DD269881A1 - Kolbenverdichter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kolbenverdichter, der in der Antriebs- oder Steuerungstechnik sowie zur pneumatischen Foerderung eingesetzt werden kann. Ziel der Erfindung ist es, die Anwendungsbreite und den Wirkungsgrad zu erhoehen. Der Kolbenverdichter weist erfindungsgemaess einen Rotor auf, der parallel zu seiner Antriebswelle mehrere paarweise angeordnete Zylinder aufweist, in denen sich Kolben bewegen, die ueber Kolbenstangen mit einer Schraegscheibe in Verbindung stehen, deren Drehpunkt versetzbar und deren Neigung ueber ein Stellglied einstellbar ist und die Zylinderoeffnungen um einen feststehenden Steuerkern gleiten.

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Kolbenverdichter, der in der Antriebs- oder Steuerungstechnik sowie bei der pneumatischen Förderung flüssiger, körniger, staub- und faserförmiger Stoffe eingesetzt werden kann.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Zur Komprimierung von Gasen ist eine Reihe von Verdichtern bekannt, die sich von Hubkolben- über Umlaufkolbenverdichter bis zu Kreiselrad- und Axialverdichtern erstrecken, die sämtlich ein- bis mehrstufig ausgeführt sein können. Die fehlende bis geringe Möglichkeit der Drucksteuerung im Druckstutzen der Hubkolben- und Umlaufkolbenverdichter und der relativ geringe Volumenstrom sowie die Pulsation des Volumenstromes schränken den Einsatz dieser Verdichter wesentlich ein. Nachteile der bekannten Kreiselrad- und Axialverdichter sind der relativ geringe Druck, der im Druckstutzen zu erreichen ist sowie die mangelnde Regelbarkeit des Druckes. Die bekannten Hubkolbenverdichter bestehen generell aus einem oder mehreren Zylindern, die mit Ein- und Auslaßventilen ausgestattet sind und in deren inneren Kolben eine Translationsbewegung ausführen, hervorgerufen durch die Drehung einer Kurbelwelle, das heißt, die Bewegungsrichtung der Kolben verläuft senkrecht zur Rotationsachse der Kurbelwelle.

Die bereits bekannten Umlaufkolbenverdichter bestehen ebenfalls aus einem oder mehreren Zylindern, die Ventile aufweisen und deren Kolben durch Drehung der Zylinder um einen Exzenter eine Translationdbewegung ausführen. Wesentliche Nachteile sind der hohe Wartungsaurwand, hervorgerufen durch das Vorhandensein der Ventile, der niedrige Wirkungsgrund durch Umwandlung einer Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung und die fehlende Möglichkeit dor Drucksteuerung.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Verdichterarten zu vermeiden und die Anwendungsbreite sowie den Wirkungsgrad eines Verdichters wesentlich zu erhöhen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Verdichter zu entwickeln, der einstufig ist, eine stufcnlose Druck- und Volumensteuerung realisiert, ventillos und pulsationsfrei arbeitet und niedrige bis höchste Drücke erzeu gen kann. Die Aufgabe wird durch einen Kolbenverdichter gelöst, der erfindungsgemäß einen Rotor aufweist, welcher parallel zu seiner Antriebswelle mehrere paarweise angeordnete Zylinder aufweist, in denen sich Kolben bewegen, die über Kolbenstangen mit einer Schrägscheibe in Verbindung stehen, deren Drehpunkt versetzbar und deren Neigung über ein Stellglied einstellbar ist und die Zylinderöffnungen um einen feststehenden Steuerkern gleiten. Der Steuerkern ist als zylindrischer Körper ausgebildet. Er besitzt einerseits eine Kompressionsringnut, die über eine Auslaßbohrung mit einem Druckstutzenausgang verbunden ^;st und durch zwei Steuerkanten begrenzt wird. Andererseits ist eine Ansaugringnut vorgesehen, die über eine Ansaugbohru ig mit einem Ansaugstutzeneingang verbunden ist und durch zwei weitere Steuerkanten begrenzt wird.

Dabei können din Kolbenstangen auf einer starren Schrägscheibe gleitend angeordnet oder auch auf einer mitrotierenden Schrägscheibe befestigt sein. Die Gleitfläche des Steuerkerns, die die Zylinderöffnungen des Rotors umlaufen, sollte selbstschmierend ausgeführt sein. Die Vorteile der Erfindung liegen einmal in dem erreichten hohen Wirkungsgrad durch die Axialanordnung der Zylinder, das

heißt, durch parallele Anordnung von Antriebsebene und Translationsebene. Zum anderen arbeitet der erfindungsgemäße

Verdichter nahezu pulsationsfrei, da sich stets mehrere Zylinder im Verdichterstadium befinden und dabei über die Kompressionsringnut des Steuerkerns untereinander verbunden sind. Ferner werden durch den erfindungsgemäßen Axialkolbenverdichter sehr hohe Drücke bereits im einstufigen Betrieb erzielt

sowie durch den großen Drehzahlbereich eine hohe Förderleistung erreicht.

