-
Steuerung für Kolbenmaschinen, insbesondere Kolbenverdichter Die Erfindung
bezieht sich auf eine Steuerung für Kolbenmaschinen, insbesondere Kolbenverdichter.
Regelungsvorrichtungen an Verbrennungsmotoren, deren Zylinder sich um ihre Achsen
drehen und deren Zylinderköpfen der Brennstoff axial zugeführt wird, sind an sich
bekannt. Auch sind Steuerungen für Kraftmaschinen, insbesondereDampfkraftmaschinen
bekannt, die aus einer dauernd umlaufenden, die Aufgabe des Steuerorgans erfüllenden
und mit gegeneinander versetzten Ein- und Auslässen der Durchströmkanäle versehenen
Steuerscheibe und einer drehbaren, den Füllungsgrad der Zylinder regelnden Absperrscheibe
bestehen. Alle diese bekannten Konstruktionen leiden an dem Mangel, daß sie, sofern
sie Verbrennungsmotore betreffen, auf die verschiedene Dauer des Einlaß-, Verdichtungs-
und Ausströmungsvorganges keine Rücksicht nehmen oder aber, sofern sie sich auf
Dampfmaschinen beziehen, die Regulierung des Dampfeinlasses bzw. der Dampfausströmung
durch überaus komplizierte Mechanismen zu bewerkstelligen versuchen.
-
Die den Gegenstand der Erfindung bildende Steuerung ist im wesentlichen
gekennzeichnet durch die Ausbildung des Zylinderbodens als von der Kurbelwelle aus
in stetige Drehung versetzten scheibenförmigen Drehschieben s, der innerhalb einer
zweckmäßig feststehenden Kappe umläuft, ferner durch in den beiden Steuerscheiben
angeordnete gesonderte Steueröffnungen für Ein- und Auslaß, die zweckmäßig in verschiedenen
radialen Abständen von der Drehachse liegen. Die Steuerung gemäß der Erfindung zeichnet
sich durch besondere Einfachheit aus. Diese Einfachheit in der Konstruktion wird
dadurch erreicht, daß die Steuerung im wesentlichen nur aus zwei Teilen besteht,
und zwar einem rotierenden Teil, der vom Zylinderboden selbst gebildet ist, und
einem feststehenden Teil, der von der Kappe gebildet ist, an welche man unmittelbar
die Einlaß- und Auslaßleitungen anschließen kann.
-
Einen besonderen Vorteil bietet die erfin= dungsgemäße Steuerung für
Kompressoren, da sie es ermöglicht, auf einfache Weise den Kompressionsgrad zu verändern,
was insbesondere bei Kompressoren der Kältetechnik von Wichtigkeit ist, wo es erforderlich
ist, das Kompressionsvolumen dem jeweiligen Kältebedarf anzupassen. Bei den üblichen
Kompressoren behilft man sich, wenn der Kompressionsgrad verringert werden soll,
mit der Einschaltung eines zusätzlichen schädlichen Raumes im Zylinder oder mit
der Öffnung des Ansaugeventils während des Kompressionshubes.
Durch
die vorliegende Erfindung ist es möglich, bei Verlegung der Steuerschlitze in den
Zylinderkappenboden die wirksame Länge dieser Schlitze durch Einsetzen verschiebbarer
Blenden zu verändern und damit das Kompressionsvolumen dem' jeweitigeü'_ Bedarf
entsprechend zu regulieren.
-
Die Einrichtung kann so getroffen sein, daß in der feststehenden Kappe
mit den Öffnungen im Zylinderboden zeitweilig zur Deckung gelangende Steuerschlitze
angeordnet sind, deren Bogenlängen zwecks gesonderter Veränderung der Öffnungsdauer
von Auslaß und Einlaß durch Blenden oder ähnliche Mittel unabhängig voneinander
einstellbar sind.
-
Zweckmäßig ist eine Ausführungsform der Steuerung, bei welcher der
Zylinder mit dem Böden fest verbunden ist und beide zugleich von der Kurbelwelle
aus in Drehung versetzt werden.
