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Kompressoranlage Die Erfindung betrifft Kompressoranlagen, die elektromotorisch
angetriebene Kompressoren aufweisen, welche bei verschiedenen Um@drehungszahlen
und bei verschiedenen Belastungen arbeiten.
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Es sind Kompressoranlagen mit Anlaßvorrichtungen bekannt, die derart
wirken, daß der Kompressor, nachdem die Luft im Druckluftbehälter unter einem bestimmten
Maximaldruck steht und der Kompressor stillgesetzt ist, entlastet wird, indem die
beiden Zylinderräume mit der Außenluft derart in Verbindung gesetzt werden, daß
der Kompressor vom Motor aus mit wenig Kraftverbrauch angelassen werden kann und
erst nach Erreichen einer bestimmten Geschwindigkeit die beiden Zylinderräume wieder
mit der Druckleitung bzw. Saugleitung in Verbindung gesetzt werden. Bei dieser Anordnung
wird also der Kompressor bei Beschleunigung vom Stillstand oder Leerlauf auf eine
Arbeitsdrehzahl entlastet.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektromotorische Kompressoranlage
zu schaffen, bei der der Kompressor mit verschiedenen Arbeitsdrehzahlen betrieben
werden kann, so daß ein beträchtlicher Teil der Kompressionsarbeit bei niedriger
Drehzahl mit herabgesetzter Belastung und gutem Wirkungsgrad geleistet wird, wodurch
die Kosten für die Kompressionsarbeit vermindert werden.
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Hierzu und zur Erreichung anderer Vorteile wird eine Kompressoranlage
vorgesehen, die einen Kompressor nebst Antriebsmitteln zur Betätigung des Kompressors
zur Kompressionsarbeit bei verschiedenen Arbeitsdrehzahlen, ein Mittel zur Änderung
der
Kompressorgeschwindigkeit sowie impulsgebende Mittel, die mit dem die Drehzahl des
Kompressors ändernden Mittel zu gemeinsamer Arbeit zusammengeschaltet sind, und
eine Vorrichtung zur Entlastung des Kompressors enthält und erreicht dies dadurch,
daß die Antriebsmittel elektromotorisch sind und aus wenigstens einem elektrischen
Hauptmotor bestehen und daß ein elektrischer Hilfsmotor vorgesehen ist, der den
elektrischen Hauptmotor auf wenigstens eine der verschiedenen Arbeitsgesch%vindigkeiten
beschleunigen kann, und daß eine Entlastungsvorrichtung angeordnet ist, die den
Kompressor bei Beschleunigung auf die verschiedenen Arbeitsdrehzahlen entlastet.
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Eine erfindungsgemäße Anlage kannbeispielsweise so ausgebildet werden,
daß die Impulse zur Änderung der Kompressordrehzahl Druckimpulse sind, die von .dem
durch den Kompressor komprimiertenArbeitsmedium erhalten werden. Der Kompressor
kann beispielsweise so angeordnet werden, daß er komprimierte Luft in ein Druckluftsystem
liefert, das einen Aufnehmer enthält, in dem sich der Druck innerhalb gewisser Grenzen
ändern kann und der mit druckbetätigten Schaltern verbunden ist, die Impulse zur
Änderung der Drehzahl des Kompressors der Anlage derart steuern, daß dieser Kompressor
soweit wie möglich .mit einer Drehzahl arbeitet, die den größtmöglichen Wirkungsgrad
ergibt.
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Eine andere erfindungsgemäße Anlage kann beispielsweise so ausgebildet-
sein, daß die Impulse zur Änderung der Kompressordrehzahl von einem Mittel geliefert
werden, das den -Energieverbrauch in .einer elektrischen Kraftanlage steuert und
dafür sorgt, daß der Kompressor nach Möglichkeit bei herabgesetzter Belastung mit
hohem Wirkungsgrad während jener Zeiten des Tages oder der Nacht arbeitet, in,denen
billige elektrische Kraft zur Verfügung steht. Eine solche Anlage kann vorzugsweise
mit einem Aufnehmer für das komprimierte Medium versehen sein, der so groß ist,
daß der Kompressor in der Regel während eines Zeitabschnittes nicht betätigt zu
werden braucht, in der hohe Kosten für elektrische Kraft berechnet werden oder wenn
das elektrische Leitungssystem hoch belastet ist.
