DE277635C

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Publication number: DE277635C
Application number: DENDAT277635D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

und -pumpen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die zu dessen Ausführung erforderlichen Einrichtungen zur Betätigung eines Abblase- bzw. Rückströmventils an Kreiselverdichtern und -pumpen. Bekanntlich herrscht in einer solchen Fördermaschine bei einer vorgeschriebenen Umlaufszahl Stabilität in der Förderung nur dann, wenn die Druckerhöhung nicht über ein gewisses Maß steigt, die Fördermenge

ίο nicht unter ein bestimmtes Maß sinkt. Trägt man in einem Diagramm mit rechtwinkligen Koordinaten, in welchem die Fördermenge als Abscisse, die Drucksteigerung als Ordinate dargestellt ist, für verschiedene Umlaufszahlen diese Grenzwerte für die Stabilität auf, so liegen sie auf einer gewissen Kurve, welche die »Grenzkurve der Stabilität« genannt werden mag. In Fig. 1 ist ein derartiges Diagramm dargestellt. In Richtung der Achse O-x werde die in der Zeiteinheit geförderte Menge Q, in Richtung der Achse O-y werde die zugehörige Drucksteigerung h aufgetragen. Für eine gewisse Umlaufszahl n_± sei die Kurve A₁-B₁ das graphische Bild für die gegenseitige Abhängigkeit der Fördermenge Q von der Drucksteigerung h und umgekehrt. Steigt der Druck vom Wert A₁-A₁ ausgehend gegen den Wert B₁-B₁ hin, so sinkt die Fördermenge vom Anfangswert 0-A₁' allmählich auf den Wert 0-B₁'.

Steigt nun der Förderdruck über den Wert B₁-B₁ hinaus, so tritt erfahrungsgemäß ein labiler Gleichgewichtszustand ein. Man sagt: der Kreiselverdichter bzw. die -pumpe beginne zu »pumpen«. Für die Umlaufszahl H₁ ist somit der Punkt B₁ der Grenzpunkt zwischen stabilem und labilem Zustand der Fördermenge. Für andere Umlaufszahlen n₂ bzw. n₃ läßt sich innerhalb des stabilen Gebietes je eine ähnliche Kurve A₂-B₂ bzw. A_:l-B_s auftragen. Die Punkte B₁, B₂, B₃ liegen auf einer Kurve a-b, d. i. die Grenzkurve der Stabilität. Das Wesen der Erfindung liegt nun darin, ein an den Verdichter angeschlossenes Abblasebzw. Rückströmventil (Schieber,. Klappe usw.) selbsttätig zu öffnen, sobald der Förderzustand aus dem Gebiet der Stabilität zurückgehend die Kurve a-b überschreitet. Liegt ein die augenblickliche Förderung darstellender Punkt, z. B. C. für irgendeine Umlaufszahl in Fig. ι rechts von der Grenzkurve a-l·, was vollständige Stabilität der Förderung mit einschließt, so bleibt das Abblase- bzw. Rückströmorgan geschlossen. Sinkt die Fördermenge oder steigt der Druck oder tritt beides zugleich ein, wobei der charakteristische Punkt C sich im Diagramm nach links oder nach oben oder in einer dazwischen liegenden Richtung bewegt, so soll sich gemäß vorliegender Erfindung das Abblaseventil öffnen, wenn der Punkt C die Grenzkurve a-b überschreitet. Natürlich wird das Öffnen nicht absolut genau mit der Kurve a-b zusammenfallen; es genügt schon, wenn das Öffnen eintritt bei einem Zustand, dessen Bild in der Nähe dieser Kurve liegt. Aus der ganzen Herleitung ist ersiehtlieh, daß die das Öffnen veranlassenden Einrichtungen abhängig sein müssen sowohl von der Fördermenge Q als auch von der Druck-

Steigerung h in der Fördermaschine. Es war zwar bisher schon bekannt, daß für eine bestimmte Umlaufszahl sich ein bezüglich des »Pumpens« kritischer Punkt einstellt. Man war sich aber bisher nicht bewußt, daß alle diese Punkte der Hauptsache nach auf einer Kurve, der »Grenzkurve der Stabilität« liegen und daß die das Pumpen verhütenden selbsttätigen Einrichtungen ermöglichen sollen.

ίο diese ganze Grenzkurve und nicht nur einen Punkt dieser letzteren zu berücksichtigen.

In den Fig. 2 bis 4 sind Ausführungsformen des die Erfindung ausmachenden Verfahrens dargestellt.

