DE29906654U1 - Drehkolbenkompressor - Google Patents

Description

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PATENTANWÄLTE EUROPEAN PATENT AND TRADEMARK ATTORNEYS

Antrag auf Eintragung eines Gebrauchsmusters

(31) Prioritätsnummer I Priority Application Number:

(32) Prioritätstag I Priority Date:

(33) Prioritätsland I Priority Country:

Unser Zeichen: K201DE7 B/mü

(54) Titel/Title:

Drehkolbenkompressor

(71) Anmelder/in I Applicant:

Jürgen Kaiser Hohenkrähenstraße 5

78234 Engen Deutschland

(74) Vertreter I Agent:

Dipl.-Ing. Gerhard F. Hiebsch

Dipl.-Ing. Dr. oec. Niels Behrmann M.B.A. (NY)

Heinrich-Weber-Platz 1 78224 Singen

Mündliche Vereinbarungen bedürfen zu ihrer Wirksamkeit schriftlicher Bestätigung.

Parken im Hause (Einfahrt: Freiheitstraße)

BODENSEEPATENT®

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Drehkolbenkonroressor

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehkolbenkompressor, eine Anordnung von Drehkolbenkompressoren sowie eine damit realisierte Wärmekraftmaschine.

Derartige Drehkolbenkompressoren sind bekannt und werden verwendet, um ein gasförmiges Arbeitsmedium mit Hilfe von Kolben mit unterschiedlichen Volumina ein- oder mehrstufig zu verdichten.

Bei Wärmekraftmaschinen mit einem solchen Drehkolbenkompressor können, wie beim Stirlingmotor, alle Wärmemengen über Wärmetauscher zu- und abgeführt werden.

Der Stirlingmotor hat jedoch den Nachteil, dass die Wärmetauscher Toträume bilden, die das Verdichtungsverhältnis beeinträchtigen. Da im Stirlingmotor nur ein Viertel der Zeit des Kreisprozesses zur Wärmezufuhr bzw. zur Wärmeabfuhr zur Verfügung steht, werden hohe Anforderungen an die Wärmetauscher gestellt. Die Folge sind hohe Baukosten und ein nicht lösbarer Zielkonflikt, einerseits die Wärmetauscher wegen des Totraums klein zu halten und andererseits geringe Strömungsverluste und einen hohen Wärmeübergang innerhalb des Wärmetauschers zu erzielen. Zusätzlich ist beim Stirlingmotor ein aufwendiger Kurbelbetrieb mit einem großen Bauvolumen notwendig.

Ein Drehkolbenkompressor ist beispielsweise aus der US-A 3 617 158 bekannt. Dort sind zwei Kolben koaxial an einer gemeinsamen Welle angeordnet und bilden mit einem sie umgebenden Gehäuse und mit einer zwischen den Kolben an dem Gehäuse fixierten Platte zwei getrennte Arbeitsräume, die, bedingt durch die unterschiedliche Länge der Kolben, unterschiedliche Volumina besitzen. Das Gas gelangt in den Niederdruckzylinder mit dem größeren Arbeitsraum und wird durch Drehung des entsprechenden Kolbens verdichtet, bis

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ein Ventil am Auslass des besagten Arbeitsraumes nach Erreichen eines bestimmten Druckes öffnet und das Gas entlässt. Das Gas wird gekühlt und gelangt in den Hochdruckzylinder mit dem kleineren Arbeitsraum, wo es mit Hilfe des kürzeren Kolbens befördert und durch den Auslass des Hochdruckzylinders entlassen wird.

Nachteilig bei diesem Drehkolbenkompressor ist, dass das schädliche Volumen, das sich zwischen dem Auslass des ersten Arbeitsraumes und dem Einlass des zweiten Arbeitsraumes befindet, hoch ist, Arbeit ungenutzt verpufft und neben den Verlusten eine hohe Geräuschentwicklung erfolgt. Zudem ist dieser Drehkolbenkompressor nur mit den dazugehörigen Ventilen funktionsfähig.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen bekannten Drehkolbenkompressor so zu verbessern, dass sich eine einfachere und kostengünstigere Bauweise, eine Minimierung des schädlichen Volumens sowie ein ruhigerer Lauf realisieren lassen.

Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung von Drehkolbenkompressoren bzw. eine Wärmekraftmaschine mit einer Anordnung von Drehkolbenkompressoren zu schaffen, bei denen Wärmetauscher außerhalb des Motors vorsehbar sind.

