DE1403516A1 - Process for regulating the delivery rate of rotary lobe compressors of the multi-cell design and device for carrying out the process - Google Patents
Process for regulating the delivery rate of rotary lobe compressors of the multi-cell design and device for carrying out the processInfo
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Description
"Verfahren zur Regelung der Fördermenge von Drelxkolbenverdichtern der Vielzellenbauart und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens" Für dieeg@l.tt.;: i@retzkolbenverdichtern der Viel- ;zellenbauart sind mehrere Verfahren gebräuchlich. Hei der Drosselregelung arbeitet der Kompressor entweder mit "Vollast oder, nachdem der erlaubte Höchstdruck erreicht ist, im Leerlauf. Dabei @sInd im allgemeinen Saugventil und Druckstutzen geschlossen, die überschüssige verdichtete Duft geht ins Freie. Ist der Druck um den durch den Regler bedingten Betrag gesunken, so wird der Kompressor wieder auf Vollast geschaltet. Diese Regelungsart ist zwar einfach und billig, arbeitet betriebssicher und lä.Bt. hohe Schaltzahlen zu; Kühlwasser- ud Schmierölverbrauch sind jedoch bei Leerlauf so hoch wie bei Vollast und außerdem ergibt sich besonders bei kleinen Druckverhältnissen eine hohe Leerieufleistung. Bei längerem Leerlauf und kleinen Druckverhältnissen ist sie daher unwirtschaftlich."Method for regulating the delivery rate of Drelx piston compressors of the multi-cell design and device for carrying out the method" For dieeg@l.tt.;: I @ retz piston compressors of the multi-cell design, several methods are in use. With the throttle control, the compressor works either at "full load" or, after the maximum permissible pressure has been reached, at idle. With @sInd generally the suction valve and pressure port closed, the excess compressed fragrance goes outside. The pressure is around the amount determined by the regulator . cooling water ud lubricating oil consumption, however, are as high as at full load and also make it particularly suitable for small at idle; decreased, the compressor is switched back to full load, this control is simple and cheap, reliable and lä.Bt. high switching speeds is working to pressure conditions a high Leerieufleistung. For prolonged idling and low pressure conditions it is therefore uneconomical.
Diese Nachteile lassen sich bei der zweiten Art der .. . Leerlaufregelung, der Entlastungsregelung, teilweise vermeiden. Sie arbeitet folgendermaßens Bei Erreichen des höohatzuläszigen Druckes wird dis Druckleitung abgesperrt und der Druckstutzen mit der AtmoaphEre verbunden; das Ansaugventil bleibt jedoch offen. Durch die Druck- steigerung werden in der Lauffläche des Gehäuee4#.-itzende Zellen- ventile geöffnet.. Auch bei dieser Regelungsart bleiben Schmieröl-und Kühlwasserverbrauch im Leer lauf so hoch wie bei Vollas :.These disadvantages can be seen in the case of the second type of ... In some cases, avoid idling control, the unloading control. Follow dermaßens she works Upon reaching the höohatzuläszigen pressure is shut off dis pressure line and the pressure connection with the AtmoaphEre connected; however, the suction valve remains open. By the pressure increase will be in the running surface of Gehäuee4 # .- itzende cell valves open .. Even with this control lubricating oil and cooling water consumption when running remain as high as Vollas.
Nur bei kleinen Druokverhäl.tnissen arbeitet sie etwas wirtsohgftlieher als die Drosselregelung. . Only with small pressure ratios does it work a little more economically than the throttle control. .
Im Gegensat: zu den beiden beschriebenen Leerlaufregelungen wird bei der Aussetzerregelung nach dem Erreichen der zulässigen Höchstdruckes der Antriebsmotor ausgeschaltet. Zu- gleich werden Schmieröl- und Kühlwaeserförderung stillgel@agt. On the contrary: in the case of the misfire control, the drive motor is switched off after the maximum permissible pressure has been reached in the case of the two idle controls described. At the same time, the production of lubricating oil and refrigerated water is shut down.
ist ,der Druck um den du.--oh den Regler bedingten Betrag gefallen,. so wird der Antriebsmotor wieder angelassen. Biese Regelung bringt zwar eine gewisse Ersparnis an elektrischem Strom, Schmieröl und Kühlwaaeer mit sich, die Anlagekosten sind aber wegen der elektrischen Schaltgeräte vergleichsweise hoch. is the pressure by which you have fallen - oh the amount conditioned by the regulator. so the drive motor is started again. Although piping scheme brings a certain savings in electricity, oil and Kühlwaaeer with it, but the investment costs are relatively high because of the electrical switchgear.
