DE1068273B - Einrichtung zum Regeln der Leistung von Drehkolbenmaschinen - Google Patents

Description

Die Steuerung von Drehkolbenmaschinen mit zwei ineinander angeordneten Drehkörpern erfolgt durch Organe, die sich außerhalb der Drehkörper befinden. Dabei kann die Steuerung der Einlaß- und der Auslaßöffnungen durch beispielsweise im Gehäuse feste öffnungen erfolgen, wenn eine Änderung der Steuerpunkte nicht nötig ist. Schwieriger ist die Lösung der Aufgabe, die Steuerpunkte je nach dem Betriebszustand zu verlegen. Bekanntgewordene Steuerungen bedienen sich dazu z. B. eines um den Außenläufer konzentrisch drehbaren, die Einlaß- und Auslaßöffnungen tragenden Ringes. Von diesem Ring kann auch nur ein Teilstück verwirklicht sein. Andere Veröffentlichungen behandeln Steuerscheiben, die axial neben den Laufern drehbar vorgesehen sind und dadurch ein \^rerlegen der Steuerkanten ermöglichen. Ferner ist vorgeschlagen worden, drehbare Büchsen in der hohlen Läuferwelle zur Änderung der Steuerpunkte zu verwenden, wenn das Arbeitsmittel durch die hohle Welle in den Arbeitsraum gelangt oder ihn durch sie verläßt.

Schließlich ist auch eine Arbeitsmaschine mit umlaufendem Kolben bekanntgeworden, bei welcher für den Arbeitsmittelein- und -auslaß je ein eigenes, an einer Stirnseite der Maschine angeordnetes und mit der Maschinenwelle umlaufendes Steuerorgan mit unveränderlichen Ein- und Auslaßöffnungen vorgesehen ist, die mit öffnungen in den Zylinderwandungen zur Dekkung kommen.

Allen diesen Lösungen haftet der Mangel an, daß es mit nur einem derartigen Steuerelement für den Einlaß bzw. für den Auslaß nicht möglich ist, einzelne Steuerkanten unabhängig voneinander zu verstellen.

Stets werden alle Steuerpunkte gleichmäßig und gleichsinnig verstellt. Da es aber nur selten möglich ist, alle Einflüsse für die günstigste Lage einer Steuerkante schon beim Entwurf einer insbesondere schnell laufenden Maschine zu übersehen, bildet dieser Mangel ein ernstes Hindernis beim Bau von Drehkolbenmaschinen mit gutem Wirkungsgrad und mit großer Laufruhe auch bei hohen Drehzahlen. Außerdem können bei Drehkolbenmaschinen Bauarten oder Bauformen vorkommen, bei denen die individuelle Verschiebung einzelner Steuerpunkte bereits aus dem Arbeitsverfahren heraus gefordert werden muß.

Abb. 1 zeigt schematisch den Querschnitt durch eine als Kompressor arbeitende Drehkolbenmaschine.

In Abb. 2 ist dargestellt, wie zwei Steuerkanten beispielsweise bei einem Drehkolbenkompressor nach Abb. 1 zu verlegen wären, wenn er bei verschiedenen Fördermengen und gleichbleibendem Enddruck mit bestem Wirkungsgrad betrieben werden soll. Die Darstellung betrifft dabei lediglich die Steuerkante Ende Saugen = Beginn Verdichtung und die Steuerkante Ende Verdichtung = Beginn Ausschub. Die Lage

Einrichtung zum Regeln der Leistung
von Drehkolbenmaschinen

Anmelder:
Borsig Aktiengesellschaft, Berlin -Tegel

Dipl.-Ing. Friedrich Clar, Stuttgart-Möhringen,
ist als Erfinder genannt worden

dieser beiden Steuerkanten sollte also je nach Lieferleistung in Umfangsrichtung verändert werden können, wie Abb. 2 zeigt. Man erkennt, daß die gegenseitigen Stellungen dieser Kanten in keiner Beziehung zueinander stehen, die mit nur einem starren Element, wie dem Steuerring in Abb. 1, erreicht werden könnte.

