DE2422272A1

DE2422272A1 - Drehkompressor mit verbessertem steuersystem

Info

Publication number: DE2422272A1
Application number: DE2422272A
Authority: DE
Inventors: Stanley Joel Minton; Ghanshyam Chandubhai Patel; David Harold Silvern
Original assignee: Chicago Pneumatic Tool Co LLC
Current assignee: Chicago Pneumatic Tool Co LLC
Priority date: 1973-05-10
Filing date: 1974-05-08
Publication date: 1974-11-28
Also published as: US3860363A; JPS5015113A; FR2228964A1; FR2228964B3

Description

Priorität vom 2O.,_Mai_1973, ^{Serial No}· 359· 182 in USA

Die Erfindtang betrifft Steueranlagen für Druckluft-Kraftkompressoren, und4s ist allgemeiner Zweck der Erfindung, ein verbessertes Steuersystem vorzusehen, das erwünschte Betriebseigenschaften aufweist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steueranlage zu schaffen, die eine Modulation oder Abstimmung des Zuluftstromes in Anpassung an den Bedarfstrom ermöglicht, wobei der Kompressor automatisch entlastet wird, wenn ein vorbestimmter maximaler Betriebsdruck erreicht ist, und belastet wird, wenn der Betriebsdruck auf ein gewisses Niveau abfällt; wobei automatisch der Kompressorbetrieb angehalten wird, wenn er länger als eine bestimmte Zeit unbelastet läuft, und automatisch

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wieder eingeschaltet wird, wenn der Tankdruck auf einen gewiesen Sicherheitsdruck abgefallen ist.

Es ist erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn man den vorstehend beschriebenen Dreifachbetrieb des Kompressors bzw. seinen Betrieb mit den drei Zuständen ohne seine Beschädigung erhält.

Die drei Zustandsbetriebseigenschaften des Kompressors alt dee verbesserten Steuersystem hat den besonderen Vorteil der Kraftersparnis und der Verminderung des Abriebes und Verschleißes des? Kompressorteile·

Ein Merkmal der Erfindung ist die besondere Zuordnung eines Steuersystems, einschließlich Steuerschaltung, zu den Bestandteilen eines motorgetriebenen Dreh-Luftkompressors·

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Eigenschaft des Steuersystems, bei welchem der Kompressor automatisch entsprechend den Nachfragen des Kompressors durch Stu#en der Fließaodulation oder -abstimmung, das Entlasten und Wiederbelasten und den Start- und Anhaltebetrieb durchlaufen kann·

Weitere Merkmale der Erfindung bestehen in verschiedenen Sicherheits- und YarnSteuerungen, die ein unerwünschtes Überfluten des Kompressor-· durch Öl verhindern, während

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des Anlaufens eine hinreichende Kühlung und Schmierung sicherstellen, den no ratal en Betriebszustand signalisieren, fegen Beschädigung infolge sich entwickelnder Überteaperatur versorgen und den Betrieb lsi Falle eines Leistungsausfalles cans abschalten*

Weitere Verteile, Merkmale und Amrendungsmöglichkeiten der !Erfindung ergeben «loh aus der folgenden Beschreibung im Zfcsammeahang mit den Zeichnungen. Es zeigen*

Scheea sur Darstellung einer Druckluftkompressor- «illage gemäß der Erfindung,

i-.? ein Diagramm des de« Kompressorsystem zugeordneten Steuerschaltkreisea,

eine Steuerschaltung für das Zwei-Zustands syst eis and

Diagramm für die Auswahl des Entlastungseinschaltpunktes.

In Fig· 1 ist ein Luftkoapressorsystem gezeigt, das hinsichtlieh seines Betriebes durch die in Fig. 2 gezeigte Steuerschaltung gesteuert wird. Die Steuerschaltung kann als eine automatische Steuerschaltung «it drei Zuständen hznr» eine Dreifacheteuerschaltung dadurch gekennzeichnet werden, daß der Kompressor so gesteuert wird, daß je zsch dem bestehenden Bedarf eines zugeordneten Betriebssystems dieses automatisch

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hinsichtlich seineβ Betriebs, wenn notwendig, vor und zurück aus einer Stufe kontinuierlicher Modulationsart des Betriebs zu einer Entlastungs-Yiederbelastungsart ode^Von letzterer zu eines Start-Stopzustand verläuft.

