DE3022062C2

DE3022062C2 -

Info

Publication number: DE3022062C2
Application number: DE3022062A
Authority: DE
Inventors: Toshitsugu Adachi Tokio/Tokyo Jp Suzuki
Original assignee: Hitachi Ltd; Tokico Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Tokico Ltd
Priority date: 1979-06-12
Filing date: 1980-06-12
Publication date: 1988-04-21
Also published as: GB2053358A; US4361417A; GB2053358B; JPS56580A; DE3022062A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aussetzer-Leerlaufsteuereinrichtung für einen ölgekühlten Verdichter mit Direkteinspritzung des Öls, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei ölgekühlten Verdichtern der bekannten Art (vgl. beispielsweise DE-OS 16 28 207) wird das zur Kühlung und Schmierung saugseitig eingespritzte Öl nach erfolgter Verdichtung des Gases druckseitig über einen Ölabscheider vom verdichteten Gas getrennt und im Anschluß daran zur Wiederverwendung zurück zur Saugseite des Verdichters geführt und dort erneut eingespritzt. Aufgrund der beim Verdichtungsvorgang erzeugten Wärme besitzt sowohl das verdichtete Gas als auch das mit dem Gas mitgeführte Öl beim Eintritt in den Ölabscheider eine relativ hohe Temperatur. Insbesondere bei Betriebsbeginn weist jedoch der Ölabscheider, der das abgeschiedene Öl aufnehmende Tank und die dort gespeicherte Ölmenge eine vergleichsweise niedere Temperatur auf, so daß es aufgrund der im Gas enthaltenen Feuchtigkeit zu einem Feuchtigkeitsniederschlag im Ölabscheider und im Tank kommt, der zu Korrosionserscheinungen führt und die Schmiereigenschaften des Öles verschlechtert.

Zwar nimmt die Niederschlagsneigung bekanntermaßen bei derartigen Verdichtern bei zunehmender Erwärmung des Ölabscheiders und des im Kreislauf geführten Öles ab. Gerade in der Phase nach Betriebsbeginn und insbesondere bei geringem Gasbedarf kann es jedoch vorkommen, daß der Verdichter über einen längeren Zeitraum jeweils nur in relativ kurzen Intervallen arbeitet, d. h. jeweils nach nur kurzem Betrieb wieder stillgesetzt wird, so daß über eine größere Zeitspanne die oben geschilderten Verhältnisse mit erhöhtem Feuchtigkeitsniederschlag auftreten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steuerung für einen ölgekühlten Verdichter der genannten Art zu schaffen, durch die der Verdichter erst dann stillgesetzt werden kann, wenn die Öltemperatur einen vorgegebenen Wert erreicht hat.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Steuerung arbeitet der Verdichter in jeder Phase des Betriebes solange, bis die Temperatur des Öles einen vorbestimmten Wert, d. h. die gewünschte Betriebstemperatur erreicht hat, wobei der Druck des verdichteten Gases über die Saugdrosseleinrichtung stets unterhalb eines bestimmten Druckes gehalten wird. Dadurch wird die Temperatur des Öles jeweils ohne Unterbrechung und überflüssige Kompressionsarbeit in kürzester Zeit auf die Betriebstemperatur gebracht, so daß die Niederschlagsneigung auf ein Minimum begrenzt wird. Erst wenn dieser Betriebszustand erreicht ist, wird der Motor abgeschaltet und der Verdichter stillgesetzt.

Zwar sind Aussetzer- und Leerlaufregelungen für Verdichter in den verschiedensten Ausführungsformen bereits seit langem bekannt (vgl. beispielsweise KSB-Sonderdruck aus der Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure, Bd. 84, Nr. 24, Seiten 1 bis 11, sowie DD-Buch M. I. Frenkel, "Kolbenverdichter", VEB-Verlag Technik, Berlin 1969, Seiten 667 bis 675). Derartige bekannte Regelungen arbeiten jedoch vorwiegend druckabhängig, so daß sie keine Anregung zur Lösung des gestellten Problems vermitteln können.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Saugdrosseleinrichtung ein elektromagnetisches Saugventil und einen Druckschalter auf, der das Saugventil steuert.

Vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, daß das Saugdrosselventil ein differenzdruckbetätigtes Saugventil umfaßt.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines ölgekühlten Verdichters;

Fig. 2 ein Schaltbild der elektrischen Schaltung; und

Fig. 3 ein Diagramm der Arbeitsfolge des in Fig. 1 gezeigten Verdichters.

Der in Fig. 1 gezeigte ölgekühlte Verdichter 1, der von einem Motor 2 angetrieben wird, besteht aus miteinander kämmenden Schraubenrotoren oder einem Flügelrotor sowie einem die Rotoren oder den Rotor aufnehmenden Gehäuse. Auf der Saugseite des Verdichters sind ein Saugfilter 4 und ein elektromagnetisch betätigtes Saugventil 3 angeordnet, dessen Öffnung bei Erregung des Magneten gedrosselt wird. Die Auslaßseite des Verdichters 1 ist über eine Auslaßleitung 5 mit einem Öltank 6 verbunden, welche oberhalb des Spiegels in einer in dem Tank 6 enthaltenden Ölfüllung einmündet. In dem Öltank 6 ist oberhalb des Ölspiegels ein Ölabscheider 7 eingebaut. Mit dem Ölabscheider 7 ist über eine Leitung 9 ein Druckbehälter 8 zur Aufnahme des verdichteten Gases verbunden, wobei in der Leitung in der Reihenfolge vom Ölabscheider 7 zum Druckbehälter 8 ein Druckhalteventil 10 und ein Rückschlagventil 11 vorgesehen sind. Vom Boden des Öltanks 6 erstreckt sich zur Saugseite des Verdichters 1 eine Ölleitung 12, in der in der Reihenfolge vom Öltank 6 ein Temperaturregelventil 13, ein Ölkühler 14 und ein Ölfilter 15 vorgesehen sind. Eine den Ölkühler 14 umgehende Umgehungsleitung 16 ist mit dem Temperaturregelventil 13 und zwischen dem Ölkühler 14 und dem Ölfilter 15 mit der Leitung 12 verbunden. Die Leitung 12 zwischen den Bauteilen 14 und 15 ist ebenfalls durch eine Ölrückführleitung 18 mit einem Durchflußbegrenzer 17 mit dem Ölabscheider 7 verbunden.

Mit dem Druckbehälter 8 ist ein Druckschalter 19 verbunden, der in Abhängigkeit des Drucks in dem Druckbehälter 8 arbeitet. Der Druckbehälter 19 schließt, wenn der Druck in dem Druckbehälter 8 auf einen vorbestimmten minimalen Druck P ₁ abnimmt und öffnet, wenn der Druck einen vorbestimmten Betriebswert P ₂ überschreitet, wobei P ₂ < P ₁ ist. In dem Öltank 6 befindet sich ein Druckhilfsschalter 20, ein Temperaturschalter 21 und ein Entspannungsventil 22. Der Druckhilfsschalter 20 ist normalerweise offen und schließt, wenn der Druck in dem Öltank 6 einen vorbestimmten maximalen Druck P ₃ (P ₃ < P ₂) erreicht. Der Temperaturschalter 21 ist normalerweise geschlossen und öffnet, wenn die Temperatur eine vorbestimmte Temperatur T ₁ überschreitet, die vorzugsweise höher als der Taupunkt des verdichteten Gases ist. Das Entspannungsventil 22 ist ein im Betriebszustand erregtes geschlossenes elektromagnetisch betätigtes Ventil, das im nicht erregten Zustand öffnet.

Der Druckschalter 19 und der Temperaturschalter 21 arbeiten zur Steuerung des Motors 2 zusammen. Der Druckschalter 20 schaltet das Saugventil 3.

