SE469437B - Reglersystem foer reglering av en rotationskompressors inre volymfoerhaallande - Google Patents

Description

i69 437 kompressorns olika trycknivåer styr läget hos en eller flera ventilkroppar på avloppssidan.

Genom att utforma en tryckaykännande kolv 6 i en kontrolldel med minst tvâ cylindriska änddelar 15, 15' med olika diametrar Dl, D2 kan kontrolldelen arbeta helt inom ett önskvärt omslagsområde "A" se figurerna 2 och 3.

Enbart tryckdifferenser och referenstryck påverkar den tryckavkännande kolven i kontrolldelen för anpassning av det inbyggda volymförhàllandet til rådande driftfall. För att kunna återföra kolven 6 vid kompressorstopp är kontrolldelen försedd med en fjäder 20, anordnad verkande vid kolvens ena ände.

FIGURBESKRIVNING Figur 1 visar ett reglersystem för reglering av en rotationskompressors inre volymförhållande.

Figur 2, 3 visar önskvärt omslagsomràde samt reglerdelens karaktäristik.

Figur 4 visar kontrolldelens läge vid driftfall med lågt tryckförhâll- ande (P1/P2) (till höger om den streckade linjen i fig 3) eller dellast (sänkt Pm) eller inför start.

Fig 5 visar kontrolldelens läge vid driftfall med högt tryckförhàll- ande (till vänster om den streckade linjen i fig 3).

BEsrmIvNING Av m UTFöRINGsExmæEL Reglersystemet för reglering av en rotationskompressors inre volym- förhållande enligt uppfinningen består huvudsakligen av en kontrolldel 1 och en manöverdel 2 förbunden med en ventilkropp 3 för reglering av det inre volymförhållandet i rotationskompressorn 5. Kontrolldelen 1 består av ett cylindriskt utrymme 7 med olika inre diametrar med en axiellt därtill anpassad rörlig kolv 6 med olika yttre diametrar, där kolven kan påverkas av fluidtryck och fjäderkraft. Vid kolvens 6 rörelse i det cylindriska utrymmet 7 kommer ena änden av kolvens mantelyta 15 med en diameter D1 att frilägga eller stänga för öppningar 11, 11' i det cylindriska utrymmets 7 vägg. Andra änden av kolven med en större diameter D2 påverkas huvud- sakligen av ett fluidtryck, vilket motsvaras av ett mellantryck härrör- 3 - 469 437 ande från rotationskompressorns arbetskammare 9. Nämnda fluidtryck tillförs genom en öppning i väggen till det cylindriska utrymmet 7 vid dess ena ändyta. På kolvens andra ändyta med diametern D1 verkar ett fluidtryck härrörande från rotationskompressorns högtrycksida 19, där fluidtrycket tillförs det cylindriska utrymmet 7 genom en öppning 10 i det cylindriska utrymmets ändyta. Kolven 6 har utformats med ett centralt parti 16 med mindre diameter än motsvarande diametrar hos omgivande änddelar 15, l5'. I det cylindriska utrymmets vägg är centralt anordnat en öppning för fluidtillträde från rotationskompressorns lågtrycksida 17 till utrymmet mellan det cylindriska utrymmets vägg och kolvens centrala avsmalnande midjeparti 16. Öppningarna 11, 11' i det cylindriska utrymmets vägg är belägna åtskilda och mellan den centrala öppningen 12 och ändytan med öppningen 10. Avståndet mellan öppningarna 11 och 11' och längden på kolvens änddel 15 är så vald att kolven bara samtidigt kan frilägga en och stänga för en annan av öppningarna 11 och 11'. Eventuellt kan öppningarna 11 och 11' utgöras av endast en anslutning, men uppdelningen i två axiellt förskjutbara anordnade öppningar ger möjlighet till en längre tätningsyta 15 på kolven 6. Öppningarna 11, 11' är förbundna med manöverdelens 2 kolvcylinderanordning. Manöverdelen 2 består av en kolvcylinderanordning, där kolvens 4 kolvstång är förbunden med Ventilkroppen 3 för reglering av det inre volymförhållandet i rotationskompressorn 5. Det cylindriska utrymmet på kolvstångssidan lä är anslutet till rotationskompressorns lågtrycksida 17. Det cylindriska utrymmet är på den motsatta sidan 13 förbundet alternativt med den ena av de två öppningarna 11, 11' i det tidigare nämnda cylindriska utrymmet 7. Ventilkroppen 3 kan vara utformad med ett väsentligen trianguläret tvärsnitt med en ändyta som vid helt inskjutet läge ansluter med minimalt spel mot rotationskompressorns rotorer. Ventilkroppen kan även vara utformad som en del av kolven. Med en liknande utformning är det möjligt att anordna regleringen med flera ventilkroppar.

