DE571630C - Einrichtung zur Regelung von Pumpen, Geblaesen, Kompressoren u. dgl., insbesondere solchen mit elektrischem Antrieb - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 3. MÄRZ 1933

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21c GRUPPE 59

A 50287 Vlllbisic Tag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents: p. Februar

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin*)

Einrichtung zur Regelung von Pumpen, Gebläsen, Kompressoren u. dgl., insbesondere solchen mit elektrischem Antrieb

Patentiert·im Deutschen Reiche vom 12. März 1927 ab

Es ist bekannt, Preßpumpen aitf mechanischem Wege in Abhängigkeit von der Stellung eines Gewichtsakkumulators derart zu regeln, daß jeder Stellung des "Akkumulators eine bestimmte Drehzahl der Antriebsmaschine der Preßpumpe entspricht. Auch sind für elektromotorisch angetriebene Pumpen Schaltvorrichtungen angegeben worden, bei denen ein Schwimmer in Abhängigkeit von zwei bestimmten Stellungen den Antriebsmotor ein- oder aus- bzw. auf schnellere oder niedere Drehzahl schaltet.

Diese Schalteinrichtungen sind wenig brauchbar, wenn es sich, darum handelt, mit einem verhältnismäßig kleinen Speicher schnell wechselnde Belastungsstöße zu decken.

Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Regelung von Pumpen, Gebläsen, Kompressoren u. dgl., insbesondere von solchen mit elektrischem Antrieb, bei welcher der Regelvorgang durch Kontaktgabe eines Meßinstrumentes eingeleitet wird und die Kontaktgabe während des Regelvorganges aufrechterhalten bleibt. Nach der Erfindung wird der von dem Meßinstrument bei Überschreitung eines bestimmten Wertes der zu regelnden Größe (Druck, Volumen) geschlossene Kontakt z. B. eines Schleppschalters, dessen Betätigungsorgan von dem Meßinstrument bewegt wird, geöffnet, sobald die Überschreitung nach Erreichen eines Höchstwertes wieder abnimmt. Die von dem Meßinstrument gesteuerten Kontakte werden innerhalb oder an den Grenzen einer 'bestimmten Sollzone angeordnet. Bei Verwendung von durch Schleppschienen betätigten Schleppschaltern muß die Schleppschiene eine der verlangten Sollzone entsprechende Länge haben. Außerhalb der Sollzone können weitere von dem Meßinstrument gesteuerte Kontaktvorrichtungen vorgesehen werden, welche eine Regeleinrichtung steuern, die schneller wirkt als die Regeleinrichtung, welche von den in der Sollzone liegenden Kontaktvorrichtungen gesteuert wird. Diese schnellere Steuerung kann z.B. durch Feldschwächung des die Regelvorrichtung verstellenden Hilfsmotors oder durch Getriebeumschaltung o. dgl. erreicht werden.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß sich der jeweilige Gleichgewichtszustand zwisehen Förderung und Verbrauch in praktisch kürzester Zeit wieder einstellt, und zwar in Nähe der Regelmittelstellung unter Vermeidung stark pendelnder Steuerbewegungen.

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden;

Alfred Kästner in Berlin-Lichter f elde.

Soll die Drehzahl von Preßpumpen geregelt werden, ^o können, falls Gewichtsakkumulatoren vorhanden sind, diese selbst als Anzeigevorrichtungen dienen. Bei Hydrophoranlagen werden ebenso wie bei Kompressor- und Gebläseanlagen Manometer als Anzeigevorrichtungen verwendet.

In Abb. ι ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In der Abbildung ist ι to der Antriebsmotor einer Pumpe 2, welche einen Speicher 3 speist. Als Meßinstrument für den im Speicher 3 herrschenden Druck dient ein Manometer 4. Auf der Zeigerachse des Manometers 4 ist eine Scheibe S befestigt, welche zur Betätigung der Schleppschalter 6 und 7 mit einem segmentartigen Vorsprung 8 versehen ist. 9 ist der Anker des Verstellmotors für den im Feldkreis des Arbeitsmotors 1 liegenden Regulierwiderstand 12. Dieser Hilf βίο motor hat in der Abbildung zwei Feldwicklungen 10 und 11, welche in Reihe mit dem Anker 9 durch die Schleppschalter 6 bzw. 7 an das Netz gelegt werden.