Fig. 2 zeigt das Schaltbild der Bauteile 2, 3 a, 19, 20, 21 und 22 a, welches im folgenden beschrieben wird. Der Motor 2 ist ein Dreiphasenwechselstrommotor mit einer ersten, einer zweiten und einer dritten Leitung 2 a, 2 b und 2 c, die mit einer elektrischen Energiequelle 23 über normalerweise offene Kontakte 24 a, 24 b und 24 c eines elektromagnetischen Schalters 24 verbunden sind. Zwischen der zweiten und dritten Leitung 2 b und 2 c und zwischen dem Schalter 24 und der elektrischen Energiequelle 23 ist ein Hauptschalter 25 angeordnet, dessen Kontakt 25 a mit dem Druckschalter 19 und der Spule 24 d des elektromagnetischen Schalters 24 in Reihe geschaltet ist. Der Temperaturschalter 21 ist mit dem Kontakt 24 e des Selbsthalteschaltkreises des Schalters 24 in Reihe verbunden. Weiter sind der Druckschalter 20 und eine Spule 3 a des Saugventils zwischen der ersten Leitung 2 a des Motors 2 auf der Seite der Energiequelle 23 relativ zu dem Schalter 24 und dem Kontakt 25 a des Hauptschalters 25 in Reihe geschaltet. Zwischen der ersten und zweiten Leitung 2 a und 2 b des Motors 2 auf der Seite des Motors in bezug auf den Schalter 24 ist eine Spule 22 a des Entspannungsventils 22 geschaltet.

Im folgenden wird die Betriebsweise unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 beschrieben.

Es wird angenommen, daß die Öltemperatur in der Nähe der Raumtemperatur liegt, und der Druckbehälter 8 leer ist. Der Hauptschalter 25 wird auf den Kontakt 25 a geschaltet, wodurch, da der Druckschalter 19 geschlossen ist, die Spule 24 d des Elektromagnetschalters 24 erregt wird. Dadurch werden die Kontakte 24 a, 24 b, 24 c und 24 e geschlossen, wodurch der Motor 2 mit Energie versorgt, die Spule 22 a zum Schließen des Entspannungsventils 22 erregt und der Verdichter angetrieben wird. Da der Druckschalter 20 nicht betätigt wird, ist das Saugventil 3 völlig geöffnet, wodurch eine große Gasmenge durch den Filter 4 des Verdichters (zusammen mit dem durch die Leitung 12 fließenden Öl) angesaugt und in dem Verdichter verdichtet wird. Das in dem Verdichter verdichtete Gas, gewöhnlich Luft, wird zusammen mit Öl, das durch die Verdichtung erwärmt wurde, in den oberen Teil des Öltanks 6 ausgegeben. Das in dem Öltank 6 und dem Ölabscheider 7 von dem Öl abgetrennte Gas wird in den Druckbehälter 8 eingeführt und dort gelagert. Das von dem Gas abgetrennte Öl wird zu dem Verdichter zur Schmierung und Kühlung zurückgeführt. Da jedoch die Öltemperatur relativ gering ist, fließt das Öl im wesentlichen durch die Umgehungsleitung 16 zu dem Verdichter 1 zurück.

Der Zustand zu Betriebsbeginn, wie oben beschrieben, ist in der Zone A in Fig. 3 dargestellt, wobei der Druck längs der Linie und die Öltemperatur längs der Linie β ansteigt. Es ist ersichtlich, daß der Druck auf P ₂ ansteigt, bevor die Temperatur T ₁erreicht. Wenn der Druck bis P ₂ ansteigt, öffnet der Schalter 19. Der Temperaturschalter 21 im Selbsthalteschaltkreis des Elektromagnetschalters 24 wird jedoch im geschlossenen Zustand gehalten. Der Motor 2 bleibt eingeschaltet.

Im letzten Teil der Zone A steigt der Druck auf P ₃, wobei die Öltemperatur geringer als T ₁ ist. Der Druckschalter 20 schließt, wodurch die Spule 3 a des Saugventils 3 erregt wird und die Öffnung des Ventils 3 drosselt. Die Menge des von dem Verdichter angesaugten Gases wird vermindert und der Verdichter arbeitet wie im Leerlauf, wobei das Gas im wesentlichen nicht verdichtet und das Öl durch den Verdichter zirkuliert. Die in diesem Zustand erzeugte Wärme beträgt etwa 30%-70%, verglichen mit den normalen Betriebsbedingungen, wodurch die Öltemperatur mit geringerer Ölgeschwindigkeit ansteigt, wie dies in Zone B in Fig. 3 gezeigt ist.