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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist im folgenden
unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen beschrieben.
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Fig. i ist ein schematischer Grundriß der erfindungsgemäßen Anordnung,
und Fig. 2 a und 2-b zeigen schematisch die Schaltungen und Stromkreise der Anlage
gemäß Fig. i. Die dargestellte Kompressoranlage besteht aus einem Kompressor i,
der ein komprimiertes Medium,. z. B. komprimierte Luft, einem Aufnehmer z zuführt,
der an ein Verbrauchssystem 3 für das komprimierte Medium angeschlossen ist. Der
Kompressor i wird durch einen Elektromotor 4 über ein Untersetzungsgetriebe 5 angetrieben.
Ein kleiner elektrischer Hilfsmotor 6 ist auf derselben Welle wie der Hauptmotor
4 vorgesehen und dient zur Beschleunigung des Hauptmotors auf die Drehzahlen, mit
denen dieser den Kompressor antreiben soll. Der Kompressor ist mit einer elektromagnetischen
Entlastungsvorrichtung 7 üblicher Bauart versehen, die den Kompressor entlastet,
während der Hauptmotor 4 durch den Hilfsmotor 6 beschleunigt wird. Ein Schaltmittel
8 steuert die Motoren und die Entlastungsvorrichtung in Abhärngigkeit von Impulsen,
die von zwei druckbetätigten Schaltern g und io geliefert werden, welche an den
Aufnehmer 2 angeschlossen sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der
Hauptmotor 4 ein Polwechselmotor, der so ausgebildet und angeordnet ist, daß er
denKompressor zwecks Lieferung vonKompressionsarbeit mit zwei verschiedenen Drehzahlen
antreibt, wobei die kleinere Drehzahl beispielsweise die Hälfte der größeren Drehzahl
ist. Solche Polwechselmotoren sind an sich bekannt und bilden keinen Gegenstand
dieser Erfindung. Der Hauptmotor 4 kann auch ein Elektromotor sein, der mit mehreren
Wicklungen versehen ist, damit er mit verschiedenen Drehzahlen arbeiten kann. Der
Hauptmotor leann ein Asynchronmotor oder ein Synchronmotor sein, und er kann naturgemäß
so ausgebildet sein, daß er bei mehr als zwei verschiedenen Drehzahlen arbeiten
kann, wodurch freilich das Schaltmittel 8 komplizierter wird.
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Die oben beschriebene Anlage, die bei einem absoluten Maximaldruck
von 8 kg/cm2 arbeiten soll, wirkt in folgender Weise: Geht man aus von einer Normalbedingung,
bei der die Anlage gearbeitet hat und an ein System für komprimierte Luft angeschaltet
ist, in dem der Druck einen Wert erreicht hat, bei dem der Kompressor entlastet
und in Ruhe ist, und nimmt man an, daß der Druck im Aufnehmer 2 auf 7,7 kg/em2 absoluten
Druck fällt, dann läuft der Hilfsmotor 6 an und beschleunigt den keinen Strom führenden
Motor 4 auf die niedrige Arbeitsdrehzahl. Der -Hauptmotor ¢ wird dann angeschlossen,
der Hilfsmotor wird abgeschaltet, und die Entlastungsvorrichtung 7 wird unwirksam
gemacht, so daß der Kompressor beginnt, komprimierte Luft dem Aufnehmer :2 zuzuführen.
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Wenn nun der Druck im Aufnehmer 2 bei Langsamlauf -des Hauptmotors
4 weiter auf 7,5 kg/cm2 fällt, dann wird die Entlastungsvorrichtung 7 wieder betätigt,
der Hauptmotor wird abgeschaltet und der Hilfsmotor angeschaltet, so .daß er den
Hauptmotor und den Kompressor auf die hohe Drehzahl beschleunigt. Dann wird der
Hauptmotor wieder angeschaltet, der Hilfsmotor wird abgeschaltet, und die Entlastungsvorrichtung
wird unwirksam gemacht, so daß der Kompressor jetzt komprimierte Luft dem Aufnehmer
2 bei hoher Drehzahl zuführt.