Bas allgemein «it 9 bezeichnete Kompressorsystem weist «inen Drehkompfesaor 10 auf, der hier ein Schraubengebläse ist« Br wird von eines Elektromotor 11 angetrieben und ist «tit eine» luftgekühlten Motor 12 versehen· Luft tritt in den Kompressor durch ein Drosselklappenventil 13 in Einlaßkanal 14 ein· Während des Betriebs des Kompressors wird Öl in den Kompressor über eine Ölbeschickungsleitung 15 von einem unter Druckluft stehenden Ölsumpf 16 hineingespritzt· Das Öl dient der Schmierung, Abdichtung und Kühlung des Kompressors während seines Betriebs·

Nachdem die Mischung aus Druckluft und Öl den Kompressor verlassen hat, fließt sie durch ein Rückschlagventil 17 einer Auslaßleitung 18 zum TaJc 19 hin. Das Rückschlagventil verhindert den Rückfluß der Luft und des Öls aus dem Tank zum Kompressor· Xn dem Tank wird das Öl aus der Luft-Öl -Mischung durch Schwerkraft getrennt und fällt nach unten in den«Sumpf 16 hinein. Ein Solenoidventil S 2 in der ölzuführleitung, welches normalerweise geschlossen ist, wenn der Kompressor angehalten ist, wird zur Öffnung veranlast, wenn der Motorschaltkreis betätigt wird· Wenn der Kompressor angehalten wird, schließt das Solenoidventil, um zu

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verhindern» daß der- Kompressor" mit öl überflutet wird, was sonst infolge de» Brückes im Tarife geschehen würde»

Die ölfreie Luft fließt is der Regel vom Taiik durch eine Venturi- oder Somadrassel 2t und ein Eixdrückachlagventil 22» das in der Tanklextnxsg 23 angeordnet ist» zu einem Betriebssystem &ύ&τ ©iaeia. Z^füitrbeds.rf s sys tem 24 für Hcchdruekiufi;., Bie Bressel sor-gt für die Drosselung des Luftstromes aus des fanfcj se daß irafersasa: des Anlaufens oder Startens ties Ksatpresserfcetriefoes der* Tankdruck sich, schnell genug aufbaut _? tsm, reeiit^eitig ύ&χι Öifluß über die Leitung 15 zum Kompressor ssu. «ärticken« Bas Endrücks chi a ^ventil gestattet die Entlastung: oder den Betrieb ü&» Kompressors bei niedrigem Tankdiraek ohne die Entlüftung des Zufuhrbedarf ssystems Zk mit Hackdrtickluf t_t mit welchem der Tank in Verbindung steint.,

Die Steuereinrxchittmg ist für eine aiioniatische Modulation des ZuluftstroHK&s zuhe Kompressor versehen _r um eine Anpassung an ΰί@Ά Bedarfsstrais zu schaffen,, während am Bedarfsauslaß, im wesentlicifieis, ein. konstanter Brück aufrechterhalten wird*

St.eue^einricfetun-g: weist eine gesciilassene Leitung»- schleife 25 auf« BdLe Leitung- 25 steht an einem Ende mit d®x» T&nicleituxig £3 un.a an. ihre» gegenäberliegendeii Εηάο ao-ieohl. nit der· KföifeaztfcaHaa^r einer Eetäitxgung&vorrichtung 26 für das Einlaßventil 13 als auch, mit einer- Droseeldurch-

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gangs- oder Rücklauf öffnung 27 in Verbindung· Die Öffnung stent abstomig vom Einlaßventil nit dem Einlaßdurchgang Xh in Verbindung«

Die Betätigungsvorrichtung weist einen Kolben 28 auf, der mit dem Einlaßventil verbunden ist. Wenn die Betätigungseinrichtung durch aus der Tankleitung über die Schleife 25 entlastete Luft die Betätigungsvorrichtung bzw. den Kolben 28 alt Druck beaufschlagt _t vermag die Betätigungeeinrichtung das Einlaßventil in Schließrichtung zu bewegen? unter der Kraft einer Rückstellfeder 29 vermag die Betätigungsvorrichtung das Ventil in Öffnungsrichtung zurückzubewegen, der Druck über dem Kolben entlastet wird.

In der Leitungsschleife ist ein Steuer- oder Rückdruckregulatorventil 31 angeschlossen« Letzteresist so eingestellt, daß es in Abhängigkeit von einen bestimnten Brück öffnet, der sich in der Tankleitung entwickelt, um Brück luft vom Tank sowohl zur Betätigungsvorrichtung als auch zur Rücklauf Öffnung zu entlasten. Bas durdi dem Regulator strömende Luftvolunten verändert sich, direkt Mit den in der Tankleitung entwickelten Druck. Die Betätigungsvorrichtung spricht auf einen bestiauten Brück an, der sich über ihren Kolben 28 entwickelt, us das Einlaßventil in Schließ richtung zu bewegen, und bei Entlastung des Brück·» bewegt die Rücklauf feder da* Einlaßventil in

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V«nn sich der Tankdruck über einem bestiemten Vert verändert, verändert eich die durch den Regulator zur Betätigungsvorrichtung und zur Drosselöffnung fließende bzw. sieh entlastende Luft entsprechend· Diese Öffnungs- und Schließtätd&eit des Einlaßventils dient der Modulation Unter Anpassung des Zuluftstromes zum Kompressor·