Die Stellung der beiden anderen Steuerkanten (Beginn Saugen und Ende Ausschub) wird zweckmäßig ■ auch veränderbar gemacht werden.

Doch wird es meist genügen, diese Kanten ein für allemal durch Versuch festzulegen und beispielsweise bei Stillstand der Maschine einzustellen und fest zu machen.'

Eine so weitgehende Unabhängigkeit der Kanteneinstellung wird auch verlangt werden, wenn etwa der Enddruck oder der Saugdruck Änderungen erfahren. Ebenso wird bei einzelnen Stufen einer mehrstufigen Maschine eine möglichst weitgehende Verstellmöglichkeit zu fordern sein. Schließlich sei darauf hingewiesen, daß Expansionsmaschinen für Gas oder Dampf individuelle Einstellmöglichkeiten aller Steuerkanten verlangen können.

Die Erfindung ermöglicht Steuerungen von Drehkolbenmaschinen entsprechend den genannten Forderungen ohne die aufgezeigten Mängel. Die Erfindung geht davon aus, daß je eine Steuerkante der Einlaß- und der Auslaßöffnung während des Betriebes im Rahmen des Regel Vorganges stetig, die je zweite zugeordnete Steuerkante aber beim einmaligen Einstellen der

♦5 Maschine verstellt werden muß. Außerdem müssen selbstverständlich die Steueröffnungen so groß-gemacht werden, daß auch bei den höchsten mechanisch erreichbaren Arbeitsgeschwindigkeiten keine schädlichen Drosselungen eintreten. Dieser letzte Gesichtspunkt kann bei der Anordnung der Steueröffnungen und -kanten in außen- oder innenliegenden Ringen oder in Scheiben sehr wesentlich sein.

Die Erfindung bedient sich zum Erreichen ihres Zweckes einer Ausführung der Drehkolbenmaschine

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mit zwei den Außenläufer umfassenden drenoaren Steuerringen oder -ringstücken oder einer Ausführung mit zwei in der Hohlachse des Innenläufers drehbar angeordneten Steuerzylindern oder -zylinderstücken — wobei jedesmal die Ringe öder Zylinder oder Ring- oder Zylinderstücke in Achsrichtung nebenefnanderliegen können ^:— oder auch einer Ausführung mit zwei an den Stirnflächen der Läufer angeordneten verstellbaren Steuerscheiben, die die erforderlichen Öffnungen und Steuerkanten aufweisen. Schließlich können auch Kombinationen dieser Steuerorgane zweckmäßig sein, derart, daß z. B. eine Steuerscheibe mit einem den Außenläufer umfassenden Steuerring oder ein in der Hohlwelle angeordneter Steuerzylinder mit einer Steuerscheibe oder mit einem den Außenläufer umschließenden Steuerring zusammenarbeitet.

Die beschriebene Steuerung ist schematisch in den Abb. 3, 4 and 5 dargestellt, und zwar am Beispiel eines Drehkolbenkompressors mit zwei nebeneinanderliegenden, den Außenläufer umgebenden Steuerringen. Abb. 3 ao zeigt eine Drehkolbenmaschine im Längsschnitt, Abb. 4 im Schnitt nach der Linie IV-IV der Abb. 3 und Abb. 5 im Schnitt nach der Link V-V der Abb. 3. Der Innenläufer 11 und der Außenläufer 12 drehen sich mit verschiedenen aber fest zugeordneten Drehzahlen in gleieher Richtung. Das im wesentlichen ringförmige Gehäuse 13 ist durch eine Zwischenwand in zwei Räume geteilt, von denen der eine der Saugraum 14, der andere der Druckraum 15 ist. Den Außenläufer 12 umschließend befinden sich im Gehäuse 13 die beiden Steuerringe, der Saugsteuerring 16 und der Drucksteuerring 17, die mittels einer nicht dargestellten Verstelleinrichtung von Hand oder von einem Regler verdreht werden können. Über irgendein geeignetes Getriebe können ihre Drehwinkel zueinander linear oder nach einer anderen zweckmäßigen Beziehung koordiniert werden.

