Kompressoranlage. Bei einer aus Kompressor, Antriebsmotor und Druckluftbehälter bestehenden Kom- pressaranlage wird üblicherweise die Förde rung des Kompressers dem Verbrauch in der Weisse angepasst, dass die Regelglieder des Kompressors und/oder des Antriebsmotors vom Druck im Behälter beeinflusst werden. Man unterscheidet hierbei Leerlauf- und Aus setzregelverfahren. Beim Leerlaufverfahren laufen der Antriebsinotor und der Kompres sor dauernd, eine Förderung findet jedoch nur so lange statt, als der Druck im Vorrats behälter, zum Beispiel im Druckluftbehälter, den einstellbaren Höchstdruck unterscheidet. Sobald dieser Druck überschritten wird, wird durch an sich bekrannte Mittel die Förderung des Kompressors unterbrochen, das heisst An triebsmotor und Kompressor laufen leer.
Beim Aussetzverfahren, auch Selbstanlass verfahren genannt, laufen Antriebsmotor und Kompresser nur so lange, bis im Behälter der eingestellte Höchstdruck erreicht ist. Ein vom Druck im Behälter abhängiges Organ schaltet dann den Antriebsmotor ab.
Leerlauf- und Aussetzverfahren haben wirtschaftliche und betriebliche Vor- und Nachteile. Beim Leerlaufverfahren muss stän dig die Leerlaufsleistung auch bei Nichtför derung des Kompressors dem Antriebsmotor zugeführt werden. Erfolgt der Antrieb durch einen Drehstromasynchronmotor so belastet der Motor während der Leerlaufzeit die Lei tung mit phasenverschobenem Strom, das heisst der cosinus # der Leitung ist schlecht.
Beim Aussetzverfahren fallen diese Nach teile fort. Dafür muss bei jedem Anlassvor- ganb die<B>Leistung</B> für das Anlassen von Mo tor und Kompressor aufgebracht werden.
Im allgemeinen ist das Leerlaufverfahren dann von Vorteil, wenn die Förderpausen kurz, ,die Förderzeiten lang sind, und,das Äussetz- verfahren dann, wenn die Verhältnisse umge kehrt liegen.
Die Erfindung ermöglicht, die Vorteile beider Verfahren unter Vermeidung ihrer Nachteile bei Kompressoranlagen zwecks Anpassung der Fördermenge an den Ver brauch zur Geltung zu bringen. Erfindungs gemäss sind beider vorliegenden Kompressor anlage Mittel zur Regelung der Fördermenge nach unterschiedlichen Regelverfahren vor gesehen und ferner Mittel, um zeitlich nach einander in, Abhängigkeit von einer Betriebs grösse, zum Beispiel von der Dauer der För- derzeiten oder der Förderpausen oder dem Verhältnis beider, die unterschiedlichen Ver fahren zur Anwendung zu bringen.
Arbeitet beispielsweise die Kompressoranlage bei lan gen Förderzeiten und kurzen Pausen nach dem Leerlaufverfahren und nimmt der Ver brauch stark ab, so dass die Förderzeiten kurz und die Pausen lang werden, so wird mit den Mitteln der Erfindung beispielsweise eine selbsttätig e Umschaltung auf das Aus setzverfahren erreicht, das unter diesen Ver hältnissen wirtschaftlicher als das Leerlauf verfahren arbeitet.
Die Erfindung ist im vorstehenden in Anwendung auf das Leerlhauf- und Aussetz verfahren erläutert. Sie ist jedoch hierauf nicht beschränkt. Der Übergang von einem Regel- zu einem andern Regelverfahren ist auch dann von Vorteil, wenn hierdurch ein selbsttätiger Wechsel zwischen verschie denen Leerlaufverfahren möglich wird. Be kannte Sonderfälle des Leerlaufverfahrens sind die stufenlosen Regelverfahren. Ein be kanntes Verfahren zur stufenlosen Regelung besteht in der Drehzahländerung des An triebsmotors des Kompressors, ein anderes, vorzugsweise bei Kolbenkompressoren ange wandtes, in der Beeinflussung der Saugven tile durch einen vom Betriebsdruck beein flussten Regler in der Weise, dass diese Ven tile über einen mehr oder weniger grossen Teil des Druckhubes offen gehalten werden.
