CH653415A5 - Einrichtung zur foerdermengenregelung an einer ein- oder mehrstufigen verdichteranordnung. - Google Patents

Description

653415

PATENTANSPRUCH Einrichtung zur Fördermengenregelung an einer ein- oder mehrstufigen Verdichteranordnung mit einer saugseitigen Drosselklappe und einem druckseitigen Abblasventil sowie einem deren Betätigung steuernden Regler, der durch eine an die den Enddruck führende Druckleitung der Verdichteranordnung angeschlossene Messleitung mit einem Steuerdruck beaufschlagbar ist und bei Ansteigen des Enddrucks innerhalb eines vor dem Umschalten auf Leerlauf liegenden Regelbereichs bei geschlossenem Abblasventil das teilweise Schliessen der Drosselklappe zur Mengenregelung steuert, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Druckleitung angeschlossene Messleitung (6) und eine weitere, an die Saugseite vor der bzw. einer der Verdichtungsstufen stromab der Drosselklappe (18) angeschlossene Messleitung über je eine Drosselstelle (25,27) und eine Ausgleichsleitung (28) miteinander verbunden sind und der Regler an die Ausgleichsleitung (28) angeschlossen ist und in Abhängigkeit von dem sich darin in Abhängigkeit von den Drosselquerschnitten einstellenden Zwischendruck arbeitet.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Fördermengenregelung an einer ein- oder mehrstufigen Verdichteranordnung, mit einer saugseitigen Drosselklappe und einem druckseitigen Abblasventil sowie einem deren Betätigung steuernden Regler, der durch eine an die den Enddruck führende Druckleitung der Verdichteranordnung angeschlossene Messleitung mit einem Steuerdruck beaufschlagbar ist und bei Ansteigen des Enddrucks innerhalb eines vor dem Umschalten auf Leerlauf liegenden Regelbereichs bei geschlossenem Abblasventil das teilweise Schliessen der Drosselklappe zur Mengenregelung steuert.

Eine derartige Regeleinrichtung ist aus DE-OS 27 37 677 bekannt. Sie bewirkt eine sich an veränderliche Abnahmemengen anpassende Fördermengenregelung, die weitgehend ohne Energieverluste durch unnötiges Abblasen arbeitet.

Dies wird dadurch erreicht, dass das Abblasventil erst nach Erreichen eines voreilenden Schliesswinkels der Drosselklappe geschlossen werden kann, so dass vor Erreichen dieses Schliesswinkels ein Regelbereich der Drosselklappe zur Verfügung steht, in welchem durch teilweises Schliessen der Drosselklappe bei geschlossenem Abblasventil die Fördermenge geregelt werden kann.

Bei der bekannten Einrichtung ist jedoch die Regelcharakteristik nicht optimal, da ein eingeleiteter Schliessvorgang der Drosselklappe erst dann beendet wird, wenn sich die saugseitige Drosselung auch im Enddruck auswirkt. Bei kurzzeitigen Schwankungen des Enddrucks kann daher die Drosselklappe übersteuert, d.h. unnötig weit geschlossen werden, so dass Regelschwankungen der Drosselklappe und sogar unnötige Öffnungsvorgänge des Abblasventils die Folge sein können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der genannten Art mit einem gleichmässigeren Regelverhalten zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst,

dass die an der Druckleitung angeschlossene Messleitung und eine weitere, an die Saugseite vor der bzw. einer der Verdichtungsstufen stromab der Drosselklappe angeschlossene Messleitung über je eine Drosselstelle und eine Ausgleichsleitung miteinander verbunden sind und der Regler an die Ausgleichsleitung angeschlossen ist und in Abhängigkeit vom sich darin in Abhängigkeit von den Drosselquerschnitten einstellenden Zwischendruck arbeitet.

Damit wird der Vorteil erzielt, dass beim beginnenden

Schliessen der Drosselklappe die dadurch bewirkte Erniedrigung des Ansaugdrucks ohne Zeitverlust an den Regler rückgemeldet wird und der Schliessvorgang der Drosselklappe rechtzeitig beendet werden kann. Der den Regler beaufschlagende Steuerdruck ist eine Mischung aus dem sofort auf die Stellung der Drosselklappe ansprechenden Ansaugdruck und dem von der Abnahmemenge beeinflussten Enddruck. Hierdurch ergibt sich ein gleichmässiges und übersteuerungsfreies Ansprechen der Fördermengenregelung.

