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Verfahren zur Verhütung des Pendelns (Pumpens) der Fördermenge bei
Kreiselverdichtern. Man ist von jeher bestrebt gewesen, das Pendeln (Pumpen) der
Fördermenge bei Gebläsen und Verdichtern zu bekämpfen. Bis dahin haben zu diesem
Zweck Auspuffventile nach Rateau sowie Drosselvorrichtungen im Saugstutzen Anwendung
gefunden. Die Drosselverfahren haben aber den Nachteil, daß für alle Räder, für
welche die Druckvolumenkurve im Pendelungsgebiet eine Knickeng oder eine Unstetigkeit
aufweist, eine sehr starke Drosselung zur Verhütung des Pendelns erforderlich ist.
Da aber die Drosselung einen Arbeitsverlust darstellt, so entsteht dadurch ein verhältnismäßig
kleiner Enddruck und ein schlechter Wirkungsgrad. Die hieraus sich ergebenden Verhältnisse
sind aus den in Fig. r dargestellten Kurven zu ersehen. Kurve a ist die Druckvolumenkurve
des ungedrosselten Verdichters, ä ist die Fortsetzung dieser Kurve im Bereich der
Pendelengen. Der Verlauf dieses Teiles a' der Kurve ist aus den entsprechenden Kurven
für Wasserpumpen bekannt. Durch direkte Messtufig kann dieser Teil der Kurve wegen
der in diesem Gebiet auftretenden Pendelengen nicht bestimmt werden. Seine Werte
lassen sich aber aus denen der Kurven a1, a2, a3 usw. mit Drosselung ausrechnen,
indem nicht cler effektive Enddruck aufgetragen wird, sondern derjenige, der mit
dem erreichten Druckverhältnis sich erzielen läßt Es zeigt sich, daß viele Räder
nach einer Kurve a' arbeiten, welche eine Knickeng aufweist, die auch noch im entsprechenden
Teil der Kurven a1, a2, a" für Betrieb mit Drosselung hervortritt. Um nun Pendelengen
zu verhüten, muß die Drosselung so weit getrieben werden, daß der Druck p bei abnehmender
Fördermenge im Knickungspunkt immer noch zunimmt. Der hieraus sich ergebende Verlauf
für die Grenzkurve, über welche hinaus ein Pendeln der Fördermenge sich einstellt,
ist durch die Kurve G dargestellt. Die Kurve d zeigt den Verlauf der zur Vermeidung
der Pendelengen erforderlichen kleinsten Drosselung. Infolge dieser Drosselung wird
die ideelle Wirkungsgradkurve z' auf r," herabgedrückt.
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Vorliegende Erfindung ermöglicht, Pendelengen der Fördermenge bei
Kreiselverdichtern zu vermeiden, ohne daß der Wirkungsgrad durch Drosselung vermindert
wird. Dies wird dadurch erreicht, daß bei Fördermengen, die unterhalb der kritischen
liegen, die freien Durchtrittsöffnungen der Leitkanäle mindestens teilweise mit
abnehmender Fördermenge
verkleinert und mit zunehmender t# ördermenge
vergrößert werden. In den hur wen nach Fig. 2 sind die Vorgänge vera.-iiscliaulicht,
welche bei Anwendung diese:; Verfahrens sich einstellen. Kurve a ist die normale
Druckvolumenkurve. Ihre durch Rechnung bestimmte Verlängerung mit dem Saugdrosselverfahren
ist a'; a" dagegen ist die umhüllende Kurve, die durch stetige Verkleinerung
der Durchtrittsöffnungen bei beweglichen Leitapparaten tatsächlich erreicht werden
kann. Die Kurven a1, a_, a3 sind Druckvolumenkurven für drei verschiedene Stellungen
der Leitapparate. Aus dem Verlauf der entsprechenden Wirkungsgradkurven ;;i, @2,-"3
ist ersichtlich, daß es sich hier nicht bloß um das äußerliche Merkmal einer Verlegung
der Drosselung vom Saugstutzen in den Leitapparat handelt, sondern daß dadurch "'.eiclizeitig
die inneren Strömungsverhältnisse ini Verdichter eine wesentliche Änderung erfahren
haben. In der Tat weisen die Kurven des Wirkungsgrades ri, -r,_,, -r,3 höhere
Maxiinalwerte auf als die aus Berechnung und Messung abgeleiteten Wirkungsgradkurven
-r,' für den Betrieb mit Drosselung im Saugstutzen. Außerdem ergibt sich aus einem
Vergleich der mit dem vorliegenden Verfahren erreichbaren Kurven" nach Fig. 2 mit
der beim Saugdrosselverfahren einzuhaltenden Grenzkurve g nach Fig. i; daß das neue
Verfahren gegenüber dem bis dahin für fliesen Zweck verwendeten Saugdrosselverfahren
nicht allein den Vorteil eines höheren Wirkungsgrades bietet, sondern auch einen
wesentlich höheren Druck erreichen läßt als jenes.
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Das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung läßt sich ebensowohl bei
Kreiselverdichtern mit einer einzigen Stufe als auch bei solchen mit mehreren Stufen
verwenden. Im letzteren Falle kann die Veränderung der Durchtrittsöffnungen bei
einigen oder bei allen Stufen vorgenommen werden.
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Zur Ausübung des Verfahrens -,werden die Leitschaufeln, wie an. sich
bekannt, verstellbar angeordnet, derart, däß bei ihrer Verstellung eine Änderung
der durch sie begrenzten Durchströmungsquerschnitte eintritt. Diese Verstellung
kann von Hand oder selbsttätig erfolgen. Die selbsttätige Einstellung kann durch
Einrichtungen bewirkt werden, welche unter dem Einfluß des Druckes oder der Menge
des geförderten Mediums sich verstellen oder unter dem Einfluß beider Größen.
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In beispielsweiser Ausführung ist eine Einrichtung zur Ausübung des
Verfahrens nach vorliegender Erfindung in Fig. 3 schematisch dargestellt. Die Verstellung
der Leitschaufein erfolgt hier selbsttätig unter der gleichzeitigen Einwirkung des
Druckes und der Menge des geförderten Mittels.
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Die um die Drehpunkte B schwenkbaren Leitschaufeln A werden mit Hilfe
eines drehbaren Kranzes C, an welchen dieselben angelenkt sind, verstellt. Die Drehung
des Kranzes C erfolgt vom Kolben F aus, welcher über den dreiarmigen Winkelhebel
E mit der Stange D an dem Kranz C angreift. Der Kolben F steht einerseits unter
der Einwirkung einer Feder G, anderseits unter der eines Druckes H, welcher von
der Druckleitun J !i aus durch die Blende T, je nach der Stellung des Ausflußventiles
L, im Raum hinter dem Kolben F sich einstellt. Das Ausflußventil L steht seinerseits
unter der Einwirkung einer Feder M und zweier Kolben N und 0, von denen der eine
N die Federkraft unterstützt und mit zunehmender Menge des geförderten Mittels das
Ausflußventil L öffnet, der andere 0 entsprechend dem Druck des Fördermittels auf
Schließen des Ventiles I. wirkt.
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Je zach der Bemessung der Feder M und der Kolben N und 0 läßt sich
eine selbsttätige Einstellung der Leitschaufeln A erzielen, in der Weise, daß die
erreichte Druckvolumenkurve beispielsweise den Verlauf der Kurve f in Fig.4 annimmt.