Um die Vorteile sowohl der Leerlaufregelungen als auch der Aussetzerregelung miteinander vereinigen.zu können, hat man die automatische Verbundregelung vorgeschlagen. Durch zwei zeituhletwird dabei nach Ablauf einer bestimmten Zeitspannt .jsweila entweder von der Aussetzerregelung auf eine Lerrleufregelung oderumgekehrt geschaltet. In order to be able to combine the advantages of both the idle control and the misfire control, the automatic compound control has been proposed. With two timers, after a certain period of time has elapsed, a switch is made either from the misfire control to an idle tone control or vice versa.
Eine Regelungsart von nur geringer Anwendbarkeit ist ferner die Drehzahlriegelung; d.h.@@der Antrieb erfolgt durch drehzahlregelbare Motoren. Der Regelbereich ist hier nicht sehr groß, da-bei zu niedriger Drehzar. die .Fliehkraft nicht mehr ausreicht, um die Arbeitsschieber genügend stark an die Laufringe zu pressen.Another type of regulation that is only of limited applicability is speed locking; i.e. @@ the drive is provided by variable-speed motors. The control range is not very large here, but the speed is too low. the centrifugal force is no longer sufficient, in order to press the working slide sufficiently strongly against the race rings.
DemgegeWer. wird gemäß der Erfindung eine neuartige Regelung vorgeschlagen,-die vielseitig anwendbat ist und die es sich zur Aufgabe gemacht hat, die Fördermenge von Drehkolbenverdi chtern der f'ielzelbauext für Dämpfe und Gaselan der tatsächli eben Bedarf anzupassen und zwar derart, dafl der Verdichter innerhalb des festgelegten Regelbereichs aus Regelgründen nicht abgeschaltet werden maß, daß die Ersparnis en Verdichterantriebsleistung möglichst groß wird und daß die Steigerung,der Uberhitzungstemperatur möglichst gering bleibt.On the other hand. a novel scheme is proposed according to the invention, -the is versatile and which has made it its task to control the flow rate of rotary piston compressors the f'ielzel construction text for vapors and gaselan the actual just need to adapt in such a way that the compressor within the specified Regulating range cannot be switched off due to control reasons, that the savings The compressor drive power is as large as possible and that the increase, the superheating temperature remains as low as possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daB jede Arbeitszelle vor der Verdichtung auf Enddruck ein- oder mehrmals, nachdem das in ihr befindliche Gas jeweils bis zu einem gewissen Grad teilverdichtet ist, durch ein. von einer. Regelgröße gesteuertes Entnahmeventil mit dem Ansaugraum verbanden wird. Eine besondere Ausbildung des Erfindungsgedankens besteht darin, daß die Regelung zeitabhängig auf Grund einer Programmschaltung erfolgt. According to the invention, this object is achieved in that, before compression to the final pressure, each work cell is carried out one or more times, after the gas in it has been partially compressed to a certain degree. from one. Controlled variable controlled extraction valve is connected to the suction chamber. A special development of the inventive concept consists in the fact that the regulation takes place as a function of time on the basis of a program circuit.
Weiterhin ist vorgesehen, daß die Entnahmeventile .durch einen von der Regelgröße gesteuerten Blektromag#nten betätigbar sind.It is also provided that the extraction valves .by one of the controlled variable controlled sheet metal magnets are operable.
Die Erfindung soll_zunächst anhand der Figur 1 und 2-erläu ;ert werden. -Figur 1 zeigt als Beispiel einen für konstanten Gegendruck ausgelegten Drehkolbenverdichter der Vielzellenbauart mit vier Überdruckregelventilen 20, wie sie üblicherweise zur Vorausströmung zwecks Verhütung übermäßiger Drucksteigerung verwen= det werden, sowie mit den erfindungsgemäß vorgesehenen Entnahmeventilen 5.The invention will first be explained with reference to FIGS. 1 and 2. Figure 1 shows, as an example, a rotary lobe compressor designed for constant back pressure the multi-cell design with four pressure control valves 20, as they are usually used for Pre-flow can be used to prevent excessive pressure increases, as well as with the extraction valves 5 provided according to the invention.
