DE1015572B - Vorrichtung zum Regeln der Foerderleistung von Drehkolbenverdichtern - Google Patents

Vorrichtung zum Regeln der Foerderleistung von Drehkolbenverdichtern

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DE1015572B
DE1015572B DEB33191A DEB0033191A DE1015572B DE 1015572 B DE1015572 B DE 1015572B DE B33191 A DEB33191 A DE B33191A DE B0033191 A DEB0033191 A DE B0033191A DE 1015572 B DE1015572 B DE 1015572B
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DE
Germany
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Application number
DEB33191A
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Friedrich Lueck
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Borsig GmbH
Original Assignee
Borsig GmbH
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Publication date
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Publication of DE1015572B publication Critical patent/DE1015572B/de
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C28/00Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
    • F04C28/10Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by changing the positions of the inlet or outlet openings with respect to the working chamber
    • F04C28/14Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by changing the positions of the inlet or outlet openings with respect to the working chamber using rotating valves

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)

Description

  • Vorrichtung zum Regeln der Förderleistung von Drehkolbenverdichtern Die Erfindung bezieht sich auf Drehkolbenverdichter, welche keine zusätzlichen Ein- und Auslaßorgane besitzen, vielmehr den Ein- und Auslaß durch Öffnungen in den Drehkolbenkörpern und im Gehäuse bzw. einer stillstehenden Hohlachse selbsttätig steuern. Da die vorhandenen Steuerkanten in diesen Fällen jedoch unveränderlich sind, kann auch nur eine unveränderliche Gasmenge gefördert werden. Zur stufenlosen Regelung der Fördermenge ist also die Verwendung eines beweglichen Steuerorgans erforderlich, welches den Einlaßkanal während des Verdichtungshubes mehr oder weniger lange offen hält.
  • Wird nun die zuviel angesaugte Gasmenge während dieser Zeit wieder zurück in die Saugleitung gefördert, so wird der Gegendruck im Zylinder erst zu einem späteren Zeitpunkt erreicht. Würde die Auslaßkante unverändert an derselben Stelle liegen, so würde Gas aus der Druckleitung in den Zylinder zurückströmen und müßte erneut wieder ausgeschoben werden, was zumindest bei größeren Rückströmungen nicht ohne erhebliche Energieverluste und starke Geräuschentwicklung vor sich ginge. Infolgedessen ist auch eine Verstellung der Auslaßsteuerkante notwendig.
  • Es ist zwar bei einem Zahnradverdichter mit exzentrisch ineinanderliegenden Zahnrädern bereits vorgeschlagen worden, durch eine seitlich von den Drehkolbenkörpern angeordnete, mit Ein- und Auslaßöffnungen versehene, bewegliche Dichtungsscheibe die Förderleistung zu regeln. Diese Anordnung ist jedoch nur für Drehkolbenverdichter von kurzer axialer Baulänge und niedriger Drehzahl geeignet. Mit zunehmender axialer Baulänge und steigender Drehzahl werden die Drosselverluste in den Ein- und Auslaßöffnungen untragbar.
  • Es ist ferner eine Rotationsmaschine mit mehreren in einem Gehäuse nebeneinander angeordneten und zusammenarbeitenden Rotoren bekannt; im Inneren des einen Rotors befindet sich ein feststehendes, zylinderinantelförmiges, einen radialen Austrittsschlitz des Rotors steuerndes Steuerorgan. Mit dieser Einrichtung ist es nicht möglich, sowohl die Auslaß- als auch die Einlaßöffnung zu regeln; zudem fehlt eine Mengenregulierung vollständig.
  • Erfindungsgemäß wird bei Drehkolbenverdichtern mit zur Überdeckung kommenden, den Einlaß und den Auslaß steuernden Öffnungen in den Drehkolbenkörpern und im Gehäuse oder in einer stillstehenden Hohlachse bei Anwendung eines einzigen zylindermantelförinigen Steuerorgans eine wesentliche Verbesserung dadurch erreicht, daß am Umfang zwischen den umlaufenden Teilen und zwischen den feststehenden Teilen des Verdichters ein in seiner Umfangsrichtung verschiebbarer zylindermantelförmiger Steuerschieber angeordnet ist, dessen eine Steuerkante den Abschluß des Ansaugvorganges und dessen andere Steuerkante den Beginn des Auslaßvorganges steuert.
