DE2737677A1

DE2737677A1 - Verfahren und vorrichtung zur regelung der foerdermenge von ein- und mehrstufigen schraubenverdichtern und kombination von einstufigen turboverdichtern mit ein- oder mehrstufigen schraubenverdichtern

Info

Publication number: DE2737677A1
Application number: DE19772737677
Authority: DE
Inventors: Heinz Lantermann
Original assignee: Gutehoffnungshutte Sterkrade AG
Current assignee: MAN Gutehoffnungshutte GmbH
Priority date: 1977-08-20
Filing date: 1977-08-20
Publication date: 1979-03-01
Also published as: CH633080A5; GB2002925A; US4212599A; BR7805115A; GB2002925B; DE2737677C2; SU936825A3; IT7826336A0; FR2400627A1; IT1097596B; FR2400627B1

Description

- /Γ —

if

GÜTEHOFFNUNGSHUTTE STERKRADE Oberhausen 11, den 16. Aug. 1977 Aktiengesellschaft

PA-Bri/Pe.
2407

Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Fördermenge von ein- und mehrstufigen Schraubenverdichtern und Kombinationen von einstufigen Turboverdichtern mit ein- oder mehrstufigen Schraubenverdichtern.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Regelung der Fördermenge von ein- oder mehrstufigen Schraubenverdichtern und Kombinationen von einstufigen Turboverdichtern mit ein- oder mehrstufigen Schraubenverdichtern mittels einer in der Ansaugleitung angeordneten und in Abhängigkeit vom wechselnden Enddruck des geförderten Mediums hydraulisch betätigten Drosselklappe und eines hydraulisch gesteuerten Abblasventiles.

Aus der DT-PS 908 657 ist eine Regeleinrichtung für einen Kreiselverdichter bekannt, bei der ein langsam wirkender Abblasregler mit einer schnell wirkenden Regeleinrichtung vereinigt ist, die zeitweilig die hydraulisch gesteuerte Abblaseinrichtung

909809/0348

in einem größeren Ausmaß öffnet als erforderlich ist. Die in der Druckleitung angeordnete Drossel bewirkt in geschlossener Stellung ebenfalls ein Abblasen
des überschüssig geförderten Mediums. Der Nachteil dieser Einrichtung besteht i-n dem komplizierten und damit störanfälligen Aufbau und dem hohen Energieverlust durch Abblasen.

Die DT-AS 1 094 915 beschreibt eine Regeleinrichtung für Turbomaschinen, die eine Grobregelung für die
Leit- oder Laufschaufelverstellung und eine zusätzliche Feinregelung besitzt, die in Abhängigkeit vom Enddruck eine in der Ansaugleitung angeordnete
hydraulisch gesteuerte Drosselklappe betätigt. Diese Einrichtung ist für ein- und mehrstufige Schraubenverdichter sowie Kombinationen von einstufigen
Turboverdichtern mit ein- oder mehrstufigen Schraubenverdichtern nicht geeignet, weil eine Grobregelung durch Leit- oder Laufschaufelverstellung zwischen den einzelnen Verdichtungsstufen nicht sinnvoll ist.
Die vorliegende Erfindung will unter Vermeidung der aufgezeigten Nachteile unter Einsatz von für die
Regelung von Kreisel- und Turboverdichtern bewährten Bauelementen eine einfache und wirtschaftlich arbeitende Regelung für Schraubenverdichter oder Kombinationen von einstufigen Turboverdichtern mit ein- oder mehrstufigen Schraubenverdichternschaffen. Ihr liegt

909809/0348

die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Regelung der Fördermenge von ein- oder mehr stuf .igen Schraubenverdichtern oder Kombinationen von einstufigen Turboverdichtern mit ein- oder mehrstufigen SchraubenVerdichtern zu entwickeln, um bei wechselnder Belastung durch die Verbraucher, mit an sich bekannten Bauelementen mit geringerem Aufwand die Energieverluste durch Abblasen weitgehend zu verhindern

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem das Abblasventil erst nach Erreichen eines voreilenden Schließwinkels der Drosselklappe geöffnet wird.

Die Durchführung des Verfahrens erfolgt mit einer Vorrichtung, in der das als Doppelsitzventil ausgebildete Abblasventil und die Drosselklappe einen gemeinsamen hydraulischen Antrieb besitzen und eine Baueinheit bilden. Damit wird eine übersichtliche und weitgehend störungsfreie Regelung der Fördermenge für Schraubenverdichter erzielt. Der gemeinsame hydraulische Antrieb ist mit einem doppeltwirkenden Kolben mit unterschiedlichen Kolbenflächen ausgerüstet, dessen obere kleinere Fläche ständig mit dem Drucköl der zur Betriebsbereitschaft des Verdichters gehörenden Ölversorgung beaufschlagt

ist und die Drosselklappe offenhält. Der untere 909809/0348

K'-i ■■--?. '■.■■ - '

