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Mehrstufiger Kreiselverdichter Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen
Kreiselverdichter; ihr liegt die Aufgabe zugrunde, die einem derartigen Verdichter
eigene normale Pumpgrenze in ein Gebiet geringeren Luftverbrauchs zu verschieben.
Pumperscheinungen treten insbesondere dann auf, wenn beispielsweise durch Abschalten
eines Teils der an den Verdichter angeschlossenen Verbraucherstellen nur eine geringe
Menge des geförderten Arbeitsmittels benötigt wird und dieses sich daher in der
Druckleitung des Verdichters anstaut. Das Arbeitsmittel schlägt unter diesen Umständen
in den Verdichter zurück und verursacht das Pumpen.
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U m den Verdichter dem geringeren Verbrauch an Arbeitsmittel beim
teilweisen Abschalten der Verbraucherstellen anpassen und das dauernde Zurückschlagen
des Arbeitsmittels in den Verdichter verhindern zu können, ist dieser Verdichter
gemäß der Erfindung in der Weise ausgebildet, daß die eine Stufengruppe eines durch
eine überströmleitung mit einem Hochdruckverdichter verbundenen und aus zwei parallel
geschalteten Stufengruppen bestehenden Niederdruckv erdichters abschaltbar ist.
Treten bei einem derartigen mehrstufigen Kreiselverdichter Pumperscheinungen auf,
so wird die eine Stufe des Niederdruckverdichters abgeschaltet, so daß die Gesamtmenge
des vom Hochdruckverdichter durch die Überströmleitung hindurch angesaugten Arbeitsmittels
ausschließlich durch den nicht abgeschalteten Teil des Niederdruckverdichters gefördert
werden muß. Hierbei erhöht sich die Geschwindigkeit des Arbeitsmittels in der allein
wirksamen Stufengruppe des Niederdruckverdichters und in dem Teil der Überströmleitung,
der sich unmittelbar an die weiterarbeitende Niederdruckseite anschließt, annähernd
auf das Doppelte der Geschwindigkeit, welche das Arbeitsmittel bei Betrieb mit beiden
Niederdruckstufengruppen haben würde. Die erhöhte Geschwindigkeit verhindert ein
Zurückströmen des Arbeitsmittels, also das Auftreten von Pumperscheinungen in dem
nicht abgeschalteten Niederdruckteil, und ermöglicht ein befriedigendes Weiterarbeiten
der Gesamtanlage trotz geringerer Entnahme an Arbeitsmittel durch die Verbraucherstellen.
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Um die Bedienung des mehrstufigen Kreiselverdichters zu erleichtern,
ist in der Saugleitung der abschaltbaren Stufengruppe ein in an sich bekannter Weise
vom Druck des verdichteten Arbeitsmittels selbsttätig gesteuertes Drosselorgan eingeschaltet.
Sobald der Verbrauch an Arbeitsmittel geringer wird, schaltet sich die eine Stufengruppe
selbsttätig ab, ohne daß es hierzu besonderer Handgriffe bedarf. Durch Anordnung
eines gegen das Gehäuse abgedichteten Entlastungskolbens auf der Läuferwelle zwischen
den beiden Stufengruppen des Niederdruckverdichters wird bei Abdrosselung der einen
Stufengruppe ein Ausgleich der in der anderen Gruppe auftretenden Axialkräfte bewirkt,
so daß eine seitliche Verschiebung des Läufers und dadurch
etwa
bedingte Betriebsstörungen beim Abschalten einer Stufengruppe vermieden sind.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt. Der Kreiselverdichter besteht aus einem Hochdruckteil H und einem Niederdruckteil
N. Letzterer setzt sich aus zwei parallel zueinander geschalteten Stufengruppen
i und 2 zusä,mmen. Beim Betrieb des Verdichters wird das Arbeitsmittel, z. B. Luft,
von den beiden Niederdruckstufen durch die Stutzen 3 und 4. angesaugt. Die in den
Stufengruppen verdichtete Luft tritt aus den mittleren Laufrädern aus und in die
zwischen den Rädern 16 und 17 angeordneten voneinander getrennten Druckkammern
5 und 6, von wo sie in die Überströmleitung 7 gelangt. Diese Leitung führt die Luft
durch den Stutzen 14 in den Hochdruckteil H des Verdichters, von dem sie durch den
Druckstutzen i j hindurch zur Verbrauchsstelle gedrückt wird.