Wenn das verdichtete Gas bei diesem Zustand entnommen wird, nimmt der Druck längs der gestrichelten Linie in Fig. 3 ab. Wenn der Druck bis P ₃′ abgenommen hat, öffnet der Druckschalter 20, um das Saugventil 3 zu öffnen, wodurch die normale Betriebsbedingung wiederhergestellt wird, so daß der Druck erneut bis P ₃ längs der gestrichelten Linie in Fig. 3 ansteigt.

Wenn die Öltemperatur T ₁ erreicht ist, öffnet der Temperaturschalter 21, wodurch die Spule 24 d bei geöffnetem Schalter 19 entregt ist und die entsprechenden Kontakte 24 a, 24 b, 24 c und 24 e des Schalters 24 geöffnet werden. Der Motor des Verdichters hält an und das Entspannungsventil 22 öffnet. Wenn der Verdichter 1 steht und das Entspannungsventil 22 öffnet, nimmt der Druck in dem Öltank 6 langsam ab, jedoch ist der Druckbehälter 8 von dem Öltank 6 mittels des Rückschlagventils 11 getrennt, so daß der Druck in dem Druckbehälter 8 durch den Verbrauch des verdichteten Gases gesteuert wird.

Sinkt die Öltemperatur in dem Öltank 6 bis unter die Temperatur T ₁ ab, schließt der Temperaturschalter 21. Der Motor 2 wird jedoch nicht mit Energie versorgt, bis der Druckschalter 19 geschlossen ist. Es ist zu bemerken, daß der Temperaturschalter 21 ein Anhalten des Motors 2, jedoch kein Starten des Motors 2 bewirkt.

Wenn der Druck in dem Tank bis P ₁ abnimmt, schließt der Schalter 19, wodurch der Motor 2 zum Antrieb des Verdichters mit Energie versorgt wird. In diesem Zustand ist der Druckschalter 20 geöffnet und das Saugventil 3 im völlig geöffneten Zustand, so daß entsprechend dem Betrieb des Verdichters der Druck in dem Tank und die Öltemperatur ansteigt, wie dies im ersten Teil der Zone D in Fig. 3 gezeigt ist. Darauf überschreitet die Öltemperatur bald T ₁, wodurch jedoch der Temperaturschalter 21 kein Anhalten des Motors 2 bewirkt. Der Betrieb des Verdichters wird nur durch den Druckschalter 19 gesteuert, so daß der Druck in dem Druckbehälter 8 zwischen dem Druck P ₁ und P ₂ verbleibt. Das Entspannungsventil 22 öffnet oder schließt in Abhängigkeit vom Anhalten oder Inbetriebnehmen des Motors 2. Die Öltemperatur wird mittels der durch den Ölkühler 14 fließenden Ölmenge oder die um den Ölkühler 14 fließende Ölmenge geregelt.

In Fig. 3 stellt die Zone C einen Übergangszustand zwischen den Zonen B und D dar.

Claims

1. Aussetzer-Leerlaufsteuereinrichtung für einen ölge kühlten Verdichter mit Direkteinspritzung des Öls, die in Abhängigkeit vom Druck des verdichteten Gases den Verdichter über eine Saugdrosseleinrichtung auf Leerlauf schaltet und über Druckschalter den elektrischen Antriebsmotor ein- und ausschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß

- der Druckschalter (19) in Reihe mit einer Spule (24 d) eines den Motor (2) schaltenden elektro magnetischen Schalters (24) liegt,
- und das ein die Temperatur des Öls erfassender Temperaturschalter (21) vorgesehen ist, der in Reihe mit Kontakten (24 e) eines Selbsthaltekreises des elektromagnetischen Schalters (24) liegt, der bei Überschreiten einer vorgegebenen Temperatur (T 1), vorzugsweise der Taupunktstemperatur des Gases öffnet.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Saugdrosseleinrichtung ein elektro magnetisch betätigtes Saugventil (3) und einen Druck schalter (20) aufweist, der das Saugventil (3) steuert.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Saugdrossel ein differenzdruck betätigtes Saugventil (3) umfaßt.