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Mehrstufiger Kolbenverdichter Bei einer Reihe von Herstellungsverfahren,
bei denen Luft oder Gas in verdichtetem Zustand gebraucht wird, ergibt sich die
Notwendigkeit, den Enddruck in Anpassung an den jeweiligen Betriebszustand zu ändern.
So wird z. B. bei SauerstofFanlagen zum Anfahren und Herunterkühlen der Apparate
ein Druck von 8o atü benötigt, während im Beharrungszustand der Druck auf 3o atü
sinkt. Die Verdichtung auf 8o atü wird zweckmäßig in vier Stufen vorgenommen. Bei
der Verdichtung auf 3o atü im Beharrungszustand ist dieser Enddruck bereits in der
dritten Stufe erreicht, so daß die vierte Stufe keine Verdichtungsarbeit mehr zu
leisten hat. Da die gesamte Menge aber durch den vierten Zylinder hindurchgedrückt
werden muß und die Geschwindigkeit infolge der größeren Menge im Druckventil und
in der Druckleitung um ein Vielfaches höher ist als beim Verdichten auf den hohen
Enddruck, ist ein größerer Leistungsaufwand notwendig als normal.
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Es ist bekannt, in solchen Fällten durch Parallelschatten zweier Stufen
den geschilderten Nachteil zu vermeiden. Abb. z gibt ein Beispiel für diese bekannte
Anordnung unter Zugrundelegung der oben angeführten Betriebsverhältnisse. Sie zeigt
in schematischer Darstellung die vier Zylindereines vierstufigen Kolbenverdichters
mit den Verbindungsleitungen und Zwischenkühlern. Mit r, a, 3 und q. sind die Zylinderräume
der einzelnen Stufen und mit 1<l, 1(s, 1(s und 1<4 die zugehörigen Zwischenkühler
bezeichnet. Zwischen
dem Saugstutzen der dritten Stufe und dem
Saugstutzen der vierten Stufe ist eine Verbindungsleitunga angeordnet, so daß die
vierte Stufe ebenfalls aus dem Zwische kühler I(2 der zweiten Stufe ,ansaugen ka#
Desgleichen ist vom Zwischenkühler I(3 e dritten Stufe eine Umgehungsleitung b äW=,
gezweigt, die in die Druckleitung zur Verwendungsstelle mündet. Die unmittelbare
Verbindung zwischen dem Zwischenkühler I(3 der dritten Stufe und dem Saugstutzen
der vierten Stufe kann durch ein Absperrventil c unterbrochen werden. Auch in die
Umgehungsleitungen rt und b sind Absperrventile d und e eingebaut. Bei normalem
Betrieb des Kolbenverdichters, bei dem also vierstufig auf 8o atü verdichtet wird,
ist das Absperrventil c geöffnet, während die Umgehungsleitungen a und b durch die
Absperrventiled und ,e geschlossen sind. Die vierte Stufe saugt also vom Zwischenkühler
I(3 der dritten Stufe ab und verdichtet weiter auf den erforderlichen Enddruck.
Wird das Absperrventil c -eschlossen und gleichzeitig die Ventile d und e geöffnet,
so saugt die vierte Stufe durch die Leitunga vom Zwischenkühler I(2 der zweiten
Stufe ab, ist also der dritten Stufe parallel geschaltet. Die dritte Stufe drückt
durch die Leitungb unter Umgehung der vierten Stufe in die zur Verwendungsstelle
führende Leitung, während die vierte Stufe die entsprechend ihrem Hubvolumen angesaugte
Menge durch den Zwischenkühler I{4 in die gleiche Leitung drückt. In diesem Falle
wird durch die vierte Stufe nicht die gesamte Fördermenge des zu verdichtenden Gases
geleitet, sondern nur der dem Hubvolumen entsprechende Bruchteil, so daß die Druckverluste
normal bleiben.
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Bei dieser bekannten Anordnung sind drei Absperrventile zu bedienen.
Durch unrichtige Bedienungsweise können jedoch Betriebsstörungen und Beschädigungen
des Kolbenverdichters eintreten. Um dies zu vermeiden, wurde bereits vorgeschlagen,
an Stelle der drei Ventile .ein gemeinsames Ventilgehäuse mit drei axial liegenden
Durchströmöffnungen zum Parallelschalten zu verwenden, so daß nur ein Handrad zu
bedienen und falsche Bedienungsmöglichlkeit ausgeschlossen ist.