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Wenn nun während der Arbeit des Kompressors bei hoherDrehzahl derDruck
auf 7,8 kg/cm2 steigen sollte, dann wird der Motor auf die niedrige Drehzahl umgeschaltet,
auf welche er sich dann verlangsamt, ohne d:aß der Hilfsmotor oder die Entlastungsvorrichtung
betätigt wird.
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Wenn der Druck im Aufnehmer 2 während des Langsamlaufs .des Hauptmotors
4 auf 8 kg/cm2 steigen sollte, dann wird der Hauptmotor abges
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chaltet und bleibt stehen, und die Entlastungsvorrichtung wird betätigt, so daß
der Kompressor unbelastet stehenbleibt.
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Die Einzelheiten der oben allgemein beschriebenen Anlage werden nun
im folgenden eingehender unter Bezugnahme auf .die schematischen Fig. 2 a und 2
b beschrieben. Diese Figuren zeigen das Schaltmittel 8 und die damit verbundenen
Vorrichtungen. Das Schaltmittel 8 besteht aus einem Schalter A für niedrige Drehzahl,
einem Schalter B für hohe Drehzahl, einem Schalter C für den Hilfsmotor und einem
Schalter F. Außerdem umfaßt dieses Schaltmittel ein Zwischenrelais D für niedrige
Drehzahl und ein Zwischenrelais E für hohe Drehzahl und außerdem einen Transformator
1VI. Der druckbetätigte Schalter 9 enthält einen Kontakt G, der geschlossen wird,
wenn der Druck auf 7,5 kg/cm2 fällt, und der geöffnet wird, wenn der Druck auf 7,8
kg/om2 steigt. Der druckbetätigte Schalter io weist einen Kontakt H auf, der geschlossen
wird, wenn der Druck auf 7,7 kg/cm= fällt, und der geöffnet wird, wenn :der Druck
auf 8 kg/cm2 steigt.
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In der Fig. 2 a sind die den Hauptstrom führenden Kreise zur besseren
Hervorhebung durch kräftige Linien dargestellt, während die die Steuerströme führenden
Kreise durch dünne Linien dargestellt sind.
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ii bedeutet die Stromzuleitung eines Dreiphasenwechselstromsystems,
dessen verschiedene Phasen bei 12, 13 und 14 angedeutet sind, während 15 der Erdleiter
ist. Die Schaltung gemäß Fig. 2 w ist an die Schaltung gemäß Fig. 2b bei a bis
l angeschlossen. Von der Zuleitung i i führen Leitungen 16 und 17 zu den
Schaltern A und B für niedrige bzw. hohe Drehzahlen des Hauptmotors
und eine Leitung i8 überSicherungenN zumSchalterC des Hilfsmotors. Der Steuerstrom
wird den Leitungen 13, 14 über die Drähte i9 und 2o und Sicherungen O entnommen
und den Schaltern A, B, C
und F sowie der Primärwicklung 21 des Transformators
i11 zugeführt, dessen Sekundärwicklung 22 die Spulen der Relais D und E und die
Spule K der Entlastungsvorrichtung 7 speist.
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Der Schalter A für niedrige Drehzahl ist neben seinen im Stromkreis
des Hauptmotors liegenden Hauptkontakten mit einer Spule A : i und Hilfskontakten
A ::2 und A : 3 sowie mit einem Kontakt <1 :4 eines Überstromrelais 23 versehen.
Der Schalter B ist in ähnlicher «reise mit im Stromkreis des Hauptmotors liegenden
Hauptkontakten und einer Spule B : r, Hilfskontakten B : 2 und B:3
und
einem Kontakt B :4 eines Überstromrelais 24 versehen. Der Schalter C des
Hilfsmotors 6 ist mit im Stromkreis des Hilfsmotors liegenden Hauptkontakten, einer
Spule C : i, einem Hilfskonktakt C : 2 und einem Kontakt C : 3 eines überstromrelais
25 versehen. Das Zwischenrelais D weist eine Spule D : i und Hilfskontakte
D : 2 bis D:5 auf, von denen der Kontakt D : 5 mit Verzögerung einschaltet.