Diese Aufgabe wird durch die Ansprüche 1, 13 und 14 gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Bei dem Drehkolbenkompressor gemäß der Erfindung sind wenigstens zwei unterschiedlich lange Kolben koaxial auf einer gemeinsamen Welle festgelegt und in einem Zylindergehäuse drehbar gelagert. Die Kolben sind von senkrecht zu der Welle in dem Zylindergehäuse vorgesehenen Zwischenwänden voneinander getrennt, die mit den Stirnseiten der Kolben dicht abschließen. Die Kolben besitzen jeweils einen Umfangsabschnitt zwischen einer Schließkante und einer Öff-

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nungskante, dessen Radius dem Inneren des Zylindergehäuses dichtend entspricht. Bei der Drehung des Drehkolbenkompressors entsteht dadurch je Kolben ein Arbeitsraum, in dem das Arbeitsmedium befördert werden kann.

An einer Längsseite des ersten Einlasses ist ein beweglicher Schieber angeordnet, der mit dem ersten Kolben umfangseitig und mit den Zwischenwänden stirnseitig dicht abschließt und so den Arbeitsraum in eine Eingangsseite und eine Ausgangsseite unterteilt. Durch einen Einlass gelangt das Arbeitsmedium in die Eingangsseite des ersten Arbeitsraumes des ersten Kolbens. Durch einen Überströmungskanal in der Zwischenwand zwischen dem ersten und dem zweiten Kolben gelangt das Medium dann entlang einer Strömungsrichtung von der Ausgangsseite des ersten in die Eingangsseite des zweiten Arbeitsraumes, wobei im weiteren Verlauf der Drehung das gesamte Volumen des ersten Arbeitsraumes durch den zweiten Arbeitsraum aufgenommen wird. Das Medium erfährt eine Verdichtung im Verhältnis der Volumina der Arbeitsräume, bevor es durch einen Auslass aus dem Drehkolbenkompressor entlassen wird. Eine Voraussetzung dafür ist, dass der Umfangsabschnitt der Kolben zwischen der jeweiligen Öffnungskante und Schließkante so bemessen ist, dass er einerseits stirnseitig den entsprechenden Überströmungskanal abzudichten vermag. Andererseits muss der Umfangsabschnitt so bemessen sein, dass er gleichzeitig den zugehörigen Ein- oder Auslass und den Über Strömungskanal verschließen kann. Somit ist ein durchgehendes Passieren des Mediums ohne Drehung der Kolben verhindert.

Die Bauweise mit der koaxialen Anordnung der Kolben und den dazwischen angeordneten Zwischenwänden hat dabei den Vorteil, dass der Überströmungskanal einen sehr kleinen Raum einnimmt. Wenn daher der Überströmungskanal von beiden angrenzenden Kolben verschlossen wird, bildet sich nur ein kleines schädliches Volumen. Durch die Verkleinerung dieses Volumens kann damit der Wirkungsgrad und mithin die Wirtschaftlichkeit deutlich erhöht werden.

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Ein weiterer Vorteil dieses Drehkolbenkompressors ist, dass erfindungsgemäß die Umfangsabschnitte zwischen den jeweiligen Schließ- und Öffnungskanten so bemessen sind, dass das schädliche Volumen zu keinem Betriebszeitpunkt entgegen der Strömungsrichtung strömt, also keine Verluste erzeugt.

Wird der Drehkolbenkompressor in einer Ausführungsform der Erfindung zum Verdichten eingesetzt, so besitzt der erste Arbeitsraum ein größeres Volumen als der zweite.

Für diesen Fall sind die Schließkanten des Drehkolbenkompressors nach der Erfindung so angeordnet, dass sie in Drehrichtung gleichzeitig den Überströmungskanal schließen. Somit wird der Überströmungskanal durch beide Kolben abgeschlossen, nachdem die Verdichtung beendet ist. Das schädliche Volumen innerhalb des Überströmungskanals wird dabei mit dem gleichen Druck beaufschlagt, der am Auslass des zweiten Arbeitsraumes herrscht. Öffnet nun die zweite Schließkante vor der ersten den Überströmungskanal, so entspannt das schädliche Volumen langsam in die sich bildende Eingangsseite des zweiten Arbeitsraums. Wenn nun die erste Öffnungskante den Überströmungskanal wieder freigibt, ist das schädliche Volumen bereits entlang der Strömungsrichtung in den zweiten Arbeitsraum geströmt, so dass die neuerliche Verdichtung ungehindert beginnen kann.

