DE4105593A1 - Verfahren zum stufenlosen regeln der foerdermenge von kolbenverdichtern und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum stufenlosen Regeln der Fördermenge von Kolbenverdichtern durch zeitweises Offenhalten der Saugventile mit Hilfe einer Abhebeeinrichtung, die durch eine von einem Druckmittel gelieferte Abhebekraft betätigt wird. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, mit einer Verdichteranlage, die wenigstens einen Zylinder mit einer Abhebeeinrichtung für das Saugventil aufweist, die durch eine von einem Druckmittel aufgebrachte Abhebekraft betätigt wird. Die Größe der Abhebekraft kann durch einen Regler bestimmt werden.

Regelungsverfahren dieser Art und Einrichtungen zur Durchführung der Verfahren sind schon in mehreren Ausführungen bekannt und z. B. in der AT-PS 1 87 616 beschrieben. Bei diesen als "Rückströmregelung" bekannten Verfahren wird ein Teil des angesaugten Gases beim Druckhub des Verdichters durch das zwangsweise offengehaltene Saugventil wieder in die Saugleitung zurückgeschoben. Das Saugventil wird erst geschlossen, sobald die vom zurückströmenden Gas auf das Verschlußstück des Saugventils ausgeübten Rückströmkräfte die von außen aufgebrachte Offenhaltekraft überwiegen. Die Verdichtung und in der Folge die Förderung des Mediums beginnen bei jedem Verdichterhub erst nach dem Schließen des Saugventils. Die Offenhaltekraft wird von einem Druckmedium in Form eines Abhebedruckes über die Abhebeeinrichtung auf das Verschlußstück des Saugventils aufgebracht. Durch Verändern des Abhebedruckes kann die jeweilige Fördermenge gewählt, verändert und dem jeweiligen Bedarf angepaßt werden.

Diese Regelungen arbeiten im wesentlichen ohne Leistungsverluste und ermöglichen eine stufenlose Veränderung der Fördermenge. Ihr Regelungsbereich ist jedoch, bedingt durch die Arbeitsweise der Kolbenverdichter, nach unten zu begrenzt. Bei einer bestimmten gedrosselten Fördermenge reichen die auftretenden Rückströmkräfte nicht mehr aus, das Saugventil gegen die Abhebekraft zu schließen. Der Verdichter geht dann schlagartig in den Leerlaufzustand über. In der Praxis liegt die Untergrenze des Regelbereichs solcher Rückströmregelungen etwa bei 20 bis 40% der vollen Fördermenge. Das plötzliche Abschalten der Förderung ist unerwünscht, weil es zu starken Schwankungen des Druckes und der verdichteten Gasmenge im versorgten Drucksystem führen und nachteilige Schwingungen verursachen kann, was wiederum den Antriebsmotor stoßweise belastet und bei elektrischem Antrieb zu Stromstößen im Netz führt.

Um Abhilfe zu schaffen, ist es bekannt, die Abhebekraft auf einen bestimmten Wert zu begrenzen, der kleiner ist als die für das Abschalten der Förderung notwendige Abhebekraft. Diese Grenze kann verhältnismäßig einfach empirisch festgestellt oder auch errechnet werden. Sie hängt aber weitgehend von den Betriebsbedingungen des Verdichters und von dessen Bauart ab, neben dem konstruktiven Aufbau vor allem von der Beschaffenheit des geförderten Mediums, insbesondere von dessen Dichte. Daraus folgt, daß die maximal zulässige Abhebekraft jeweils nur für eine bestimmte Gasart und einen bestimmten Saugdruck optimal eingestellt werden kann.

Wenn die Beschaffenheit des Gases, z. B. dessen Molekulargewicht, oder der Saugdruck sich während des Betriebes ändern, funktioniert die Abschaltsperre nicht mehr. Da die erforderliche Abhebekraft mit der Gasdichte steigt, kann der Grenzwert immer nur nach dem auftretenden Gas mit der kleinsten Dichte ausgerichtet werden. Bei der Förderung eines Gases mit größerer Dichte kann dann aber nicht mehr der volle Regelungsbereich ausgenützt werden, weil dazu eine über dem eingestellten Grenzwert liegende Abhebekraft erforderlich wäre.