Es ist zwar aus CH-PS 397 135 eine Einrichtung zum Regeln von Kreiselverdichtern bekannt, bei der sowohl von der Saugleitung als auch von der Druckleitung eines Kreiselverdichters Messleitungen ausgehen, die auf beiden Seiten eines Membranstellgliedes eines Reglers münden, mit dem ein Abblas- oder Umblasventil oder auch die Drehzahl des Verdichters steuerbar ist. Mit dieser Einrichtung soll aber bei stark veränderlichen Saugdrücken das Druckverhältnis des Verdichters konstant gehalten werden, und es ist die Differenz aus den saug- und druckseitig abgegriffenen Messdrücken, die zusammen mit einer weiteren, vor und hinter einer Messblende in der Druckleitung abgegriffenen Druckdifferenz den Regler beeinflusst. Zur Fördermengenregelung durch Steuerung der Drosselklappe im Sinne der Erfindung ist diese bekannte Einrichtung weder vorgesehen noch geeignet, denn eine in Abhängigkeit von der Druckdifferenz am Verdichter arbeitende Drosselklappenverstellung würde zu ständigen Übersteuerungen der Drosselklappe führen.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, die das Schema einer zweistufigen Schraubenverdichteranordnung mit der erfindungsgemässen Regeleinrichtung zeigt.

Der zweistufige Schraubenverdichter 1 saugt das zu verdichtende Medium bei 2 über eine im Ansaugstrom angeordnete, hydraulisch verstellbare Drosselklappe 18 an und gibt das verdichtete Medium bei 3 über ein Rückschlagventil 20 in das Versorgungsnetz. Die Leitung 4 verbindet die Druckseite des Schraubenverdichters mit einem hydraulisch betätigbaren Abblasventil 5. Stromab des Rückschlagventils 20 ist eine Druckleitung 3 eine Messleitung 6 zum Erfassen des wechselnden Enddruckes angeschlossen. Stromab der Drosselklappe 18 ist an die Ansaugleitung eine weitere Messleitung 26 zum Erfassen des wechselnden Ansaugdruckes angeschlossen. Die Messleitungen 6 und 26 sind über eine Ausgleichsleitung 28 miteinander verbunden, die sich zwischen zwei Drosselstellen 25,27 befindet. Das über die Messleitung 6 abgezweigte Steuermedium wird somit über die Messleitung 26 in den Hauptgasstrom zurückgeführt. In der Ausgleichsleitung 28 stellt sich ein Steuerdruck ein, der von dem Momentanwert des Ansaugdruckes und des Enddruckes und vom Querschnitt der Drosselstellen 25,27 abhängt. Die beiden Drosselstellen 25,27 sind vorzugsweise Drosseln mit unveränderlichem Drosselquerschnitt. Es kann sich aber auch um Drosselventile mit einstellbarem Drosselquerschnitt handeln, wobei aber die einmal für eine optimale Regelcharakteristik gefundene Einstellung nachträglich nicht verändert werden sollte.

An der Ausgleichsleitung 28 ist der Membranraum eines Druckreglers 7 angeschlossen, der bei Druckanstieg als Folge geringerer Entnahme bei 3 den bei 8 anstehenden Öldruck aus der zur Betriebsbereitschaft eines Schraubenverdichters gehörenden Druckölversorgung freigibt, so dass der Ölstrom über den Auslass 9 und die Leitung 10 dem unteren Ringraum 11 eines Hydraulikzylinders 12 zugeführt wird, dessen Kolben 17 die Drosselklappe 18 und mit Verzögerung das Abblasventil 5 betätigt. Ein Teil des Ölstroms wird über die im Nebenschluss angeordnete Öldrossel 13 und das auf Durchlass geschaltete Magnetventil 14 in den Ölbehälter zurückgeführt. Der obere Ringraum 15 des Zylinders 12 wird

