DE277673C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAPATENTA

*J3* J3

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und Einrichtungen zum Verhindern des ■ sogenannten Pumpens, welches fast durchweg Kreiselgebläse von einem gewissen Punkt ab bei abnehmender Saugeleistung zeigen. Dieses Pumpen besteht darin, daß die Luftsäule abreißt und der Druck im Kompressor heftig schwankt. Das Wesen dieser Erscheinung läßt sich an Hand der Fig. ι wie folgt er-The present invention relates to a method and devices for preventing the ■ so-called pumping, which almost all of the centrifugal fan starts from a certain point show with decreasing suction power. This pumping consists in the column of air breaks off and the pressure in the compressor fluctuates violently. The essence of this apparition can be determined on the basis of FIG.

ίο klären:ίο clarify:

Die ausgezogene Linie l,- stellt die Druckvolumencharakteristik eines Kreiselverdichters dar. Man erhält sie, indem bei konstanter Umdrehungszahl für jede 'Saugeleistung der zugehörige Enddruck in ein rechtwinkliges Koordinatensystem eingetragen wird.The solid line l, - represents the pressure volume characteristic of a centrifugal compressor. It is obtained by entering the associated final pressure for each suction capacity at a constant number of revolutions in a right-angled coordinate system.

Alle Kreiselverdichter arbeiten normal auf dem ausgezogenen Kurvenast l_r rechts von dem Punkte a¹, wo der Betrieb vollkommen stabil ist. Dagegen erweist sich der strichpunktierte Kurvenast l_e links von dem Punkte a¹ unter Umständen als instabil, d. h. hier tritt das oben erwähnte Pumpen auf.
Es sind nun eine Reihe von Vorkehrungen bekannt, durch die das Pumpen vermindert oder gedämpft werden kann. Diese bestehen entweder darin, daß die gesamte überschüssige Luft ins Freie abgeblasen wird, so daß das Gebläse immer die dem Punkte a¹ entsprechende Luftmenge ansaugt, wenn es auch weniger Druckluft in die Leitung abzugeben hat, etwa einer Ansaugemenge entsprechend, die durch Punkt b¹ dargestellt wird. Damit ist natürlich ein Arbeitsverlust entsprechend dem Unterschied zwischen dem Volumen bei Punkt a¹ und b¹ verbunden.All centrifugal compressors operate normally on the solid curve branch l _{r to the} right of point a ¹ , where operation is perfectly stable. By contrast, the dot-dashed curve branch l _e proves the left of the points a ¹ may be unstable, that here comes the above mentioned pumps.
A number of precautions are now known by which the pumping can be reduced or dampened. These consist either in that all excess air is blown off into the open, so that the fan always sucks in the amount of air corresponding to point a ¹ , even if it also has to deliver less compressed air into the line, approximately corresponding to an intake amount that is indicated by point b ¹ is pictured. This, of course, involves a loss of work corresponding to the difference between the volume at point a ¹ and b ¹ .

Eine andere Art von Vorrichtungen gegen das Pumpen besteht darin, daß durch Einbauen von Drosselvorrichtungen usw. die Bewegungen der Luftsäule gedämpft werden. · Bei diesen Vorrichtungen sinkt aber der erzeugte Enddruck infolge der Drosselung, so daß auch damit erhebliche Verluste verbunden sind.Another type of anti-pumping device is that by incorporation throttling devices etc. dampen the movements of the air column. · With these devices, however, the generated energy decreases Ultimate pressure as a result of the throttling, so that considerable losses are associated with it are.