  • Wie aus jedem Kompressordiagramm hervorgeht, sind jedoch zur Erzielung eines möglichst verlustlosen Verdichtungsvorganges benötigten Verstellwege für die Einlaß- und für die Auslaßsteuerkante sehr verschieden. Es ist daher nicht ohne weiteres möglich, einen Drehkolbenverdichter ein- und auslaßseitig durch einen gemeinsamen Steuerschieber zu regeln.
  • In weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens wird deshalb vorgeschlagen, den Steuerschieber auf der Ansaugseite mit einem feststehenden, seine rückwärtige Verlängerung bildenden Füllstück zusammenarbeiten zu lassen, so daß der Beginn des Verdichtungshubes je nach der Stellung des Steuerschiebers durch die Steuerkante des Füllstückes oder durch die Steuerkante des Steuerschiebers bestimmt wird.
  • Weiterhin kann es sich als zweckmäßig erweisen, bei rasch laufenden Drehkolbenkompressoren ein Vorausströmen dadurch zu ermöglichen, daß das auslaßseitige Ende des Steuerschiebers um eine parallel zur Verdichterachse liegende Achse schwenkbar ausgebildet ist und mittels einer oder mehrerer Führungsschienen angehoben werden kann.
  • Bei dem in Abb. 1 schematisch im Schnitt dargestellten Drehkolbenverdichter laufen der Drehkolben 1 und der Drehkolben 2 je um eine Achse gleichsinnig, aber mit verschiedenen Drehzahlen um. Von den beiden Drehkolben sowie von den umgebenden Teilen werden drei getrennte Zylinderräume gebildet, von denen in der gezeigten Stellung der Raum 4 ansaugt, der Raum 3 am Beginn des Verdichtungshubes steht und der Raum 5 ausschiebt. Der bewegliche, in seiner Umfangsrichtung verschiebbare, zylindermantelförmige Steuerschieber 9 steuert mit der Steuerkante 12 den Abschluß des Ansaugvorganges und mit der Steuerkante 11 den Beginn des Auslaßvorganges. Da der Steuerschieber dieselbe axiale Länge hat wie die Drehkolben, d. h. wie die Arbeitsräume, verläuft das Ansaugen und das Ausschieben des Arbeitsmediums durch die peripheren Öffnungen des Kolbens 2 mit sehr geringen Drosselverlusten.
  • Entsprechend der in Abb. 1 gezeichneten Kolbenstellung hat der Saugraum 3 das größte erreichbare Ansaugvolumen erreicht. Wenn dieser Raum gegen den Saugstutzen6 bereits abgeschlossen ist, wie im vorliegenden Fall durch das fest eingebaute Füllstück 8, so wird bei der Weiterbewegung der Kolben das Gas im Raum 3 verdichtet und schließlich in den Druckstutzen 7 ausgeschoben. Angenommen, das Füllstück 8 wäre mit dem Steuerschieber 9 fest verbunden und mit ihm verschiebbar und der Verdichter sollte mit Teillast gefahren werden, so würde beim Verstellen des Schiebers im Uhrzeigersinne zunächst zwar ein Teil des Gases aus dem Raum 3 wieder in Saugstutzen 6 zurückgeschoben werden. Der Rest des Gases würde aber, bevor die Steuerkante 11 den Auslaß freigibt, auf einen über den im Druckstutzen 7 herrschenden Druck hinaus verdichtet werden und somit den Wirkungsgrad verschlechtern. Bleibt das Füllstück 8 jedoch stehen, so tritt bei der Weiterbewegung der Kolben ein größerer Teil der angesaugten Gasmenge aus dem Raum 3 durch den sich zwischen dem Füllstück 8 und der Kante 12 des Steuerschiebers 9 bildenden Schlitz in den Saugstutzen 6 zurück, und zwar so lange, bis die Steuerkante 13 des Drehkolbens 2 die Steuerkante 12 überdeckt. Die im Zylinderraum 3 befindliche Restgasmenge wird nun verdichtet und ausgeschoben. Infolge der Verstellung des Schiebers erfolgt das Ausschieben erst zu einem späteren Zeitpunkt.
  • An Hand des Diagramms (Abb. 2) sei dieser Vorgang näher erläutert: Die Strecke 14 ist dasjenige Zylindervolumen, welches dem Winkelmaß des Füllstückes 8 entspricht. Die Strecke 15 ist das Saugraumvolumen, welches der Winkelverstellung des Schiebers 9 entspricht. Die in die Saugleitung insgesamt zurückbeförderte Gasmenge ist also gleich der Strecke 14 und 15.
  • Die Strecke 16 ist das Druckraumvolumen, welches der Winkelverstellung des Schiebers 9 entspricht.
  • Da die Volumenänderung der Zylinderräume nicht linear mit der Winkelstellung verläuft, sind die Strekken 15 und 16 einander nicht gleich. Auch braucht der Auslaßeröffnungspunkt nicht genau am Ende der Kompressionslinie zu liegen; vielmehr wird dieser bei rasch laufenden Drehkolbenkompressoren so angeordnet sein, daß der Auslaß bei Erreichen des Gegendruckes bereits zum Teil geöffnet ist. Dementsprechend wird man die Länge des Füllstückes so bemessen, daß der Steuerpunkt bei allen in Frage kommenden Teillasten stets in angemessenem, aber nicht genau gleichbleibendem Maße vor dem Endpunkt der Kompressionslinie liegt.