Abb. 4 zeigt einen Schnitt durch den Saugsteuerring 16, mit den Steuerkanten 20 und 19, während Abb. 5 einen Schnitt durch den Drucksteuerring wiedergibt. Bei der in Abb. 5 gezeigten Stellung deckt sich die Steueröffnung 18 des Außenläufers 12 mit der Steueröffnung 21 des Drucksteuerringes, so daß das verdichtete Gas in den Druckraum 15 ausgeschoben wird.

Der Drucksteuerring besteht aus zwei Teilen, von denen der Teil 17 drehbeweglich im Gehäuse der Maschine angeordnet ist, während der Teil 22 fest ist. Er kann zum Einstellen der Maschine etwas in Umfangsrichtung verschoben und dann festgeklemmt werden.

Am besten lassen sich die Steuerungsverhältnisse an einem Schema übersehen, das den Umfang der Maschine in die Zeichnungsebene abgewickelt darstellt. Abb. 6 ist ein derartiges Schema für die Drehkolbenmaschine nach den Abb. 3, 4 und 5. Die oberste Teilabbildung ist für Leerlauf, die mittlere für 50%Fördermenge und die unterste für volle Leistung des Kompressors gezeichnet. Jeweils bedeuten 16' den in die Zeichenebene abgerollten Umfang des Saugsteuerringes 16, 17' den des Drucksteuerringes 17. 22' bedeutet ein fest eingebautes Stück entsprechend 22 in den Abb. 3, 4 und 5, 20 ist die steuernde Kante des Saugsteuerringes 16 (Ende Saugen = Beginn Verdichtung) und 27 die steuernde Kante des Drucksteuerringes 17 (Ende Verdichtung = Beginn Ausschieben). Entsprechend den drei Stellungen der Steuerringe ist jeweils über dem Umfangsschema das Gasdruckdiagramm 28, ebenfalls,schematisch, eingezeichn^S©^Ausschublinie ist deutlich zu erkennen. MlST^jhtsj|vie sich die Fördermenge bei, Verdrehung djftr §||uei|lnge ändert. Im Leerlaufdiagramm (oben) is^keinej®fusschublinie zu sehen, weil kein Gas gefördert \SwHPp^

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Regeln der Leistung von Drehkolbenmaschinen, bei denen Einlaß und Auslaß durch zur Überdeckung kommende öffnungen in den Drehkolbenkörpern einerseits und im Gehäuse oder in einer stillstehenden Hohlachse andererseits gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden den Einlaßvorgang und die beiden den Auslaßvorgang steuernden Steuerkanten je durch ein eigenes Steuerorgan verstellbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbaren Steuerorgane aus zwei bewegbaren, im allgemeinen drehbaren, ring- oder scheibenförmigen Organen, die beim Regel Vorgang betätigt werden, und einem oder zwei fest einstellbaren, ebenfalls ring- oder scheibenförmigen Organen bestehen, durch welche alle charakteristischen Steuerpunkte der Maschine (Diagrammpunkte) einstellbar gesteuert werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steuerorgane als den Außenläufer umfassende nebeneinander angeordnete zylindrische Ringe ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steuerorgane als in der Hohlachse des Innenläufers angeordnete Zylinder ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steuerorgane als an den Stirnflächen der Läufer angeordnete Steuerscheiben ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Kombinationen von einem in der Hohlwelle des Innenläufers angeordneten Hohlzylinder mit einer Steuerscheibe oder mit einem den Außenläufer umfassenden Steuerring oder von einer Steuerscheibe mit einem Steuerring als Steuerorgane dienen.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beiden bewegbaren Steuerorgane für jeden Betriebs- oder Belastungszustand von Hand einstellbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden bewegbaren Steuerorgane über ein geeignetes Getriebe bekannter Art miteinander gekuppelt sind und für jeden Belastungszustand der Maschine von einem selbsttätigen Regler bekannter Ausführung gemeinsam verstellt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 227 181.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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