Man sieht während des Kompressorbetriebes, daß bei abnehmendem Bedarftstrom der Druck in der Tankleitung steigt, da mehr Luft in den Tank gepumpt wird als ihn verläßt· Sobald dieser Druck über einen gewissen Wert steigt, bei welchem das Regulatorventil 31 zum Ansprechen eingestellt worden ist, öffnet sich das Regulatorventil und entlastet die Druckluft vom Tank sowohl zur Betätigungsvorrichtung als auch zur Rücketrömöffnung. Die Entlastungeluft, welche durch dl· Öffnung ZJ fließt, wird zum Kompressor zurückgeführt* Die Entlastungsluft zur Betätigingevorrichtung drosselt nach Überwindung der Kraft der Umkehrfeder 29 das Einlaßventil, um den Einlaßluftstrom zu drosseln. Die Drosselung des Einlaßventils hält an , bis sich der Einlaßstrom an den Bedarfsstrom anpaßt· Sobald im umgekehrten Fall der Bedarfsetrom ansteigt und der Tankdruck atföllt, nimmt die Entlastungeluft durch das Regulator- . ventil zur Betätigungsvorrichtung und zur Öffnung ab und läßt somit das Einlaßventil sich In Öffnungsrichtung bewegen· Diese Drosselung hält an, bis der Einlaß- und Bedarfsluftstrom abgestimmt sind· Durch diese Modulation

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des Einlaßströmes erhält der Luftstrom am Bedarfsauslaß entsprecliend einen im wesentlichen konstanten Wert*

Das Steuersystem ist so ausgebildet, daß der Kompressor in der Lage ist, automatisch einen Entlastungsbetrieb zu beginnen, trenn der Druck in der Betriebsleitung 2k ein bestimmtes eingestelltes Maximum erhält und automatisch wieder belastet zu werden (zum Beladen) und in einer modulierten oder abgestimmten Veise zu laufen, wenn der Betriebsdruck auf eine bestimmte niedrigere Einstellung abfällt· Zu diesem Zweck weist das Steuersystem einen Differentialdruckschalter FS 1 auf, der in dem Betriebssystem hinter dem Endrückschlagventil 22 - angeordnet ist« Es weist auch in der geschlossenen Leitungsschleife 25 eine Beipaßleitung 32 auf» die das Regulatorventil 31 überbrückt bzw· umgeht und durch ein normalerweise geschlossenes Entlastungssolenoidventil S 3 gesteuert wird.

Der Druckschalter FS 1 ist in seinen Stellungen einstellbar, um automatisch einen gewünschten oberen Betriebsdruckpunkt zu bewirken, bei welchem der Kompressor unbelastet läuft, und einen gewünschten unteren Betriebsdruckpunkt zu bewirken, bei welchem der Kompressor die Belastung wieder beginnt, um ein Abfallen des Betriebsdruckes unter ein bestimmtes Minimum zu verhindern. Die Öffnung des Beipaß- oder Überbrückungsventils S 3 ermöglicht eine hinreichende Volumenströmung der Tankdruckluft zur Betätigungsvorrich-

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tung 26, um das Einlaßventil zu schließen· Die Maxiaale oder obere Einstellung, bei welcher die Bedienungaperaon dies wünscht, wird durch den entsprechenden Prozent» Bedarfsstrom bestimmt, bei welchem die Bedienungeperson den Beginn der Entlastung des Systems wünscht· Ein Auslaß- oder !«eckventil 33 zur Atmosphäre hin, welches/hinter dem Entlastungeventil S 3 angeordnet ist, ist so einstellbar, daß man eine Druckbetätigung der Betätigungsvorrichtung im wesentlichen zu der Zeit erhält, wenn der Betriebs-Bedarfsdruok die Maximaleinstellung erreioht und der Bedarfsstrom aif einen gewissen Prozentsatz abfällt· Das Auslaßventil dient in wirksamer Veiae dazu, eine genauere oder präzisere Steuerung der Betriebszeit der Betätigungsvorrichtung zu erhalten· Eine geeignete Kurve kann für die Bestimmung der gewünschten oberen und unteren Einstellung des Drucksehalters PS 1 errechnet werden, um eine Abstimmung an den Bedarf bzw, die Nachftagen des Betriebssystems zu erreichen· Sollte es beispielsweise erwünscht sein, daß der Betriebsdruck 7,73 kg/cm (110 psi) nicht überschreitet und auch nicht unter 7*03 kg/om (100 psi) fällt, um einen gewünschten Prozentsatz Bedarfsstrom zu erhalten, dann wird der Druckschalter auf eine obere Einstellung von 7,73 kg/cm (110 psi) eingestellt, bei welchem Vert die Entlastung erfolgen soll« Durch Berechnung oder durch die vorher ausgerechnete Tabelle bzw« Kurve kann bestimmt werden, daß die untere Einstellung bei 7,38 kg/om² (105 P»i) an einer Stelle lie-

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gen sollte, bei welcher der Kompressor rechtzeitig wieder belastet wird, so daß der Betriebsdruck nicht tinter 7»03 kg/cm² (100 psi) fällt.