-
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
-
Abb. z zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher ein Teil
der Steuerung unmittelbar vomZylinder selbst gebildetwird. Der Zylinder i ist um
seine Achse drehbar in einer Kappe 2 und in einem Lager 3 gelagert und wird von
der Kurbelwelle 4 über ein Kegelradgetriebe 5, 6 angetrieben. Der Boden des Zylinders
i schließt dicht an den Boden der Kappe 2 an und ist mit Schlitzen .versehen, die
bei der Rotation des Zylinders um seine Achse im Boden der Kappe :2 vorgesehene
Öffnungen zeitweise freigeben.
-
In den Abb. 2 bis 4 ist die Anordnung der im Zylinderboden und im
Kappenboden vorgesehenen Schlitze bzw. Öffnungen für verschiedene Anwendungen der
Kolbenmaschine schematisch dargestellt.
-
Abb. 2 zeigt die Anordnung der Steuerung für eine im Zweitakt arbeitende
Maschine, beispielsweise eine Dampfmaschine oder einen Preßluftrnotor. Der Boden
des Zylinders trägt den Einlaßschlitz 7 und den Auslaßschlitz 8 und rotiert in der
Pfeilrichtung; während der feststehende Boden der Kappet mit einer Einlaßöffnung
9 und einer Auslaßöffnung io ausgebildet ist. Die Steuerung ist in der Stellung
gezeichnet, bei welcher die Einströmung beginnt, also der Kolben ungefähr seine
oberste Totlage erreicht hat. Bei der Drehung des Zylinderbodens aus der gezeichneten
Stellung in der Pfeilrichtung wird die Einlaßöffnung 9 durch den Schlitz 7 freigegeben
und die Einströmung in den Zylinder erfolgt, solange der kreisbogenförmige Schlitz
7 über die Öffnung 9 gleitet, wobei die Länge des Schlitzes die Einströmdauer bestimmt.
In gleicher Zeit bewegt sich aber auch der Auslaßschlitz 8 in der Pfeilrichtung
weiter, wobei die Auslaßöffnung io des Kappenbodens an dem vollen Teil des Zylinderbodens
anliegt und dadurch geschlossen gehalten wird. Wenn sich nun der Zylinderboden weiter-,'dreht,
überschreitet das Ende des Schlitzes 7 die -.Einlaßöffnung 9 des Kappenbodens, so
-däß. diese wieder durch den vollen Teil des #Kappenbodens abgeschlossen wird. Bei
der weiteren Rotation gibt der Auslaßschlitz 8 die Auslaßöffnung io frei, wobei
wieder die Dauer der Öffnung. durch die Länge des Schlitzes 8 bestimmt wird. Wie
die Zeichnung zeigt, sind die den Einlaß steuernden Öffnungen auf einem anderen
Radius angeordnet als die den Auslaß steuernden Öffnungen, so daß die den Einlaß
und die den Auslaß steuernden Öffnungen sich gegenseitig nicht beeinflussen. Nach
einer Umdrehung der Kurbelwelle beginnt das Arbeitsspiel im Zylinder wieder von
neuem, da diese Maschine im Zweitakt arbeitet. Es rnuß daher bei dieser Maschine
der rotierende Zylinder in einem Übersetzungsverhältnis i : z von der Kurbelwelle
angetrieben werden.
-
Abb. 3 zeigt die Anordnung der die Steuerung bewirkenden Öffnungen
für eine im Viertakt arbeitende Kolbenmaschine, z. B. einen Verbrennungsmotor: Der
in dem rotierenden Zylinderboden vorgesehene Schlitz i i gibt bei der Rotation abwechselnd
die Auspufföffnung 12 oder die Ansaugöffnung 13 des Bodens der feststehenden Kappe
2 frei. In der Zeichnung ist der Schlitz i i in der Stellung gezeigt, in welcher
er eben die Auspufföffnung schließt und die Ansaugöffnung öffnet, also bei oberer
Totlage des Kolbens. Bei Anordnung der Schlitze auf verschiedenen Rotationslinien
ist es leicht möglich, eine verschieden lange Öffnungsdauer der Steuerung für Ansaugung
und Auspuff zu erzielen.