Besonders vorteilhaft ist, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung beim Öffnen des Überströmungskanals durch den ersten Kolben der zweite Arbeitsraum bereits ein so großes Volumen besitzt, dass das schädliche Volumen in diesem zweiten Arbeitsraum auf den Druck des Mediums am Einlass des ersten Arbeitsraums, vorzugsweise auf Umgebungsdruck (Ausgangsdruck), entspannen kann.

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Wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die beiden Kolben querschnittlich einen aufeinander abgestimmten Verlauf des Umfangsradius aufweisen, so kann dadurch in vorteilhafter Weise die Strömungsgeschwindigkeit und der Strömungswiderstand in dem zwischenliegenden Überströmungskanal minimiert werden, wie in Anspruch 8 angegeben.

Hier wird erfindungsgemäß ausgenutzt, dass die momentane Strömungsgeschwindigkeit im Überströmungskanal maßgeblich von der Umfangsgeschwindigkeit der Kolben und der momentanen Verdichtung (dV/dt) abhängt. Um eine möglichst geringe maximale Strömungsgeschwindigkeit zu erreichen, ist es daher notwendig, dass die Volumenänderung in Abhängigkeit vom Drehwinkel sehr rasch nach dem Einsetzen der Verdichtung ihren Maximalwert erreicht und danach im weiteren Verlauf der Verdichtung stetig abnimmt; für den Fall, dass beide Zylinder den gleichen Innendurchmesser aufweisen, ergibt sich die in Anspruch 8 angegebene Beziehung zwischen den beiden Drehkolben eines Kompressors.

Wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Überströmungskanal etwa eine Breite aufweist, die der Länge des zweiten Kolbens entspricht, so lässt sich eine besonders günstige Strömungsgeschwindigkeit in dem Überströmungskanal erzielen. Es wird angestrebt, dass die Strömungsgeschwindigkeit konstant und niedrig ist -- vorzugsweise etwa das 1,5-fache der Umdrehungsgeschwindigkeit der Kolben.

Wird der Drehkolbenkompressor in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zum Entspannen eingesetzt, so besitzt in diesem Fall der vierte Arbeitsraum ein größeres Volumen als der dritte.

Für diesen Fall sind die Schließkanten des Drehkolbenkompressors nach der Erfindung so angeordnet, dass in Drehrichtung die vierte vor der dritten Schließkante den Überströmungskanal schließt. Dadurch wird das restliche, in dem dritten Arbeitsraum befindliche Volumen unter Druckzunahme

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in den zweiten Überströmungskanal befördert. Wenn anschließend beide Öffnungskanten gleichzeitig den Überströmungskanal wieder öffnen, so strömt das schädliche Volumen entlang der Strömungsrichtung in den sich bildenden vierten Arbeitsraum ab.

Dabei ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung besonders vorteilhaft, wenn nach dem Verschließen des Überströmungskanals durch die vierte Schließkante das restliche Volumen des dritten Arbeitsraumes so groß ist, dass das schädliche Volumen nach Abschluß des Überströmungskanals durch beide Kolben einen Druck aufweist, der dem Druck des Mediums an dem Einlass des dritten Arbeitsraumes entspricht .

Ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die vierte Eingangsseite des vierten Arbeitsraums über einen durch eine Klappe od. dergl. verschließbaren Verbindungskanal mit der vierten Ausgangsseite verbunden, so kann mit Hilfe dieser Klappe der Druck des Mediums in dem vierten Arbeitsraum geregelt werden. Dadurch läßt sich an dem zweiten Auslass des vierten Arbeitsraumes ein konstanter Druck -- vorzugsweise Umgebungsdruck -- einstellen, der unabhängig von dem Druck des Mediums am zweiten Einlass des dritten Arbeitsraums ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind wenigstens zwei Drehkolbenkompressoren koaxial in dem gemeinsamen Zylindergehäuse angeordnet, wobei alle vier Kolben auf der Welle zusammen rotieren, und wobei ein erster Drehkolbenkompressor zum Verdichten und ein zweiter zum Entspannen des Arbeitsmediums dient. Mit dieser Anordnung läßt sich ein Motor realisieren, der in vorteilhafter Weise einen einfachen Aufbau aufweist und der zudem sehr vibrationsarm ist. Dazu werden zumindest der erste Auslass des ersten und der erste Einlass des zweiten Drehkolbenkompressors miteinander verbunden, wodurch ein offener Arbeitsmittelkreislauf verwirklicht werden kann.