Es ist prinzipiell möglich, die Gasdichte im Saugzustand laufend zu messen und den Grenzwert für die Abhebekraft während des Betriebes fortlaufend den gemessenen Werten anzupassen. Die Bestimmung der Gasdichte ist jedoch aufwendig und daher unwirtschaftlich. Sie hängt vom Ansaugdruck, der Ansaugtemperatur und vom Molekulargewicht des Gases ab. Ansaugdruck und Temperatur sind einfach zu messen, wesentlich aufwendiger ist aber die Messung des Molekulargewichtes. Die zusätzlich notwendige Verknüpfung der gemessenen, die Gasdichte bestimmenden Größen führt zu weiteren Komplikationen. In der Praxis wird diese Maßnahme daher selten angewendet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Regelungsverfahren der angeführten Art abzugeben, bei dem der Regelungsbereich unabhängig vom Molekulargewicht des jeweils geförderten Gases weitgehend ausgenützt werden kann, so daß das Regelungsverfahren auch bei der Förderung von Gasen mit unterschiedlichem oder sich änderndem Molekulargewicht vorteilhaft angewendet werden kann.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Größe der Abhebekraft zumindest im Bereich der kleinsten, durch die Regelung erreichbaren Fördermenge in Abhängigkeit von der vom Antriebsmotor des Verdichters aufgenommenen Antriebsleistung gewählt wird. Die von der Abhebeeinrichtung ausgeübte Abhebekraft wird also nicht oder zumindest nicht ausschließlich nach den Ergebnissen der Verdichtung oder den erzielten Förderungswerten des Gases, wie Saug- oder Enddruck, Strömungsmenge usw. bestimmt, sondern zumindest in dem sensiblen Bereich mit stark gedrosselter Fördermenge auch in Abhängigkeit von der vom Antriebsmotor, z. B. einem Elektromotor, jeweils aufgenommenen Leistung. Die Regelung erfolgt also durch die Vorgabe bzw. Überwachung der für den Antrieb der Verdichteranlage aufgewendeten Leistung. Die Motorleistung ist einfach festzustellen und als Regelgröße zu verwerten. Da der Einfluß der Gaseigenschaften auf die Motorleistung außerdem wesentlich kleiner ist als auf die Abhebekraft, ergibt sich als weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung eine weitgehende Unabhängigkeit der gesamten Regelung von den jeweiligen Eigenschaften des geförderten Gases.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Abhebekraft in Abhängigkeit von der Antriebsleistung begrenzt werden, derart, daß sie in Richtung auf eine Verkleinerung der Fördermenge nur bis zu einer vorgegebenen minimalen Antriebsleistung verändert wird. Es wird also eine untere Grenze der Antriebsleistung vorgegeben, bei deren Unterschreiten keine weitere Veränderung, z. B. Vergrößerung, der Abhebekraft erfolgt. Dadurch wird auf einfache Weise verhindert, daß der Verdichter durch die Abhebeeinrichtung plötzlich auf Leerlauf geschaltet wird. Der mögliche Regelungsbereich kann auf diese Weise unabhängig von den Gaseigenschaften voll ausgenützt werden, weil sich der Grenzwert der Abhebekraft den Eigenschaften des gerade geförderten Gases automatisch anpaßt. Bei stark veränderlichen Drücken kann auch eine Saug- bzw. Enddruckkompensation aufgeschaltet werden.