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über die Leitung 16 ständig mit Drucköl versorgt. Die Aufgabe der Öldrossel 13 ist es, den von dem Druckregler 7 ausgehenden gleichgerichteten Ölstrom umzuwandeln in einen zwischen dem unteren Ringraum 11 und der Öldrossel 13 hin- und hergehenden Ölstrom. Damit wird bei steigender Tendenz des Enddruckes im unteren Ringraum 11 des Hydraulikzylinders 12 kontinuierlich ein Druck aufgebaut, der den Steuerkolben 17 nach oben bewegt und die Drosselklappe 18 in Richtung «Schliessen» steuert. Die untere Wirkfläche des Steuerkolbens 17 ist grösser als die obere. Um zu verhindern, dass bei jeder kurzzeitigen Freigabe von Drucköl durch den Druckregler 7 der Steuerkolben 17 sofort nach oben geführt wird und dadurch die Drosselklappe 18 in Schliessrichtung betätigt, ist der Ausgleich über die Öldrossel 13 vorgesehen. Das Abblasventil 5 ist als Drosselsitzventil ausgebildet, dessen beide Ventilkegel gegen ihre Ventilsitze federbelastet und mit der Kolbenstange des Kolbens 17 mit ausreichendem Spiel, z.B. über eine Langlochführung, verbunden sind. Ein anfängliches Heben des Kolbens 17 und damit teilweises Schliessen der Drosselklappe 18 hat somit noch kein Öffnen des Abblasventils 5 zur Folge. Erst wenn ein bestimmter Hubweg des Kolbens 18 und damit ein bestimmter Schliesswinkel der Drosselklappe 18 überschritten sind, wird das Abblasventil 5 geöffnet und die Drosselklappe 18 weiter geschlossen. Dies kann entweder geschehen durch fortgesetztes Ansteigen des Steuerdruckes in der Ausgleichsleitung 28, entsprechend einer fortgesetzten Steigung des Enddruckes bei 3, oder aber dadurch, dass das Magnetventil 14 bei Erreichen einer maximalen Temperatur in der Druckleitung 3 über einen Thermostaten oder einen Druckverhältniswächter umgeschaltet wird, so dass durch Schliessen der Drosselklappe 18 und Öffnen des Abblasventils 5 die Maschine auf Leerlauf geschaltet wird. Das Wiedereinschalten auf Lastbetrieb erfolgt über den unteren Schaltpunkt eines Druckwächters.

Vor dieser Umschaltung auf Leerlauf, d.h. vor dem Öffnen des Ablassventils 5, hat die Drosselklappe 18 bei geschlos3 653415

senem Ablassventil 5 einen Riegelbereich, innerhalb dessen eine Fördermengenregelung durch teilweises Schliessen der Drosselklappe 18 möglich ist. Dies erfolgt in Abhängigkeit von dem in der Ausgleichsleitung 28 herrschenden Steuer-5 druck, der abhängig ist von den Drosselquerschnitten der Drosselventile 25,27 sowie ferner von dem veränderlichen Ansaugdruck hinter der Drosselklappe 18 und dem veränderlichen Netzdruck in der Druckleitung 3.

Bei steigendem Enddruck bei 3 wird sich der Steuerdruck 10 in der Ausgleichsleitung 28 zwischen den beiden Drosselventilen 25,27 erhöhen. Der auf diesen Steuerdruck eingestellte Druckregler 7 wird sich öffnen und, sobald mehr Öl freigegeben ist, als durch die Öldrossel 13 abfliessen kann, den Schliessvorgang der Drosselklappe 18 einleiten. Sobald sich 15 nach Überwindung des Spiels ein tieferer Druck zwischen der Drosselklappe 18 und der Niederdruckstufe des Verdichters 1 einstellt, was eine Verringerung der Fördermenge bedeutet, wird dieser tiefere Druck über das Drosselventil 27 den Steuerdruck in der Ausgleichsleitung 28 absenken und den 20 Schliessvorgang beenden. Sollte der Enddruck bei 3 weiter steigen oder fallen, so wird sich die Drosselklappe 18 weiter schliessen oder öffnen, so dass eine kontinuierliche Mengenregelung möglich ist.

Der Regelbereich ist abhängig von der Wahl der Drossel-25 querschnitte der Drosselventile 25 und 27, so dass durch entsprechende Einstellung der Drosselquerschnitte auch der Regelbereich verändert werden kann.

Abweichend von der dargestellten Ausführungsform kann 30 die Messleitung 26 auch zur Ansaugseite der zweiten bzw. einer höheren Verdichterstufe der Verdichteranordnung zurückgeführt werden. Die Regeleinrichtung ist auch anwendbar bei Verdichteranordnungen mit anderen als Schraubenverdichtern, wobei jedoch mindestens die letzte 35 Verdichterstufe vorzugsweise ein Schraubenverdichter ist, um das erhöhte Druckverhältnis bei der beschriebenen Mengenregelung zu überwinden.

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1 Blatt Zeichnungen