Die Wirkungsweise der beschriebenen An-Ordnung ist folgende. Es sei angenommen, daß zu Beginn des betrachteten Regelvorganges die von der Pumpe 2 in den Speicher geförderte Wassermenge gerade der dem Speicher entnommenen Menge entspricht, so daß in dem Speicher der gewünschte Druck (Solldruck) herrscht. Dann befindet sich das Manometer 4 in der in der Abbildung dargestellten Mittelstellung. Wird nun dem Speicher plötzlich eine größere Wassermenge entnommen, so daß die von der Pumpe 2 gelieferte Wassermenge nicht genügt, um den erforderlichen Solldruck aufrechtzuerhalten, so schlägt der Zeiger des Manometers nach links aus und bewegt den Schleppschalter 6. Dieser legt die Feldwicklung 10 des Hilfsmotors mit dem Anker 9 in Reihe an das Netz. Der Hilfsmotor läuft entgegen dem Uhrzeigersinn an und verstellt den Regelwiderstand 12 im Sinne einer Drehzahlerhöhung des Antriebsmotors ι. Da die von der Pumpe gelieferte Wassermenge erst nach einiger Zeit auf die Höhe des Verbrauchswertes heraufgeregelt ist, wird innerhalb dieser Zeit der Druck des Speichers 3 noch weiter sinken, so daß das Manometer 4 mittels des Schleppsegmentes 8 den Schalter 6 noch weiter geschlossen hält. Sobald die von der Pumpe gelieferte Wassermenge mit der dem Speicher 3 entnommenen Wassermenge genau übereinstimmt, bleibt der Zeiger des Manometers 4 stehen. Da jedoch der Schalter 6 noch geschlossen ist, wird die Drehzahl des Motors 1 noch etwas weiter erhöht, so daß ein geringer Überschuß, der geförderten Wassermenge über die entnommene vorhanden ist. Infolgedessen steigt der Druck des Speichers 3 ganz allmählich an, und der Zeiger des Manometers 4 kehrt infolgedessen allmählich in seine Mittellage zurück. Sobald nun die rückläufige Bewegung des auf der Zeigerachse sitzenden Schleppsegmentes 8 eintritt, werden die Kontakte des Schleppschalters 6 geöffnet. Der Regelvorgang ist beendet, und der Antriebsmotor 1 läuft mit der nunmehr eingestellten Drehzahl weiter.

Sinkt,Jetzt, „die* dem Speicher entnommene Wassermenge, so steigt infolge der zuviel geförderten Wassermenge der Druck des Speichers 3 an, und der Zeiger des Manometers 4 schlägt nach rechts ausv- Durch das Schleppsegment 8 wird nunmehr der Schleppschalter 7 geschlossen und der Anker 9 des Hilfsmotors mit der Feldwicklung in Reihe an das Netz gelegt. Der Hilfsmotor läuft im Uhrzeigersinn an und verstellt den Regelwiderstand 12 im Sinne einer Drehzahlerniedrigung des Antriebsmotors 1. Durch die Drehzahlerniedrigung wird die Fördermenge der Pumpe 2 langsam herabgesetzt, bis sie schließlich mit der entnommenen Wassermenge übereinstimmt. In diesem Augenblick kehrt der Zeiger des Manometers 4, welcher während des Regelvorganges noch weiter nach rechts ausschlug, seine Bewegung um und öffnet die Kontakte des Schleppschalters 7. Der Motor ι läuft wieder mit der neu eingestellten Drehzahl weiter. Die geförderte Wassermenge ist um einen geringen Betrag kleiner als die entnommene Wassermenge, und der Druck des Speichers geht allmählich auf seinen Mittelwert zurück. .

In Abb. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei welchem außer den in der Sollzone angeordneten, Schaltern noch ein weiterer Schalter vorgesehen ist, welcher eine schnellere Regelung bewirkt als der entsprechende in der Sollzone angeordnete Schalter.