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Vor dem Ansaugstutzen q. der Niederdruckstufengruppe 2 ist in der
Saugleitung 8 ein Drosselorgan g eingeschaltet, mit dessen Hilfe die Saugleitung
8 teilweise oder vollständig abgesperrt werden kann. In einem die Druckkammer 6
der abschaltbaren Niederdruckstufe :2 mit der Überströmleitung 7 verbindenden Rohrstück
io ist ein Rückschlagventil ii angeordnet, das sich selbsttätig schließt, sobald
die Ansaugleitung 8 mit Hilfe des Drosselorgans 9 gedrosselt wird. Die aus der Stufengruppe
i des Niederdruckverdichters N geförderte, einen höheren Druck aufweisende Luft
kann dann nicht in die Kammer 6 der abgeschalteten Stufengruppe einströmen.
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Die Druckkammer 6 steht ferner durch ein Entlüftungsrohr 12 mit der
Außenluft in Verbindung, so daß in der Kammer 6 ein Druckausgleich mit der Außenluft
erfolgen kann, wenn die Drosselvorrichtung in der Saugleitung und die Rückschlagklappe
i i geschlossen wird. Das Entlüftungsrohr i2 ist mit Hilfe eines Ventils 13 absperrbar,
so daß die Verbindung der Druckkammer 6 mit der Außenluft aufgehoben werden kann,
sobald die Stufengruppe :2 des Niederdruckverdichters in Betrieb genommen wird.
Das Ventil 13 muß geschlossen werden, sobald die Stufengruppe -2 des Niederdruckverdichters
6 in Betrieb genommen wird, da sonst die in dieser Stufengruppe verdichtete Luft
durch das Rohr 12 hindurch ins Freie entweichen würde.
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Soll die Fördermenge des Verdichters unter die Normalpumpgrenze herabgesetzt
werden, z. B. bei Abschaltung eines Teils der Verbraucherstellen, so wird die im
Saugstutzen q. vorgesehene Drosselvorrichtung g geschlossen. Hierbei stellt sich
in der Kammer 6 sofort bei Beginn der Drosselung ein geringerer Druck ein. Das Rückschlagventil
i i wird daher sofort unter der Einwirkung des in der Überströmleitung 7 herrschenden
Überdruckes zugedrückt.
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Die Stufengruppe 2 ist somit von dem übrigen Verdichter abgeschaltet
und liefert keine Luft mehr.
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Wenn nun an der Stufengruppe 2 des Niederdruckverdichters kein weiterer
Auslaß vorgesehen wäre, so träte naturgemäß in dieser abgeschalteten Stufengruppe
eine Pumperscheinung auf, da sich die durch das nicht vollständig geschlossene Drosselorgan
g angesaugte geringe Luftmenge in der an sich weiterarbeitenden Stufengruppe 2 anstauen
und infolgedessen in Schwingungen geraten würde. Kann dagegen die noch von der Stufengruppe
2 angesaugte geringe Luftmenge aus der Druckkammer 6 frei nach außen strömen, so
kann ein Pumpen in dieser abgeschalteten Stufe nicht auftreten. Der Kraftverbrauch
der abgeschalteten Stufengruppe 2 bleibt aber so lange verhältnismäßig hoch, als
der Enddruck dieser Stufengruppe nicht wesentlich unter den normalen Enddruck dieses
Teils des Niederdruckverdichters sinkt. Um nun diesen Kraftverbrauch beim Leerlauf
zu vermeiden, wird das Ventil 13 geöffnet, so daß der Druckraum 6 mit der Außenluft
in Verbindung steht. Auf diese Weise wird der Enddruck der abgeschalteten Stufengruppe
des Niederdruckverdichters auf die normale Saugspannung verringert, so daß die Räder
dieser Stufengruppe infolge der gleichzeitigen Drosselung der Saugleitung 8 nunmehr
in einem luftverdünnten Raum arbeiten. Das Drosselorgan g in der Saugleitung 8 kann
nunmehr vollständig geschlossen werden. In diesem Falle tritt aber stets ein Pumpen
in der abgeschalteten Stufengruppe :2 auf. Dieses Pumpen ist jedoch unschädlich,
sofern die Stufengruppe 2 mit einem hohen Druckverhältnis arbeitet. Deshalb ist
es bei niedrigen Druckverhältnissen unter Umständen vorteilhaft, die Drosselvorrichtung
g nur so weit zu schließen, daß eine Luftmenge gefördert wird, welche das Pumpen
in dem abgeschalteten Teil verhütet.
