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Verdichteranlage. Gegenstand der Erfindung bildet eine Verdichteranlage,
welche mindestens einem Hauptverdichter und mindestens einen Zusatzverdichter aufweist,
der zwecks Erzielung eines höheren Druckes mit dem Hauptverdichter in Reihe geschaltet
werden kann.
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Namentlich von Kreiselverdichteranlagen wird häufig verlangt, daß
sie zeitweise mit einem wesentlich größeren Druck als dem normalen fördern, wobei
jedoch eine kleinere Fördermenge in Kauf genommen werden kann. Dies ist namentlich
bei Hochofengebläsen der Fall, welche bei normalem. Betrieb mit einem: Förderdruck
von beispielsweise o,8 Atm. Überdruck arbeiten. Für gewisse Fälle (Hängebleiben
des Ofens) wird jedoch eine starke Steigerung des Druckes bis auf das Doppelte des
normalen verlangt, wobei die Luftmenge in starkem Maße zurückgehen darf. Diese Betriebsweise
kommt jedoch verhältnismäßig selten vor, sa daß es gerechtfertigt ist, den Betrieb
bei normalen Verhältnissen möglichst günstig zu gestalten. Bei Verdichtern mit sich
gleichbleibender Umdrehungszahl (Elektromotorantrieb) ist das Erreichen eines höheren
Druckes nicht möglich., wenn nicht der Verdichter für die normalen Verhältnisse
so gebaut wird, daß er dann mit einem schlechten Wirkungsgrad arbeitet. Aber auch
bei Anlagen mit veränderlicher Umdrehungszahl (Turbinenartrieb) arbeiten Turbine
und Verdichter im normalen Betriebe ungünstig, wenn auf eine große Steigerung des
Druckes Rücksicht genommen werden muß.
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Um nun der erwähnten Forderung entsprechen zu können, ohne daß dabei
die angeführten Übelstände in Kauf genommen werden müssen, erhält bei einer Verdichteranlage
der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß der mit dem Hauptverdichter in Reihe
geschaltete Zusatzverdichter seinen Antrieb von einer Kraftmaschine, in welcher
der nicht in den Zusatzverdichter gelangende Teil des, vom Hauptverdichter geförderten
Mittels expandiert. Der Häuptverdichter kann in einer solchen Anlage für die normalen
Verhältnisse möglichst günstig ausgebildet werden. Auch die Antriebsmaschine des
Hauptverdichters kann für die normalen Verhältnisse möglichst günstig bestimmt werden.
Die Antriebsmaschine des Zusatzverdichters wird einfach und billig. Die Arbeit wird
letzten Endes doch von der gut ausgebildeten und normal belasteten Antriebsmaschine
des Hauptverdichters geleistet.
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Der Zusatzverdichter kann als Kreiselverdichter oder als Kolbenverdichter
ausgebildet sein. Im! ersteren Falle wird die denselben antreibende Kraftmaschine
zweckmäßig auch als Turbine und im: zweiten Falle als Kolbenmaschine ausgebildet,
Auf
der beiliegenden Zeichnung sind beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
veranschaulicht.
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Abb. i zeigt schematisch eine erste Ausführungsform Abh.2 zeigt ein
Diagramm, welches die Arbeitsweise einer Anlage nach vorliegender Erfindung veranschaulicht:
Abb. 3 zeigt einen Teil einer konstruktiven Ausbildung des Zusatzverdichters und
der denselben antreibenden Kraftmaschine: Abb. d zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform.
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Die in Abb. i veranschaulichte Anlage weist einen als Kreiselverdichter
ausgebildeten Hauptverdichter i auf, der von einer Kraftmaschine 2 beliebiger Bauart
angetrieben wird. Das vom Verdichter i durch die Leitung 3 angesaugte Mittel wird
in eine Leitung d gefördert, in welcher ein Absperrorgan. 5 vorgesehen ist. 6 bezeichnet
einen Zusatzverdichter, der von einer Kraftmaschine 7 angetrieben wird. Mit der
Druckleitung d. steht eine Leitung 8 in Verbindung, die sich am einen Ende in zwei
Äste 9, io teilt, von denen das vom Verdichter i geförderte Mittel der Ast 9 der
Kraftmaschine 7 und der Ast io dein Zusatzverdichter 6 zuführen kann. Die Verbindung
zwischen den Leitungen 4. und 8 wird von einem Absperrorgan i i beherrscht. Das
der Kraftmaschine 7 zugeführte Treibmittel verläßt diese Maschine durch eine Leitung
i :z. Das iin Zusatzverdichter 6 auf einen höheren Druck gebrachte Mittel wird in
eine Leitung 13 gefördert, deren Verbindung mit der Leitung 4. durch ein
Absperrorgan 1.4 beherrscht wird.
