-
Vorrichtung zum Regeln der Fördermenge von Kolbenverdichtern Die Vorschläge
zur Regelung der Fördermenge von Kolbenverdichtern sind mannigfach. Das Streben
der Konstrukteure geht dahin, eine stufenlose Regelung zu erreichen und dabei Verluste
nach Möglichkeit zu vermeiden.
-
Als praktisch verlustlose Regelung gilt diejenige, bei welcher dem
Zylinderraum ein zusätzlicher, schädlicher Raum zugeschaltet wird. Diese Regelvorrichtung
hat man auch bereits so ausgebildet, daß eine stufenlose Regelung erreicht werden
kann. Es ist vorgeschlagen worden, den Zuschaltraum während eines einstellbaren
Teiles des Kolbenweges zu- oder abzuschalten, um so den Einfluß des Zuschaltraumes
auf die Fördermenge nach Belieben verändern zu können. Ein weiterer Vorschlag ging
dahin, den Zusc'haltraum mittels eines Verdrängers, z. B. eines Kolbens, zu verändern.
-
Der erstgenannte Vorschlag hat den Nachteil, daß gesteuerte Ventile
erforderlich werden, wodurch die Konstruktion verwickelt -wird und infolge der bei
jedem Kolbenhub Bewegungen ausführenden Teile der Verschleiß, besonders an Ventilplatten,
groß ist. Die Veränderung des Zu-
Schaltraumes mittels eines Kolbens
hat den Nachteil, daß es schwierig ist, den Kolben., der einen großen Durchmesser
besitzt, abzudichten.
-
Zur stufenlosen Regelung der Fördermenge hat man auch bereits abhebbare
Saugventile verwendet, die während eines einstellbaren Teiles des Druckhubes offengehalten
werden. Diese Art der stufenlosen Regelung hat die gleichen Nachteile wie die vorgenannte
Regelung mittels während eines Teiles des Kolbenhubes zu- und abschaltbaren Zuschalträumen.
-
Ferner ist es bekannt, die Fördermenge von Kolbenverdichtern mittels
eines oder mehrerer in der Kolbenlauffläche im Zylinder vorgesehener abschließbarer
und drosselbarer, vom Arbeitskolben gesteuerter Öffnungen zu regeln. Mit einer solchen
Regelvorrichtung ist man jedoch nicht in der Lage, die Leistung des Verdichters
sehr weit herunterzudrücken. Es ist wohl denkbar, eine Öffnung in der Nähe des Hubendes
vorzusehen; jedoch ist dort der Platz bereits durch die vorhandenen Saug- und Druckventile
weitgehend in Anspruch genommen, so daß für die Regelöffnungen, die außerdem, je
weiter sie gegen das Hubende des Kolbens rücken, um so größer gemacht werden müssen,
der Platz fehlt. Man hat daher nur eine in der Hubmitte liegende Öffnung vorgesehen,
die bei doppelt wirkenden Verdichtern den beiden Verdichterräumen gemeinsam ist.
Bei vollständig geöffnetem Regelventil wird hierbei die Förderleistung des Verdichtern
ungefähr auf die Hälfte herabgedrückt. Zwischenleistungen werden dadurch erreicht,
daß man mit dem Regelventil den Gasdurchgang drosselt, wobei in der ersten Hälfte
des Verdichtungshubes das Gas zum Teil in die Saugleitung bzw. ins Freie ausgeschob;en
und zum Teil verdichtet wird, so daß man die Förderleistung des Verdichters zwischen
Voll- und ungefähr Halblast beliebig regeln kann. Diese Regelung ist mit einem gewissen,
jedoch kleinen Verlust verbunden, der sich durch die Drosselung ergibt. Es treten
nun häufig Fälle auf, in denen verlangt wird, daß die Leistung des Verdichters unter
Umständen bis auf Null herunterreguliert werden kann. Für solche Fälle ist die letztgenannte
Regulierung, die den Fachleuten unter der Bezeichnung »Lochregulierung« bekannt
ist, nicht geeignet.
