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Regelverfahren zur Verminderung der Leerlaufverluste bei zeitweise
vom Netz abgeschalteten Kreiselverdichtern. in verschiedenen -=Betrieben, . wie-
;z. B. Bessemeranlagen; werden Kreiselverdichter nur periodisch gebraucht; -indem
zwischen Blasperiöden -eine Ruhepause eingeschaltet ist, -während welcher der Verdichter
leer läuft. In solchen Fällen spielen- die Leerlaufverluste des Verdichters - für
die Betriebskosten eine erhebliche Rolle: und werden nach Möglichkeit herabgesetzt:
Bei Dampfturbinenantrieb geschieht dies dadurch, daß. die
Drehzahl
sehr stark heruntergesetzt wird; auch bei elektrischem Antrieb ist die Drehzahlregulierung
möglich, aber sehr teuer.
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Es ist nun erstens bekannt, Kreiselverdichter in den Leerlaufperioden
auf Saug- und Druckseite abzuschließen und durch besondere Mittel, wie Vakuumpumpen
mit oder ohne besonderen Vakuumbehälter, luftleer zu machen. Man erreicht hierdurch
den Vorteil, daß die Leerlaufleistung bei voller Drehzahl bei einer beispielsweisen
Herabsetzung des Druckes auf 1/1o des ursprünglichen statt 30 Prozent der
Vollastleistung nur noch etwa 3 Prozent beträgt. Es ist zweitens auch bekannt, die
Leerlaufleistung dadurch herabzusetzen, daß der Saugstutzen abgeschlossen und der
Druckraum mit der Atmosphäre verbunden wird, so daß der Kompressor vermöge seines
eigenen Kompressionsverhältnisses einen Unterdruck im Gehäuse schafft.
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Ebenfalls bekannt ist ein kombiniertes Verfahren vorgenannter Maßnahmen
zwecks Erzeugung höchster Vakua im leerlaufenden Verdichterteil, darin bestehend,
daß man die Druckseite des Verdichters bei geschlossener Saugleitung mit der Vakuumpumpe
in Verbindung bringt, womit erreicht wird, daß der Verdichter dieses von der Vakuumpumpe
erzeugte Vakuum durch sein eigenes Saugvermögen fortschreitend von der Druck- nach
der Saugseite verstärkt. Kann z. B. die Vakuumpumpe einen Druck von o,i Atm. auf
Druckseite aufrechterhalten und erzeugt der Verdichter ein Druckverhältnis von 3,
so beträgt der Druck auf der Saugseite nur noch 0,03 Atm. oder der mittlere Druck
und die Leerlaufleistung nur 0,033 # 30 Prozent - rund i Prozent.
Diese Verminderung der Leerlaufleistung kann deswegen besonders bei Kreiselverdichtern
erzielt werden, weil deren Leerlaufleistung zur Hauptsache in Ventilationsarbeit
besteht, die sich mit dem absoluten Druck des eingeschlossenen Mediums ändert, während
bei Kolbenverdichtern die Leerlaufverluste lediglich eine Folge mechanischer Reibung
sind, die bei sinkendem Arbeitsdruck nicht in gleichem 'Maße zurückgeht.
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Es ist jedoch noch eine weitere Verbesserung möglich, die Gegenstand
vorliegender Erfindung ist. Bei zeitlich kurzen Betriebsänderungen, wie sie beispielsweise
beim Blasen von Bessemerbirnen auftreten, ist eine möglichst rasche Herstellung
des Vakuums notwendig, damit der erzielbare Gewinn während der ganzen Dauer des
eingeschränkten Betriebes ausgenutzt werden kann. Es wird dies dadurch erreicht,
daß vor der Evakuierung eine Entleerung des Verdichters nach der Atmosphäre erfolgt
und erst hierauf der Verdichter mit einem Vakuumbehälter verbunden wird, in den
sich der Inhalt des ersteren in kürzester Zeit weiter entleeren kann. Die weitere
Evakuierung des Verdichters und des Behälters kann durch eine Luftpumpe geschehen.
Damit das «eitere Evakuieren des Verdichters wegen der Anwesenheit des Vakuumbehälters
nicht verlangsamt wird, kann letzterer nach erfolgtem Druckausgleich ausgeschaltet
werden, so daß die Vakuumpumpe nur noch den Verdichterinhalt weiter zu evakuieren
hat. Während der normalen Arbeitsperiode des Verdichters wird die Vakuumpumpe auf
den Vakuumbehälter geschaltet, so daß letzterer von dem vorgehend eingeleiteten
Ausgleichdruck wieder auf das höchste Vakuum vorbereitet wird. Diese Akkumuliervorrichtung
hat neben dem Vorteil verkürzter Evakuierzeit noch den weiteren Vorteil betriebstechnischer
Art, indem die Pumpe kontinuierlich durchlaufen kann, was besonders bei oft vorzunehmender
Lhnschaltung von großem Wert ist. Die Leistung der Vakuumpumpe selbst ist von sehr
untergeordneter Größe. Soll dieselbe beispielsweise einen Ausgleichdruck von o,5
Atm. auf o,i Atm. herunterbringen, so hat sie beim Herausdrücken gegen Atmosphäre
ein Druckverhältnis zu überwinden, das zwischen
und schwankt.