Bei einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Abhebekraft innerhalb des gesamten Regelungsbereiches in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Steuersignal als Sollwert und von der vom Antriebsmotor jeweils aufgenommenen Antriebsleistung als Istwert gebildet, wobei sie bei über dem Sollwert liegender Antriebsleistung vergrößert und bei unter dem Sollwert liegender Antriebsleistung verkleinert wird. Dadurch ist bei der Förderung von Gasen mit unterschiedlichem und sich laufend änderndem Molekulargewicht nicht nur die volle Ausnützung des Regelungsbereiches möglich, sondern es ergibt sich auch ein weitgehend linearer Zusammenhang zwischen dem Steuersignal und der daraus resultierenden Fördermenge über den ganzen Regelungsbereich. Der zumindest annähernd lineare Zusammenhang vereinfacht den gesamten Regelungsablauf und die Betätigung sowohl bei händischer als auch bei automatischer Vorgabe des Sollwertes.

Eine einfache Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dabei dadurch erfolgen, daß die Abhebekraft aus der Differenz zwischen dem Steuersignal als Sollwert und einem der Antriebsleistung entsprechenden Signal als Istwert gebildet wird. Diese Variante ist einfach zu verwirklichen, weil nur ein Gerät zur Bildung der Differenz der beiden Signale erforderlich ist. Weiterhin kann zur Begrenzung der Abhebekraft das als Sollwert vorgegebene Steuersignal begrenzt werden, wodurch gleichfalls verhindert wird, daß die Abhebekraft einen gewünschten Grenzwert überschreitet.

Eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß der Abhebeeinrichtung ein Druckbegrenzungsventil für die Begrenzung der Abhebekraft vorgeschaltet ist, dem ein der vom Antriebsmotor der Verdichteranlage jeweils aufgenommenen Antriebsleistung analoges Begrenzungssignal zugeführt ist. Mit dieser Anordnung wird verhindert, daß die gesamte Förderung des Verdichters abgeschaltet wird, wenn eine vorgegebene minimale Fördermenge unterschritten werden soll.

Bei einer weiteren, bevorzugten Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der die Größe der Abhebekraft durch einen Regler bestimmt wird, ist dem Regler ein vorgegebenes Steuersignal als Sollwert und ein der vom Antriebsmotor der Verdichteranlage aufgenommenen Antriebsleistung analoges Eingangssignal als Istwert zugeführt. Der Regler bildet aus diesen beiden Signalen ein Abhebedrucksignal, das den einzelnen Abhebeeinrichtungen der Verdichteranlage zugeführt wird. Auch dieser Einrichtung liegt als wesentliches Merkmal die Erkenntnis zugrunde, daß die vom Antriebsmotor des Verdichters jeweils aufgenommene Antriebsleistung von den Gaseigenschaften, insbesondere vom Molekulargewicht des geförderten Gases, weitgehend unabhängig ist, aber mit der Fördermenge in einem linearen Zusammenhang steht. Durch Verwendung der jeweils aufgenommenen Antriebsleistung zur Steuerung der Verdichteranlage wird also eine zumindest annähernd linear verlaufende Regelungskurve und außerdem eine weitgehende Unabhängigkeit von den Gaseigenschaften erzielt. Das Abschalten der Förderung bei Unterschreitung der kleinsten möglichen Fördermenge kann dabei auch dadurch verhindert werden, daß für den Sollwert ein der kleinsten zugelassenen Fördermenge entsprechender Grenzwert vorgesehen ist.

Im Rahmen der Erfindung kann dem Regler ein Bereichsumschalter mit einer Abzweigung für die Ansteuerung einer zusätzlich vorgesehenen Überströmregelung, z. B. eines Bypassventils, vorgeschaltet sein. Der Bereichsumschalter steuert bei Erreichen des vorgegebenen Grenzdruckes die zusätzliche Überströmregelung an und betätigt z. B. ein Bypassventil. Auf diese Weise ist es möglich, die Fördermenge der Verdichteranlage weiter herunterzuregeln, als dies mit der Rückströmregelung allein möglich ist.