In Fig. 2 ist ι das Abblaseventil, dessen Gehäuse durch das Rohr 2 mit irgendeiner Druckstufe eines Kreiselverdichters, am besten mit der Druckleitung, durch das Rohr 3 mit einer niedrigeren Stufe oder der Saugleitung oder der Außenluft in Verbindung steht. Steigt der Druck oder sinkt die Menge des Fördermittels, z. B. Luft, derart, daß der diese augenblickliche Förderung darstellende Punkt im Druckvolumendiagramm Fig. 1 links bzw. über die Kurve a-b fällt, so soll das Abblaseventil ι (Fig. 2) geöffnet sein. Zu diesem Behuf ist das Ventil 1 in Verbindung gebracht mit zwei Hilfskraftmaschinen 4 und 5. Davon ist die erstere mit einem in die Saugleitung 6 des Verdichters eingebauten Venturimeter 7 verbunden, in welchem bei normaler Förderung gegenüber der Außenluft ein gewisser Unterdruck herrscht. Dieser Unterdruck wirkt auf die untere Seite des Kolbens der Hilfsmaschine 4, während der gleiche Kolben von oben belastet ist von der Atmosphäre. In ähnlicher Weise wird der Kolben der Hilfskraftmaschine 5 von oben belastet von der Atmosphäre, von unten mit dem Druck, den das geförderte Medium am Austritt aus dem Verdichter hat. Zu diesem Behuf wird der untere Kolbenraum der Hilfsmaschine 5 mittels des Rohres 9 mit dem Hochdruckraum des Verdichters verbunden. Die Durchmesser der Zylinder 4 und 5 können gerade so bemessen werden, daß die auf ihre Kolben wirkenden Drucke im normalen Betrieb das Ventil 1 geschlossen halten. Steigt der Druck im Verdichter über ein gewisses Maß, so wird der

50. Kolben 5 nach oben geschoben, sinkt die Fördermenge und damit der Unterdruck im Venturimeter 7, d. h. steigt der absolute Druck unter dem Kolben der Kraftmaschine 4 über ein gewisses Maß, so wird der Kolben im Zylinder 4 nach oben geschoben. Beide Zustandsänderungen veranlassen ein Anheben des Ventiles ι und damit ein Aus- oder Überströmen des Fördermittels aus dem Druckraum nach einem Ort kleineren Druckes. Hierbei wird jeweils der andere Kolben einfach mitgeschleppt. Eine entgegengesetzt gerichtete Bewegung tritt ein, wenn der Druck im Verdichter und damit gleichzeitig unter dem Kolben 5 abnimmt oder wenn die Fördermenge steigt und damit der absolute Druck unter dem KoI-ben 5 abnimmt. Steigt der Druck und die Fördermenge oder sinken beide Werte zugleich, so können sich ihre Wirkungen auf die beiden Kraftmaschinen 4 und 5 aufheben, so daß das Ventil 1 sich nicht bewegt. Es ist. sogar denkbar, daß der Druck und die Fördermenge gleichzeitig derart ansteigen, daß der ihren jeweiligen Zustand darstellende Punkt sich in Fig..i gerade längs der Kurve a-b verschiebt. Solange er noch rechts von dieser Kurve bleibt, findet kein Abblasen statt; dies tritt vielmehr erst ein, sobald er in der Richtung nach links bzw. nach oben die Kurve a-b erreicht oder überschreitet.

Das in Fig. 2 dargestellte Abblaseventil kann auch so ausgebildet werden, daß es an sich schon die Rolle eines Luftkolbens bildet, so daß die Hilfskraftmaschine 5 wegfallen kann. Man wird zu diesem Behuf das Ventil ι als Doppelsitzventil ausbilden, dessen oberer Durchmesser größer ist als der untere, so daß es von dem im Rohr 2 gegenüber dem Rohr 3 herrschenden Überdruck einen resultierenden Druck in der Richtung nach oben erfährt.

Gemäß Fig. 3 wirken die beiden Hilfskraftmaschinen 4 und 5 auf ein Steuerventil 10, welches eine durch das Rohr 11 ankommende Hilfspreßflüssigkeit entweder über oder unter den Kolben einer dritten Hilfskraftmaschine 12 treten läßt, welche ihrerseits das Überströmventil ι öffnet oder schließt.

Eine empfindlichere Anordnung ist in Fig. 4 dargestellt. Daselbst wirken die Kolben der aus Fig. 2 bekannten Hilfskraftmaschinen 4 und 5 mittels eines Doppellenkers 13 auf das Steuerventil 10 der dritten Hilfskraftmaschine 12.