Bei geringer Änderung der Fördermenge ist es vorteilhaft, diese Änderung stufenlos durch Änderung der Drehzahl des Antriebs motors herbeizuführen. Bei grösseren Ände rungen erfordert dieses Verfahren einen un- witschaftlich grossen Antriebsmotor. Es ist daher vorteilhaft, das zweite genannte stufen lose Regelverfahren oder eines der vielen an dern bekannten Verfahren anzuwenden. Die Erfindung ermöglicht es,die Vorteile verschie dener stufenloser Regelverfahren auszunut zen, indem in Abhängigkeit von einer ge eigneten Betriebsgrösse, zum Beispiel von dem Verbrauch, von dem einen zum andern Verfahren übergegangen wird.
Da die stufenlose Regelung der Förder menge innerhalb weiter Bereiche Schwierig- keiten bereitet, so kann die Erfindung auch dazu benutzt werden, um von einem stufen losen Regelverfahren zum Aussetzverfahren überzugehen.
Dies kann beispielsweise in der Weise duchgeführt werden, dass die Förder mengen bis zum Erreichen des zulässigen Grenzdruckes durch Änderung der Drehzahl oder der Ansaugeleistung, das heisst durch mehr oder weniger langes Offenhalten des Ansaugventils geregelt werden und dass beim Erreichen des Grenzdruckes der Verdichter abgeschaltet wird, worauf bei abfallendem Druck innerhalb einer gewissen Druckdiffe renz zunächst nach dem Aussetzverfahren und bei Überschreiten .dieser Druckdifferenz nach dem stufenlosen Regelverfahren ge arbeitet wird.
Im folgenden ist an Tfa.nd der Zeich nung als Beispiel eine Kompressoranla.ge mit Mitteln gemäss der Erfindung beschrieben, die einen Übergang vom Aussetz- zum Leer laufverfahren in Abhängigkeit von der Dauer der Förderzeit ermöglichen.
In der Zeichnung ist .der Kompressor 1 als Kapselgebläse bekannter Bauart ausgebil det, so dass von einer Beschreibung des Kom- pressors abgesehen --erden kann. Die Welle 2 des Kom.prescors ist mit dem nicht darge stellten elektrischen Antriebsmotor, und zwar einem Drehstrom-Asynchronm.otor unmittel bar gekuppelt zu denken.
Die Statorwick- lung des Asy nchronmotors ist zum leichteren Verständnis der elektrischen Schaltung bei 3 angedeutet. Der Rotor des Motors ist als Kurzschlusslä.ufer ausgebildet. Das Anlassen des Motors erfolgt durch einen an sich be- kannten und im folgenden näher beschrie benen selbsttätigen Stern-Dreieckschalter 4.
Der Ansaugstutzen des Kompressors ist mit 5 bezeichnet. Im Ansaugstutzen befindet sich ein Ansaugdrosselventil 6 bekannter Bau art, das durch eine Feder 7 offen gehalten wird, das heisst die Durchtrittsöffnungen 8 des Ansaugstutzens freigibt. Mit dem An saugdrosselventil ist ein an sich bekanntes elektromagnetisch betätigtes Dreiwegeventil 9 und ein gleichfalls bekannter Kugelge wichtsregler 10 verbunden. Die Arbeitsweise der Glieder 6, 9 und 10 wird im folgenden noch beschrieben.
Der Kompressor fördert über ein Druck ventil 11 und eine Leitung 12 in einen Druckluftbehälter 13. Am Behälter 13 ist ein druckabhängiger Schalter 14 angebracht.
Das Kühlwasser fliesst dem Kompressor über eine Leitung 15 zu, In dieser Leitung sitzt ein magnetisch betätigtes Absperrventil 16 und ein vom Druck des Kühlwassers ab hängiger Schalter 17. Die Kühlwasserablei.- tung ist mit 18 bezeichnet.
Zur elektrischen Anlage gehören ferner ein Hauptschalter 19, ein Zeitrelais 20 mit einem Schütz 60 und ein Rückstellrelais 21.
