Das durch den Kanal 2S strömende Medium beaufschlagt dabei den Kolben 22 und verschiebt diesen gegen die Kraft der Feder 23 schlagartig nach lechts, wobei das Steuerventil 20 gegen die Bewegungsrichtung der ßocke 21 mitgenommen wird, -^s handelt sich dabei um ein Sprungschaltwerk, das in die Betätigung des Schalters 16 eingebaut ist und einen Schnappeffekt ergibt, welcher labile Steuerzustände verhindert und eine sichere Betätigung im ei= gestellten Sch?ItZeitpunkt gewährleistet. Das durch die plöbzüidB Betätigung des Steuerventils 20 somit entstehende kräftige lirucksignal in der Steuerleitung 18 schaltet den Verdichter auf Leerlauf, so daß keine weitere Förderung in-den Behälter erfolgt,

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»i-enn der Druck im -behälter 7 aufgrund einer Entnahme durch die Verbraucherleitung absinkt, bewirkt der Propor= tionairegler 12 (JiIg. 1) eine Verschiebung der Stange 17 in Pig. 2 von links nach rechts und damit eine erhöhung der Drehzahl des Antriebsmotors 2. Die i,ocke 21 gleitet ,jedoch zunächst auf der Stang'e 17, bis der Stift 27 am Ende des Län^sschlitzes 28 anschlägt, .erst dann wird die Kocke 21 mitgenommen und das Steuerventil 20 freigegeben, wobei die Zuluft abgeschaltet und der Kanal 26 entlüftet wird. Der Kolben 22 verschiebt hierauf unter Einwirkung der Feder 23 das Steuerventil 2ü wieder in seine linke Endlage, wiederum gegen die bewegungsrichtung der Nocke 21, so daß auch in diesem Schaltpunkt ein Schnappeffekt erzielt wird. r,s erfolgt dabei eine sofortige Einschaltung des Verdichters 1, der sodann wieder in den Behälter 7 fordert.

Durch den mit dem Längsschlitz 28 bewirkten Totgang wird erreicht, daß die Förderung des Verdichters mit einer bestimmten Verzögerung wieder eingeschaltet wird, u.z. erst nachdem der Antriebsmotor 2 eine etwas höhere Drehzahl er= reicht hat. Durch diese wegabhängige Betätigung düs .Regel= gerätes, welches die Aus- U.Einschaltung der Förderung des Verdichters steuert, unabhängig vom jeweiligen -Betriebs= druck und lediglich in Abhängigkeit von den Bewegungen-des Stelltriebes für die Drehzahlregelung des Antriebsmotors, ist einerseits sichergestellt, daß die Aus- und Einschal= tung jeweils zum richtigen Zeitpunkt erfolgt, anderseits ist bei einer Änderung der Betriebsverhältnisse, insbe= sondere des Betriebsdruckes, eine neue Einregulierung dieser iiegelungseinrichtung nicht erforderlich. Es genügt in diesem Fall eine entsprechende Änderung der Einstellung des Proportionalreglers 12.

Im Jxahmen der Erfindung sind verschiedene Abänderungen des dargestellten Ausführungsbeispi.^les möglich. Insbeson=

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de re kann der üchalter 15 beliebig aufgebaut sein, /installs- des in /ic· 2. geseilten ^teuorvenUilj kann auch ein jjtouerdchieber verwendet werden, und es wäre schließlich auch denkbar, einen elektrischen Lchaltsr zu verwenden, der auf elektrischem ..eg eine Aus- und .ώίη so Haltung "der .Förderung des Verdichters bewirk·; oder einen pneuraatiscuen oder hydraulisehen dilfanreis für diesen Zweck steuert. In allen Fällen erfolgt J= α ο ch die hSteuerung der Aus- und Einschaltung dex¹ irordei'ung unabhängig von den i3ecriebszuständon der Ver= die:it;oranlage lediglicn in Abhängigkeit von den obouer= bevvegungen der Drehzahlverstellung der Antriebsmaschine.

Patentansprüche: A0984A/0 6 95

ORIGINAL INSPECTED

Claims

_ ίο -

Patentanspruch e

[einrichtung zur Regelung der Fördermenge" von Verdichtern, die durch Kraftmaschinen mit veränderlicher .Drehzahl, insbesondere durch Verbrennungsmotoren, angetrieben sind, wobei zur stui'enlosen L· .-gelung aer'iöraermenge die Dreh= zahl der Antriebsmaschine durch einen über einen Propor= tionalre^ler g-> steuerten pneumatischen Stell trieb ver= änderbar una bei Erreichung der unteren Kegelgrense der verdichter auf Leerlauf schaltbar ist, daaurcn ge Lehn= zeichnet, daß zur Ausschaltung una neuerlichen Einsehai= tung der Förderung des Verdichters (1) ein vorzugsweise pneumatischer Schalter (1C) vorgesehen ist, der in beiden Richtungen durch den Stelltrieb (9) für die Drehzahl'inJe= rung der Antriebsmaschine (2) betätigt ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Betätigung des Schalters (16) ein Cprungschaltwerl-r (22,23) eingebaut ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Öchaltpunkte des üchalters (16) in beiden ±sewe = gungsrichtungen des Stelltriebs (9) verstellbar sind_o

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