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Während des normalen Betriebes sind die Absperrorgane i i und i.1
geschlossen, während das Absperrorgan 5 offen ist. Der Hauptverdichter i fördert
dann in die Leitung d., die das verdichtete Mittel der Verbrauchsstelle oder den
Verbrauchsstellen zuführt.
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Wird eine Steigerung des Druckes verlangt, so wird das Absperrorgan
5 geschlossen, während die Absperrorgane i i und 1.4 geöffnet werden. Der Hauptverdichter
i fördert nun in die Leitung 8, die das Drittel auf die Kraftmaschine ; und den
Zusatzverdichter 6 verteilt. Dieser ist dann finit dein Hauptverdichter 1 in Reihe
geschaltet. Der durch den Zusatzverdichter 6 gehende Teil des vom Verdichter i geförderten
Mittels erfährt ini Verdichter 6 eine Erhöhung auf den erforderlichen Druck. Zum
besseren Z'erständnis der Arbeitsweise der beschriebenen Anlage sei noch auf Abb.
2 verwiesen, in welcher n in einem Druckvolumendiagrannn die Charakteristik zeigt,
welche der konstanten Umdrehungszahl ii des Hauptverdichters i entspricht. Die steil
verlaufende Kurve a bezieht sich auf die Zusammenarbeit des Hauptverdichters mit
dem Zusatzverdichter 6. Diese Kurve entsteht aus einer Gbereinanderl.agerung der
Druckvoluniencharakteristiken des Hauptverdichters und des Zusatzverdichters unter
Berücksichtigung der durch das in der Antriebsmaschine des Zusatzverdichters expandierende
Mittel geleisteten Arbeit (wobei in diesem Fall der Zusatzverdichter ebenfalls ein
Kreiselverdichter und die zugehörige Kraftmaschine eine Turbine ist).
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Jedem Punkt der steilen Kurve a entspricht ein bestimmter Punkt der
Kurve n. Wenn beispielsweise der Punkt O2, P2 dem maximalen verlangten Druck entspricht,
so können die Verhältnisse so gewählt sein, daß diesem Punkt der Punkt Q1, p, des
Hauptverdichters zugeordnet ist, wobei dieser Punkt das graphische Bild der normalen
Belastung des Hauptverdichters darstellt. Um bei dem verlangten Maximaldruck die
erreichbare Liefermenge _O, möglichst groß zu bekommen, kann aber auch der zugehörige
Betriebspunkt O1, Pi in das Überlastgebiet des Hauptverdichters verlegt «=erden
unter Ausnutzung der in der Regel vorgesehenen Überlastungsfähigkeit der Antriebsmaschine.
Dies um so mehr, als in der Regel die Einhaltung des Maximaldruckes und damit die
Überlastung nur für kurze Zeit notwendig ist. Wenn bei der Zusatzmaschine eine Veränderung
der Umdrehungszahl möglich ist, so kann zur Erreichung des verlangten Maximaldruckes
eine Steigerung der Umdrehungszahl gegenüber der normalen in solchem Maße vorgesehen
werden, daß dabei die Betriebsbedingungen für den Normalbelastungspunkt nicht wesentlich
beeinträchtigt werden. In diesem Fall entspricht dann in Ab@b.2 die Charakteristik
ii, der für den Hauptverdichter zugelassenen Höchstumdrehungszahl. Alle Punkte D,
p unter den Kurven n und a sind mögliche Betriebspunkte.
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Es liegt in der Natur der ganzen Anlage, d'aß während des Betriebes
mit der Zusatzanlage in dieser ohne besondere Mittel eine weitgehende, selbsttätige
Einstellung der Uindre,hungszahli entsprechend dem Widerstand in der Verbrauchsstelle
erfolgt. Trotzdem kann die Kraftmaschine 7 mit einem Regler versehen sein, der von
mindestens einer der drei Größen: Umdrehungszahl, Förderdruck und Fördervolumen
des Verdichters 6 beeinflußt «erden, und der als Drossel- od°r als Mengenregler
ausgebildet sein kann.