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Werden in weiterer Ausgestaltung dieser Anordnung nach der Erfindung zusätzlich ein erster Einlass des ersten und ein zweiter Auslass des zweiten Drehkolbenkompressors miteiander verbunden, so läßt sich ein geschlossener Arbeitsmittelkreislauf verwirklichen.

Weiter kann bei der Anordnung nach der Erfindung die Größe der Arbeitsräume durch Wahl bzw. Einstellung von Durchmesser, Form und Länge der Kolben so eingerichtet werden, dass sich, wie oben dargelegt, vorteilhafte Strömungs- und Verdichtungsverhältnisse erreichen lassen.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Innenradius des Zylindergehäuses für den zweiten Drehkolben kleiner ist als der des ersten Drehkolbens ; mithin auf diesem Wege der zweite Arbeitsraum ein kleineres Volumen aufweist. Auch durch diese Maßnahme wird, wichtig für den Wirkungsgrad der vorliegenden Erfindung, eine günstige Strömungsgeschwindigkeit im Überströmungskanal erreicht, da, mit abnehmendem Durchmesser des Drehkolbens, die Umfangsgeschwindigkeit sinkt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Wärmekraftmaschine mit wenigstens zwei Drehkolbenkompressoren so aufgebaut, dass das Medium in dem ersten Drehkolbenkompressor adiabat verdichtet und in dem zweiten Drehkolbenkompressor adiabat entspannt wird. Zwischen dem ersten Auslass des zweiten Arbeitsraumes und dem zweiten Einlass des dritten Arbeitsraumes wird dem Medium in einem Gegenstromwärmetauscher und anschließend in einem Erhitzer in einem quasistationären Fließprozess Wärme zugeführt. Zwischen dem zweiten Auslass an dem vierten Arbeitsraum und dem ersten Einlass an dem ersten Arbeitsraum wird dem Medium wiederum in einem quasi-stationären Fließprozess in dem Gegenstromwärmetauscher und anschließend in einem Kühler Wärme entzogen.

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Die Wärmekraftmaschine nach der Erfindung hat den Vorteil, dass die zur Wärmezufuhr und -abfuhr verwendeten Bauelemente keinen Totraum bilden, wodurch hohe Verdichtungsverhältnisse ermöglicht werden und man nicht gezwungen wird, diese Bauelemente so klein wie möglich zu gestalten. Da das Arbeitsmedium zur Wärmeaufnahme und -abgabe die Drehkolbenkompressoren verlässt, können vielmehr alle Bauelemente beliebig groß ausgeführt werden. Die Wärmekraftmaschine ist dabei sowohl mit geschlossenem als auch mit offenem Arbeitsmittelkreislauf betreibbar.

Zur Leistungsregelung der Wärmekraftmaschine kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zwischen dem Erhitzer und dem zweiten Einlass eine Drossel od. dergl. angeordnet sein, die bewirkt, dass unabhängig von der Wärmezufuhr der Druck in dem Gegenstromwärmetauscher und in dem Erhitzer konstant bleibt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:

Fig. 1: ein Ausführungsbeispiel des Drehkolbenkompressors zusammengefasst zu der Anordnung von zwei Drehkolbenkompressoren nach der Erfindung in einer Perspektivansicht;

Fig. 2: eine Querschnittsansicht der Anordnung von zwei Drehkolbenkompressoren entlang der Schnittlinie II-II in Fig. 1;

Fig. 3: eine Querschnittsansicht der Anordnung von zwei Drehkolbenkompressoren entlang der Schnittlinie III-III in Fig. 1;

Fig. 4: ein Ausführungsbeispiel einer Wärmekraftmaschine mit der Anordnung von zwei Drehkolbenkompressoren nach der Erfindung in einer schematischen Ansicht .

Fig. 1 zeigt als Bestandteile einer Wärmekraftmaschine 10 einen ersten Drehkolbenkompressor 12 und einen zweiten Drehkolbenkompressor 14. Der erste Drehkolbenkompressor 12 weist einen ersten Kolben 16 und einen zweiten Kolben 18 auf; dem zweiten Drehkolbenkompressor 14 sind ein dritter Kolben 20 und ein vierter Kolben 22 zugeordnet. Die vier Kolben 16, 18, 20, 22 unterschiedlicher Länge und Form sind in einem in Fig. 1 nicht näher dargestellten Zylindergehäuse angeordnet und auf einer gemeinsamen Welle 24 gehalten, die um ihre Achse A in Richtung des Pfeiles 2 drehbar in dem Zylindergehäuse 26 gelagert ist. Stirnseitig ist an den vier Kolben 16, 18, 20, 22 jeweils eine zu der Achse A senkrechte, kreisscheibenförmige Zwischenwand 28, 30, 32,