En rotationskompressor arbetar optimalt när tryck- och volymförhållandet står i en viss bestämd relation till varandra: P1/P2 = Vin. Vid varierande driftförhâllanden är det betydelsefullt att det inre volymförhàllandet Vi kan anpassas till rådande driftförhâllanden. Detta kan ske steglöst eller i steg, där stegreglering är avsevärt enklare att utföra än den steglösa regleringen. Stegreglering kan ändå oftast ge en sådan god anpassning att 469 437 den kontinuerliga steglösa reglerfunktionen normalt inte kan anses vara motiverad med hänsyn till effekten och dess komplicerade konstruktion.

Vid stegreglering måste det bestämmas vid vilket tryckförhàllande om- koppling skall ske mellan de olika inre volymförhållandena. I figur 2 visas principiellt totalverkningsgradskurvor för en skruvkompressor med olika inre volymförhållande (Vi). Omkoppling bör ske inom ett område "A" för att få bästa verkningsgrad, därför att för driftförhållande inom detta område är skillnaderna i verkningsgrad små mellan olika inre volym- förhållanden. I figur 3 visas principiellt motsvarande omkopplingsområde i ett P1/P2-diagram. Genom att på lämpligt sätt välja mellantrycket 9 (Pm = f(P2)) får man en omkopplingsgräns, som väl överensstämmer med området "A". Lutningen kan för att ytterligare optimera processen inom aktulla driftgränser ändras genom att ändra Pm men det är praktiskt betydligt svårare.

Med nämnda kontrolldel enligt uppfinningen kan en reglering åstadkommas, som helt befinner sig inom det önskade området "A" i figurerna 2 och 3.

Den tryckavkännande kolven 6 kan med sina två cylindriska änddelar 15, 15' med olika diametrar D1, D2 påverkas av tryckdifferenser och referenstryck.

Fjädern 20 har här till enda uppgift att, vid stopp av kompressorn, återföra kolven 6 till önskat ändläge för avlastning av kompressorn inför en kommande start. Fjäderkraften skall därför anses vara försumbar i förhållande till de tryck och därmed alstrade krafter, som verkar på kolvens ändytor.

P1 _-1 Av formeln D2 = D1 syns det att diameterförhållandet bestämms K-1 helt av vid vilket tryckförhållande (P1/P2) omslaget skall ske och vilken mellantrycksfaktor K (Pm = K - P2) som väljes. Diameterförhàllandet är alltså oberoende av driftfallet.

Givetvis kan kolvens (6) tvärsnitt avvika från det cylindriska och matematiskt får då resp ändareor (A1, A2) anpassas till motsvarande P1/P2-1) areaförhållande (A2 = A1 - K_1 I! ~ 469 437 I figurerna 4 och 5 visas hur reglersystemet fungerar vid olika driftför- hållanden. När trycket P från systemet i öppningen 10 är lägre än mellan- trycket Pm, P < Pm såsom i figur U, kommer kolven 6 att ställa sig i ett läge som stänger för öppningen 11 och frilägger öppningen 11', varvid 'öppningen 11' blir förbunden med lâgtrycksidan genom öppningen 12.

Kompressorns avloppstryck i 18 trycker då in ventilkroppen 3 med kolven Ä mot ett yttre läge, vilket motsvarar ett lagt inre volymförhållande. När P1 ökar och/eller P2 minskar, vilket motsvarar ett högre P1/P2, dvs trycket på högtrycksidan 19 ökar, kommer kolven 6 att tryckas enligt figur 5 åt vänster, och öppningen 11' stängs för och öppningen 11 frilägges.

Högtrycket från 19 tillförs då cylinderrummet 13, varvid kolven 4 trycks åt höger. Den till kolven Ä förbundna ventilkroppen 3 kommer att föras mot ett stängt läge.

Vid dellast kommer mellantrycket 9 att bli lägre än vid fullast, vilket kan motsvaras av förhållandet enligt figuren 5. Kolven 6 har då förts åt vänster, vilket ger fluidtillflöde till cylinderrummet 13. Ventilkroppen 3 förs då mot ett läge som motsvarar ett högt inre volymförhållande, vilket är synnerligen önskvärt för att anpassa det inre volymförhållandet till tillståndet för dellast.