Ringraum ύ ::; t'ydrsulikzylinders mit der größeren Kolbenfläche ist mit der Ölversorgung über einen vom geförderten Medium beaufschlagten Druckregler verbunden, der in Abhängigkeit^von Schwankungen des Enddruckes Prucköl freigibt. Zv.'isehen dem Druckregler und dem Hydraulikzylinder ist im Nebenschluß eine Öldrossel angeordnet, die die Druckimpulse des Druckreglers so ausgleicht, daß sich bei steigendem Enddruck im unteren Ringraum des Hydraulikzylinders kontinuierlich ein Schließdruck für die Drosselklappe aufbaut. Dar als verlängerte Kolbenstange ausgebildete Ventilstößel des als Doppelsitzventil ausgebildeten Abblasventiles trägt an seinem oberen Ende den Verstellhebel für die Drosselklappe und ist mit seinem unteren Ende gleitend in den Doppelsitzkegel eingeführt und mit diesem mittels eines Zylinderstiftes verbunden. Der von dem verdichteten Medium beiderseits beaufschlagte Doppelsitzkegel ist so ausgelegt, daß seine Ventilsitze kräftemäßig annähernd ausgeglichen sind, jedoch eine leichte Öffnungstendenz haben. Zwischen dem gleitend eingeführten Ventilstößel und dem Doppelsitzkegel ist eine Feder angeordnet, die eine axiale Bewegung des Doppelsitzkegels erlaubt. Die Bewegung wird be-

- 8 -909809/0348

BAD ORIGINAL

grenzt durch ein im Ventilstößel befindliches Langloch, in dem der Zylinderstift gleitet. Die durch die Feder bewirkte Vorspannung hält den Doppelsitzkegel auf dem der Länge des Langloches entsprechenden Federweg geschlossen. Die Länge des Langloches ist gleichzeitig bestimmend für den voreilenden Schließwinkel der Drosselklappe.

Weitere Einzelheiten und die Funktion der erfingungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung.

Figur 1 zeigt schematisch einen zweistufigen Schraubenverdichter mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Figur 2 zeigt die kompakte Bauweise der Drosselklappe mit dem gemeinsamen hydraulischen Antrieb und dem Druckentlastungsventil.

Der zweistufige Schraubenverdichter 1 saugt das zu verdichtende Medium bei 2 an und gibt es bei 3 in das Versorgungsnetz. Die Leitung 4 verbindet die Druckaustrittsseite des Schraubenverdichters mit dem Abblasventil 5. Die Leitung 6 überträgt den wechselnden Enddruck auf den Druck-

909809/0348

regler 7, der bei Druckanstieg als Folge geringerer Entnahme den bei 8 anstehenden Öldruck aus der zur Betriebsbereitschaft eines Schraubenverdichters gehörenden Druckölversorgung freigibt, über den Auslaß 9 und die Leitung 10 wird der ölstrom dem unteren Ringraum 11 des Hydraulikzylinders ,zugeführt, wobei jedoch ein Teil über die im Nebenschluß angeordnete öldrossel 13 und das auf Durchlaß geschaltete Magnetventil 14 in den ölbehälter zurückgeführt wird. Der obere Ringraum 15 wird über die Leitung 16 ständig mit Drucköl versorgt. Da die untere Wirkfläche des Steuerkolbens 17 größer als die obere ist, würde bei jeder Freigabe von Drucköl durch den Druckregler 7 der Steuerkolben 17 sofort nach oben geführt und dadurch die im Ansaugstrom angeordnete Drosselklappe 18 betätigt. Es würde also eine sehr hohe Schalthäufigkeit eintreten, wenn nicht ein Ausgleich über die öldrossel 13 erfolgen würde. Die Aufgabe der öldrossel 13 ist es, den von dem Druckregler 7 ausgehenden gleichgerichteten ölstrom umzuwandeln in einen zwischen dem unteren Ringraum 11 und der öldrossel 13 hin- und hergehenden ölstrom. Damit wird bei steigender Tendenz des Enddruckes im unteren Ringraum 11 des

909809/0348

*- 10 -

Hydraulikzylinders 12 kontinuierlich ein Druck aufgebaut, der den Steuerkolben 17 nach oben be-, wegt und die Drosselklappe 18 in Richtung "Schliessen" steuert.

Die Auswirkung auf das Abblasventil 5 wird nachfolgend beschrieben.

Da mit der Drosselung des Ansaugstromes der effektive Durchsatz des Schraubenverdichters reduziert wird, sinkt auch der Enddruck und der Druckregler gibt weniger öl frei. Aus dem unteren Ringraum 11 des Hydraulikzylinders 12 erfolgt ein Rückfluß über die öldrossel 13, weil der konstante Öldruck im oberen Ringraum 15 den Steuerkolben 17 und damit die Drosselklappe 18 auf eine dem Enddruck angepaßte Stellung zurückführt.