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34, 36 dichtend angeordnet. Diese Zwischenwände sind an ihrer Mantelfläche starr und dicht im Zylindergehäuse befestigt und schaffen einerseits eine zusätzliche Führung für die Welle 24 . Andererseits bilden die Zwischenwände zusammen mit den zwischen ihnen innerhalb des Zylindergehäuses 26 drehbaren Kolben 16, 18, 20, 22 vier Arbeitsräume 38, 40, 42, 44 aus. Dazu weisen die Kolben entlang des größten Umf angsabschnitts (Radiusbereichs) ihrer Mantelfläche zwischen einer jeweiligen Schließkante 46, 48, 50, 52 und einer entsprechenden Öffnungskante 54, 56, 58, 60 einen geringeren Durchmesser auf, als die Zwischenwände 28, 30, 32, 34, 3 6 bzw. der Innendurchmesser des Zylindergehäuses 26. Die Schließkanten 46, 48, 50, 52 und die Öffnungskanten 54, 56, 58, 60 verlaufen zu der Achse A der Welle 24 parallel. Lediglich in einem Umfangsabschnitt zwischen den entsprechenden Schließkanten 46, 48, 50, 52 und den Öffnungskanten 54, 56, 58, 60 entspricht der Außendurchmesser der Kolben 16, 18, 20, 22 dem Durchmesser der Zwischenwände 28, 30, 32, 34, 36 und des zylindrischen Innenraumes des Zylindergehäuses 26. In diesen Umfangsabschnitten zwischen den Schließkanten 46, 48, 50, 52 und den Öffnungskanten 54, 56, 58, 60 der Kolben 16, 18, 20, 22 wird dadurch eine Dichtung und somit die Abgrenzung in die vier Arbeitsräume 38, 40, 42, 44 geschaffen. Auf die besondere Form der Kolben 16, 18, 20, 22 wird im folgenden, insbesondere unter Bezugnahme von Fig. 2, noch näher eingegangen.

Zur Einleitung des Arbeitsmediums in den ersten Arbeitsraum 38 ist in dem Zylindergehäuse 26 ein erster Einlass 62 vorgesehen, dessen Öffnung 63 in den Innenraum des Zylindergehäuses 26 von gleicher Länge ist wie der erste Kolben 16. An der einen Längsseite der ersten Öffnung 63 bildet ein in dem Zylindergehäuse 2 6 beweglicher erster Schieber 70 ein Trennwand, die sich an die Mantelfläche des ersten Kolbens 16 anpasst.

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Der erste Schieber 70 ist so ausgebildet, dass er mit der ersten Zwischenwand 28 und der zweiten Zwischenwand 3 0 sowie der Mantelfläche des ersten Kolbens 16 stets dicht abschließt und somit den ersten Arbeitsraum 38 in eine erste Eingangsseite 78 und in eine erste Ausgangsseite 79 unterteilt. Die erste Eingangsseite 78 des ersten Arbeitsraums 38 befindet sich zwischen der ersten Öffnungskante 54 und dem ersten Schieber 70, über der auch die erste Öffnung 63 liegt. Die erste Ausgangsseite 79 des ersten Arbeitsraums 38 befindet sich zwischen der ersten Schließkante 46 und der Rückseite des ersten Schiebers 70. Der Abstand im Bereich des Umfangsabschnittes zwischen erster Öffnungskante 54 und erster Schließkante 46 ist zumindest so groß, dass der Umfangsabschnitt gleichzeitig den ersten Einlass 62 und den ersten Uberströmungskanal 31 verschließen kann, so dass der erste Arbeitsraum 3 8 zu keinem Zeitpunkt der Drehung des ersten Kolbens 16 gleichzeitig gegen den ersten Einlass 16 und gegen den ersten Uberströmungskanal 31 geöffnet ist.