Das Zwischenrelais E weist eine Spule E : i und Hilfskontakte E : 2 bis E : 4 auf,
von denen der Kontakt E:4 so ausgebildet ist, daß er mit Verzögerung anschaltet.
Der Schalter F ist schließlich finit im Stromkreis des Hauptmotors liegenden Hauptkontakten
und mit einer Spule F : i und einem Hilfskontakt F : 2 versehen. L bezeichnet den
Kontakt eines Druckknopfschalters, durch den die ganze Kompressoranlage angehalten
werden kann.
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Wenn die Anlage zur Arbeit bereit ist, der Kompressor stillsteht und
in dem Druckluftsystem und im Aufnehmer 2 voller Druck herrscht, dann sind die Schalter
A, B, C und F geöffnet und der Hauptmotor 4 sowie der Hilfsmotor 6 infolgedessen
abgeschaltet. Die Zwischenrelais D und E sind dann ebenfalls abgeschaltet und lassen
den Kontakt D :4 geschlossen, so daß die Spule K erregt ist und das Entlastungsventil
7 offen hält. Infolgedessen ist der Kompressor beim Stillstand entlastet, und die
beiden druckbetätigten Schalter haben ihre Kontakte geöffnet, wie dies in Fig. 2
a und 2 b dargestellt ist.
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Wenn nun der Druck auf 7,7 kg/cm2 absoluten Druck fällt, dann schließt
der druckbetätigte Schalter i o seinen Kontakt H. Die Spule D : i
des Zwischenrelais D wird dann erregt, und die Kontakte D : 2 und
D : 3 werden gleichzeitig mit der Offnung des Kontaktes D :4 geschlossen.
Der Kontakt D : 5
arbeitet verzögert und -wird erst nach einer bestimmten,
eingestellten Zeit geschlossen. Der Kontakt D :2 schließt den Stromkreis über die
Spule C : i des Schalters C für den Hilfsmotor, so daß dieser Schalter geschlossen
wird, und der Hilfsmotor beginnt, den Hauptmotor auf die niedrige Drehzahl zu beschleunigen.
Beim Schließen des Schalters C fließt wieder Strom zur Entlastungsvorrichtung 7,
deren Stromkreis bei D:4 geöffnet war, und zwar jetzt durch einen Kreis über den
Kontakt C : 2. Wenn die für den Kontakt D : 4 festgelegte Verzögerungszeit abgelaufen
ist, hat der Hilfsmotor 6 Zeit zur Beschleunigung des Motors 4 auf die niedrige
Drehzahl gehabt, und wenn der Kontakt D : 5 geschlossen wird, wird die Spule
A : i erregt, so daß der Schalter A geschlossen wird und den Hauptmotor zur
Arbeit bei niedriger Drehzahl anschaltet. Beim Schließen des Schalters A wurde der
Strom zur Spule C : i bei A : 3 unterbrochen, so daß der Schalter C geöffnet wurde
und den Hilfsmotor abschaltete. Beim Offnen des Schalters C wurde der Strom nach
K bei C : 2 unterbrochen, und entsprechend hält die Spule K das Entlastungsventil
7 nicht länger geöffnet. Dieses Ventil schließt daher, und der Kompressor beginnt
zu arbeiten.