Der Gleichstrommotor α ist an die Sammelschienen ^t: angeschlossen. Die vom Antriebsmotor angetriebene Pumpe ist der Einfachheit halber nicht dargestellt. Der Antriebsmotor« kann durch ein Schütz c mit der Arbeitswicklung C₀ an die Sammelschienen ^ angeschlossen und von ihnen getrennt werden. Durch das Schütz c werden zwei Hilfsschalter mit den Kontakten C₁, C₂, C₃ gesteuert. Die Drehzahl des Motors α mit Nebenschluß wicklung wird durch den Nebenschlußregler e beeinflußt. Dieser besteht aus einem Antriebsmotor ti, der zur Veränderung des Wider-Standes t dient. Am Steuerhebel des Widerstandes t ist ein Anschlag vorgesehen, durch den die Schalter w und χ mit den Kontakten X₁ und X₂ bewegt werden können. Zur Änderung der Drehrichtung des Motors ti dienen die Schützenschalter q und r mit den Arbeitswicklungen q₀ und r₀. Die Schütze q

und r haben Hilfskontakte q_% und r_x zur gegenseitigen Verriegelung der Hauptschalter^ und r.

Zum Anlassen des Motors α dient der Selbstanlasser d, der entsprechend dem Nebenschlußregler e aufgebaut ist. Der Motor m dient zur Veränderung des Widerstandes s. Der Anschlag am Hebel des Widerstandschalters wirkt mit den Schaltern α und ν zusammen. Der Schalter« hat die KontakteU₁ und U₂ und der Schalter ν die Kontakte V₁ und V₂. Die Drehrichtung des Motors m wird durch die beiden Schütze ο und ρ mit den Arbeitswicklungen O₀ und p_Q bestimmt. Von den beiden Schützen ο und ρ werden auch zwei Hilfsschalter O₁ und p_x gesteuert; die zur gegenseitigen Verriegelung der Hauptschalter 0 und ρ dienen.

Förderleistung und Verbrauch bestimmen die Stellung des Gewichtsakkumulators b, an dem außer der Schleppschieneh Knaggen/ und k befestigt sind. Durch die Schleppschiene h werden die Schalter/ und g gesteuert und durch, die Knaggen/ und k der Schalter i.

Schalter y dient zur In- und Außerbetriebsetzung der gesamten Anlage. Um den Antrieb auch dann anlassen zu können, wenn der Gewichtsakkumulator b sich in seiner niedrigsten Stellung befindet, beispielsweise nach einer längeren Betriebspause, ist der Druckknopfschalterz mit den beiden Kontakten Z₁ und z« vorgesehen.

Vor Inbetriebsetzung der Anlage ist der Schaltery und das Schütze ausgeschaltet. Der Selbstanlass er d befindet sich in der Nullstellung. Der Nebenschl'ußregler£· hat eine beliebige Zwischenstellung, und der Gewichtsakkumulator b steht ganz unten.