Die Arbeitsweise der Kompressoranlage ist folgende: Durch das Einlegen des Schalters 19 wer den die drei linken Klemmen 22 des elektro magnetischen Schützes 23 an Spannung ge legt. Gleichzeitig erhält über den Schalter 14, der als geschlossen angenommen werden kann. und die Kabel 51, 28 und 24 bezw, 52 und 25 die Spule 50 des Kühlwasserventils 16 Spannung, wodurch dass Kühlwasser zum Fliessen gebracht wird. Der dadurch unter Wasserdruck kommende druckabhängige Schalter 17 schliesst seinen Kontakt, worauf dann über die Kabel 24, 27, 28 die Spule 26 des Schützes 23 an Spannung gelegt wird. Dadurch werden die Klemmen 22 mit den Klemmen 22' verbunden.
Über die Leitung 24 erhalten däe Kon taktmesser 29 eines Zeitrelais 30 und in der in der Zeichnung angegebenen Stellung des Messers über die Leitung 31 die Spule 32 des magnetischen Schützes 34 Spannung. Das andere Ende der Spule 32 ist über die Lei tung 35 an die Klemme 36 eines weiteren magetischen Schützes 37 gelegt. Die Klemme 36 ist in der gezeichneten Stellung mit der Klemme 36' verbunden und weiter über die Leitung 35' und über die Kontakte 38, 38' des Schützes 23 mit der Leitung 25. In der Einschaltstellung des Schützes 23 fliesst also ein Strom durch die Spule 32.
Das Schütz 34 wird daher geschlossen, was be wirkt, dass die Klemmen, x, y, z der Stator wicklung 3 des Antriebsmotors durch die Kontaktbrücke 39 miteinander verbunden werden. Da die Klemmen u, v, w über die Leitungen 40 mit den Klemmen 22' des Schützes 23 bezw. mit den Klemmen. 41 des Schützes 37 verbunden sind, so wird also der Motor in Sternschaltung angelassen.
Durch den Strom der Spule 32 wird die Spule 42 des Zeitrelais 30 erregt, was be wirkt, dass nunmehr bei Erreichen der Be triebsdrehzahl das Messer 29 aus der ge zeichneten Stellung in die gegenüberliegende Stellung übergeht, in der es nicht mehr mit dem Kontakt 31' der Leitung 31, son dern mit dem Kontakt 43' der Leitung 43 verbunden ist. Durch dieses Umschalten er hält die Spule 44 des Schützes 3 7 Strom, und zwar über die Leitung 45 und die Kontakte 46, 46', die durch die durch das Stromlos werden der Spule 32 inzwischen abgefallene Kontaktbrücke 39 miteinander verbunden sind.
Der Kontakt 46' ist durch eine Leitung 47 mit dem Kontakt 36', mit der Leitung 35' und weiter mit der Leitung 25 verbunden, so dassi mit dem Umschalten des Zeitrelais 30 die Spule 44 erregt und des Schütz 37 in die Einschaltsbellung gebracht wird. Dies be wirkt, @dass jetzt der Motor in Dreieckschal- tung weiter betrieben wird.
Das Abfallen des Schützes 37 wird durch die Haltekontakte 48 verhindert, über die nach dem Einerhalten des Schützens 37 die Spule 44 Strom erhält, nachdem ,der ,Strompfad über die Leitung 43 durch die Rückbawegunb des Messers 29 un- terbro-chen isst. Mit .dem Umschalten,des Mo tors auf Dreiecksichaltung,
das heisst mit cdem Schliessen ,des Schützes 37, wird der Kontakt 67 geschlossen und damit die Spule 85 an Spannung gelegt. Hierdurch wird die beim Anfahren auf dem Kolben des Ventils 6 lastende Pressluft ins Freie abgeblasen. Der Kolben bewegt sich durch seine Feder nach oben und gibt damit die Förderung des Kom pressors frei. Der Betriebszustand des Kom- pressors ist damit hergestellt.
