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Einrichtung zur selbsttätigen Regelung von Turbokompressoren Sobald
bei Turbokompressoren die Fördermenge auf etwa die Hälfte der normalen Leistung
heruntergeht, gibt der Kompressor hohlklingende Töne von sich, die daher rühren,
daß die Fördermittelsäule plötzlich abreißt und die überstehende Flüssigkeitsmenge
durch die Laufräder in den Saugstutzen zurückschlägt. Kurze Zeit darauf wird das
Fördermittel von ,den Laufrädern neu erfaßt und verdichtet, um im nächsten Augenblick
wieder abzureißen. Diese »Pumpen« genannten Schwingungen des Fördermittels verursachen
in der Maschinenstärke axiale Schläge.
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Uni zu verhüten, daß dieses Pumpen eine schädliche Größe annimmt,
ist bereits vorgeschlagen worden, die bei Eintritt in den unstabilen Betriebszustand
sich einstellenden vereinzelten Stöße des Fördermittels dazu zu benutzen, zu diesem
Zweck vorgesehene Regelungsorgane so einzustellen, daß das Auftreten sich fortlaufend
wiederholender Stöße verhindert wird. Angeblich soll bei jener Einrichtung zur Einleitung
der Drosselung schon das vor dem Auftreten des ersten Pompagestoßes sich einstellende
Zittern der Luft genügen. Wenn so vom Zittern der Luft gesprochen wird, so kann
damit entweder ein Zittern von hoher Periodenzahl (etwa 30 in der Sekunde),
also ein Ton oder Geräusch, oder ein Zittern von niedrigerer Periodenzahl,- also
ein fühlbarer Vorgang gemeint sein. Demgegenüber nutzt die Erfinderin eine noch
früher eintretende Erscheinung aus, nämlich die schwachen, weder fühl- noch hörbaren
Druckschwankungen, welche dem ersten Stoß und - sofern es zu dem erwähnten Zittern
kommt - auch jenem Erzittern vorangehen. Die kinetische Energie dieser schwachen
Schwankungen ist so gering, daß es unmöglich ist, sie zu einer nennenswerten Arbeitsleistung
heranzuziehen, d. h. unmittelbar zur Verstellung irgendeines Organes zu verwenden.
Um trotzdem eine sofort einsetzende Regelungswirkung herbeizuführen, ist gemäß der
Erfindung hinter dem unbelasteten, d. h. zu keiner Arbeitsleistung herangezogenen
Rückschlagventil der Druckleitung ein Federmanometer angebracht, das einen Kippschalter
beei,nflußt, der über ein elektromagnetisch gesteuertes Ventil auf einen Stellzylinder
zum öffnen und Schließen des Absperrorganes des Saugstutzens einwirkt.
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Auf der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel mit
ihren wesentlichen Teilen schematisch dargestellt, und zwar zeigt Abb. r die Gesamtanordnung,
Abb. a die Ausbildung des zur Regelung dienenden Drehschiebers in der Saugleitung.
In dem dargestellten Beispiel ist F der Kompressor, welcher die zu verdichtende
Luft durch den Drehschieber z und die Leitung 3 ansaugt und durch die mit einem.
Rückschlagventil ¢ versebene Druckleitung 5 in den Sammelbehälter 6 fördert. Hinter
dem Rückschlagv entil q. der Druckleitung 5 ist eine Leitung 13 abgezweigt,
welche zu einem
Manometer 7 führt. Der Zeiger dieses Manometers
7 wirkt mit zwei Anschlägen 8, 8' einer Welle 9 zusammen, die durch einen Kurbelarm
io und eine Stange i i mit einem Kippschalter 12 verbunden ist. Dieses Gestänge9,
io, ii steht unter Wirkung einer Zugfeder 14, welche bestrebt ist, das Gestänge
8, 9, io und damit den Kippschalter 12 in dessen Einschalt- oder Ausschaltstellung
festzuhalten. Der Kippschalter 12 besteht in an sich bekannter Weise aus einem teilweise
mit Quecksilber gefüllten und geknickten Glasröhrchen, welches an den Punkten 15,
1() mit Anschlußkontakten versehen und um den Punkt 5 derart schwingbar gehalten
ist, d.aß das O_uecksilber sich entweder in dem linken Schenkel, .d. h. in der gezeichneten
Ausschaltstellung, befindet oder bei Schwenkung des Röhrchens im Sinne des Uhrzeigers
in den rechten Schenkel übertritt und dabei durch Überbrückung der Kontakte 15,
16 den Strom der Steuerleitung 18, 18 schließt. Diese Steuerleitung führt zu einem
Elektromagneten i9, welcher über ein Steuerventil 2o auf den Kolben eines Zylinders
2i einwirkt, der seinerseits mittels einer Zahnstange 22 das Regelventil 2 der Kompressorsaugleitung
beeinflußt.