In die zu den einzelnen Abhebeeinrichtungen führenden Abhebedruckleitungen können einstellbare Verstärker eingebaut sein. Es kann dann für jede Abhebeeinrichtung die erforderliche Abhebekraft individuell eingestellt werden. In der Praxis genügt es, wenn nur ein Teil der Abhebeeinrichtungen mit einem solchen Verstärker versehen ist.

Bei mehrstufiger Verdichtung kann die erfindungsgemäße Einrichtung weiter dadurch ausgestaltet werden, daß zur Regelung der zweiten und/oder einer höheren Verdichtungsstufe der Verdichteranlage ein Zwischendruckregler vorgesehen ist, der die Abhebekraft dem jeweiligen Zwischendruck und den Verhältnissen in der betreffenden Verdichtungsstufe anpaßt.

In der nachfolgenden Beschreibung ist die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Fig. 1 zeigt ein Diagramm, in dem der Verlauf der Fördermenge und der dieser entsprechenden Motorleistung in Abhängigkeit von dem die Abhebekraft liefernden Abhebedruck bei unterschiedlichen Gaseigenschaften dargestellt ist, Fig. 2 zeigt ein schematisches Schaltbild einer Verdichteranlage, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geregelt ist und die Fig. 3 und 4 zeigen je ein Schaltschema beispielsweiser Ausführungsformen der Regelungseinrichtung.

Im Diagramm nach Fig. 1 ist auf der Abszissenachse der Abhebedruck p in bar und auf der Ordinatenachse die Fördermenge Q in % aufgetragen. Daneben ist parallel zur Ordinatenachse die Antriebsleistung N gleichfalls in % der bei voller Förderung aufgenommenen Motorleistung dargestellt. Die beiden Kurven 1 und 2 zeigen den Verlauf der Fördermenge Q in Abhängigkeit vom Abhebedruck p bei der Förderung von Gasen mit verschiedenen Eigenschaften. Die Kurve 1 veranschaulicht beispielsweise den Verlauf bei einem Gas mit einem Molekulargewicht M=2,7 und die Kurve 2 bei Förderung eines Gases mit einem Molekulargewicht M=6,2. Außerdem ist dieser Darstellung zu entnehmen, daß die Antriebsleistung N etwa linear mit der Fördermenge ansteigt, wobei die Leerlaufleistung bei Nullförderung z. B. 33% der vollen Antriebsleistung beträgt.

Aus den Verläufen der Kurven 1 und 2 ist zu erkennen, daß eine Vergrößerung des Abhebedruckes p eine stetige Reduzierung der Liefermenge Q zur Folge hat. Dies gilt bis zu einem Punkt A auf der Kurve 1 und einem Punkt B auf der Kurve 2. Wenn der Abhebedruck nur geringfügig über die Punkte A bzw. B hinaus erhöht wird, springt die Fördermenge sofort auf Null. Die von dem durch die Saugventile zurückströmenden Gas auf die Ventilverschlußstücke ausgeübten Strömungskräfte reichen nicht mehr aus, um die Saugventile gegen die auf sie aufgebrachte Abhebekraft zu schließen. Um dieses plötzliche Abschnappen der Fördermenge, das nicht nur Stöße in dem Gaskreislauf, sondern auch Stromstöße in das elektrische Netz verursacht, zu vermeiden, muß der Regelbereich auf den kontinuierlich verlaufenden Teil der Kurven 1 und 2 beschränkt werden. Dies ist bisher durch die Begrenzung des Abhebedruckes p auf einen fixen Wert erfolgt, der knapp unter dem Druck von 2,8 bar liegt, der dem Punkt A zugeordnet ist. In Fig. 1 ist dieser Grenzdruck gestrichelt eingezeichnet und mit p₁ bezeichnet.