Entlastungstätigkeiten sind erwünscht, da sie zu einem geringeren Kraftverbrauch führen, weil der Kompressor in der wirtschaftlichsten Betriebsweise so viel wie möglich unbelastet läuft.

Um eine weitere Wirtschaftlichkeit des Betriebes zu erhalten, ist das Steuersystem so ausgestaltet, daß es für eine dritte oder Start-Stop-Betriebeart «orgt. Bei dieser Betriebsart läßt man den Kompressor anhalten, wenn er länger als «ine eingestellte Zeit unbelastet läuft. Zu diesem Zweck sind ein Zeitgeber TM und ein zweiter Druckschalter PS 2 in dem Steuersystem vorgesehen, wobei der Druckschalter von dem Zeitgeber gesteuert wird. Der Druckschalter FS 2 liegt in der Tankleitung 23« Der Schalter FS 2 ist normalerweise bei einem Tankdruck von 1,?6 kg/cm (25 pei) und niedriger geschlossen. Er öffnet in Abhängigkeit vom Druck über 1,76 kg/cm (25 psi).

Bei dieser dritten Betriebsart läßt man den Kompressor anhalten, wenn er langer als eine eingestellte Zeit lang unbelastet läuft, und man läßt ihn automatisch wieder anlaufen, wenn der Tankdruck auf einen bestimmten unteren

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Sicherheitsdruck abgefallen ist, z.B. 1,76 kg/cm (25 psi). Der untere Wiederanlaufdruck ist erwünscht, um einen 01-überlauf des Kompressors zu verhindern, was passieren könnte, wenn der Kompressor bei einem höheren Tankdruck wieder anlaufen dürfte. Das Überlaufen des Kompressors läßt letzteren härter arbeiten und vernichtet daher Kraft und erhöht den Abrieb auf die Bestandteile des Kompressors. Faßt man den Korapressorbetrieb zusammen, wenn er durch sein Steuersystem gesteuert wird, wobei der Kompressor automatisch von einer Betriebsart in die andere eingestellt werden kann, so ergibt sich folgendes: Zunächst wird der Betriebsdruckschalter PS 1 (wenn es erwünscht ist, den Erfordernissen des Betriebssystems zu genügen) auf eine obere Einstellung von z.B. 7*73 kg/cm (110 psi) und eine untere Einstellung von etwa 7*38 kg/cm (105 psi) eingestellt, wobei die untere Einstellung so berechnet ist, daß eine Wiederbelastung automatisch erfolgt, bevor der Betriebsdruck auf 7,03 kg/cm (100 psi) abfällt. Der Aus-Ein-Sehalter in der Steuerschaltung (Fig.2) wird dann geschlossen (der Türverriegelungsschalter ist normalerweise geschlossen. Er öffnet automatisch als Sicherheitsschalter, wenn der Schaltungsdeckel entfernt wird.) Die Rückstellkontakte werden augenblicklich geschlossen, um das Relais R 1 zu erregen, welches die Kontakte R1b eine Halteschaltung zum Relais R 1 zu schließen und die Kontakte R1a zu schließen veranlaßt.

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Das Schließen der Kontakte R1a gewährleistet eine Startschaltung über den normalerweise geschlossenen Schalter PS2. Diese Schaltung erleuchtet das normale Anzeigelicht A, betätigt den Stundenmesser HR, welcher die Betriebszeit anzeigt, betätigt das normalerweise offene Abblas-Solenoidventil SI in den geschlossenen Zustand, öffnet
die Kontakte RIc₁ um das rote Warnlicht R zu löschen,
und betätigt die Spule des magnetischen Starters MS, um eine Erregerschaltung für den luftgekühlten Motor 12 und den Kompressormotor 11 zu gewährleisten, wobei die Kontakte MS 2 veranlaßt werden, das Solenoidventil S 2 für die Ölzufuhr in den offenen Zustand zu betätigen, und wobei die Kontakte MS 1 zum Schließen veranlaßt werden, um die Schaltung zum magnetischen Starter zu halten, da PS2 öffnet, sobald der Tankdruck über 1,76 kg/cm² (25 psi)
ansteigt.

Wenn der Kompressor jetzt arbeitet, baut sich Luftdruck sehr schnell wegen des Drosselelemente-s 22 in dem Tank auf und läßt das Öl vom Sumpf durch das Solenoidventil
S2 zum Kompressor gedrückt werden· Der Kompressor beginnt seinen Betrieb, wie oben erläutert, in einem kontinuierlichen Modulationszustand, währenddessen der Einlaßstrom moduliert oder abgestimmt wird, damit er dem Betriebsbedarf sfluß angepaßt ist.

