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Drehkolbenmaschine, insbesondere Drehkolbenverdichter Der Gegenstand
der Erfindung betrifft Drehkolbenmaschinen mit sichelförmigem Arbeitsraum und exzenterförmig
bewegtem Kolben, bei denen der Ein- und Austritt der Luft oder der Gase durch Schlitze
oder kreisrunde Öffnungen erfolgt, die vom Kolben gesteuert werden.
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Die bekannten Drehkolbenmaschinen mit gesteuertem Ein- und Auslaß
durch den Kolben haben die Ein- und Austrittsöffnungen zum und vom Arbeitsraum nahe
beim Hubanfang bzw. Hubende der Maschine, so daß zur Steuerung durch den Kolben
nur dessen senkrechte Auf- und Abwärtsbewegung benutzt werden kann, da seine waagerechte
Bewegung wegen ihrer Geringfügigkeit nicht in Betracht kommt. Der Abschluß des Austrittes
kurz vor dem Hubende bedingt daher auch die Wiederöffnung kurz nach dem Hubanfang.
Die Vorverdichtung im Arbeitsraum vor der Öffnung des Auslasses ist also ganz gering,
und ein Rücktritt von verdichteter Luft aus der Druckleitung in den Arbeitsraum
ist unvermeidbar.
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Dieser Nachteil wird mit der vorliegenden Erfindung beseitigt, indem.die
durch den Kolben erfolgende Steuerung nach einer Stelle gelegt wird, an der der
Kolben eine große und schnelle Bewegung ausführt, und an der nicht nur die senkrechte
Auf- und Abwärtsbewegung des Kolbens, sondern auch die waagertchte Bewegung mit
zur Steuerung benutzt werden kann. Dies ermöglicht große überdeckungen an den steuernden
Kanten, die durch die rasche Bewegung eine genau wirkende Öffnung und Schließung
des Auslasses bewirken. Je nach der Höhe der Überdeckungen kann der Beginn und der
Schluß des Austrittes früher oder später erfolgen, so daß die Vorverdichtung im
Arbeitsraum die gewünschte Höhe erreichen kann. Der Austritt aus dem Arbeitsraum
wird möglichst nahe an das Widerlager gelegt, damit die Förderung der Luft oder
der Gase bis zum Hubende erzielt wird. Dieser Austritt aus dem Arbeitsraum wird
mit dem zu steuernden Auslaß zweckmäßig durch einen Kanal oder durch eine Rohrleitung
o. dgl. verbunden. Zur Vermeidung der nachteiligen Wirkung der Vergrößerung des
schädlichen Raumes durch diesen Kanal wird die Eintrittsöffnung der Luft in den
Saugraum abgeschlossen, ehe die Abwälzlinie zwischen dem Kolben- und Dekkelzylinder
den Austrittskanal im Druckraum erreicht. Auf diese Weise erfolgt beim Vorwärtsschreiten
des Kolbens die Rückexpansion des schädlichen Raumes in den abgeschlossenen Saugraum,
der alsdann als Druckraum zur Wirkung kommt. Hierdurch wird der Anfangsdruck erhöht,
so daß die Verdichtung mit diesem höheren Druck beginnt, aber die Arbeitsleistung
für die Auffüllung des schädlichen Raumes mit gepreßter Luft bleibt erhalten, und
die Rückexpansion kann die Ansaugeleistung der Maschine bei allen Drücken, mit denen
gearbeitet wird, nicht verringern, so daß diese stets gleich groß bleibt.
Diese
Arbeitsweise der Drehkolbenverdichter läßt sich natürlich auch beim entgegengesetzten
Drehlauf der Maschine auf die Verwendung als Kraftmaschine übertragen, da hierdurch
eine bestimmte Füllung der Maschine mit der verdichteten Luft oder den Gasen zur
Expansion gebracht wird, während der Austritt der Gase stets gleich bleibt, so daß
ein wirtschaftliches Arbeiten erzielt werden kann.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt.
Es, ist Abb. r ein Längsschnitt durch eine als Beispiel angenommene Einkolbenmaschine.
Die obere Hälfte entspricht dem Schnitt in Richtung I-III und die untere Hälfte
dem Schnitt in Richtung I-II der Abb. a.
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Abb. z ist ein Querschnitt dazu nach der Linie IV-IV mit Sicht auf
den vorderen Deckel b.
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Abb. 3 ist die schematische Darstellung der Wirkung der Steuerung
für zwei verschiedene Lagen der Auslaßöffnung.