Im vorstehenden ist der übliche Ein schaltvorgang des Antriebsmotors beschrie ben. Wie erwähnt, erfolgt das Anlassen durch Einlegen des Schalters 19 nur, wenn der Druckschalter 17 geschlossen ist. Das Öffnen dieses Schalters kann nun mit Hilfe des Druckschalters 14 am Druckluftbehälter und des magnetisch betätigten Absperrven tils 16 erzwungen werden. Die Magnetspule 50 des Ventils 16 ist durch eine Leitung 51 mit der Leitung 28 und durch eine Leitung 52 mit dem Kontakt 53 des Schalters 14 verbunden; der entsprechende Gegenkontakt 53' ist mit der Leitung 25 verbunden. Unter halb des Grenzdruckes im Behälter 13 sind die Kontakte 53, 53' durch die Kontakt brücke 54 miteinander verbunden, das heisst die Spule 50 erhält Strom und hält das Ven til 16 offen.
Sobald der Grenzdruck über schritten wird, wird die Brücke 54 des Druckschalters 14 angehoben und das Ventil 16 wird geschlossen. Hiermit verschwindet in der Leitung 15 nach dem Ventil 16 der Druck, der Schalter 17 öffnet, was nach der vorhergehenden Beschreibung der Leitungs führung zu einer Unterbrechung des Stromes der Spule 26 des Schützes 23 und damit zur Abschaltung des Motors führt. Unabhängig also von dem üblicherweise dauernd eingeleg ten Schalter 19 wird der Motor in Abhängig keit von der Stellung des Schalters 14 ein- und ausgeschaltet, das heisst, die Kompres- soranlage arbeitet im Aussetzverfahren.
Um einen selbsttätigen Wechsel vom Aus setz- zum Leerlaufverfahren zu erreichen, sind die im folgenden beschriebenen Mittel vorgesehen. Die Kontakte 53, 53' sind durch Leitungen 55, 56 mit den Kontakten 57, 59 bezw. 58 verbunden. Diese Kontakte gehören zu dem magnetisch betätigten Schütz 60 mit Spule 61. Die Spule 61 liegt in einem Strom kreis, in dem die Leitung 62, der Quecksilber schalter 63 des Zeitrelais 20 und die Lei tungen 65 und 66 liegen. Die Leitung 65 liegt an dem rechten untern Kontakt 64 des Druckschalters 14. Bei geschlossenem Schal ter 14 ist sie mit der Leitung 25 verbunden. Die Leitung 66 ist bei eingeschaltetem Schütz 37 des Anlassers 4 über die Kontakte 67 mit der Leitung 24 verbunden.
Bei geschlos senem Schalter 63 erhält also die Spule 61 des Schützes 60 Strom, sofern der Schalter 14 geschlossen ist.
Die Betätigung des Schalters 63 erfolgt nach einer im Zeitrelais 20 einstellbaren Zeit. Die Betätigungsspulen 68, 69 des Zeitrelais erhalten gleichfalls über die Leitungen 65, 66 Strom von den Leitungen 25, 24, sofern der Schalter 14 geschlossen ist, das heisst, das Zeitrelais beginnt bei jedem Einschalten des Antriebsmotors durch das Schütz 23 zu lau fen. Eine Änderung des Aussetzverfahrens tritt aber erst ein, sobald die eingestellte Zeit überschritten wird und der Schalter 63 den Stromkreis der Spule 61 schliesst. Die Spule 61 bewirkt dann das Schliessen der Kontakte<B>57,</B> 58 und 59, 59'.
Das Schlie- 3en der Kontakte 57, 58 bewirkt seinerseits eine Überbrückung der Kontakte 53, 53' am Schalter 14, das heisst, eine Unterbrechung an dieser Stelle führt nicht mehr wie bisher ein Abschalten des Antriebsmotors herbei. Das Öffnen des Schalters 14 hat auch keinen Ein fluss auf das Schütz 60. da. die Spule 61 nach der Verbindung der Kontakte 59, 59' über die Leitungen 70 und 55 unmittelbar mit der Leitung 25 verbunden ist. In der Leitung 70 liegt das Rückschaltrelais 21, dessen Betätigungsspule 71 mit der Lei tung 65 -und über eine Leitung 72 mit der Leitung 66 und so mit. den Leitungen 24 und 25 verbunden ist.