Das Abblasventil 5 ist als Doppelsitzventil ausgebildet, dessen Ventilsitze durch die beiderseitige Druckbeaufschlagung mit dem verdichteten Medium kräftemäßig annähernd ausgeglichen sind und eine leichte Öffnungstendenz besitzen. Der Ventilstößel 19, der die verlängerte Kolbenstange des Steuerkolbens 17 ist und an seinem oberen Ende den Verstellhebel 20 für die Drosselklappe 18 trägt, ist gleitend in den durch eine Feder 22 vorgespannten, axial beweglichen Doppelsitzkegel 21 eingeführt und mit diesem mittels Zylinderstift 24 verbunden. 909809/0348

- 11 -

Ein Langloch 23 im Ventilstößel 19, in dem der Zylinderstift 24 gleitet, erlaubt der Feder einen bestimmten Federweg. Die Feder 22 ist so ausgelegt, daß der Doppelsitzkegel 21 bei dem der Länge des Langloches 23 entsprechenden Federweg das Abblasventil 5 geschlossen hält.

Wird nun infolge Ansteigens des Enddruckes über den Druckregler 7 ein ölstrom freigegeben, der über den Steuerkolben 17 die Drosselklappe 18 in Richtung "Schließen" steuert, bleibt das Abblasventil 5 auf einem der Länge des Langloches 23 entsprechenden Weg geschlossen, während die Drosselklappe 18 bereits einen bestimmten Schließwinkel erreicht hat. Erst bei Erreichen einer max. Temperatur in der Druckleitung wird das Magnetventil 14 über einen Thermostaten oder einen Druckverhältniswächter umgeschaltet, die Drosselklappe 18 geschlossen, der Doppelsitzkegel 21 angehoben und somit das Abblaseventil 5 geöffnet. Die Maschine läuft im Leerlauf. Das Wiedereinschalten auf Lastbetrieb erfolgt über den unteren Schaltpunkt eines Druckwächters.

Die mit der Drosselung dee Ansaugstromes ein tretende Änderung des Druckverhältnisses inner-

909809/0348 - 12 -

halb der Anlage führt zu einer Erhöhung der Endtemperatur. Deshalb darf der Ansaugdruck durch Drosselung nur bis zur Erreichung der maximal zulässigen Endtemperatur des verdichteten Mediums

reduziert werden.

Mit der erfindungsgemäßen Ausführung der Vorrichtung wird erreicht, daß die Drosselklappe 18 um den Winkel von der Offenstellung bis zu einer temperaturabhängigen Schließstellung betätigt werden kann, ohne daß das Abblasventil 5 geöffnet wird. Damit wird mit geringem Aufwand ein weiter Bereich der auftretenden Belastungsänderungen erfaßt, ohne daß ein Energieverlust durch Abblasen des geförderten Mediums eintritt.

Zur überwachung der Temperatur werden Thermostate oder Druckverhältniswächter eingesetzt, die bei Erreichen eines maximal zulässigen Wertes den Leerlauf über das Magnetventil 14 einleiten und die Maschine abschalten.

909809/0348

Leerseite

Claims

Patentansprüche

Μ .) Verfahren zur Regelung der Fördermenge von ein- oder mehrstufigen Schraubenverdichtern oder Kombinationen von einstufigen Turboverdichtern mit ein- oder mehrstufigen Schraubenverdichtern mittels einer in der Ansaugleitung angeordneten und in Abhängigkeit vom wechselnden Enddruck des geförderten Mediums hydraulisch betätigten Drosselklappe und eines hydraulisch gesteuerten Abblasventiles

dadurch gekennzeichnet, daß das Abblasventil erst nach Erreichen eines voreilenden Schließwinkels der Drosselklappe geöffnet wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1

dadurch gekennzeichnet, daß das als Doppelsitzventil ausgebildete Abblasventil (5) und die Drosselklappe (18) einen gemeinsamen hydraulischen Antrieb (12) besitzen und eine Baueinheit bilden.

909809/0348

ORIGWAL INSPECTED

_ 2 —
3. Vorrichtung nach Anspruch 2
dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame hydraulische Antrieb (12) mit einem doppeltwirkenden Kolben (17) mit unterschiedlichen Kolbenflächen ausgerüstet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß der untere Ringraum (11) des Hydraulikzylinders (12) mit der Ölversorgung über einen vom geförderten Medium beaufschlagten Druckregler (7) verbunden ist und zwischen dem Druckregler (7) und dem Hydraulikzylinder (12) im Nebenschluß eine öldrossel (13) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß der als verlängerte Kolbenstange ausgebildete Ventilstößel (19) an seinem oberen Ende den Verstellhebel (29) für die Drosselklappe (18) trägt und mit seinem unteren Ende mit dem Doppelsitzkegel (21) des Abblasventils (5) verbunden ist,
6. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Doppelsitzkegel (21) auf dem Ventilstößel (19) axial beweglich und mittels einer Feder (22) vorgespannt ist.

909809/0348
7. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilstößel (19) ein den voreilenden Schließwinkel der Drosselklappe (18) bestimmendes Langloch (23) besitzt.

90980S/0348