Im folgenden wird ein neues Verfahren beschrieben, das mit bedeutend geringeren Energie Verlusten das Pumpen verhindert;In the following a new process is described, with significantly less Prevents energy loss from pumping;

Im vorstehenden ist gezeigt worden, daß rechts vom Punkte a¹ (Fig. 1) die Druckvolumenlinie abfällt und damit der Betrieb stabil ist. Um auch links von a¹ einen stabilen Druck zu bekommen, muß also die Druckvolumenlinie so geändert werden, daß sie auch hier mit abnehmenden Luftvolumen ansteigt oder — was auf dasselbe herauskommt — daß der Enddruck des Verdichters zunimmt. Dieses ist nun erstens dadurch zu erreichen, daß durch geeignete Vorrichtung der Ansaugedruck vor dem Gebläse vermehrt wird, wodurch dann auch selbsttätig der Ausblasedruck steigt, da ein Kreiselgebläse bei konstanter Umdrehungszahl immer annäherndIn the foregoing it has been shown that the print volume line drops to the right of point a ¹ (FIG. 1) and thus the operation is stable. In order to also get a stable pressure to the left of a ¹ , the pressure volume line must be changed so that it also increases here with decreasing air volume or - which comes to the same thing - that the final pressure of the compressor increases. This can now firstly be achieved by using a suitable device to increase the intake pressure in front of the fan, which then automatically increases the exhaust pressure, since a centrifugal fan always approximately at a constant number of revolutions

dasselbe Druckverhältnis erzeugt. Die Erhöhung des Ansaugedruckes kann nun in verschiedener Weise erreicht werden. Im folgenden werden drei Ausführungsmöglichkeiten näher beschrieben, die auf der Zeichnung in Fig. 2 bis 8 dargestellt sind.produces the same pressure ratio. The increase in suction pressure can now be done in different ways Way to be achieved. In the following, three possible designs are described in more detail, which are shown in the drawing in Figures 2 through 8 are illustrated.

In Fig. 2 ist angenommen, daß ein Teil der vom Kompressor ι in das Druckrohr 2 geförderten Druckluft durch das Ausblaserohr 3 der Luftturbine 5 zugeführt wird. Diese Turbine treibt ein Gebläse 6 an, das dem Kompressor vorgeschaltet ist und die durch das Rohr 10 angesaugte Luft in dem Saugstutzen 7 auf einen gewissen Betrag verdichtet. Wird nun die Ansaugemenge kleiner, als dem Punkt a¹ der Fig. 1 entsprechend, so beginnt ein Relais den Hahn 4 in der Leitung 3 zu öffnen, wodurch die Luftturbine und damit das Hilfsgebläse in Wirksamkeit tritt. Das Relais selbst arbeitet in bekannter Weise und ist in der Fig. 2 schematisch dargestellt. Es ist angenommen, daß der atmosphärische Druck in dem Raum 8 den Kolben 13 nach oben drückt gegen den Ansaugeunterdruck, der im Ansaugerohr 10 herrscht und durch das Rohr 9 nach dem oberen Kolbenraum 11 übertragen wird und gegen den Federdruck der Feder 12. Sinkt nun die angesaugte Luftmenge, so verringert sich der Unterdruck über dem Kolben, bis die Feder 12 das Übergewicht bekommt und den Kolben nach unten zu verschieben sucht. Der Kolben dreht den Winkelhebel 14 und dieser öffnet durch den Hebel 20 den Hahn 4. Soll eine Luftmenge entsprechend dem Punkt ö¹ der Fig. ι angesaugt werden, so wird durch das Ablaßrohr 3 der Turbine etwa eine Luftmenge δ², δ¹ zugeführt, die mittels des Gebläses den Ansaugedruck um ein gewisses Maß erhöht und damit auch selbständig den Enddruck von dem Betrage δ¹ auf δ² steigert. Dieselbe Wirkung wird nach der Anordnung der Fig. 3 dadurch erreicht, daß bei einer Unterschreitung der Ansaugemenge a^l durch das eben beschriebene Relais ein Stromkreis 21 geschlossen wird, der einen Elektromotor speist, durch den das Gebläse 6 angetrieben wird, das in derselben Weise wie vorher den Ansaugedruck vor dem Kompressor erhöht. Die Anordnung des Relais ist die gleiche wie vorher.In Fig. 2 it is assumed that part of the compressed air conveyed by the compressor ι into the pressure pipe 2 is fed through the exhaust pipe 3 of the air turbine 5. This turbine drives a fan 6, which is connected upstream of the compressor and compresses the air sucked in through the pipe 10 in the suction nozzle 7 to a certain amount. If the intake volume is now smaller than the point a ¹ in FIG. 1, a relay begins to open the cock 4 in the line 3, whereby the air turbine and thus the auxiliary fan come into effect. The relay itself works in a known manner and is shown schematically in FIG. It is assumed that the atmospheric pressure in the space 8 pushes the piston 13 upwards against the suction negative pressure that prevails in the suction pipe 10 and is transmitted through the pipe 9 to the upper piston space 11 and against the spring pressure of the spring 12. Now the sucked in air, the negative pressure on the piston is reduced until the spring 12 gets overweight and tries to move the piston down. Be of the piston rotates the bell crank 14 and this opens through the lever 20 on the tap 4. If an amount of air corresponding to the point ö ¹ of FIG. Sucked ι, the turbine is through the discharge pipe 3 as an air quantity δ ^2, δ ¹ supplied which increases the suction pressure by a certain amount by means of the fan and thus also independently increases the final pressure from the amount δ ¹ to δ ² . The same effect is achieved according to the arrangement of FIG. 3 in that, when the intake amount a ^l is not reached, the relay just described closes a circuit 21 which feeds an electric motor by which the fan 6 is driven, which in the same way as previously increased the suction pressure upstream of the compressor. The arrangement of the relay is the same as before.