  • Deshalb ist, wie in Abb. 3 dargestellt, der Steuerschieber 17 mit einem um eine parallel zur Verdichterachse liegende Achse schwenkbaren Steuerstück 18 versehen. Dieses Steuerstück 18 kann auch zwecks Erzielung einer besseren Regelung in mehrere in Richtung der Schwenkachse nebeneinanderliegende Teile unterteilt sein oder aus elastischem Material hergestellt sein. Bei Verstellung des Steuerschiebers wird das Steuerstück z. B. durch eine Führungsschiene 19 zu einem beliebigen Zeitpunkt und mit zunehmender Steuerschieberverstellung in immer stärkerem Maße angehoben. Infolgedessen liegt die steuernde Auslaßkante nicht mehr am rechten, sondern am linken Ende des Steuerstückes 18. Die hierdurch eintretende Steuerwirkung geht aus dem Kompressordiagramm nach Abb. 4 hervor.
  • Hierin stellt die Strecke 20 die der Winkelverstellung des Steuerschiebers entsprechende Volumenveränderung des Zylindersaugraumes dar. Die Strecke 21 ist die zugehörige Volumenveränderung auf der Druckseite, welche ohne Vorhandensein des schwenkbaren Steuerstückes eintreten würde. Der Auslaß würde also so spät öffnen, daß im Zylinderraum ein starker Überdruck und damit ein beträchtlicher Energieverlust entstünde. Das Steuerstück 18 verlegt nun beim Anheben den Auslaßsteuerpunkt um die Strecke 22 zurück, so daß übermäßiger Überdruck verhindert wird.
  • Um Drosselverluste zu vermeiden, wird man die Regelung mittels Steuerstück 18 nur für kleine Mengenregelbereiche oder kombiniert mit der Regelung der Ansaugmenge durch Wiederausschieben mittels des feststehenden Füllstückes 8 verwenden. Im letzteren Falle besteht die Möglichkeit, den Regelbereich bis auf kleinste Teillasten auszudehnen.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zum Regeln der Förderleistung von Drehkolbenverdichtern mit zur Überdeckung kommenden, den Einlaß und den Auslaß steuernden Öffnungen in den Drehkolbenkörpern und im Gehäuse oder in einer stillstehenden Hohlachse und mit durch ein einziges Steuerorgan verstellbaren Steuerkanten für den Ansaugvorgang und für den Auslaßv organg, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang zwischen umlaufenden Teilen (2) und zwischen den feststehenden Teilen des Verdichters ein in seiner Umfangsrichtung verschiebbarer, an sich bekannter. zylindermantelförmiger Steuerschieber (9) angeordnet ist, dessen eine Steuerkante (12) den Abschluß des Ansaugvorganges steuert und dessen andere Steuerkante (11) den Beginn des Auslaßvorganges steuert.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (9) auf der Ansaugseite mit einem feststehenden, seine rückwärtige Verlängerung bildenden Füllstück (8) zusammenarbeitet, so daß der Beginn des Verdichtungshubes je nach der Stellung des Steuerschiebers durch die Steuerkante (10) des Füllstückes (8) oder durch die Steuerkante (12) des Steuerschiebers (9) bestimmt wird.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das auslaßseitige Ende (18) `" des Steuerschiebers (17) um eine parallel zur Verdichterachse liegende Achse schwenkbar ausgebildet ist und mittels einer oder mehrerer Führungsschienen (19) angehoben werden kann. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften \7r. 156 127, 444 208; schweizerische Patentschrift Nr. 291893.
DEB33191A 1954-10-29 1954-10-29 Vorrichtung zum Regeln der Foerderleistung von Drehkolbenverdichtern Pending DE1015572B (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3432915A1 (de) * 1984-06-12 1985-12-12 Felix Dr.H.C. 8990 Lindau Wankel Innenachsige drehkolbenmaschine
FR2739900A1 (fr) * 1995-10-12 1997-04-18 Wankel Rotary Gmbh Compresseur de construction hypocycloidale

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE156127C (de) *
DE444208C (de) * 1924-03-14 1927-05-18 Hill Compressor Drehkolbenverdichter mit exzentrisch ineinanderliegenden Zahnraedern und seitlicher Abdichtung durch eine unter dem Druck des Foerdermittels stehende Dichtungsscheibe
CH291893A (de) * 1949-05-05 1953-07-15 Nat Res Dev Fluidum-Rotationsmaschine.

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