-
Gemäß der Erfindung wird nun vorgeschlagen, eine Regelvorrichtung
mit einem oder mehreren durch einfache Absperrorgane zu- und abschaltbaren Zuschalträumen
mit einer solchen Regelvorrichtung zu vereinigen, bei der eine oder mehrere in der
Kolbenlauffläche im Zylinder vorgesehene abschließbare und drosselbare, vom Arbeitskolben
gesteuerte Öffnungen verwendet sind. Durch die Vereinigung dieser beiden an sich
bekannten Regeleinrichtungen ist man in der Lage, mit der Lochregulierung die Fördermenge
beliebig weit, sogar bis auf Null herunterzudrücken, wenn gleichzeitig der oder
die Zuschalträum,e dem Verdichtungsraum zugeschaltet sind.
-
Die bei der vorgeschlagenen Regelvorrichtung durch die Verwendung
der Lochregulierung auftretenden Drosselverluste sind verhältnismäßig klein, so
daß die vorgeschlagene Regeleinrichtung praktisch als verlustfreie, stufenlose Regulierung
angesprochen werden kann. Sie hat aber den großen Vorteil, daß sie keinerlei im
Hubtakte der Maschine gesteuerte Organe besitzt.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt, und zwar zeigt Abb. z einen. Längsschnitt eines doppelt wirkenden Verdichterzylinders,
Abb. 2 ein Diagramm.
-
Der Verdichterzylinder ist mit r und der Arbeitskolben mit :2 bezeichnet.
Für jeden Verdichtungsraum des Zylinders ist ein Zuschaltrauni 3 bzw. q: vorgesehen,
der mittels der Ventile 5 bzw. 6 mit dem zugehörigen Verdichterraum in Verbindung
gebracht oder von diesem abgesperrt werden kann. In Hubmitte des Zylinders ist eine
Öffnung 7 angeordnet, die mittels des Ventils 8 beliebig weit geöffnet werden kann.
-
Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtungen wird an Hand des
in Abb. 2 gezeigten Diagramms klar. Wenn die Ventile 5, 6 und 8 in der Geschlossenstellung
sind, so arbeitet der Verdichter mit Vollast. Es ergibt sich dann das ausgezogen
gezeichnete Diagramm a, b, c, d. Werden die Zuschalträume 3 und q. durch
Öffnen der Ventile 5 und 6 zugeschaltet, so verläuft die Verdichtungslinie von a
nach b' und desgleichen die Rückexpansionslinie von c nach d' flacher. Die Abinessung
der Zuschalträume 3 und q. sind beispielsweise derart gewählt, daß die Förderleistung
des Verdichters auf die Hälfte herabgedrückt werden kann. Die Förderleistungen zwischen
der halben und der Volleistung und der halben und der Mindestleistung werden durch
die zusätzliche Verwendung der durch die Öffnung 7 und das Ventil 8 verkörperten
Lochregulierung erreicht. Bei abgeschalteten Zuschalträumen 3 und q. kann beispielsweise
nach der gestrichelt gezeichneten Linie b" gefahren werden. Bis zum Überdecken der
Öffnung 7 durch den Kolben 2 verläuft die Verdichtungslinie wegen der dabei eintretenden
Drosselung bis zum Punkt e flacher, daran schließt sich bis zum Punkt b" die normale
Verdichtung an. Sind außerdem die Zuschalträume 3 und q. zugeschaltet, so erfolgt
die Verdichtung nach der strichpunktierten Linie 8-b"'. Der bei vollständiger Überdeckung
der Öffnung 7 durch den Kolben erreichte Punkt, von dem ab die normale Verdichtung
beginnt, ist mit e' bezeichnet. Man sieht also, daß je nach dem Grad der Drosselung
der Öffnung 7 durch das Ventil 8 auf der Ausschublinie zwischen den Punkten b und
c jeder beliebige Punkt für den Ausschubbeginn und damit jede beliebige Fördermenge
gefahren werden kann.
-
Anstatt eines Zuschaltraumes 3 bzw. 4. und einer von dem Kolben 2
gesteuerten Regelöffnung 7 kÖnnen deren mehrere vorgesehen werden. Die gleiche Wirkung
wie mit mehreren Zuschalträumen läßt sich auch erreichen, wenn der Zuschaltraum
durch einen Verdränger, z. B. einen Kolben oder eine Flüssigkeit, veränderbar gemacht
wird. Auch in
diesem Falle kommen gesteuerte Organe in Wegfall.
Wegen der oben für die Ausführung angegebenen Nachteile wird dieselbe jedoch im
allgemeinen nicht vorzuziehen sein; sie liegt aber im Rahmen der Erfindung.