Die den Grenzdruck p₁ darstellende Gerade schneidet die Kurve 2 im Punkt C, der eine Fördermenge von etwa 70% entspricht. Wenn mit dieser Einstellung, also mit einem Abhebedruck p₁, ein Gas mit höherem Molekulargewicht, z. B. nach der Kurve 2, gefördert wird, dann ist die stufenlose Regelung auf den über dem Punkt C liegenden Bereich der Kurve 2 beschränkt. Die Regelung ist also auf einen Bereich zwischen 100 und rund 70% reduziert. Um den gesamten möglichen Regelungsbereich bis in die Nähe des Punktes B auszunützen, muß die Abhebedruckbegrenzung auf einen höheren Grenzwert p₂ eingestellt werden, im Ausführungsbeispiel z. B. auf einen Druck von etwa 3,55 bar. Bei der Förderung von Gasen mit schwankendem Molekulargewicht muß also ständig des Molekulargewicht gemessen werden und die Abhebedruckbegrenzung automatisch, entsprechend dem bestehenden physikalischen Zusammenhang, dem gemessenen Molekulargewicht angepaßt werden. Dies ist äußerst aufwendig, da die Geräte zur Bestimmung des Molekulargewichtes teuer sind.

Die Erfindung geht nun davon aus, daß die Antriebsleistung des die Verdichteranlage antreibenden Motors entsprechend der Verdichtungsarbeit vom Molekulargewicht unabhängig ist, aber in linearem Zusammenhang mit der Fördermenge steht. In Anwendung dieser Erkenntnis wird erfindungsgemäß der Abhebedruck in Abhängigkeit von der Antriebsleistung begrenzt, im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 z. B. auf den Wert, der der Fördermenge von etwa 33% entspricht. Mit dieser einen Einstellung erfolgt die Begrenzung für beide Gasarten knapp vor den Punkten A und B auf den Kurven 1 und 2. In Fig. 1 sind diese Begrenzungspunkte mit A′ und B′ bezeichnet. Diese Begrenzung gilt für alle Gase und Molekulargewichte zwischen den beiden Kurven 1 und 2 und auch außerhalb derselben, ohne daß die Molekulargewichte gemessen werden müssen. Trotzdem kann in allen Fällen der gesamte zur Verfügung stehende Regelungsbereich zwischen 33 und 100% ausgenützt werden.

Der praktisch lineare Zusammenhang zwischen der Liefermenge Q und der Antriebsleistung N wird bei einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Vereinfachung und Erleichterung der Regelung ausgenützt. Durch Vorgabe des Sollwertes für die Antriebsleistung N als Steuersignal kann ein linearer Zusammenhang zwischen diesem Steuersignal und der erzielten Fördermenge Q erreicht werden. Der Abhebedruck wird dabei so gebildet, daß die tatsächliche Antriebsleistung als Istsignal verwendet und daß mit Hilfe einer Regelungseinrichtung dieses Istsignal dem vorgegebenen Steuersignal als Sollwert möglichst angenähert wird. Die Begrenzung der Regelung erfolgt bei dieser Ausführung durch Begrenzung des Steuersignals auf eine Antriebsleistung N, die etwa 33% der Fördermenge Q entspricht.

Die in Fig. 2 dargestellte Verdichteranlage 3 besteht aus einem Verdichter mit vier doppelseitig wirkenden Zylindern 4, 5, 6 und 7. Die beiden Zylinder 4 und 5 bilden gemeinsam die erste Verdichtungsstufe, der Zylinder 6 ist die zweite Stufe und der etwas kleiner ausgebildete Zylinder 7 bildet die dritte Verdichtungsstufe. Jedem Zylinder 4 bis 7 ist auf jeder Zylinderseite eine Abhebeeinrichtung 8 zugeordnet, die auf das nur schematisch angedeutete Saugventil wirkt. Es ist also jeder Zylinder 4-7 mit zwei Abhebeeinrichtungen 8 versehen. Die Abhebeeinrichtungen 8 sind über ihnen zugeordnete Abhebedruckleitungen 9 mit einem Regler 10 verbunden.