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Wie in Abb. i in gestrichelten Linien angedeutet ist, kann der zwischen
dein Kreiselverdichter i und dem Absperrorgan 5 gelegene Teil der Leitung 4 mit
einem Abblaseventil
versehen sein. Auch in die Leitung,
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kann zwischen Zusatzverdichter 6 und Absperrorgan 14 ein Abblaseventil
16 eingebaut sein.
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Bei der in Abb.3 gezeigten Ausführung ist der Zusatzverdichter 6 als
Kreiselverdichter ausgebildet, und die Kraftmaschine 7 zur Betätigung des letzteren
ist als Luftturbine ausgebildet. Verdichter und Turbine besitzen einen gemeinsamen
Einlaufstutzen 17. Der Druckstutzen 18 des Zusatzverdichters 6 ist auf der einen
Seite und der Auspuffstutzen i9 der Luftturbine 7 auf der anderen Seite der in einem
gemeinsamen Gehäuse angeordneten Maschinengruppe 6, 7 angeordnet.
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Namentlich in Verbindung mit Hochöfen, wo eine absolute Betriebssicherheit
verlangt wird, können zwei oder auch mehrere als Kreiselverdichter ausgebildete
Hauptverdichter auf eine gemeinsame Druckleitung, geschaltet sein. In Abb. i ist
in strichpunktierten Linien ein zweiter Hauptverdichter 2o angedeutet, der auf dieselbe
Druckleitung 4 wie der Hauptverdichter i arbeiten kann, und dem derselbe Zusatzverdichter
6 wie dem Hauptverdichter i zugeordnet ist. In einem solchen -Fall sind besondere
Absperrorgane 21, 22 vorzusehen, welche den Kreiselverdichter i bzw. den Kreiselverdichter
2o von der Druckleitung 4 abzuschalten gestatten, wenn der betreffende Verdichter
nicht in Betrieb ist. Angenommen z. B., der Kreiselverdichter i sei nicht betriebsfähig,
und es sei ein höherer Druck als der normale erforderlich, so wird das Ahsperrorgan
21 geschlossen, das. Absperrorgan 22 dagegen geöffnet. Das Absperrorgan 5 wird geschlossen,
und die Absperrorgane i i und 14 werden geöffnet; es arbeitet dann der Verdichter
6 in Reihe mit dem Verdichter 2o. Wenn dagegen bei abgestelltem Kreiselverdichter
i mit normalem: Druck gearbeitet werden soll, so werden nur die Absperrorgane 5
und a2 geöffnet, während die Absperrorgane 21, i i und 14 geschlossen werden.
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Wie in Abb. i in gestrichelten Linien angedeutet ist, kann auch zwischen
dem Absperrorgan 22 und der Druckleitung 4 ein Abblaseventil 23 vorgesehen sein.
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Es kannnatürlich auch in Verbindung mit jedem Hauptverdichter ein
Zusatzverdichter mit zugehöriger Kraftmaschine vorgesehen sein.
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Falls die Kraftmaschine 7 als Turbine ausgebildet ist, wie das bei
der in Abb.2 gezeigten Ausführung der Fall ist, kann die Turbine mit nach Belieben
einschaltbaren Düsen versehen sein, welche die Verteilung des vom: Hauptverdichter
geförderten Mittels auf den Zusatzverdichter 6 und die Turbine 7 zu beeinflussen
gestatten.
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Wie in Ab@b. 4 dargestellt ist, kann das vom Hauptverdichter i geförderte
Mittel vor dem Eintreten in den Zusatzverdichter 6 durch eine besondere Kühlvorrichtung
24 hindurchgesandt werden, welche eine von Kühlwasser durchflossne Schlange 25 aufweist.
Anderseits kann- der in der Antriebsmaschine 7 arbeitende Teil des Mittels vor der
Expansion geheizt werden.
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In allen Fällen können die zu verstellenden Absperrorgane, denen die
Bedeutung von Schaltorganen zukommt, durch eine Druckmittelsteuerung (Flüssigkeit
oder Luft) in der erforderlichen Weise betätigt werden.
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Das Schmiermittelsystem für die Zusatzanlage kann mit dem der Hauptmaschinengruppe
durch ein Absperrorgan oder auch dauernd verbunden sein. In, letzterem Fall ist
dann alles betriebsbereit, wenn der Zusatzverdichter plötzlich in Tätigkeit zu setzen
ist. Der oder die Zusatzverdichter können auch als Kolbenverdichter ausgebildet
sein, in welchem Fall die Kraftmaschinen für die Zusatzverdichter zweckmäßig ebenfalls
als Kolbenmaschinen ausgebildet werden.