Wird der Schalter y 'eingelegt und der Knopf ζ gedrückt, so fließt ein Strom von der Plussammeischiene über C₃, den Schalter y, den Sammler i, den Kontakt X₂ des Schalters x, den Kontakt Z₁ des Druckknopfschalters z, den Kontakt r_t des Schützes r und die Arbeitswicklung q₀ des Schützes q zur Minussammelschiene. Das Langsamschütz q spricht daher an und schaltet den Hilfsmotor η des Nebenschlußreglers e auf Vorwärtslauf, so daß der im Stromkreis der Nebenschlußwicklung des Hauptmotors α liegende Widerstand/ sinkt. Ist der Hebel des Widerstandschalters in seiner äußersten Rechtsstellung angelangt, so schaltet der an ihm befestigte Anschlag den Schaltern von Kontakt^ auf den Kontakt^. Hierdurch wird der Stromkreis der Arbeitswicklung q₀ geöffnet und der Motor« stillgesetzt. Hingegen wird ein Stromkreis geschlossen, der von der Plussammeischiene über den Schaltery₃ den Schalter/, den Kontakt Jc₁ des Schalters λ:, den zunächst geschlossenen Kontakt M₁ des Schalters u und die Arbeitswicklung C₀ des Hauptschalters c zur Minussammelschiene führt. Der Hauptschalter c spricht daher an, und der obere der beiden mit ihm verbundenen Hilfsschalter überbrückt den Stromzweig, der über die Kontakte U₁, X₁ und C₁ führt. Der untere der beiden mit dem Schaltern verbundene Hilfsschalter stellt folgenden Stromkreis her: Plussammeischiene., Kontakt^, Kontakt v» des Schalters v, KQntakt/;^ Arbeitswicklung O₀ des elektromagnetischen Schalters o, Minussammelschiene. Hierdurch spricht der Schalter ο an, und der Motor m beginnt vorwärts zu laufen und schließt hierbei den Anlaßwiderstand s allmählich kurz. Der Hauptmotor α läuft demnach mit Vollerregung an. Wenn der- Arm des Anlassers 5 bei seiner Rechtsbewegung den Stromkreis der Arbeitswicklung O₀ öffnet, wird der Hilfsmotor m stillgesetzt. Durch die Bewegung des Schalters ν vom Kontakt V₂ auf den Kontakt V₁ wird dann folgender Stromkreis geschlossen: Plussammeischiene, Kontakt C₃, 8g Kontakt V₁, Kontakt Z₂ des Druckknopfschalters z, den geschlossenen Schalterg, Schalter w, Kontakt q_v Arbeitswicklung r₀ des elektromagnetischen Schalters r, Minussammelschiene. Das Schnellschütz ? schaltet den Hilfsmotor η auf Rücklauf, so daß der Widerstand / allmählich wieder vorgeschaltet wird und der Motors seine Drehzahl steigert. Die höchste Pumpendrehzahl ist erreicht, wenn der Arm des Widerstandschalters den Schalter w öffnet und dadurch den Hilfsmotor η stillsetzt. Da die Preßpumpe mit maximaler Drehzahl läuft, steigt der Gewichtsakkumulator b lind schaltet beispielsweise kurz vor dem Erreichen seiner Mittelstellung durch die Schleppschiene h den Steuerschalterg· aus, so daß der Hilfsmotor η stillgesetzt wird und der Hauptmotor α mit konstanter Drehzahl weiterläuft. Nach Überschreiten der Mittelstellung schaltet die Schleppschiene h des Gewichts- akkumulatorsb den Schalter/ ein, wodurch über das Langsamschütz q der Hilfsmotor η auf Vorlauf geschaltet und die Drehzahl des Hauptmotors α gesenkt wird. Die Drehzahl des Hauptmotors α wird so lange herabgesetzt, bis der Gewichtsakkumulator & zu sinken beginnt und hierbei die Schleppschiene h den Steuerschalter/ ausschaltet. Sinkt der Gewichtsakkumulator b noch weiter, so wird der Schalterg" durch die Schleppschieneh wieder. geschlossen, der Motor« auf Rücklauf geschaltet und die Drehzahl des Hauptmotors a erhöht. Beginnt jedoch der Akkumulator zu steigen, bevor der Schalter g betätigt wird, so wird der Schalter / wieder geschlossen und die Dreh'zahl des Hauptmotors a weiter herabgesetzt. Es findet somit eine

leicht pendelnde Bewegung um die Normal-Stellung des Gewichtsakkumulators b statt. In der Normalstellung des Gewichtsakkumulators b hat die Preßpumpe angenähert stets die dem jeweiligen Verbrauch entsprechende Drehzahl, so daß bei plötzlicher Verbrauchsänderung der Akkumulator sowohl nach oben als auch, nach unten den größtmöglichen Ausgleichweg vor sich hat. Ist eine Verbrauchspitze so groß und lang dauernd, daß die maximale Fördermenge nicht mehr ausreicht, um den Bedarf zu decken, so setzt der Akkumulator unten auf. Dies ist bei richtiger Auslegung der Steuerapparate 'ein Zeichen dafür, daß die Pumpenanlage zu klein bemessen ist. Erreicht der Gewichtsakkumulator b etwa infolge lang dauernder geringer Wasserentnahme seine höchste Stellung, so schaltet der Knaggenk den Grenzschalter/ und damit den Hauptschalter c aus; der Motor wird stillgesetzt, und der Selbstanlasser d läuft in seine Anfangsstellung zurück, da der obere der beiden mit dem Hauptschalter^ verbundenen Hilfsschalter den Stromkreis der Arbeitswicklung/J₀ des RücklaufSchützes ρ schließt. Dieser Stromkreis verläuft von der Plussammeischiene über den Kontakt C₂, U%, O₁ und die Arbeitswicklung p_Q zur Minussämmelschiene. Nachdem der Gewichtsakkumulator & infolge von Wasserentnahme wieder ein kurzes Stück gesunken ist, schaltet der Knaggen I den Grenzschalter/ wieder ein, und der Motor« läuft von neuem an.