Die Verdichteranlage 3 wird durch einen gemeinsamen Antriebsmotor 11 angetrieben. Es handelt sich um einen Elektromotor, der über eine Antriebswelle 12 mit der Verdichteranlage 3 gekuppelt ist und über eine elektrische Speiseleitung 13 aus einem Wechselstromnetz 14 gespeist wird. In die Speiseleitung 13 ist ein Leistungsmesser 15, z. B. ein Wattmeter, eingeschaltet, der die vom Antriebsmotor 11 aufgenommene Antriebsleistung laufend mißt und über eine Meßleitung 16 an den Regler 10 weitergibt.

In Fig. 2 ist ferner eine Schaltwarte 18 dargestellt, in der - entweder händisch durch das Bedienungspersonal oder automatisch durch eine Steuerungs- oder Regelungseinrichtung - ein der gewünschten Fördermenge der Verdichteranlage 3 entsprechendes Signal erzeugt wird, das über eine Steuerleitung 21 dem Regler 10 zugeführt wird. Der Regler 10 vergleicht das ihm vorgegebene Steuersignal als Sollwert mit dem ihm über die Meßleitung 16 vom Leistungsmesser 15 zugeführten Istwert. Wenn der Istwert vom Sollwert abweicht, ändert der Regler die Abhebedrücke in dem Sinne, den Istwert an den Sollwert heranzuführen, oder er begrenzt die Abhebedrücke in Abhängigkeit von der Motorleistung. Der Abhebedruck wird über die Abhebedruckleitungen 9 den Abhebeeinrichtungen 8 an den Saugventilen der einzelnen Zylinder 4-7 zugeführt.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Schaltschema wird die Antriebsleistung des nicht dargestellten Antriebsmotors der Verdichteranlage als Basis für die Begrenzung der Abhebekraft verwendet. Die beiden Zylinder 4 und 5, die über einen angedeuteten Zwischenkühler 22 miteinander verbunden sind, bilden eine erste und eine zweite Verdichtungsstufe. Die Saugventile beider Stufen sind je mit einer Abhebeeinrichtung 8 versehen, denen über Abhebedruckleitungen 9 der Abhebedruck zugeführt wird. Dieser wird über Druckbegrenzungsventile 23 geliefert, die jeweils den Abhebedruckleitungen 9 vorgeschaltet sind. Zu jedem Druckbegrenzungsventil 23 führen zwei Steuerleitungen, eine Steuersignalleitung 24 und eine Leistungssignalleitung 25. Über die Steuersignalleitung 24 wird ein dem jeweils von der Verdichteranlage geförderten Volumenstrom entsprechendes Steuersignal zugeführt, wogegen die Leistungssignalleitung 25 ein Signal zuführt, das der jeweils vom Antriebsmotor der Verdichteranlage aufgenommenen Antriebsleistung entspricht. Die Druckbegrenzungsventile 23 lassen jeweils das kleinere Signal durch, wodurch verhindert wird, daß die Verdichteranlage bei starker Drosselung der Förderung unabsichtlich auf Leerlauf abgeschaltet wird.

Aus Fig. 3 geht weiterhin hervor, daß in die Steuersignalleitung 24 ein Zwischendruckregler 26 eingeschaltet ist, der über eine Leitung 27 den Zwischendruck im Zwischenkühler 22 zwischen den beiden Verdichtungsstufen berücksichtigt. In die an die Meßleitung 16, über die ein der Antriebsleistung analoges Signal zugeführt wird, anschließenden Signalleitungen 25 sind Verstärker 28 eingeschaltet. Jedem Druckbegrenzungsventil 23 kann ein eigener Verstärker 28 vorgeschaltet sein. Dadurch ist es möglich, den Abhebedruck für jede einzelne Abhebeeinrichtung 8 getrennt einzustellen, was etwa erforderlich ist, wenn die einzelnen Verdichtungsstufen oder Verdichterseiten mit unterschiedlichen wirksamen Kolbenflächen arbeiten.