-
Da diese Ausführungsform der Steuerung für eine dm Viertakt arbeitende
Kolbenmaschinei verwendet wird, muß der rotierende Teil naturgemäß von der Kurbelwelle
in einem Übersetzungsverhältnis von 2 : i angetrieben werden, das heißt, der rotierende
Teil der Steuerung muß während zwei Umdrehungen der Kurbelwelle eine Umdrehung ausführen.
An die Öffnungen 12, 13 in Abb. 3 bzw. 9, io in Abb. 2 können unmittelbar die Einlaß-
und Auslaßleitungen angeschlossen sein.
-
Abb. 4 zeigt eine Ausführungsform der in Abb.3 dargestellten Steuerung,
bei welcher Eimaß- und Auslaßöffnung wesentlich vergrößert sind. Bei dieser Ausführungsform
wirkt eine als radialer Schlitz 14 ausgebildete Einlaßöffnung und eine als radialer
Schlitz 15
ausgebildete Auslaßöffnung der feststehenden Kappe 2 mit einer
Öffnung 16 des rotierenden Zylinderbodens zusammen.
-
Die die Steuerung bewirkenden Öffnungen können auch an einem nach
einem beliebigen
Rotationskörper geformten Zylinderkopf bzw. Zylinderboden
angeordnet sein und mit den Öffnungen der entsprechend geformten Kappe zusammenwirken.
-
Die Anordnung der die Steuerung bewirkenden Öffnungen unmittelbar
im Zylinderboden hat den Vorteil, daß der schädliche Raum auf ein Mindestmaß reduziert
werden kann.
-
Die erfindungsgemäße Steuerung kann naturgemäß auch für doppeltwirkende
Kolbenmaschinen angewandt werden, wobei beide Zvlinderenden bzw. Zylinderböden mit
Schlitzen ausgebildet sein können, welche mit Kappen 2 zusammenwirken können.
-
Der Antrieb des rotierenden Steuerorgans bzw. des Zylinders kann beliebig.
durch geeignete Übersetzungsglieder, wie Zahnräder (Abb. i ), Kette o. dgl. erfolgen.
-
Die Steuerung kann auch derart ausgebildet sein, daß die Öffnungszeiten
der Steuerung dadurch verändert werden können, daß die wirksame Länge der Schlitze
verändert wird, wobei zweckmäßig die veränderbaren Schlitze in dem feststehenden
Teil der Steuerung angeordnet sind. Die Veränderung der wirksamen Länge der Steuerungsschlitzekann
durch Einsetzen von Blenden oder durch kulissenartig verschiebbare Blenden erfolgen.
-
Abb. 5 zeigt eine derartige Ausbildung eines Steuerungsschlitzes 17
mit einer kulissenartig verschiebbaren Blende 18, welche von einer Stelle außerhalb
der Einlaß- oder Auslaßleitung i9 betätigt werden kann und diese Leitung an derStelle
2o dichtend durchdringt. Diese in der Längsrichtung des Schlitzes verschiebbare
Blende ist mit einer Zunge 21 ausgebildet, welche in den Schlitz 17 dichtend eingreift
und auf dem anderen Steuerungsteil 22, z. B. dem Zylinderboden, dichtend gleitet.
Da der Raum 23 unter der Blende 18 gegen den Innenraum 24 der Leitung i9 abgeschlossen
ist, ist die Steuerung geschlossen, wenn die Öffnung 25 des Steuerungsteiles 22
von der Zunge 21 überdeckt wird. Die erfindungsgemäße Steuerung ist mit Vorteil
auch für andere Arten von Kolbenmaschinen verwendbar, wie z. B. für Preßluftmotoren,
Dampfmaschinen, Pumpen, Verbrennungsmotoren usf.