Figur 2 gibt den Querschnitt durch den Verdichter entsprechend der Linie A-B in Figur 1 wieder. Der mit Schiebern 2 ausgerüstete Rotor 1 liegt exzentrisch im Gehäuse 3. Den größten Teil des sichelförmigen Verdichtungsraumes umschließt ein Kanal der in den Saugstutzen 21 mündet. Der Verdichter ist mit beispielsweise vier in die Lauffläche des Gehäuses eingesetzten und in Drehrichtung der Arbeitsschieber hintereinander angeord,-neten Regelventilen 5 mit radial gerichteter Achse ausgerüstet, die im Kanal 4 liegen. Zwei der Ventile sind in offener und zwei in geschlossener Stellung wiedergegeben.FIG. 2 shows the cross section through the compressor according to FIG Line A-B in Figure 1 again. The rotor 1 equipped with slides 2 is eccentric in the housing 3. Most of the sickle-shaped compression space encloses a channel which opens into the suction nozzle 21. The compressor is with for example four inserted into the running surface of the housing and in the direction of rotation of the working slide one behind the other, -neten control valves 5 equipped with a radially directed axis, which are in channel 4. Two of the valves are open and two are closed Position reproduced.
Die Entnahmeventile 5 werden in Abhängigkeit von
Die Verringerung des Fördervolumens beträgt also-tei Öffnung des ersten Querschnittes beb Öffnung des ersten und.zweiten Querschnittes bei Öffnung aller n Querschnitte Die schraffierte Fläche kennzeichnet die Ersparnis an VerdichtunaE arbeit infolge dieses Regelverfahrens. Bei Öffnung von z.B. drei Entnahmequerschnitten sinkt bei gleichem Druckverhältnis die Fördermenge des Verdichters von VA bei geschlossenen Entnahmequerschnitten auf V3. Bei Einbau mehrerer Entnahmeventile sollte nach Möglichkeit deren Abstand voneinander gleichen Teilverdichtungsverhältnissen entsprechen; d.h. die Verdichtung sollte ttt jeweils nur bis zum Druck p@ pmt= pm_ erfolgen, um das Optimum an Leistungsersparnis zu erreichen. -Das In-Drehrichtung des-Läufers zuerst liegende Ventib muß mindestens eine Kammerbreite Abstand von der Einlaßsteuerkante haben. Je nach der Größe des Verdichters und dem gewünschten Regelbereich können ein oder mehrere solcher Ventile in Umfangsriohttmg dicht hintereinander gesetzt oder gestaffelt mit Überdeckung gegebenenfalls in verschiedenen Radialebenen angeordnet werden.The reduction in the delivery volume is thus -tei opening of the first cross section beb opening of the first and second cross-section when opening all n cross-sections The hatched area indicates the savings in compression work as a result of this control method. If, for example, three extraction cross-sections are opened, the delivery rate of the compressor drops from VA with closed extraction cross-sections to V3 with the same pressure ratio. If several extraction valves are installed, their distance from one another should, if possible, correspond to the same partial compression ratios; ie the compression ttt should only take place up to the pressure p @ pmt = pm_ in order to achieve the optimum in terms of power savings. -The valve located first in the direction of rotation of the rotor must have a distance of at least one chamber width from the inlet control edge. Depending on the size of the compressor and the desired control range , one or more such valves can be placed close to one another in circumferential direction or staggered with overlap, if necessary, arranged in different radial planes.
In den Figuren 4 und 5 sind zwei. Beispiele für die Ausführung von Entnahmeventilen dargestellt, mit deren Hilfe sich die beschriebene Regelung der Fördermenge durchführen läßt.In Figures 4 and 5 there are two. Examples of the design of extraction valves are shown, with the help of which the described control of the delivery rate can be carried out.