Das Rückschaltrelais 21 ist so ausgebildet. dass bei jedem Anziehen des Ankers 73 die Kontaktscheibe 74 im Uhrzeigersinn gedreht wird. Das Abfallen des Ankers 73 führt eine Drehung der Scheibe nicht herbei. Nach Rückkehr des Schalters 63 und des Zeitrelais 20 in die Ausschaltstellung tritt eine Unterbrechung des Stromes der Spule 61 und damit die Auf hebung der Überbrückung der Kontakte 53, 53' und das hiermit verbundene Abschalten des Antriebsmotors nicht ein. Der Antriebs motor läuft weiter, und die Regeleinrichtung 6, 9 und 10 bewirkt in der im folgenden beschriebenen Weise eine Umschaltung des Kompressors auf Leerlauf, sobald der einge stellte Grenzdruck erreicht ist.
Der Gewichtsregler 10 ist einmal über das Ventil 9 zum andern unmittelbar durch eine Leitung 80 mit dem Druckluftbehälter ver bunden. Bei der gezeichneten Stellung des Druckluftreglers gelangt die Druckluft über das Ventil 9, die Leitung 81, das Regelorgan 82 und die Leitung 83 in den Raum ober halb des Kolbens 6 und -führt also beim Spannungsloswerden der Spule 85 die Zulei tung von Pressluft auf den Kolben 6 herbei, der sich dann sofort in seine untere Stellung bewegt und ein Schliessen der Ansaugelei tung herbeiführt.
Der Kompressor arbeitet dann im Leer lauf weiter, wobei der Druckraum mit dem Ansaugstutzen durch eine Leitung 84 ver bunden ist. Der Kompressor arbeitet nun im Leerlauf, bis durch Absinken des Druck schalters 14 die Kontakte 64, 64' geschlossen werden. Hierbei erhält die Spule 71 des Rückstellrelais 21 erneut Strom und führt eine Unterbrechung im Haltestromkreis (70) der Spule 61 herbei. Die Spule 61 wird stromlos, das Schütz 60 öffnete die Kontakte 57, 58. Es beginnt aus dem Leerlauf heraus eine neue Förderzeit, da mit dem Einlegen der Spule 85 die Pressluft vom Ventil selbst abgeblasen und damit die Ansaugleitung selbst freigegeben wird. Die Förderung setzt erst ein, nachdem der Haltestromkreis sowie das Schütz 60 geöffnet sind.
Die Bewegung des Kolbens 6 wird ledig lich durch die Betätigung des elektromagne tisch gesteuerten Dreiwegventils 9 bewirkt. Der Regler 10 ist an und für sich für die Steue- rungsvorgänge überflüssig. Er ist lediglich als vorhanden dargestellt, um im Falle eines Fehlers in den elektrischen Steuerungsteilen zur Durchführung der pneumatischen mecha nischen Leerlaufregelung herangezogen wer den zu können.
Durch das Abfallen des Schützes 60 ist der Anfangszustand der Schaltung wieder hergestellt, so dass es lediglich von der Dauer der Förderzeit abhängt, ob die weitere Re gelung nach dem Aussetz- oder nach dem Leerlaufverfahren erfolg.
Das vorstehend beschriebene Ausfüh rungsbeispiel bezieht sich auf eine Kompres- soranlage mit Mitteln zur Regelung der För dermenge im Aussetz- und mit Mitteln zur Regelung der Fördermenge im Leerlaufver- fahren. Wie bereits in. der Einleitung er wähnt, kann die Erfindung auch dazu be nutzt werden, um selbsttätig von einem stu fenlosen Regelverfahren, zum Beispiel durch Änderung der Drehzahl des Antriebsmotors, zu einem andern stufenlosen Regelverfahren,
zum Beispiel Änderung der Fördermenge durch Offenhalten der Ventile, oder von einem der genannten stufenlosen Regelver fahren zum Aussetzverfahren überzugehen.