In der Fig. 3 ist angenommen, daß ein Kontakt 16 unmittelbar mit der KolbenstangeIn Fig. 3 it is assumed that a contact 16 is directly connected to the piston rod

' 15 verbunden ist und den Stromkreis 21 schließt. Da keine Luft . ausgeblasen wird, steigt unter denselben" Annahmen wie früher der Druck von δ¹ auf δ² in Fig. 1.'15 is connected and the circuit 21 closes. There is no air. is blown out, the pressure increases from δ ¹ to δ ² in FIG. 1 under the same "assumptions as before.

Unter Umgehung verwickelter mechanischer Anordnung wirkt die dritte Anordnung, die in den Fig. 4, 5 und 6 dargestellt ist. Hier wird ähnlich wie bei der Anordnung nach Fig. 2 ein Teil der Druckluft ausgeblasen, sobald die Ansaugemenge · unter die Luft- · menge" α¹ (Fig. ι) sinkt.. Die ausgeblasene Druckluft wird einem in das Saugrohr eingebauten Düsenapparat 23 zugeführt, der mehr oder weniger Druckluft in das Saugrohr eintreten läßt und dadurch eine Verdichtung der angesaugten Luftmenge bewirkt. Das Relais entspricht im wesentlichen den bereits oben beschriebenen Anordnungen. Der Kolben 13 (Fig. 5) dreht bei einer Abwärtsbewegung vermittels der Stange 18 die Welle 19 und hebt mit der Stange 20 den Ventilkegel 22, worauf aus dem Ausblaserohr 3 die Druckluft . in das Luftansaugerohr 10 austritt und durch geeignete Anordnung eine Verdichtung der Ansaugeluft bewirkt.The third arrangement, which is shown in FIGS. 4, 5 and 6, operates by bypassing the intricate mechanical arrangement. Here, similar to the arrangement according to FIG. 2, part of the compressed air is blown out as soon as the suction quantity drops below the air quantity α ¹ (FIG. 1). The blown compressed air is fed to a nozzle device 23 built into the suction pipe , which allows more or less compressed air to enter the suction tube and thereby compresses the amount of air drawn in. The relay essentially corresponds to the arrangements already described above and lifts the valve cone 22 with the rod 20, whereupon the compressed air exits from the exhaust pipe 3 into the air intake pipe 10 and, by means of a suitable arrangement, causes the intake air to be compressed.