Bei dieser Schaltung wird das vom Prozeßleitsystem über die Leitung 21 zugeführte Steuersignal, das die jeweils gewünschte Fördermenge des Verdichters vorgibt (Sollwert), unmittelbar in Abhebedruck umgesetzt und über die Signalleitungen 24 und die Druckbegrenzungsventile 23 den Abhebeeinrichtungen 8 der einzelnen Zylinder 4, 5 zugeführt. Der Zwischendruckregler 26 berücksichtigt und kompensiert dabei die unterschiedlichen Verhältnisse in der zweiten Verdichtungsstufe. Sobald der durch das zugeführte Steuersignal hervorgerufene Abhebedruck den Druck übersteigt, der den Druckbegrenzungsventilen 23 über die Leistungssignalleitungen 25 zugeführt wird, sperren die Druckbegrenzungsventile 23 die Steuersignalleitungen 24 und führen den Abhebeeinrichtungen 8 den gleichbleibenden, durch die Verstärker 28 eingeregelten Druck zu. Damit wird der Abhebedruck auf eine frei wählbare, einfach einstellbare Größe begrenzt, die nicht überschritten werden kann.

Mit dieser Maßnahme wird bei richtiger Einstellung des Begrenzungsdruckes einerseits sicher verhindert, daß die Förderung der Zylinder 4, 5 unbeabsichtigt völlig abgeschaltet wird, andererseits wird durch die Anpassung des Grenzwertes des Abhebedruckes an die vom Verdichter jeweils aufgenommene Antriebsleistung eine Anpassung an die Eigenschaften des jeweils geförderten Gases, insbesondere an das Molekulargewicht erzielt, so daß bei jedem Molekulargewicht der volle Regelungsbereich ausgenützt werden kann.

Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsvariante der Regelungseinrichtung unterscheidet sich von der Schaltung nach Fig. 3 im wesentlichen dadurch, daß das Steuersignal nicht direkt in Abhebedruck umgesetzt, sondern als Sollwert für die Antriebsleistung der die Zylinder 4, 5 antreibenden Antriebsmaschine verwendet wird. Ähnlich wie bei der in Fig. 2 dargestellten Schaltung wird das Steuersignal, z. B. ein Mengensignal von der in Fig. 2 mit 18 bezeichneten Schaltwarte, über die Leitung 21 dem Regler 10 zugeführt. Diesem wird außerdem über die Meßleitung 16 ein der jeweiligen Antriebsleistung entsprechendes Signal zugeleitet. Der Regler 10 wandelt die beiden Signale in ein Abhebedrucksignal, das über die Abhebedruckleitung 9 und die daran anschließenden Abzweigungen den Abhebeeinrichtungen 8 der einzelnen Zylinder 4, 5 zugeführt wird. Auch in diesem Ausführungsbeispiel bildet der Zylinder 4 die erste Stufe und der Zylinder 5 die zweite Verdichtungsstufe. Zwischen die beiden Stufen ist ein Zwischendruckregler 26 eingeschaltet, der über die Leitung 27 die geänderten Verhältnisse in der zweiten Stufe kompensiert.

In die jeweiligen Abhebedruckleitungen 9 sind Verstärker 28 eingebaut, um den Abhebedruck individuell an die Bedürfnisse der jeweiligen Zylinderseite und der zugehörigen Abhebeeinrichtung 8 anpassen zu können. Für diesen Zweck kann es auch genügen, wenn in jeder Verdichtungsstufe jeweils nur einer Abhebeeinrichtung 8 ein Verstärker 28 vorgeschaltet ist. In die Steuerleitung 21 ist schließlich vor dem Regler 10 ein Bereichsumschalter 29 eingeschaltet, von dem eine Abzweigung 30 ausgeht, über die eine zusätzliche Regelungseinrichtung angesteuert werden kann, z. B. um bei geringer Förderung die Fördermenge außerhalb des Regelungsbereiches der Rückströmregelung zu regeln. Dies kann beispielsweise eine Bypass-Regelung sein, wobei mit dem durch die Abzweigung 30 zugeführten Signal das Bypassventil gesteuert wird.

