-
Doppelschiebersteuerung für schnellaufende Kolbenverdichter Bei der
Doppelschiebersteuerung für schnelllaufende Kolbenverdichter nach dem Hauptpatent
677 149 kommen zwei gegenläufig ineinandergleitende, den Ein- und Auslaßkanal des
Arbeitszylinders steuernde Rohrschieber mit j e einem Antriebsexzenter zur Anwendung,
bei denen die nur durch schmale Stege getrennten Steueröffnungen in den oberen freien
Schieberenden sich in der Offenlage des Doppelschiebers mit dem ringförmigen Ein-
und Ausl.aßkanal im Schiebergehäuse völlig überdecken. Durch diese Maßnahme ist
dafür gesorgt, daß die Schiehersteuerung die Ein-bzw. Ausla,ßöffnungen des Kolbenverdichters
beim Öffnungsvorgang schnell. freigibt und ebenso schnell wieder schließt. Auf diese
Weise bleiben die Öffnungen zum Ein- und Austritt des Arb.eitsniittels länger frei,
und 'damit wird auch der Kraftaufwand geringer, der nötig ist, um während der an
sich kurzen Öffnungsdauer die Säule des zu verdichtenden Gases hinreichend zu beschleunigen.
Zur Gestaltung dieser Doppelschiebersteuerung führte die Erkenntnis, d.aß die Verlustarbeit
eines Verdichters einzig und allein von der öffnungsgeschwindigkeit der Ein- bzw.
Auslaßorgane abhängig ist und aus dieser Erwägung heraus wurden für die Lösung der
Aufgabe gegenläufig ineinandergleitende Steuerorgane gewählt, die bei schnellaufenden
Verdichtern die zur Verfügung stehenden Zeiten so über. br ücken, daß keine über
das notwendige Maß hinausgehenden Staudrücke entstehen. Diese sind aber nur vermeidbar,
wenn die Eröffnungszeit und der Eröffnungsquerschnitt der Scbiebersteuerung genau
der Adiabate angepaßt ist. .
-
Bei sehr schnellaufenden Kolbenverdichtern für gewisse Sonderzwecke
kann nun der Fall eintreten, daß die Eröffnungszeit der Doppelschiebersteuerung
nach dem Hauptpatent trotz der Gegenläufigkeit der Rohrschieber nicht
kurz.
genug ist, um einen hinreichend günstigen Füllungsgrad zu erreichen. Auch sind Fälle
denkbar, in denen die Rohrschieber entsprechend der Größenbestimmung der Verdichter
solche Abmessungen annehmen, daß die zu bewegenden Massen selbst bei dem durch die
Gegenläufigkeit bedingten halben Wege der Schieber unzulässig hohe Beschleunigungskräfte
hervorrufen. Solchen Sonderfällen wird durch die vorliegende Erfindung Rechnung
getragen, gemäß der die Steueröffnungen der beiden Rohrschieber in an sich bekannter
Weise je in eine Schlitzreibe aufgeteiltwerden, deren parallel zueinander liegende
Einzelschlitze quer zur Schieberachse verlaufen. Es decken somit in der Schließstellung
die zwischen den -einzelnen Schlitzen stehenden Stege des einen Schiebers die Schlitze
des anderen Schiebers ab, tvogegen die Schlitze in der öffnungsstellu b zur Deckung
kommen. Durch die Gegenläufigkeit der Schieber einerseits und die Anzahl der Schlitze
anderseits kann die Eröffnungszeit der Steuerung gegenüber jener nach dem Hauptpatent
auf jeden gewünschten Bruchteil herabgesetzt und damit auch den höchstgestellten
Forderungen in dieser Richtung nachgekommen werden. Mit der Anwendung von Schlitzreihen
mit übereinanderliegenden EinzeIschlitzen geht aber gleichzeitig eine Verkürzung
der Schieberwega einher, die wiederum in Abhängigkeit von der Schiebermasse eine
Herabsetzung der Beschleunigungskräfte im Gefolge hat. Wenn dagegen die Eröffnungszeit
dieselbe sein soll wie bei der Steuerung nach dem Hauptpatent, so kann bei der Steuerung
gemäß der Erfindung die Geschwindigkeit für die Bewegung der Schieber um das durch
die Anzahl der Schlitze einer Reihe bestimmte Vielfache verringert «-erden. Damit
ist die Möglichkeit verbunden, an Stelle der zwangsläufigen Steuerung vermittels
Antriebsexzenter eine solche mit Nocken o. dgl. zu wählen, wobei die jeweilige Rückbewegung
der Schieber in die Schließstellung durch Federn oder sinngemäß -,virkende Organe
erfolgen kann. Die einzelnen Schlitze einer Reihe können unmittelbar übereinandcrliegen,
so daß zwischen den einzelnen Sclflitzreihen parallel zur Schieberachse verlaufende
Stege stehenbleiben. Die einzelnen Schlitze einer Reihe können aber erfindungsgemäß
auch gegeneinander seitlich versetzt sein, wodurch sich eine größere Steifigkeit
des Schlitzgitters gegenüber axialen Beanspruchungen ergibt. Schließlich liegt es
im Bereiche der Erfindung, den Verlauf der Schlitze in Anpassung an besondere bauliche
oder strömungstechnische Erfordernisse schräg zur ScHeberachse zu wählen, wobei
die Querschnitte der Schlitze in senkrecht oder schräg zur Schieberachse stehenden
Ebenen liegen. Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Steuerung nach der
Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Abb. i bis 3 die Doppelschiebersteuerung in
drei verschiedenen Betriebsstellungen im Längsschnitt, Abb. q. .einen Querschnitt
A -B nach Abb. 3, Abb. 5 das obere Ende des äußeren Rohrschiebers mit zueinander
versetzten Schlitz-Jagen in Ansicht.