Allen diesen eben beschriebenen Anordnungen liegt der gemeinsame Gedanke zugründe, daß bei abnehmender Ansaugeluftmenge eine immer größere Luftverdichtung am Änsaugestutzen des Kompressors erzeugt wird. Es ist dabei gleichgültig, ob diese Verdichtung durch mechanische oder rein hydraulische oder aerodynimische Mittel erfolgt. Die Verdichtung kann ferner in allen drei Fällen so wirken, 1. daß bei Unterschreitung der Ansaugemenge a¹ eine gewisse konstante Druckluftmenge ausgeblasen oder bei der An-Ordnung nach Fig. 3 die Stromquelle voll eingeschaltet wird, oder 2. daß die jeweilig ausgeblasene Druckluftmenge oder Stromstärke mit abnehmender Ansaugeluftmenge verändert ■ wird.All these arrangements just described are based on the common idea that as the amount of intake air decreases, an ever greater air compression is generated at the intake connection of the compressor. It does not matter whether this compression is carried out by mechanical or purely hydraulic or aerodynamic means. The compression can also act in all three cases in such a way that 1. that when the intake amount a ^{1 is not reached,} a certain constant amount of compressed air is blown out or, in the case of the arrangement according to FIG Amperage is changed with decreasing intake air volume.

, Rn ersteren Falle wird mit abnehmender Luftansaugemenge selbsttätig eine um so größere Vorverdichtung erreicht, je weniger Luft angesaugt wird. Falls diese selbsttätige Wirkung nicht genügt, kann -im zweiten Falle auch ohne weiteres die Einrichtung so ausgeführt werden, daß mit abnehmender Ansaugeluftmenge bei den Anordnungen (Fig. 2 und 4) dauernd mehr Druckluft dem Turbinengebläse oder der Verdichtungsdüse zugeführt wird, oder daß bei der Anordnung nach Fig. 3. die Geschwindigkeit des Elektromotors gesteigert wird., Rn the former case is decreasing with The smaller the amount of air sucked in, the greater the pre-compression Air is sucked in. If this automatic action is not sufficient, it can - in the second case also readily the device can be carried out so that with decreasing amount of intake air in the arrangements (Fig. 2 and 4) continuously more compressed air to the turbine fan or the compression nozzle, or that in the arrangement according to FIG. 3, the speed of the electric motor is increased.

Bei den Anordnungen nach Fig. 2 und 3 ist der Nachteil· vorhanden, daß im normalen Betrieb, wenn das Hilfsgebläse nicht angetrieben wird, der Luftstrom einen Widerstand beim Durchfließen des Gebläses findet. Dieser Nachteil kann in der in Fig. 7 angegebenen Weise dadurch behoben werden, daß das Geblase in Parallelschaltung zu dem Hauptansaugerohr liegt. Die Vorrichtung wirkt dann so, daß von einer gewissen minimalen Luftmenge: die Hilfsluftturbine oder der Hilfsmotor angelassen wird, worauf das Hilfsgeblase durch das Rohr 24 aus dem Hauptansaugerohr 10 Luft ansaugt und durchIn the arrangements according to FIGS. 2 and 3, there is the disadvantage that in the normal Operating when the auxiliary fan is not powered, the airflow creates a resistance when flowing through the fan. This disadvantage can be seen in the one indicated in FIG Way can be remedied by the fact that the blower is in parallel with the main intake pipe. The device then works so that of a certain minimum amount of air: the auxiliary air turbine or the auxiliary motor is started, whereupon the auxiliary blower through the pipe 24 from the main suction pipe 10 Air sucked in and through

Druckrohr 25 fortdrückt. Dadurch besteht bei 7 Überdruck gegenüber 10, so daß sich das Rückschlagventil 26 schließt, worauf die angesaugte Luft so lange durch das Hilfsgebläse gefördert wird, als dieses in Betrieb ist. Wächst die Ansaugemenge wieder, so wird die Turbine oder der Motor abgestellt und die Luft wieder in normaler Weise durch Rohr 10 und 7 angesaugt.Pressure pipe 25 pushes away. As a result, there is overpressure at 7 compared to 10, so that the check valve 26 closes, whereupon the sucked in air so long through the auxiliary fan is promoted when this is in operation. If the intake volume increases again, the turbine or the engine is switched off and the air is again drawn in through tubes 10 and 7 in the normal manner.