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Sollte nun der Betriebsbedarfsfluß unter einen bestiemten Prozentsatz abfallen, wodurch der Betriebsdruck die obere Einstellung von 7,73 kg/cm (110 psi) überschreitet, schließt der normalerweise offene Druckschalter PS1 und läßt das normalerweise geschlossene Enüastungssolenoidventil S3 in der Beipaßtleitung 32 öffnen. Hierdurch kann di· Rückdruckluft vom Tank den Kolben 28 der Betätigungsvorrichtung veranlassen, das Einlaßventil 13 zu schließen· Folglich läuft der Kompressor dann so lange unbelastet, wie das Einlaßventil geschlossen gehalten wird.

Während der Kompressor unbelastet läuft, wird die Auslaßluft wieder über die Rücklauföffnung 27 durch den Kompressor zurückgeführt« Dies ist erwünscht, um eine unerwünschte Vibration und folglich eine Beschädigung zu vermeiden, die sonst im Kompressor auftreten würde, wenn letzterer unbelastet liefe.

Das Schließen des Druckschalters PS 1 erregt auch das Relais R2 und läßt die Kontakte R2 öffnen. Dies veranlaßt das Abblassolenoidventil SI in der Tankleitung, sich wieder zu öffnen, und bewirkt eine zunehmende Tankdruckverminderung«

Das Schließen des Drude schalters PS1 erregt auch den Zeitgeber TM zum Beginn des Betriebes«

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Wem nun der Betriebsdruck möglicherweise auf 7*38 kg/cm (105 psi) abfällt, öffnet der Druckochalter PS 1 wieder* Hierdurch schließen die Kontakte R2 wieder, wodurch das Abblas-Schalterventil S1 geschlossen wird, der Zeitgeber TH angehalten wird und das Entlastungssolenoidventil S3 in der Beipaßleitung wieder geschlossen wird, wodurch die Feder 29 der Betätigungsvorrichtung die Rückkehr des Einlaßventils in den offenen Zustand ermöglicht, sobald der Tankdruck über dem Betätigungskolben durch die Rücklauföffnung 27 entlastet ist. Der Kompressor beginnt sich nun zu entlasten und erhält erneut eine Modulationsart des Betriebes·

Venn der Kompressor nun eine Zeit lang unbelastet gelaufen ist, die über jene Zeitperiode hinausgeht, für welche der Zeitgeber TM eingestellt worden ist, öffnen sich die normalerweise geschlossenen Zeitgeberkontakte TM· Hierdurch wird die Schaltung zum magnetischen Starter MS geöffnet, die Motoren 11 und 12 und der Kompressor halten an, das Abblassolenoidventil S1 öffnet wieder, die MS1-Kontakte öffnen wieder, und auch die MS2-Kontakte öffnen wieder, wodurch das Ölsolenoidventil S2 schließen kann und der Ölttberlauf des Kompressors verhindert ist.

Das Steuersystem is^so ausgebildet, daß der Kompressor, nachdem er einmal durch die Tätigkeit des Zeitgebers angehalten worden ist, nicht wieder anläuft, wen» nicht der

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Tankdruck auf einen Startwiederholungssicherheitsdruck abgefallen ist, z.B. 1,76 kg/cm (25 psi), bei welchem der zweite Druckschalter PS 2 wieder schließen soll. Wenn demgemäß der Betriebsdruck abfällt, während der Kompressor angehalten wird, und zwar auf die untere Einstellung von 7,38 kg/cm (105 psi), dann öffnet der Druckschalter PS 1 wiederο Dies trennt den Zeitgeber auf, läßt die Zeitgeberkontakte TM wieder schließen, entregt das Entlastungssolenoidventil S3 zum geschlossenen Zustand in der Beipaßleitung und entregt das Relais R2, wodurch die Kontakte R2 wieder schließen. Das Schließen der Kontakte R2 beeinträchtigt nicht den offenen Zustand des Abblasventiles S 1, da die MS1- und die PS2-Kontakte noch offen sind. Also bleibt der Kompressor angehalten, bis der Druckschalter PS 2 wieder geschlossen wird und der magnetische Starter MS wieder betätigt wird.

Venn der Tankdruck möglicherweise auf 1,76 kg/cm (25 psi) durch die Tätigkeit des offenen Aülaßventiles oder Bedarfsflusses abfällt, schließt der Schalter PS2 wieder. Dies läßt die Schaltung wieder das Solenoidabblasventil S1 schließen, das normale Licht A wird erleuchtet, der Stundenmesser HR wird wieder betätigt, und der magnetische Starter wird wieder erregt, um den Kompressor anlaufen zu lassen. Das System läuft erneut mit einem modulierten oder abgestimmten Zustand, wobei der Einlaßstrom an den Bedarfsstrom angepaßt ist.

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Der Druckschalter PS2_t der bei Tankdrücken von 1,76 kg/cm (25 psi) und darunter geschlossen ist, öffnet wieder, eobald der Tankdruck über die Einstellung 1,76 kg/cm (25 psi) ansteigt.