Ausführungsbeispiel Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel nähe- -läutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt:

Fig. 1: e'n:o Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Verdichters im Schnitt Fig. 2: der Steuurkern in Vorderansicht im Schnitt Fig. 3: eine Seitenansicht des Steuerkerns im Schnitt.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist innerhalb eines Gehäuses ein Rotor 1 vorgesehen, der mehrere parallel zu seiner Antriebswelle 9

paarweise angeordnete Zylinder 5 aufwei--t, in denen sich Kolben 2 bewegen. Die Kolbenstangen 4 stehen in Verbindung miteiner Schrägscheibe 3, deren Drehpunkt 7 versetzbar ist. Durch Drehung des Rotors 1 wird damit eine Translationsbewegung der

Kolben 2 in den Zylindern 5 hervorgerufen, die einmal zum Ansaugen des Gases über den Ansaugstu ?en 12 und den Steuerkern 6 und andererseits zum Verdichten in den Zylindern 5 und Ausstoßen des komprimierten Gases über den Steuerkern 6 und den Druckstutzen 11 führen. Dio Lage des Drehpunktes 7 ist ausschlaggebend für die Form der Steuerung, das heißt Drucksteuerung 7.1, Vok'menansteuerung 7,2 oder Druck- und Volumensteuerung 7. Die N 3igung der Schrägscheibe 3 wird über ein Stellglied 8 eingestellt und legt den Stellbereich fest, das heißt, Stärke des Druckes, Stärke des Volumenstromes oder Stärke des Druckes und Volumenstromes.

i·. Fig. 2 und 3 ist der Steuerkern dargestellt, der durch seine spezielle Gestaltung einen Kontinuierlichen Druckaufbau sowie

Volumensvomabgabe ermöglicht. Dor Steuerkern 6 ist als zylindrischer Körper ausgebildet. Die Kompressionsringput 6.1 ist über eine Auslaßbohrung 0.2 mit

einem Druckstutzenausgang 6.3 verbunden und durch die Steuerkanten 6.4 und 6.10 begrenzt. Ferner ist eine Ansaugringnutvorgesehen, die über eine Ansaugbohrung 6.7 mit einem Ansaugstutzeneingang 6.8 verbunden ist und durch die

Steuerkanten 6.5 und 6.9 begrenzt. Während des Kompressionsvorganges, hervorgerufen durch die Drehung des Rotors 1 über die Gleitfläche 10, bewegen sich die Zylinderöffnungen der Zylinder 5 entlang der K' ressionsringnut 6.1, welche über eine Auslaßbohrung 6.2 mit dem Druckstutzenausgang 6.3 verbunden ist. (Fig. 1, 'c und 3) Nachdem die Kolben 2 das von ihnen maximal koi. orimie/te Gas in die Kompressionsringnut 6.1 gepreßt haben, verschließt die Steuerkante 6.4 durch Weiterdrehung des Rotors 1 c'ie Zyiinderöffnungen. Durch die Drehung des Rotors 1 bewegen sich die Kolben 2 in diesem Abschnitt in Richtung untere F.idlage und erzeugen dabei einen geringen Unterdruck in den Zylindern 5. Nachdem die Zylinderöffnungen die Steuerkante 6.5 passiert haben, saugen die Zyjinder 5 aus der Ansaugringnut 6.6 über die Ansaugbohrung 6.7 und den Ansaugstutzeneingang 6.8 Gas an. Wenn die Zylinderöf'nungen die Steuerkante 6.9, welche die Ansaugringnut 6.6 verschließt, passiert haben, setzt die Kompression des Gases ein, die Steuerkante 6.10 öffnet den Zugang zu Kompressionsringnut 6.1 und der ganze Prozeß beginnt von neuem.

Claims (5)

1. Kolbenverdichter, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rotor (1) vorgesehen ist, der parallel zu seiner Antriebswelle (9) mehrere paarweise angeordnete Zylinder (5) aufweist, in denen sich Kolben (2) bewegen, die über Kolbenstangen (4) mit einer Schrägscheibe (3) in Verbindung stehen, deren Drehpunkt (7) versetzbar und deren Neigung über ein Stellglied (8) einstellbar ist und die Zylinderöffnungen der Zylinder (5) um einen f&ststehenden Steuerkern (6) gleiten.

2. Kolbenverdichter nach Anspruch 1, dadiTi.ii gekennzeichnet, daß der Steuerkern (6) als zylindrischer Körper ausgebildet ist, der eine Kompressionsringnut (6.1) aufweist, welche über eine Auslaßbohrung (6.2) mit einem Druckstutzenausgang (6.3) verbunden ist und durch Steuerkanten (6.4 und 6.10) begrenzt wird und daß eine Ansaugringnut (6.6) vorgesehen ist, die über eine Ansaugbohrung (6.7) mit einem Ansaugstutzeneingang (6.8) verbunden ist und durch Steuerkanten (6.5 und 6.9) begrenzt ist.

3. Kolbenverdichter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (4) auf der starren Schrägscheibe (3) gleitend angeordnet sind.

4. Kolbenverdichter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstangen (4) auf einer mitrotierenden Schräge jheibe (3) befestigt sind.

5. Kolbenverdichter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkern (6) eine selbstschmiereiide Gleitfläche (10) aufweist.