Mit der Signalverarbeitung durch die Schaltung nach Fig. 4 ergibt sich automatisch ein weitgehend linearer Zusammenhang zwischen dem über die Steuerleitung 21 zugeführten Steuersignal und der Fördermenge. Dies ermöglicht eine wesentliche Vereinfachung der Steuerung der Verdichteranlage, unabhängig davon, ob diese von Hand aus vorgenommen wird oder automatisch, z. B. über einen Prozeßrechner erfolgt.

Claims (11)

1. Verfahren zum stufenlosen Regeln der Fördermenge von Kolbenverdichtern durch zeitweises Offenhalten der Saugventile mit Hilfe einer Abhebeeinrichtung, die durch eine von einem Druckmittel gelieferte Abhebekraft betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Abhebekraft zumindest im Bereich der kleinsten, durch die Regelung erreichbaren Fördermenge in Abhängigkeit von der vom Antriebsmotor (11) des Verdichters (3) aufgenommenen Antriebsleistung gewählt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abhebekraft in Abhängigkeit von der Antriebsleistung begrenzt wird, derart, daß sie in Richtung auf eine Verkleinerung der Fördermenge nur bis zu einer vorgegebenen minimalen Antriebsleistung verändert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abhebekraft innerhalb des gesamten Regelungsbereiches in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Steuersignal als Sollwert und von der vom Antriebsmotor jeweils aufgenommenen Antriebsleistung als Istwert gebildet wird, wobei sie bei über dem Sollwert liegender Antriebsleistung vergrößert und bei unter dem Sollwert liegender Antriebsleistung verkleinert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abhebekraft aus der Differenz zwischen dem Steuersignal als Sollwert und einem der Antriebsleistung entsprechenden Signal als Istwert gebildet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung der Abhebekraft das als Sollwert vorgegebene Steuersignal begrenzt wird.

6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer Verdichteranlage, die wenigstens einen Zylinder mit einer Abhebeeinrichtung für das Saugventil aufweist, die durch eine von einem Druckmittel aufgebrachte Abhebekraft betätigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abhebeeinrichtung (8) ein Druckbegrenzungsventil (23) für die Begrenzung der Abhebekraft vorgeschaltet ist, dem ein der vom Antriebsmotor (11) der Verdichteranlage (3) jeweils aufgenommenen Antriebsleistung analoges Begrenzungssignal zugeführt ist (Fig. 3).

7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer Verdichteranlage, die wenigstens einen Zylinder mit einer Abhebeeinrichtung für das Saugventil aufweist, die durch eine von einem Druckmittel aufgebrachte Abhebekraft betätigt wird, deren Größe durch einen Regler bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Regler (10) ein vorgegebenes Steuersignal als Sollwert und ein der vom Antriebsmotor (11) der Verdichteranlage (3) aufgenommenen Antriebsleistung analoges Eingangssignal als Istwert zugeführt ist (Fig. 4).

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für den Sollwert ein der kleinsten zugelassenen Fördermenge entsprechender Grenzwert vorgesehen ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Regler (10) ein Bereichsumschalter (29) mit einer Abzweigung (30) für die Ansteuerung einer zusätzlich vorgesehenen Überströmregelung, z. B. eines Bypassventils, vorgeschaltet ist (Fig. 4).

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einen Teil der zu einer Abhebeeinrichtung (8) führenden Abhebedruckleitungen (9) ein einstellbarer Verstärker (28) eingebaut ist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehrstufiger Verdichtung zur Regelung der zweiten und/oder einer höheren Verdichtungsstufe der Verdichteranlage ein Zwischendruckregler (26) vorgesehen ist, der die Abhebekraft dem jeweiligen Zwischendruck anpaßt.