Das Ventil nach Figur 4 dient zur Regelung in Abhängigkeit von den Arbeitsbedingungen der Saugseite; das Ventil nach Figur 5 dient zur Regelung in Abhängigkeit von den Arbeitsbedingungen der Druokaeite. The valve according to FIG. 4 is used to regulate as a function of the working conditions on the suction side; the valve according to FIG. 5 is used to regulate depending on the working conditions of the Druokaeite.
Das Ventil gemäß Figur 4 besteht aus einem koaxialen Federbalg 7, der mit. dem Ventilteiler 8 und dem Gehäuse 9 gasdicht verbunden ist. Zwischen der auf die innere gitzfläche des Ventiltellers 8 wirkenden Gaskraft und dem Druck im Ringraum des Federbalges ? herrscht Druckausgleich. Im Zentrum des Ventilte:.lere 8@greift die Ventilspindel 10 an, deren vom Ventiltoller abgekehrtes Ende mit einer Platte 22a starr verbunden ist. Ein einfacher Federbalg 11 ist sowohl an dieser Platte 22a a.?s auch an einer zu ihr parallelen Platte 23a gasdicht befestigt welche sich im oberen Teil der Gehäusekammer an der verstellba-ren Einstellschraube 12 abstützt. Der Innenraum des Federbalges 11 kann mittels der flexiblen Leitung 13 entweder direkt mit der Saugseite der Maschine verbunden oder über ein Kapillarrohr und einen Temperaturfühler in bekannter Weise durch den an geeigneter Stelle thermisch gesteuerten Dampfdruck einer siedenden Flüssigkeit beaufsciiaXgt werden. The valve according to Figure 4 consists of a coaxial bellows 7, which with. the valve divider 8 and the housing 9 is connected in a gas-tight manner. Between the gas force acting on the inner gitzfläche of the valve disk 8 and the pressure in the annulus of the bellows ? there is pressure equalization. In the center of the valve: .lere 8 @ engages the valve spindle 10, whose end facing away from the valve roller is rigidly connected to a plate 22a . A simple bellows 11 is a.?s also gas-tight to a direction parallel to their plate 23a attached which is supported both on the plate 22a in the upper part of the housing chamber at the verstellba- ren adjusting 12th The interior of the bellows 11 can either be connected directly to the suction side of the machine by means of the flexible line 13 or via a capillary tube and a temperature sensor in a known manner by the thermally controlled vapor pressure of a boiling liquid at a suitable point.
Das öffnen und Schließen des Ventils-nommt durch das Zusammenspiel der Federkräfte der Bälge 7 und 11, des im Innenrauen des Balges 11 wirkenden Gasdruckes und des den Balg 11 umgebenden atmosphärischen Druckes zustande.*Unterschreitet der , im Innenraum von Balg 11 herrschende Druck einen bestimmten Wert, so verkleinert sich der Innenraum unter der Wirkung des umgebenden atmosphärischen Druckes, die Spindel. 10'bewegt sich nach oben und übt daher keinen Druck mehr auf den Ventilteller aus, so d.aß das Ventil sich öffnen kann.The opening and closing of the valve takes place through the interaction the spring forces of the bellows 7 and 11, the gas pressure acting in the inner surface of the bellows 11 and the atmospheric pressure surrounding the bellows 11 the pressure prevailing in the interior of bellows 11 has a certain value, thus reduced the interior space under the action of the surrounding atmospheric pressure, which Spindle. 10 'moves upwards and therefore no longer exerts any pressure on the valve disk off so that the valve can open.