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Das Steuerventil 20 steht einerseits mit der Druckluftleitung 13 in
Verbindung -und hat zwei hufeisenförmige Kanäle 25, 26, von denen der längere Kanal
jeweils die eine der beiden Zylinderleitungen 27, 28 mit der Frischluft, die andere
Zylinderleitung dagegen mit dem Auspuff 29 verbindet. Am einen Ende des Zylinders
21 ist noch ein Hilfszylinder 30 mit einem Bremskolben angebracht, um die
Bewegungen des Hauptkolbens abzudämpfen und dadurch das harte Aufschlagen des Schiebers
2 beim Öffnen und Schließen zu vermeiden. Das Regelventil a für die Saugleitung
3 des Kompressors besteht, wie aus Abb.2 ersichtlich, aus einem konischen Gehäuse
2 und einem darin angebrachten kegligen Hohlschieber 31, welche beide mit übereinstimmenden
Längsschlitzen 32 versehen sind, welche bei Gegenüberstellung den Eintritt für die
Saugluft freigeben, bei entsprechender Verdrehung dagegen abschließen.
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Der Hohlschieber 31 trägt an seinem unteren Ende ein Zahnrad 33, in
welches die am äußeren Ende als Zahnstange ausgebildete Kolbenstange 22 des .Steuerzylinders
21 eingreift und dadurch die gewünschte Bewegung überträgt.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung ist wie folgt: Sobald infolge verringerter
Druckhuftentnahme aus dem Sammelbehälter 6 die Förderung des Kompressors nachläßt,
entstehen als Vorboten des zu vermeidenden »Pumpens« geringe Druckschwankungen bzw.
Drucküberhöhungen, welche durch die Leitung 6 auf das Nanometer 7 einwirken, so
daß dessen Zeiger die Welle 9 des Schaltgestänges unter Anspannung der Feder 14
bis zur Mittelstellung bewegt, worauf dann die Feder 14 das Gestänge und damit den
Schalter 12 in die andere (durch eine strichpunktierte Linie angedeutete) Endlage
hinüberwirft. Dadurch wind der Stromkreis 18 geschlossen und das Druckluftsteuerventil
2o durch den Elektromagneten 18 in die strichpunktiert angedeutete Hebelstellung
gedreht. Dadurch wird der Frischluftkanal 25 des Steuerventils mit der Zylinderleitung
28 in Verbindung gebracht, die Luft strömt auf die rechte Seite des Kolbens, und
das Ventil e wird geschlossen, während die Abluft des Zylinders 21 durch die Leitung
27 und. den Kanal 26 mit der Auspuffleitung 29 verbunden wird.
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Infolge dieses Abschlusses der Saugleitung läuft der Kompressor so
lange leer, bis nach entsprechendem Luftverbrauch der Druck im Sammelbehälter 6
auf einen unteren Wert gesunken ist. Der Zeiger des Manometers 7 wirkt dann auf
den Linken Schaltarm 8 des Gestänges 9, 1o, ii und bringt :den Kippschalter 12 wieder
in die gezeichnete Ausschaltstellung. Dadurch wird der Hilfsstronikrens 18 unterbrochen,
die Wicklung des Elektromagneten i9 stromlos, und das Steuerventil 20 wird durch
das Gewicht des abfallenden Magnetankers in die gezeichnete Stellung zurückgeführt,
d. h. jetzt wird die linke Seite des Zylinders 21 mit der Frischluftleitung, die
rechte Seite dagegen mit dem Auspuff verbunden. Der Zylinderkolben mit der Zahnstange
22 bewegt sich nach rechts, und das Ventil 2 wird «nieder geöffnet, so daß die Arbeit
des Kompressors von neuem beginnt.
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Der dargestellte Manometerschalter 7, 8, 12 hat die für den vorliegenden
Fall besonders vorteilhafte Eigenschaft, daß er einerseits schon auf verhältnismäßig
geringe Druckschwankungen anspricht und dadurch die Saugleitung abschließt, während
er andererseits nach dem erfolgten Ansprechen eine so große Trägheit besitzt, daß
die unmittelbar nach Abschluß der Saugleitung auftretenden, ziemlich starken Druckschwankungen
im Netz auf ihn ohne Einfluß bleiben und erst, wenn der Gesamtdruck im Netz auf
einen Mindestwert .gefallen ist, eine Umschaltung des Kippschalters und damit eine
Wiederaufnahme der Förderarbeit stattfindet.
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Die mit dem Zeiger des Manometers 7 zusammenwirkenden Anschläge des
Schaltgestänges 9, 1o, ii sind verstellbar .ausgebildet, so daß die Einrichtung
den jeweiligen Betriebsverhältnissen,
d. h. dem in Frage kommenden
Drücken, angepaßt werden kann. -