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Wenn der Druck im Aufnehmer 2 bei Langsamlauf des Motors auf 7,5 kg/cm2
sinkt, dann schließt der druckbetätigte Schalter 9 seinen Kontakt G. Die Spule E
: i im Zwischenrelais E wird dann erregt, und das Relais E unterbricht den Stromkreis
der Spule A : i beim Kontakt E : 3, so daß der Schalter A sich öffnet. Gleichzeitig
schließt der Kontakt E : 2 im Relais E den Stromkreis zur Spule C : i, so daß der
Schalter C geschlossen wird; der Hilfsmotor läuft an und beschleunigt den Hauptmotor
auf die hohe Drehzahl. Beim Schließen des Schalters C würde der Stromkreis zur Spule
K des Entlastungsventils 7 bei C ::2 geschlossen, so daß dieses Ventil geöffnet
und der Kompressor entlastet
wird. Nach einer vorbestimmten Zeit
wird der Kontakt E : 4 geschlossen; der Schalter B wird geschlossen und schaltet
den Hauptmotor für die hohe Drehzahl um. Der Kontakt E : 4 hat ebenfalls den Stromkreis
für F : i geschlossen, so daß F geschlossen wurde. Beim Schließen von B wurde der
Stromkreis nach C : i geöffnet, so daß der Schalter C geöffnet und der Hilfsmotor-
abgeschaltet wird und das Entlastungsventil 7 geschlossen wurde. Der Hauptmotor
4 läuft nun mit hoher Drehzahl, und der Kompressor arbeitet wieder. Wenn der Druck
bei mit hoher Drehzahl arbeitendem Kompressor auf 7,8 kg/cm2 steigt, dann öffnet
der druckbetätigte Schalter 9 den Kontakt G. Der Stromkreis der Spule E: r des Zwischenrelais
E wird dann geöffnet, und dieses Relais geht in die in Fig. 2 b dargestellte Stellung
zurück. Der Kontakt E : 4 wird dann ohne Zeitverzögerung geöffnet, und der Strom
zu den Spulen B : i und F : i wird unterbrochen, so daß der Schalter B für hohe
Drehzahl und der Schalter F geöffnet werden. Beim Enterregen des Relais E wurde
der Kontakt E : 3 geschlossen, und beim Öffnen der Schalter B und F werden die Kontakte
B : 2 und F::2 geschlossen. Da der Kontakt D : 5 des Relais D bereits
geschlossen ist, wird nun der Stromkreis zur Spule A : i des Schalters
A für niedrige Drehzahl geschlossen, und die Spule A : i wird erregt. Infolgedessen
wird der Schalter A geschlossen und schaltet den Hauptmotor 4 auf niedrige Drehzahl
um. Der Kontakt A : 3 im Schalter A wurde geöffnet, als der Schalter A geschlossen
wurde, und verhindert ein Anlauden des Hilfsmotors -6, wenn der Hauptmotor von der
hohen auf die niedrige Drehzahl übergeht. Der Kontakt A :.2
wurde ebenfalls
geöffnet und verhindert ein Schließen des Schalters B, solange der Schalter
A
geschlossen ist.
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Wenn bei langsam laufendem Hauptmotor der Druck auf 8 kg/cm2 steigt,
dann öffnet der druckbetätigte Schalter io den Kontakt H und unterbricht den Strom
zur Spule D : i des Relais D,
welches seinerseits den Stromkreis nach
A : i beim Kontakt D : 5 ohne Zeitverzögerung öffnet, so daß der Schalter A geöffnet
wird und der Hauptmotor abgeschaltet wird und stehenbleibt. Beim Enterregen des
Relais D wurde der Kontakt D : 4 geschlossen, so daß die Spule K erregt
und das -Entlastungsventil7 geöffnet wurde. Entsprechend ist der Kompressor im Ruhezustand
unbelastet.
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Die oben beschriebene und in den Zeichnungen dargestellte Kompressoranlage
stellt nur ein Ausführungsbeispiel dar, und die Einzelheiten der erfindungsgemäßen
Anordnung können in verschiedener Weise geändert werden, ohne daß der Bereich der
Erfindung verlassen wird. Beispielsweise können die Schaltmittel 8 derart angeordnet
und ausgebildet werden, daß der Hilfsmotor 6 auch nach der Beschleunigung des Hauptmotors
4 auf die hohe Drehzahl angeschaltet bleibt und den Hauptmotor danach beim Antrieb
des Kompressors unterstützt. Der Hilfsmotor kann so angeordnet und ausgebildet werden,
daß er den elektrischen Hauptmotor und den Kompressor bei der Kompression im Bereich
geringer Drehzahlen antreiben kann. In einigen Fällen kann der Hilfsmotor mit dem
Hauptmotor über eine lösbare Kupplung oder dergleichen verbunden sein, um den Hilfsmotor
mechanisch abtrennen zu; können; wenn der Hauptmotor den Kompressor antreibt.