Sin normalerweise geschlossener Übertemperaturschalter T ist im Kompressorauslaß 18 angeordnet. Sr öffnet in Abhängigkeit vom Temperaturanstieg über einen bestimmten Grad, um den Schaltkreis zum Relais R1 zu öffnen· Hierdurch würden die Kontakte R1a geöffnet, um den magnetischen Starter wieder zu aktivieren und folglich den Betrieb der Motoren und des Kompressors anzuhalten. Tatsächlich läßt jedes Öffnen des Schaltkreises zum Relais R1 den Kompressor im Betrieb anhalten. *

Aus einer Prüfung des automatischen Dreizustands-Steuersystems ergibt sich, daß die Steuerungen des Kompressorsystems erwünschtenfalls auf ein automatisches Zweizustand»- steuersystem dadurch begrenzt werden könn, daß man die Funktionen des Zeitgeberelementes TM und des Druckschalters PS2 herausnimmt, wie durch die in Fig. 3 gezeigte Schaltung angedeutet ist.

Die zweifache oder Zwei-Zustandssteueranlage schafft eine Einrichtung für die automatische Auswahl entweder des kontinuierlichen Hodulationsbetriebes oder des Entlastungsbetriebes des Kompressors. Für diese Tätigkeit ist keine

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Schalttätigkeit von Hand erforderlich. Die Entscheidung, wann der Schalter dem Steuersystem gemäß den anfänglichen

Einstellungen überlassen wird, wird in den* PS1-Schalter gemacht, und die Einstellungen werden in dem Auslaßventil gemacht.

Der automatische Schaltpunkt, an welchem das Kompressorsystem von der kontinuierlichen Modulation oder Abstimmung auf den Entlastungsbetrieb überwechseln sollte, basiert vorzugsweise auf der Minimalhaltung der Betriebskosten· Für eine gegebene Anlagengröße kann gezeigt werden, daß die optimale Schaltstelle eine Funktion des Volumens des Luftzufuhr systems ist (oder analog der Zeitkonstante des Systems). Die optimalen Schaltpunkte für Anlagen entsprechend ihrer Zeitkonstante können berechnet werden, und eine Kurve oder Graphik für eine leichte Schaltpunktauswahl, Bit der >an arbeiten kann, kann gemäß Darstellung in Fig. h gebildet werden«

Wenn z.B. die Anlagenzeitkonstante fünf Sekunden beträgt und der Unterschuß bzw. Einschwung (undershoot) als 0,35

kg/cm (5 psi) gegeben ist, sollte beim Lesen der Kurve der Schaltpunkt für die maximale Wirtschaftlichkeit des Betriebes bei 50 # des Maximalstromes eingestellt sein. Das heißt, daß für die maximale Betriebswirtschaftlichkeit der Kompressor in dem kontinuierlichen Modulations- bzw« Abstiamun^zustand für einen Fluß größer als 50 # des maximalen Flusses arbeiten sollte. Wenn der Bedarfsfluß unter

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50 ήα des Maximalflusses abfällt, sollte das Kompressorsystem in den Entlastungs-Wiederbelastungszustand geschaltet werden, bei dem die von dem Kompressorsystem verbrauchte Kraft geringer als die während des kontinuierlichen Modulationszustandes ist.

Die Prüfung der Kurve in Fig· k zeigt, daß es einen einheitlichen Kompressorfluß für jede Systemzeitkonstante gibt, über der die kontinuierliche Modulation des Einlasses optimal ist. Er definiert den Einstellpunkt für die Entlastung des Kompressors für jede Anlagenzeitkonstante und zulässigen Unterschuß· Er ermöglicht die Einstellung der Kompressorsteuerungen, um jeder Forderung der Bedienungsperson angepaßt zu sein«

Nimmt man beispielsweise nun weiterhin an, daß die Erfordernisse sind, daß der Betriebsdruck nicht 7,73 lag/cm (ΠΟ pei) überschreitet und nicht unter 7,03 kg/c» (100 pei) fällt und der Kompressor alle Fließnachfragen von 0 bis 100# der Kompressorkapazität erfüllt, sollte die Zeitkonstante des Systems nach der Messung al· 5 Sek„ gefunden werden und sollt· der zulässige Unterschuß für diese Zeitkonstant· auf 0,^9 kg/cm (7 psi) gewählt werden, dann sollte das System so eingestellt werden, daß es bei 70 % Fluß entlastet. Demgemäß sollte die untere Schaltein·teilung oder das Viederbelastungssignal bei J,k kg/cm² (107 psi) eingestellt werden· Dies ermöglicht ·β dem Druckunterschuß,

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eine Größe von 0,49 kg/cm (7 psi) zu haben, ohne unter den unteren zulässigen Betriebsdruck von 7»03 kg/cm (100 psi) zu fallene Es sei bemerkt, daß der Fluß in dem letztgenannten Beispiel, bei welchem der Kompressor entlastet wird, nach oben auf 70 # des gesamten Flusses für eine Zeitkonstante von 5 Sekunden bewegt worden ist bzw« sich bewegt hat, und daß sich eine größere Wirtschaftlichkeit des Betriebes ergibt, als wenn der Unterschuß bei derselben Zeitkonstante als auf 0,35 kg/cm (5 psi) gewählt wird, wie oben erwähnt.