Beim Umschalten von einer stufenlosen Regelung der Fördermenge durch Änderung der Drehzahl des Verdichters auf eine eben falls stufenlose Regelung der Fördermenge durch Änderung der Ansaugleistung durch Offenhalten der Saugventile über einen Teil des Druckhubes kann so verfahren werden, dass mit dem durch Abfall des Verbrauches ansteigenden Druck in an und für sich be kannter Weise zunächst die Drehzahl stufen los bis auf einen Mindestwert gesenkt wird. Bei weiter ansteigendem Druck wird dann die entsprechend eingestellte Beeinflussung der Saugventile wirksam.
Diese Kombination zwischen den beiden geschilderten Regelver fahren lässt sich sehr einfach dadurch errei chen, dass der die Mindestdrehzahl herbei führende obere Grenzdruck der Drehzahl regelung gleichzeitig als Mindestdruck am Saugventilregler eingestellt wird.
Das Umschalten von einer stufenlosen Regelung der Fördermenge auf eine Aussetz- oder Selbstanlasserregelung und umgekehrt kann folgendermassen durchgeführt werden: Ausgehend von dem zulässigen Kleinst- druck, bei dem mit der grössten Fördermenge gearbeitet wird, wird zunächst nach dem Verfahren zur Regelung .der Fördermenge, zum Beispiel durch längeres Offenhalten der Saugventile während des Druckhubes, die Fördermenge vermindert.
Erreicht trotz die ser Verminderung der Druck den zulässigen Grenzwert, so wird von einer weiteren Ver minderung der Fördermenge abgesehen und ein Umschalten auf das Selbstanlassregelver- fahren veranlasst, das heisst der Verdichter zunächst abgeschaltet. Sinkt der Druck bis auf einen bestimmten, dem Grenzdruck be. nachbarten Wert, so wird der Verdichter wie der eingeschaltet und arbeitet innerhalb die ses Druckbereiches nach dem Selbstanlasser verfahren.
Bei weiterem Sinken des Druckes wird der Selbstanlasser ausgeschaltet in dem Sinne, dass der Antriebsmotor eingeschaltet bleibt, und es wird nach dem Verfahren zur Regelung der Fördermenge gearbeitet, das heisst die Zeit, in der die Saugventile durch ein Steuerorgan während des Druckhubes offen gehalten werden, wird gekürzt. Hier durch tritt eine Erhöhung der Fördermenge ein.
Eine praktische Ausführung ist beispiels weise wie folgt möglich: Bei Kolbenkompressoren ist es üblich, beispielsweise die Saugventile über einen Teil des Druckhubes offen zu halten und diese Offenhaltung auf elektromagnetischem Wege zu bewirken. Die Betätigung der elektro magnetischen Steuervorrichtung erfolgt durch eine mit der Kurbelwelle des Kompressors umlaufende Schaltwalze, deren Umfangs fläche einen leitenden und einen nichtleiten den Teil aufweist.
Der mit der einen Phase einer Stromquelle in Verbindung stehende leitende Teil ist derart zugeschnitten, dass ein auf der Schaltwalze schleifender, den Strom kreis der Betätigungsvorrichtung der Saug ventile öffnende und schliessende Kontakt, der durch einen vom Druck des Fördermittels des Kompressors beeinflussten Kolben in axialer Richtung hin- und herbewegt werden kann, während des Druckhubes die Saug ventile früher oder später öffnet und bis zum Ende des Druckhubes offen hält.
Es ist nun möglich, den leitenden Teil der Schaltwalzenumfangsfläche so zu legen, dass eine bestimmte Minimalleistung (Mini malförderung) des Kompressors nicht unter schritten werden kann. Selbstverständlich können auch andere an sich bekannte Mittel angewendet werden, um die stufenlose Herab setzung der Fördermenge (stufenlose Men genregelung) bis auf ein Minimum an För dermenge des Verdichters zu begrenzen.
Bei weiterem Abfall des Druekluftver- brauches unter das eingestellte Minimum und durch das damit verbundene Ansteigen des Pressluftdruckes auf ein eingestelltes Ma ximum kann der Druckhalter eines Selbst anlassers derart in Tätigkeit treten, dass der Verdichter abgestellt wird. Beim Sinken des Druckes unter den eingestellten Grenzdruck wird der Verdichter wieder in Tätigkeit ge setzt.