-
In dem am Arbeitszylinder des I%olbenverdichters befindlichen Steuergehäuse
i sind die beiden ineinandergleitenden Rohrschieber 2 und 3 gleitbar belagert, die
dazu dienen, den in den Arbeitszylinder des Verdichters führenden Ein- oder Auslaßkanal
q, im Arbeitstakt der Maschine mit der Atmosphäre bz«-. der Druckrohrleitung zu
verbinden. Die Rohrschieber = und 3 sind nahe ihrem oberen freien Ende mit einer
Mehrzahl (im vorliegenden Fall vier) Schlitzreihtn 5 und 6 versehen, wobei die Einzelschlitze
jeder Reihe nve:ckmäßig in gleichen Abständen untereinander .angeordnet sind. Die
zwischen den einzelnen Schlitzen einer Reihe liegenden Stege 7 und S müssen etwas
breiter bemessen sein als di-- Schlitze, damit diese in der Schließstellung (Abt.
i) von den Stegen völlig überdeckt sind. Die einzelnen Schlitze einer Reihe können,
wie die Abb. i bis ,l zeigen, deckungsgleich übereinanderliegen, so daß zwischen
ihnen zxial verlaufende Stege 9 und io stehenbleiben; die einzelnen Schlitze einer
Reihe können aber auch, wie die Abb. 5 zeigt, seitlich gegeneinander versetzt sein,
wodurch sich das Schlitzgitter gegenüber Axialbeanspruchungen widerstandsfähiger
gestaltet. Die Anzahl der Schlitze kann, je nach den Forderungen der Betriebsverhältnisse,
beliebig vergrößert,oder verringert werden. Während die Schlitze in der dargestellten
Ausführung senkrecht zur Schieberachse stehen, liegt es im Bereiche der Erfindung,
die Schlitze auch schräg zur Achse des Schiebers verlaufen zu lassen, wobei die
Querschnitte der Schlitze in senkrecht oder schräg zur Schieberachse stehenden Ebenen
liegen können.
-
Die Rohrschieber 2 und 3 sind in der dargestellten Ausführung durch
je einen Exzenter i i und 12 unter Zwischenschaltung von Stangen 13 und 14 von einer
im Arbeitstakt des Verdichters umlaufenden Welle, z. B. der Kurbelwelle 15 o. dgl.,
antreibbar. Die beiden Exzenter i i und 12 sind auf der Welle 15 um i 8o- zueinander
versetzt angeordnet, so daß bei der Drehung dieser Welle beide Rohrschieber zueinander
gegenläufige Bewegungen ausführen müssen. Der Drehsinn der Welle 15 kann beliebig
gewählt werden. Da angesichts der kurzen Steuerwege der Rohrschieber die Geschwindigkeit
nicht immer groß zu sein
braucht, kann bei der Steuerung gemäß der
Erfindung in manchen Fällen von einer starren Verbindung zwischen den Rohrschiebern
und ihren B.etätigungs,organen abgesehen werden. Es können daher an Stelle der Exzenter
auch andere Antriebsmittel, wie Nocken o. dgl., treten, mit denen auf die Rohrschieber
wirkende Federn zusammenarbeiten. Durch diese Maßnahme ist es auch möglich, den
Verlauf der Eröffnungszeiten durch entsprechende Wahl der Nockenform in jeder gewünschten
Art willkürlich zu bestimmen.
-
In der in Abb. 1 gezeigten Schließstellung sind die beiden Rohrschieber
2 und 3 derart gegeneinander verstellt, daß die Stege 7 des äußeren Schiebers 2
die Schlitze 6 des inneren Schiebers. 3 und dessen Stege 8 die Schlitze 5 des äußeren
Schiebers überdecken, so daß der Kanal q. verschlossen ist. Werden im Verlauf des
Betriebes die Rohrschieber durch ihre Antriebsorgane, z. B. die Exzenter I 1 und
12, gegenläufig verschoben, indem sich nach der Abb. 1 der äußere Schieber 2 nach
oben und der innere nach unten bewegt, so ist nach einer Exzenterdrehung von 9o°
die Betriebsstellung . nach Abb. 2 und nach einem Weg von 18o° die öffnungsstellung
nach Abb.3 erreicht, in der sich die Schlitze 5 des äußeren mit den Schlitzen 6
des inneren Schiebers decken und damit den Kanal q. freilegen. Eine Drehung der
Exzenter um weitere 18o° bringt die Schieber wieder in ihre Schließstellung, und
das Spiel wiederholt sich im Arbeitstakt der Maschine.
-
Bei der Steuerung nach der Erfindung spielt sich das Freigeben und
Schließen des Kanals ¢ für das Arbeitsmittel infolge der gegenläufigen Bewegung
der Rohrschieber und des Umstandes, daß eine Reihe aus vier Einzelschlitzen besteht,
achtmal so rasch ab wie bei Verwendung nur eines einzigen Schiebers mit nur einem
Steuerschlitz, d. h. die Öffnungsgeschwindigkeiten sind achtmal größer. Zudem kann
man natürlich in Abhängigkeit von den gestellten Anforderungen die Anzahl der Schlitze
einer Reihe beliebig wählen, wobei aber in jedem Falle der Vorteil erzielt wird,
daß die Schieber nur sehr geringe Webe zurückzulegen haben.