Die in Fig. 4 gezeichneten Kolbenstellungen der Hilfskraftmaschinen 4 und 5 sollen gerade dem Zustand B₁ auf der Kurve a-b in Fig. 1 bei der Umlauf zahl W₁ entsprechen. Steigt die durch das Saugrohr 6 und den Venturimeter 7 fließende Fördermenge und sinkt damit der absolute Druck unter dem Kolben 4, so' vermag die Außenatmosphäre entgegen der Wirkung der Spannfeder 14 diesen Kolben' und damit das rechte Ende 15 des Doppellenkers 13 nach unten zu verschieben, so daß sich der Doppellenker 13 augenblicklich um sein linkes Ende 16 im Sinne des Uhrzeigers dreht. Er senkt dabei das Steuerventil 10, welches Preßflüssigkeit über den Kolben der dritten Hilfskraftmaschine 12 fließen läßt, wodurch dieser das Ausströmventil 1 nur noch fester auf seinen Sitz niederdrückt, als dies bisher geschah. Ein gleiches tritt ein, wenn bei gleichbleiben-

der Umlaufszahl M₁ und gleichbleibender Fördermenge 0-B₁' (Fig. i) der Druck sinkt unter den augenblicklichen Betrag 13/-B₁. Es senkt sich nämlich dadurch der Kolben 5 (Fig. 4) unter Einwirkung der Belastungsfeder 17 und verdreht den Lenker 13 um den augenblicklich feststehenden Punkt 15 dem Uhrzeiger entgegengesetzt, senkt das Steuerventil 10 und läßt Preßöl über den Kolben 12 treten. Erst wenn der Kolben 4 für sich oder der Kolben 5 für sich sich wiederum genügend weit gehoben hat, was entweder infolge abnehmender Fördermenge oder zunehmender Drucksteigerung eintritt, wird das Steuerventil 10 wieder in seine Mittellage zurückgebracht. Diese Lage entspricht stets einem Punkt in der Kurve a-b im Diagramm 1. Sinkt die Fördermenge noch mehr, oder steigt der Druck noch mehr, so wird das Steuerventil 10 aus seiner Mittellage angehoben, läßt Preßflüssigkeit unter den Kolben 12 treten, wodurch dieser angehoben und das Abblaseventil 1 geöffnet wird. Das Steuerventil 10 kann aber in seiner Mittellage verharren, und das Abblaseventil 1 kann geschlossen bleiben, wenn sich der Kolben 4 infolge zunehmender Fördermenge ZAvar senkt, der Kolben 5 aber infolge gleichzeitig zunehmender Drucksteigerung im Verdichter genügend hebt. Der Lenker 13 dreht sich hierbei im Sinne des Uhrzeigers um seinen mittleren Gelenkpunkt 18, welcher seine Höhenlage jedoch nicht verschiebt. Eine derartige Zustandsänderung in der Förderung entspricht im Diagramm Fig. 1 einem Gleiten des charakteristischen Punktes C längs der Kurve a-b vom Punkt B₁ gegen den Punkt B₃ hin.

Natürlich können beliebig andere Ausführungsformen geschaffen, auch können in bekannter Weise Rückführgestänge eingebaut werden, ohne daß an dem Wesen der Erfindung etwas geändert wird.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Betätigung eines Abblase- bzw. Rückströmventils an Kreiselverdichtern und -pumpen, dadurch gekennzeichnet, daß dieses A^entil unter Vermittlung besonderer Einrichtungen geöffnet wird, sobald auch bei veränderter Umlaufszahl im Mengendruckdiagramm (Fig. 1) der die augenblickliche Förderung darstellende Punkt auf diejenige Seite der Grenzkurve {a-b) der Stabilität fällt, auf welcher sonst das Pumpen eintritt.

2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des Abblaseventils von zwei Hilfskraftmaschiiien erwirkt wird, von denen die eine unter der Wirkung des Druckes, die andere unter der Wirkung der Fördermenge steht.

3. Ausführungsform nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abblaseventil zugleich als Hilfskraftmaschine für die Betätigung durch den Druck des Fördermittels ausgebildet ist.

4. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hilfskraftmaschinen ein Steuerventil für Hilfspreßflüssigkeit verstellen, welche eine das Abblaseventil verstellende dritte Hilfskraftmaschine betätigt, wobei die Bewegungen der beiden Hilfskraftmaschinen sich entweder mehr oder weniger unterstützen, oder mehr oder weniger aufheben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.