Bei den bisher beschriebenen Anordnungen wurde durch geeignete Vorrichtungen der Ansaugedruck vor dem Kompressor erhöht, wodurch dann selbsttätig eine Erhöhung des Ausblasedruckes mit abnehmender Windmenge und infolgedessen eine günstige Druckvolumencharakteristik erzeugt wurde. Denselben Erfolg kann man erzielen, wenn man eine Hilfsvorrichtung in das Druckrohr eines Kreiselverdichters setzt oder auch in ein Rohr, dasWith the arrangements described so far the suction pressure upstream of the compressor was increased by means of suitable devices, whereby then automatically an increase in the discharge pressure with decreasing amount of wind and as a result, a favorable print volume characteristic was produced. Same success can be achieved by inserting an auxiliary device into the pressure pipe of a centrifugal compressor or in a tube that

2Q die Luft einem Zwischenkühler zuführt. Auch bei dieser Anordnung kann der Gesamtdruck mit abnehmender Windmenge gesteigert werden. Fig. 6 zeigt eine derartige Anordnung, bei der das durch eine Luftturbine angetriebene Gebläse in das Druckrohr des Kreiselverdichters eingesetzt ist. Auch hier kann selbstverständlich die Hilfsvorrichtung auch in ein parallel geschaltetes Rohr eingebaut werden, wie es in den Fig. 7 und 8 dargestellt2Q the air is fed to an intercooler. Even with this arrangement, the total pressure can be increased as the amount of wind decreases. Fig. 6 shows such an arrangement in which the driven by an air turbine Fan is inserted into the pressure pipe of the centrifugal compressor. The auxiliary device can of course also be used here can be installed in a pipe connected in parallel, as shown in FIGS

3<» ist, in denen das Hauptrohr sowohl das Saugrohr wie das Druckrohr eines Kreiselverdichters darstellen kann..3 <»is where the main pipe has both the Suction pipe like the pressure pipe of a centrifugal compressor can represent.

Claims

Patent Claims:

1. Process for the automatic achievement of stable operating conditions in centrifugal fans even with small suction quantities, characterized in that in the areas of the suction quantities which decrease the pressure volume characteristics result, the blow-out voltage of the blower increases with decreasing intake volume is that a drop in the print volume line does not occur.

2. Device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that that if a certain amount of suction is not reached, a small amount of compressed air is automatically blown out and - An air turbine (Fig. 2) is fed, which with the help of a suitable device (Blower) a pressure in front of the which increases with decreasing amount of suction air Main engine generated, which automatically increases the blow-out pressure of the main engine increases.

3. embodiment of the device according to claim 2, characterized in that that when a certain amount of suction is not reached, it starts automatically [electric motor (Fig. 3) is started and influenced so that it is a with decreasing amount of intake air by a suitable device (fan) Increasing suction pressure generated in front of the main engine, which automatically increases the blow-out pressure of the main engine increases.

4. Embodiment of the device according to claim 2 and 3, characterized in that that if the suction volume falls below a certain level, air is blown out and through an appropriate one trained nozzle device (Fig. 4 to 6) one with a decreasing amount of intake air increasing suction pressure generated in front of the main engine, which automatically increases the exhaust pressure of the main engine increases.

5. embodiment of the devices according to claim 2, 3 and 4, characterized in that that the specified devices are not placed in the suction pipe, but in the pressure pipe of the centrifugal fan will.

6. Embodiment of the devices according to claim 2, 3 and 4, characterized in that that the specified devices are installed in a pipe that connects the fan with the cooler. , »! S.

For this 2 sheets of drawings, ^ q _v>

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