Der Druckschalter PS 1 hat hier eine Differenz zwischen

der oberen und unteren Einstellung von zwischen 0,21 kg/cm (3 psi) und 1,76 kg/cm (20 psi). Aus den Beispielen erkennt man, daß wenn die minimale Druckschalterdifferenz benutzt wird, der Kompressor über einen großen FließbexeLch entlastet wird, und dies stellt ein Minimum an Betriebskosten sicher.

Wenn man nun das Kompressorsystem anfänglich einstellt, nachdem der Druckdifferenzschalter PS1 auf die bestimmten oberen und unteren Einstellungen für einen speziellen Flußprozentsatz, z.B. 70 % des vollem Flusses, eingestellt worden ist, dann wird das Auslaßsteuerventil 33 geöffne^und sein Bereich eingestellt. Das Auslaßventil wird geöffnet, bis der gewünschte Bedarfsfluß von 70 # am Entlastungseinschaltpunkt von 7»73 kg/cm (IIO psi) erhalten wird.

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Das System ist jetzt für den automatischen Betrieb eingestellt. Der Kompressor wird jedesmal entlastet, wenn der Betrxebsbedarfsfluß unter 70 # abfällt, da der Druckschalter PS 1 am oberen Einstellpunkt getriggert bzw. ausgelöst wird. Venn der Betriebsdruck unter 7t^2 kg/cm (107 psi) abfällt, erhält der Kompressor als nächstes den Befehl, wie oben erwähnt, wieder zu belasten, was er durchführt, bevor der Druck unter 7,03 kg/cm (100 psi) fallen lann, z.B. mifc einem Unterschuß von 0,49 kg/cm (7 psi), ·

Das oben beschriebene automatische Dreizustandssteuersystem ist nur eine Verbesserung der soeben beschriebenen Zweizustands steuerung, dadurch, daß bei ihm die Funktionen des Zeitgebers TM und der zweite Druckschalter PS2 hinzugefügt sind, um die automatische Abschaltung des Kompressors hervorzurufen, (wie oben erläutert), wenn der Kompressor langer unbelastet bleibt, als eine von der Betriebsperson ausgewählte charakteristische Zeit· Der Kompressor und der Motor werden vollständig abgeschaltet, und keine Kraft wird verwendet; und in der oben beschriebenen Weise erfolgt automatisch das Wiederanlaufen. Das Schalten im Dreizustandssystem durch die verschiedenen Betriebszustände ist vollständig automatisch, wie durch die anfänglichen Einstellungen bestimmt, die bezüglich dem Differentialdruckschalter PS 1, dem Zeitgeber TM und den Einstellungen vorgenommen, welche für das Auslaßventil 33 vorgenommen sind.

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Es steht frei im Ermessen der Bedienungsperson, die Betriebsart des Koapressorsystems zu wählen, sei es, einfach ein kontinuierlicherModulationszustand, die automatische duale Art oder der automatische Dreifachzustand.

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Claims

Patentansprüche

yKompressorsystem mit einem Elektromotor für den Antrieb eines Drehluftkompressors, mit Einlaß- und Auslaßdurchgängen, einem mit dem Ausiaßdurchgang verbundenen Tank mit einer Auslaßleitung, einer an der Auslaßleitung angeschlossenen Bedarfsbetriebsleitung, einem Rückschlagventil in der Auslaßleitung zur Verhinderung des Rückflus-

uad

ses von der Betriebsleitng zum Tak einer auf einen bestimmten Luftdruck im Tank ansprechenden Einrichtung (31, 26, 13) für die Modulation des Luftstromes im Einlaßdurchgang zur Anpassung an den Bedarfs-Betriebsstrom, da durch gekennzeichnet, daß eine auf «inen eingestellten maximalen Druck, der sich in der Betriebsleitung aufbaut, ansprechende Einrichtung (PSI, S3, 26), um den Kompressor unbelastet laufen zu lassen, vorgesehen ist, die Einrichtung (PS1_f S3, 26) auf einen sich in der Betriebsleitung entwickelnden eingestellten unteren Druck für die Wiederbelastung des Kompressors anspricht, daß eine Zeiteinstelleinrichtung (TM, PS2, Ri) vorgesehen ist, die auf den maximalen, sich in der Betriebsleitung entwickelnden Druck anspricht, um den Kompressor für den Fall anhalten zu lassen, daß sich der untere Druck nicht in der eingestellten Zeit entwickelt, und daß eine weitere Einrichtung (PS2) vorgesehen ist, die auf die Entwicklung sowohl des unteren Druckes in der Betriebsleitung als auch des eingestellten unteren Druckes im Tank für den Wiederbeginn des Koapressorbetriebs anspricht.