När kompressorn stoppas kommer trycken att utjämnas och fjädern 20 trycker då kolven 6 mot höger enligt figur 4. Cylindern 13 i manöverdelen förbinds då med kompressorns lågtrycksida 17. Vid en påföljande start befinner sig ventilkroppen 3 i ett läge för lågt inre volymförhållande. Detta medför att kompressorn alltid kommer att starta i ett läge som kräver lägsta startmoment.

Kontrolldelen 1 i det beskrivna reglersystemet styr således manöverdelen till önskat läge i såväl fullast som dellast som vid stopp och start utan yttre kontrollorgan.

Claims (6)

469 437 PATENTKRAV

1. Reglersystem för reglering av en rotationskompressors (5) inre volymförhållande med hjälp av minst en ventilkropp (3), varvid systemet innefattar en manöverdel (2) för inställning av ventilkroppens läge samt en kontrolldel (1) för styrning av manöverdelens funktion, k ä n n e - t e c k n a t därav, att manöverdelen innefattar en i en manövercylinder anordnad manöverkolv (4) som är mekaniskt förbunden med ventilkroppen, att kontrolldelen innefattar en styrcylinder (7) med en första cylinderdel (15') med större tvärsnittsarea (A2) och en andra cylinderdel (15) med mindre tvärsnittsarea (A1), att i styrcylindern är anordnad en förskjutbar styrkolv (6) med en första kolvdel anordnad i den första cylinderdelen och med en första ändyta, samt med en andra kolvdel anordnad i den andra cylinderdelen och med en andra ändyta. att den första cylinderdelen är anordnad att tillföras ett mellantryck (Pm) från kompressorn för utövande av en kraft på kolvens första ändyta, att den andra cylinderdelen är anordnad att tillföras ett tryck från kompressorns högtryckssida (19) för utövande av en kraft på kolvens andra ändyta, att i styrcylinderns vägg är anordnad en första öppning (12), vilken är anordnad att tillföras ett tryck från kompressorns lågtryckssida (17), att i styrcylinderns vägg är anordnad minst en ytterligare öppning (11, 1l'), vilken är förbunden med manövercylindern, '1 7 *a 469 457 .varvid styrkolven är anordnad att i beroende av trycktillståndet i kompressorn alternativt inta ett första läge eller ett andra läge, varvid styrkolven i det första läget ansluter den ytterligare öppningen och därmed manövercylindern till nämnda tryck från kompressorns högtrycks- sida för inställning av ventilkroppen till ett mot ett högre volymförhåll- ande svarande läge och i det andra läget till nämnda tryck från kompres- sorns lågtryckssida för inställning av ventilkroppen till ett mot ett lägre volymförhàllande svarande läge.

2. Reglersystem enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att kolven är försedd med ett avsmalnat midjeparti, att nämnda första öppning (12) är anordnad i anslutning till midjepartiet och att kolven (6) i nämnda andra läge är anordnad att via midjepartiet ansluta den ytter- ligare öppningen (l1') och därmed manövercylindern till den första öpp- ningen och därmed till trycket från kompressorns lågtryckssida.

3. Reglersystem enligt något av patentkraven 1 och 2, k ä n n e - t e c k n a t därav, att kontrolldelen innefattar en fjäder (20) anordnad att vid stillastående kompressor återföra styrkolven mot nämnda andra läge.

4. Reglersystem enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e - t e c k n a t därav, att i styrcylinderns vägg en första (ll) och en andra (11') ytterligare öppning är anordnade och förbundna med manöver- cylindern, varvid den första ytterligare öppningen är anordnad i den andra cylinderdelen och anordnad att friläggas av styrkolven, när denna befinner sig i nämnda första läge, och varvid den andra ytterligare öppningen är anordnad att friläggas av styrkolven när denna befinner sig i nämnda andra läge.

5. Reglersystem enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e - t e c k n a t därav, att manöverkolven är förbunden med ventilkroppen via en kolvstång, att manövercylinderns kolvstångssida är förbunden med kompressorns lågtryckssida (17), och att manövercylinderns motsatta sida är förbunden med nämnda ytterligare öppningar hos styrcylindern. 469 4s7'å -

6. Reglersystem enligt något av föregående patentkrav för cmställning av kompressorns inre volymförhållande vid ett förutbestämt förhållande (gå) mellan trycket (P1) på kompressorns högtryckssida och trycket (P2) på kcmpressorns lågtryckssida, k ä n n e t e c k n a t därav, att förhåll- andet mellan den första och den andra cylinderdelens tvärsnittsareor är valda enligt uttrycket 5-1 _.IÉ_PZ A1- K-1 där K är förhållandet vid fullast mellan mellantrycket (Pm) och trycket (P2) på kompressorns lâgtryckssida. _11