Statt den elektrischen Antrieb in der Höchststellung des Gewichtsakkumulators stillzusetzien, kann auch ein Umlauf geöffnet oder die Pumpe auf Leerlauf geschaltet werden, was in an sich bekannter Weise sowohl auf elektrischem als auch auf mechanischem Wege geschehen kann. Hierbei tritt zweckmäßig an Stelle des Selbstanlassers ein Handanlasser, wodurch sich eine Vereinfachung der Schaltung ergibt. Wird in einer beliebigen Betriebsstellung der Schalter y geöffnet, so fällt sofort das Hauptschütz c heraus, der Hauptmotor α kommt zum Stillstand, der Selbstanlasser d geht in seine Nullstellung zurück, und der Nebenschlußregler <e bleibt auf der zuletzt innegehabten Zwischenstellung stehen. Gegenüber der üblichen Regelsteuerung, bei der die Bewegung des Gewichtsakkumulators direkt auf den Regler übertragen wird, ergeben sich folgende Vorteile: Mechanische Unabhängigkeit des Gewichtsakkumulators vom Regler. Die höchst zulässige Hinaufbzw. Hinabregelung des Motors kann besonders mit Rücksicht auf den elektrischen Betrieb, wenn einmal festgelegt, nicht überschritten werden. Es ist unter Umständen ausführbar, für die Aufwärtsregelung eine andere Regelgeschwindigkeit vorzusehen als für die Abwärtsregelung. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß bei dem kleinen Hilfsmotor« mittels eines Schützes durch Feldschwächung die Drehzahl gesteigert wird. Elektromagnetische Getriebeschaltung führt zum gleichen Ziel.

Die hohe Regelgeschwindigkeit bewirkt, daß der Akkumulator so schnell wie irgend möglich in seine Normalstellung zurückgeführt wird. Durch Anwendung von Schleppstatt Anstoßscnaltern für die Schalter/ und ,g wird ein tinerwünschtes Überregeln vermieden. Auch bei tiefster Akkumulatorstellung kann durch die dargestellte Verriegelungseinrichtung Anlauf bei starkem Feld erfolgen, ohne daß ein weiterer Nebenschlußregler -Verwendung findet.

Bei Kompressor- und Gebläseanlagen tritt an Stelle der Wegschaltung durch den Akkunullator eine Kontaktmanometerschaltung, Der Normalstellung des Akkumulators entspricht dann die Normalstellung des Manometers, das ebenfalls mit Doppelkontakten und Schleppschaltern!ausgebildet werden kann, obgleich letztere bei gasförmigem Förderstoff meist nicht^ erforderlich sind.

Bei Gasfernversorgungen und ähnlichen Anlagen arbeitet die hier angegebene Regelsteuerung entweder auf konstanten Druck am Leitungsanfang oder auf konstanten Druck am Leitungsende.

Ein weiterer Vorteil der Einrichtung liegt darin, daß es leicht möglich ist, mehrere Akkumulatoren abwechselnd auf ein und denselben Antrieb arbeiten zu lassen, was bei rein mechanischer Regelung nicht ohne weiteres ausführbar ist.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   I. Einrichtung zur Regelung von Pumpen, Gebläsen, Kompressoren u. dgl., insbesondere von solchen mit elektrischem Antrieb, bei welcher der Regelvorgang durch Kontaktgabe eiües Meßinstruments eingeleitet wird und die Kontaktgabe während des Regelvorganges aufrechterhalten bleibt, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem Instrument bei Überschreitung eines bestimmten Wertes der zu regelnden Größe (Druck, Volumen) geschlossene Kontakt z. B. eines Schleppschalters, dessen Betätigungsorgan von dem Meßinstrument bewegt wird, geöffnet wird, sobald die Überschreitung nach Erreichen eines Höchstwertes wieder abnimmt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch· 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechung der Kontakte innerhalb einer bestimmten Sollzone stattfindet, beispiels-

   weise dadurch, daß die Schlepp schiene |
   für die Schleppschalter eine dieser Zone
   entsprechende Lange besitzt.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2,
   dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb
   der Sollzone weitere von dem Meßinstrument gesteuerte Kontaktvorrichtungen an

   geordnet sind, welche eine Regeleinrichtung (z. B. Feldschwächung des Hilfsmotors, Getriebeschaltung o. dgl.) steuern, die schneller wirkt als die Regeleinrichtung, welche von den in der Sollzone liegenden Kontaktvorrichtungen gesteuert wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen

   HERLOI. GEDRUCKT IN DER REICHSDRUCKEREI