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2. Kompressorsystem nach Anspruch 1 mit einem Ölsumpf (16), der dem sich in dem Tank (19) entwickelten Druck ausgesetzt ist, wobei eine Ölzuführleitung (1J?) mit dem Kompressor (1O) in Verbindung steht, gekennzeichnet durch ein normalerweise geschlossenes Ölzuführventil (S2) in der Ölzuführleitung zur Steuerung des Ölflusses vom Sumpf zum Kompressor und eine Drossel (22) in der Auslaßleitung für den schnellen Aufbau des Tankdruckes beim Anlaufen, und mit einer das Ölzuführventil zu der Zeit, wenn der Kompressormotor gestartet wird, öffnenden Einrichtung (MS).

3· Kompressorsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schließeinrichtung (TM^ MS) für das Ölzuführventil (S2) vorgesehen ist zum Schließen des Ventils, wenn der Kompressormotor angehalten wird.

k. Kompressorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekannzeichnet, daß ein Drosselklappen-Einlaßventil (13) im Einlaßdurchgang für die Steuerung des Einlaßflusses zum Kompressor angeordnet ist·

5· Kompressorsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine an dem Einlaßventil (13) angebrachte Betätigungseinrichtung (26) für die Modulierung bzw. Abstimmung des Einlaßluftstromes zum Kompressor (1O) vorgesehen ist, die Betätigungseinrichtung einen Kolben (28) aufweist, der unter Luftdruck zur Bewegung des Einlaßventils (13) in Schließrichtung betätigbar ist, und eine Feder (29) mit

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dem Kolben für die Bewegung des Einlaßventils in Öffnungsrichtung in Abhängigkeit von der Entlastung des Luftdruckes über dem Kolben zusammenwirkt.

6. Kompressorsystem nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitungsschleife (25) an einem Ende an dem Tank (19) und am anderen Ende eine Betätigungsvorrichtung

(26) für die Zufuhr der Rückdruckluft vom Tank und die Betätigung des Kolbens (28) vorgesehen ist.

7» Kompressorsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsschleife (25) mit dem Einlaßdurchgang (i4) zwischen dem Einlaßventil (13) und dem Kompressor (1O) mittels einer Zweigrückführleitung mit einer Drosselöffnung

(27) verbunden ist.

8. Kompressorsystem nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß ein normalerweise geschlossenes Rückdruckregulatorventil (31) in der Leitungsschleife (25) vorgesehen ist, welches in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Druckanstieg im Tank (19) für den Auslaß von Tankdruckluft sowohl zur Betätigungsvorrichtung (26) als auch zur Rückführleitung (27) öffnet.

9» Kompressorsystem nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein einstellbares Auslaß-Entlastungsventil (33) in der Leitungsschleife (25) für die Regulierung des Druckluftrückflusses vom Regulator (31) zur Rückführleitung (27).

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10. Kompressorsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, Insbesondere mit einen ventilgesteuerten Einlaß, einem an einem Auslaß des Kompressors angebrachten Aufnahmetank, einer Bedarfsflußleitung, die durch ein Rückschlagventil gesteuert ist und mit einer Auslaßöffnung des Tanks in Verbindung steht, einer durch Druck betriebenen Betätigungseinrichtung, die in einer Steuerleitung zwischen dem Tank und dem das Öffnen und Schließen des Einlaßventils steuernden Einlaß angeschlossen ist, wobei die Betätigungseinrichtung auf vorbestimmte Veränderungen des Tankdrucks anspricht, um den Einlaßluftstrom für die Abstimmung mit dem Bedarfsstrom zu modulieren oder abzustimmen, gekennzeichnet durch eine auf den Differentialdruck ansprechende Einrichtung (PSJ) zum automatischen Schalten nach der Entwicklung eines ausgewählten Maxiaaldruckes beim Betrieb eines Kompressors (1O) in der Bedarfsleitung (2k) von einem Modulationszustand zu einem Entlastungszustand und zum automatischen Zurückschalten auf einen Modulationszustand nach Entwicklung eines ausgewählten niedrigeren Druckes in der Bedarfsleitung, zusammen mit einer Auslaßventilsteuereinrichtung (33), die in der Steuerleitung (25) zWschen der Betätigungsvorrichtung (26) und dem Tank (19) zur Bestimmung des Betriebsaugenblickes der Betätigungseinrichtung angebracht ist, nachdem der Bedarfsfluß (24) auf einen vorbestimmten Prozenteatz des Flusses abgefallen ist.

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11. Kompressorsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßventil (33) hinsichtlich der Größe seines Entlastungsbereiches einstellbar ist.

12. Kompressorsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitgeber (TM) so ausgebildet ist, daß er den Kompressor (1O) automatisch anhalten läßt, nachdem der Entlastungsbetrieb des Kompressors eine eingestellte Zeit überschritten hat.

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