Das Ventil nach Figur 5 unterscheidet sich von dem beschriebenen Ventil dadurch, daß ein koaxialer Federbalg 14 sowohl an der Platte 22b als auch an der Platte 23b.gasdich4 befestigt ist. Außerdem befindet sich beim Ventil nach Figur 4. die Platte 23 über der Platte 22a; dagegen liegt die Platte 22b in Figur 5 über der Platte 23b. Schließlich ist der Federbalg 14 im Ruhezustand auf Zug und nicht wie der Federbalg 11 auf Druck beansprucht. Die Platte 23b wird durch die :§ins-tellschraube 12 nach unten gedrückt. Durch die Spindel 10 und-die Platte 23b 'führt ein Rohr, welches den Ringraum des Federbalges 14 über die iflexible Leitung 15 mit der Förderseite des Verdichters verbindet. Bei Überschreitung eines bestimmten Druckes wird die Spindelplat-' te 22b und mit ihr die Spindel 10 gehoben und das Ventil geöffnet.The valve according to FIG. 5 differs from the valve described in that a coaxial spring bellows 14 is fastened both to the plate 22b and to the plate 23b.gasdich4. In addition, in the case of the valve according to FIG. 4, the plate 23 is located above the plate 22a; on the other hand, the plate 22b in FIG. 5 lies above the plate 23b. Finally, the bellows 14 is under tension in the rest state and not under pressure like the bellows 11. The plate 23b is pressed down by the adjusting screw 12. A pipe, which connects the annular space of the bellows 14 via the flexible line 15 to the delivery side of the compressor, leads through the spindle 10 and the plate 23b '. When a certain pressure is exceeded, the spindle plate 22b, and with it the spindle 10, is raised and the valve is opened.
Die am Ventil angreifenden Kräfte können so aufeinander abgestimmt werden, daß bei Unterschreitung eines festgelegten Druckes auf der Saugseite bzw. Überschreitung eines festgelegten Druckes auf'der Druckseite des Verdichters dasVentil automatisch öffnet und mit einer bestimmten Schaltdifferenz auch wieder selbsttätig schließt. Eine Veränderung der Federvorspannung ermöglicht in jedem Falle eine Verschiebung des Regelbereiches.The forces acting on the valve can thus interact Voted that if the pressure falls below a specified value on the suction side resp. Exceeding a specified pressure on the pressure side of the compressor, the valve opens automatically and again automatically with a certain switching differential closes. A change in the spring preload enables a shift in any case of the control range.
Man kann besonders bei hydraulischer oder pneumatischer Betätigung der Entnahmeventile auch einen beidseitig beaufschlagten Kraftkolben verwenden, mit dem der Entnahmequereahnitt stetig verändert werden kann, und der bei geeigneter Anordnung mehrerer Entnahmeventile eine beliebige Annäherung an eine stufenlose Regelung ermöglicht.One can especially use hydraulic or pneumatic actuation of the extraction valves also use a power piston pressurized on both sides, with which the removal cross-section can be continuously changed, and with a suitable one Arrangement of several extraction valves any approximation to a stepless one Regulation enables.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ist bei Drehkolbenverdichtern der Vjelrsllenba.uart überall dort mit Vorteil anwend- bar, wo z.B. wegen der Anordnung des Verdichters in einem geschlossenen Kreislauf oder wegen des Gasverlustes die Entlastungsregelung nicht in Frage kommt. Die Ersparnis an Antriebsleistung gegenüber den bekannten Regelungsarten wurde bereits hervorgehoben. Hinsichtlich der Aussetzerre&elung ist außerdem zu bemer-'ken,.daß die damit verbundenen unerwünscht starken Schwankgungen des Mengenstromes und die bei jedem Wiederanlauf auftretenden Stromstöße bei dem Verfahren nach der Erfindung vermieden wer-. den. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die bei_.-Vollast auftretenden Fördermitteltemperaturen durch den EU okstroro keine wesentliche Änderung erfahren. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist generell zur Regelung der Fördermenge bei Drehkolbenverdichtern der Vielzellenbauirt in ein- und mehr- stufiger Anordnung anwendbar und eignet Sich daher, wie schon erwähnt, sowohl zur Regelung des Saugdrucken als auch zur Regelung des Enddückes.The method of the invention is in rotary compressors of Vjelrsllenba.uart everywhere with advantage applicable bar where, for example, does not come into question because of the arrangement of the compressor in a closed circuit or due to the loss of gas discharge control. The saving in drive power compared to the known types of control has already been highlighted. With regard to the misfire rule, it should also be noted that the undesirably strong fluctuations in the mass flow associated therewith and the current surges occurring at each restart are avoided in the method according to the invention. the. Another advantage is that the conveying medium temperatures occurring at _.- full load are not significantly changed by the EU okstroro. The method according to the invention is generally applicable to control of the discharge rate of the rotary compressors Vielzellenbauirt in single and multi-stage arrangement and is therefore suitable, as already mentioned, both to control the Saugdrucken as well as for controlling the Enddückes.
Claims (1)
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