Die isothermetische Verdichtungsarbeit pro io m' angesaugte Luft pro Minute beträgt
dabei in P. S.
oder unter Einrechnung eines isothermischen Wirkungsgrades von 5o Prozent etwa 15
bis io P. S. Es dürfte nun nicht schwer sein, bei dem gewählten Endvakuum von 9o
Prozent - o, i Atm. die Undichtheitsverluste an Stopfbüchsen und Absperrorganen
eines z. B. ioooP..S.-Verdichters auf die angenommenen 1o mg/Min. zu beschränken,
so daß die Leitung der Vakuumpumpe nur etwa 1,5 bis i Prozent derjenigen des Hauptverdichters
betragen würde. Unter Einrechnung der unveränderlich bleibenden Lagerreibung von
etwa i Prozent wäre somit die totale Leerlaufleistung in obigem Falle etwa 2,5 bis
2 Prozent. Der Evakuiervorgang nimmt bei einem solchen Vakuum Beharrung an, bei
dem die Undichtheitsmenge mit der Förderfähigkeit der Vakuumpumpe ins Gleichgewicht
kommt.- Durch ein besonders ausgebildetes Umstellorgan können die vorstehend geschilderten
Umschaltungen mit einem einzigen Handgriff eingeleitet werden, so daß an
die
Bedienung keine besonderen Anforderungen gestellt werden und falsche Manipulationen
ausgeschlossen sind.
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Abb. i zeigt eine beispielsweise Anordnung de; Erfindungsgegenstandes.
t sei z. B. die N iederdruckstufe und 2 die Hochdruckstufe eines Verdichters, welche
Stufen von dem gemeinsamen Antriebsmotor 3 angetrieben werden. Die Hochdruckstufe
2 -werde nur zeitweise gebraucht und soll während dieser Zeit von Drucknetz 5 abgeschaltet
werden, z. B. durch Organ 7 und Rückschlagklappe 9. Im normalen Betrieb geht das
zu verdichtende, im Saugstutzen d. eintretende Medium durch 1 iederdruckstufe r
und bei offenem Schieber 7 durch Hochdruckstufe 2 über Leitung 8 und Rückschlagklappe
9 in die Druckleitung 5, wobei die Rückschlagklappe 6 sich selbsttätig schließt.
Durch Schließen von Schieber 7 wird die Hochdruckstufe 2 an der Förderung behindert,
das zu verdichtende Medium geht von der \ iederdruckstufe über Rückschlagklappe
6 direkt in die Druckleitung 5, wobei die Rückschlagklappe 9 selbsttätig schließt,
so daß die Hochdruckstufe 2 leer mitläuft. Nun wird das Umstellorgan i i aus der
Anfangsstellung I (Abb. 2) so verdreht, daß der abgeschaltete Hochdruckzylinder
2 über Leitung io und Öffnung 16 mit der Atmosphäre in Verbindung kommt (Stellung
II der Abb. 2), so daß sich der Hochdruckzylinder auf Atmosphärendruck entspannen
kann. Wird nun das -Umstellorgan i i weiter gedreht, so daß die Verbindung 16 mit
der Atmosphäre unterbrochen und die Leitung io über Leitung 12 mit dem Vakuumbehälter
14 in Verbindung kommt (Stellung III der Abb. 2), welcher durch die Vakuumpumpe
15 unter Vakuum gehalten wurde, so tritt eine «eitere Entspannung des Hochdruck-Verdichterinhaltes
infolge Druckausgleichs ein, die Leerlaufleistung des Hochdruckverdichters wird
also weiter vermindert. Durch weiteres Drehen des Umschaltorganes i i wird nun der
Vakuumbehälter abgeschaltet und Verbindung von Leitung io mit der Saugleitung 13
der Vakuumpumpe hergestellt (Stellung IV der Abb. 2), die den Hochdruckzylinder
auf das maximal mögliche Vakuum evakuiert, was dank der vorgenommenen Abschaltung
des Vakuumbehälters in kürzester Zeit vor sich gehen kann. Soll der Hochdruckzylinder
wieder arbeiten, o wird das Umschaltorgan i i in umgekehr.-ter Richtung betätigt,
wobei der Behälter 14 zuerst wieder mit der Vakuumpumpe und mit dem Hochdruckzylinder
in Verbindung kommt und wobei ein Druckausgleich rückwärts gegen den Verdichter
eintritt; die weitere Drehung des Umschaltorgans i i verbindet den Verdichter mit
der Atmosphäre unter weiterer Druckerhöhung, und schließlich wird auch Öffnung 16
abgeschlossen (Stellung I der Abb. 2), worauf der Verdichter wieder mit Organ ;
auf normale Förderung geschaltet wird. Für den Fall, daß das zu verdichtende Medium
nicht ins Freie austreten darf. können die Austrittsöffnungen i6 und 17 mit
der Saugleitung .4 des Niederdruckverdichters i verbunden werden, wie in Abb. i
punktiert angedeutet.
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Als Vakuumpumpe kann eine Kolbenpumpe, eine Rotationspumpe oder ein
Strahlapparat benutzt werden. Es kann dafür ge-##orgt werden, daß die Vakuumpumpe
nach Erreichung des höchsten Vakuums im \Takttumbehälter selbsttätig abgestellt
und bei abnehmendem Vakuum wieder angelassen wird, damit dieselbe nicht unnötig
im Betrieb bleibt.
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Diese Vorrichtung kann nicht nur für die in Abb. i gezeigte Schaltung
von Verdichterstufen, sondern auch für beliebige andere Verdichteranordnungen angewendet
werden. So kann z.B. auch die Niederdruckstufe eines mehrstufigen Verdichters oder
einer von zwei parallel geschalteten Verdichtern zeitweise von der Förderung abgeschaltet
und evakuiert werden.