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Es ist auch schon eine Einrichtung bekanntgeworden, bei der die Stufen
des Kolbenverdichters in Abhängigkeit von dem erforderlichen Druck selbsttätig hintereinander-oder
parallel geschaltet werden, wobei das Absperren bnv. Offnen der verschiedenen Leitungen
durch einen Kolbenschieber bewirkt wird. Weiterhin. ist eine mehrzylindrige Saug-und
Druckpumpe bekanntgeworden, bei der ein Umstellen von leinstufiger auf mehrstufige
Verdichtung dadurch vorgenommen wird, daß die die Saug- und Druckventile enthaltenden
Zylinderdeckel um i8o° versetzt und so. die im Zylinderdeckel befindlichen symmetrischen
Anschlüsse an die Saug- und Druckleitungen `'@' teinander vertauscht werden, wobei
ein von #en zu bedienendes Ventil vorgesehen ist, .'.uich welches Leitungen zwischen
den Zy-'lindern geschlossen oder geöffnet werden. Bei dieser Bauart können die gleichen
Maschinen je nach Bedarf für ein- oder zweistufige Verdichtung umgestellt werden;
ein Umschalten während des Betriebes, wie bei den vorgenannten Bauarten, ist aber
nicht möglich.
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Demgegenüber bringt nun die Anordnung nach der Erfindung eine Vereinfachung
dadurch, daß in .den Umführungsleitungen zwischen den Saugstutzen und zwischen den
Druckleitungen an Stelle von Ventilen, Schiebern o-. dgl. nur Rückschlagventile
bekannter Bauart vorgesehen, -wie in der Abb.2 dargestellt. Das Rückschlagventil
f öffnet nach der Saugleitung der vierten Stufe hin, läßt also das Ansaugen der
vierten Stufe zu, wenn bei dreistufiger Verdichtung das Absperrventil c geschlossen
ist. Bei geöffnetem Ventil c, d. h. bei vierstufiger Verdichtung auf 8oatü, verhindert
das Rückschlagventil f ein Rückströmen aus der Druckleitung zur Saugleitung der
dritten Stufe. Das Rückschlagventil g öffnet nach der Hauptdruckleitung hin, läßt
demnach bei geschlossenem Absperrventil c das verdichtete Gas der dritten Stufe
über die Leitung b zur Verwendungsstelle abströmen. Bei vierstufiger Verdichtung
verhindert dieses Rückschlagventil das Rückströmen aus der Hauptdruckleitung in
die Saugleitung der vierten Stufe.
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Diese neue Anordnung ermöglicht ebenfalls die Umstellung des Kolbenverdichters
von vierstufiger auf dreistufige Verdichtung durch Schließen eines einzigen Absperrventils
c. Die ganze Einrichtung erfährt aber gegenüber den bisher bekanntgewordenen Anordnungen
eine Vereinfachung dadurch, daß an Stelle eines besonderen Dreiwegeventils oder
eines Schiebers .lagermäßige Absperrventile und Rückschlagventile verwendet werden.
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Ein weiterer Vorteil der neuen Anordnung besteht im folgenden: Bei
dem bekannten Dreiwegeventil stehen in der Mittelstellung sämtliche Anschlüsse miteinander
in Verbindung. Es tritt hierbei ein Druckausgleich ein. Beim Umstellen wird also
der Kühler der niedrigeren Druckstufe mit dem höheren Druck der nächsten Stufe belastet.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird durch die Rückschlagventile ein Rückströmen
des verdichteten Gases verhindert.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf das Parallelschalten von
zwei Stufen;
es können vielmehr beliebig viele Stufen parallel geschaltet
werden. So. zeigt Abb. 3 z. B. das Schema für einen Kolbenverdichter zum Parallelschalten
von drei Stufen.
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Da bei der Erfindung zum Parallelachalt,#n. zweier Stufen nur ein
Absperrventil zu: 'beu dienen ist, kann das Umschalten in bekannter Weise auch selbsttätig
in Abhängigkeit vom Enddruck vorgenommen werden. Das. Schließen bzw. öffnen des
Ventils wird dabei @entwed.er durch einen Servomotor vorgenommen, der,seinen Impuls
durch @einKontaktmanometer empfängt, oder die Betätigung kann elektromagnetisch
bzw. durch Druckluft erfolgen.