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Sobald die Stufengruppe 2 des Niederdr uckverdichters N abgeschaltet
ist und nur noch die Stufengruppe i Luft in die Überströmleitung 7 hineindrückt,
stellt sich in der Stufengruppe i etwa die doppelte Luftgeschwindigkeit ein wie
vorher bei dem gemeinsamen Arbeiten beider Niederdruckstufengruppen. Diese erhöhte
Geschwindigkeit der Luft verhütet ein Zurückschwingen der Fördersäule beim Abschalten
eines Teiles der Verbraucherstellen. Es ist also möglich, mit der einen Stufengruppe
des Niederdruckverdichters allein noch bei Fördermengen zu arbeiten, welche unterhalb
der bei dem gemeinsamen
Betrieb beider Stufengruppen des Niederdruckverdichters
auftretenden Pumpgrenze liegen.
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Die Einstellung der Drosselklappe 9 in der Saugleitung 8 erfolgt zweckmäßig
mit Hilfe einer an sich bekannten Steuerung. Das Öffnen und Schließen der Drosselklappe
wird dann von dem jeweils in der überströmlsitung ; herrschenden Druck bewerkstelligt,
ohne daß es einer besonderen Wartung und Bedienung des Kreiselverdichters bedarf.
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Um beim Abschalten der Stufengruppe 2 einen auf den Läufer des Niederdruckverdichters
einseitig einwirkenden Axialschub zu vermeiden, der durch den in der abschaltbaren
Stufengruppe 2 erzeugten Unterdruck hervorgerufen wird, ist zwischen den mittleren
Laufrädern 16, 17 auf der Läuferwelle 18 ein Entlastungskolben i9 angeordnet. Dieser
Kolben ist gegenüber dem feststehenden Gehäuse des Niederdruckverdichters in geeigneter
Weise, z. B. durch ineinandergreifende Kämme, abgedichtet.
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Sind beide Stufengruppen des Niederdruckverdichters in Betrieb, so
heben sich die entgegengesetzt und axial gerichteten Saugspannungen in den beiden
Stufengruppen gegenseitig auf. Auch die sich zwischen dem mittleren Laufrad der
einen Stufengruppe und dem Entlastungskolben i9 anstauende Druckluft wirkt der sich
an der gleichen Stelle der anderen Stufengruppe ansammelnden Luft in axialer Richtung
gleichfalls derart entgegen, daß der Entlastungskolben ohne jede Wirkung bleibt.
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Wird jedoch die Stufengruppe 2 des Niederdruckverdichters abgeschaltet,
so wirkt die den Läufer einseitig beeinflussende Saugspannung in der anderen Stufengruppe
dem gegen den Kolben; i9 zwischen dem Laufrad 16 und dem Kolben i9 lastenden Luftdruck
entgegen, so daß bei Abschaltung der einen Stufengruppe die in der anderen Stufengruppe
auftretenden Axialschübe ausgeglichen sind. Der Kolben i9 muß selbstverständlich
derart bemessen sein, daß diese beiden Kräfte einander aufheben.