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An dem Gehäuse a sind zwei Deckel b und c befestigt, in denen
die den Exzenter d tragende Welle gelagert ist. Der Deckel b ist mit einem zylindrischen,
zentrisch zu den Wellenenden sitzenden Ansatz e versehen, der in das Gehäuse a-
hineinragt und den der Kolben f mit seinem Zylinder g, der zentrisch zu dem mittleren
Exzenter d liegt, umschließt. Dieser Kolbenzylinder g bildet mit dem Dekkelzylinder
e den Sichelraum h. An dem Widerlager i gleitet dichtend eine im Gehäuse des Zylinders
g drehbare Nuß k. Der Kolben wird durch die Nuß k an dem mit dem Deckel
b
und seinem Zylindere befestigten Widerlageri geführt und an der Drehung
gehindert; er ist so zwischen den beiden Deckeln b und c angeordnet, daß die Stirnflächen
des Kolbens dichtend an dem Deckel b geführt werden. Durch die Eintrittsöffnung
d erfolgt der Zutritt der Luft oder der Gase in den Arbeitsraum, und bei sya ist
die Öffnung im Kolben für den Austritt aus dem Arbeitsraum. Von m wird die Luft
bzw. die Gase in der beispielsweisen Darstellung durch das Rohr n nach der Auslaßöffnungo
des Kolbens geführt, die die Luft bzw. die Gase durch die Steuerung des Kolbens
nach der Auslaßöffnung p des Deckels weiterleitet. Die Lage der Auslaßöffnung o
ist beliebig; sie wird zweckmäßig an die Stelle verlegt, die durch die Senkrecht-
und Waagerechtbewegung des Kolbens eine gute Steuerung ermöglicht.
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In Abb. 3 ist die Wirkung der Steuerung schematisch dargestellt für
zwei verschiedene Lagen der Auslaßöffnungen o und p bzw. o1 und p1, die als kreisrunde
Öffnungen angenommen sind, die aber auch in anderer Form ausgeführt werden können.
Der kleine Kreis um den Mittelpunkt der Welle ist die Bahn des Mittelpunktes des
Wellenexzenters. Die Ellipsen stellen die Kurvenbahnen der Mitten der Auslaßöffnungen
o bzw. o1 im Kolben dar, und die in den Ellipsen angegebenen Zahlen entsprechen
den gleichnamigen Kurbelstellungen des Exzenters bzw. den gleichnamigen Berührungspunkten
des Kolbenzylinders g am Deckelzylinder e.
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In der Kolbenstellung z ist die Totlage der Maschine und in der Kolbenstellung
5 ist bei der Verdrehung der Welle im Sinne der angegebenen Pfeilrichtung der gewünschte
Verdichtungsdruck im Druckraum vorhanden, bei welcher die Auslaßöffnung o bzw. o1
des Kolbens die Auslaßöffnung p bzw. p1 des Deckels zu öffnen beginnen soll, um
dann bei weiterer Verdrehung des Kolbens eine weitere Öffnung und Wiederschließung
herbeizuführen, bis in Kurbelstellung 6 die Stellung erreicht ist, bei der der Kolbenzylinders
an denAuslaßkanalna gekommen ist. In dieser Stellung schließt die Auslaßöffnung
o bzw. o1 die Deckelauslaßöffnung p bzw. p1 ab, bis der Kolben wieder die Kurbelstellung
5 erreicht hat. Der Austritt der Luft bzw. der Gase aus dem Arbeitsraum erfolgt
auf diese Weise während des Kolbenweges von der Kurbelstellung 5 bis zur Kolbenstellung
6.
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Die Auslaßöffnungen o und p können einzeln oder in beliebiger Anzahl
angeordnet werden, je nachdem dies erforderlich oder wünschenswert ist; dabei können
die Auslaßöffnungeno und p eine gemeinsame Verbindung nach der Austrittsöffnung
m im Kolben erhalten, oder aber sie werden einzeln oder mit anderen verbunden nach
besonders geeigneten Austrittsöffnungen im Kolben geführt.
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Die Einlaßöffnung Z der Luft bzw. der Gase in den Arbeitsraum wird
so weit von dem Deckelzylinder e angebracht, daß in der Kolbenstellung6, bei welcher
derAuslaß geschlossen wird, der Kolben g die Einlaßöffnung l abschließt oder bereits
abgeschlossen hat, so daß bei der Weiterdrehung des Kolbens, bei der die Rückexpansion
der verdichteten Luft oder G2.Se des schädlichen Raumes im Druckkanal erfolgt, ein
Austreten dieser Gase aus der Eintrittsöffnung Z nicht eintreten kann. Da die Einlaßöffnung
L vom Deckelzylinder e entfernt angeordnet ist und der Kolben g aber
stets den Deckelzylinder e. berühren muß, so kann diese Einlaßöffnung L vom Kolben
erst wieder geöffnet -werden, wenn der Kolben die Totlage überschritten hat. In
diesem Falle ist aber ein neuer Saugraum gebildet, so daß die Ansaugung wieder vor
sich gehen kann.
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In den Abb. z bis 3 ist der Austritt m aus dem Arbeitsraum in demKolbeng
angeordnet; derselbe läßt sich natürlich aber auch in den Deckel b oder in
den Deckelzylinder e verlegen,
wobei die Austrittsöffnung-p
sowohl im Kolben wie im Deckel angebracht werden kann, wenn eine entsprechendeUmleitung
vorgesehen wird.