Zur Ausleitung des Arbeitsmediums aus dem zweiten Arbeitsraum 40 ist in dem Zylindergehäuse 26 ein gestrichelt dargestellter erster Auslass 64 vorgesehen, dessen erste Auslassöffnung 65 in den Innenraum des Zylindergehäuses 26 von gleicher Länge ist wie der zweite Kolben 18. An der einen Längsseite der ersten Auslassöffnung 65 bildet ein in dem Zylindergehäuse 26 beweglicher zweiter Schieber 72 eine Trennwand, der sich an die Mantelfläche des zweiten Kolbens 18 anpasst. Wie in Fig. 1 angedeutet, befindet sich die erste Auslassöffnung 65 von dem zweiten Schieber 72 ausgehend in einer nach hinten verlaufenden Position. Der zweite Schieber 72 ist so ausgebildet, dass er mit der zweiten und der dritten Zwischenwand 30, 32 sowie der Mantelfläche des zweiten Kolbens 18 stets dicht abschließt und den zweiten Arbeitsraum 40 in eine zweite Eingangsseite 80 und eine zweite Ausgangsseite 81 unterteilt. Die zweite Eingangsseite 80 erstreckt sich zwischen der zweiten Öffnungskante 56 und dem zweiten Schieber 72 und die zweite Ausgangsseite 81

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erstreckt sich zwischen der zweiten Schließkante 48 und der Rückseite des zweiten Schiebers 72.

In der zweiten Zwischenwand 3 0 zwischen dem ersten Kolben 16 und dem zweiten Kolben 18 ist ein erster Überströmungskanal 31 vorgesehen, der den ersten Arbeitsraum 38 mit dem zweiten Arbeitsraum 40 verbindet, so dass das Arbeitsmedium von der ersten Ausgangsseite 79 des ersten Arbeitsraums 38 in die zweite Eingangsseite 80 des zweiten Arbeitsraums 40 überströmen kann. Der Überströmungskanal 31 wird durch die Rückseite des ersten Schiebers 70 und Vorderseite des zweiten Schiebers 72 sowie den minimalen Radius der beiden Kolben 16, 18 begrenzt. Der erste Kolben 16 ist in seinem Umfangsabschnitt zwischen der ersten Schließkante 46 und der ersten Öffnungskante 54 an seiner dem ersten Überströmungskanal 31 zugewandten Seite so ausgebildet, dass er diesen vollkommen verschließen kann. Gleiches gilt für den Umfangsabschnitt zwischen zweiter Schließkante 48 und zweiter Öffnungskante 56 des zweiten Kolbens 18. Der Abstand im Bereich des Umfangsabschnittes zwischen zweiter Öffnungskante 56 und zweiter Schließkante 48 ist zumindest so groß, dass der Umfangsabschnitt gleichzeitig den ersten Auslass 64 und den ersten Überströmungskanal 31 verschließen kann.

Zur Einleitung des Arbeitsmediums in den dritten Arbeitsraum 42 des zweiten Drehkolbenkompressors 14 ist in dem Zylindergehäuse 26 ein zweiter Einlass 66 vorgesehen, dessen zweite Öffnung 67 in den Innenraum des Zylindergehäuses 26 von gleicher Länge ist wie der dritte Kolben 20. An der einen Längsseite der zweiten Öffnung 67 bildet ein in dem Zylindergehäuse 26 beweglicher dritter Schieber 74 eine Trennwand, die sich an die Mantelfläche des dritten Kolbens 2 0 anpasst.

Der dritte Schieber 74 ist so ausgebildet, dass er mit der dritten Zwischenwand 32 und der vierten Zwischenwand 34 sowie der Mantelfläche des dritten Kolbens 20 stets dicht abschließt und somit den dritten Arbeitsraum 42 in eine drit-

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te Eingangsseite 82 und in eine dritte Ausgangsseite 83 teilt.

Zur Ausleitung des Arbeitsmediums aus dem vierten Arbeitsraum 44 ist in dem Zylindergehäuse 26 ein zweiter Auslass 68 vorgesehen. An der einen Längsseite der zweiten Auslassöffnung 69 bildet ein in dem Zylindergehäuse 26 beweglicher vierter Schieber 76 eine Trennwand, die sich an die Mantelfläche des vierten Kolbens 18 anpasst. Wie in Fig. 1 angedeutet, befindet sich die zweite Auslassöffnung 69 von dem vierten Schieber 76 ausgehend in einer nach hinten verlaufenden Position. Der vierte Schieber 76 unterteilt den vierten Arbeitsraum 44 in eine vierte Eingangsseite 84 und in eine vierte Ausgangsseite 85.

In der vierten Zwischenwand 34 zwischen dem dritten Kolben 20 und dem vierten Kolben 22 ist ein zweiter Überströmungskanal 3 5 vorgesehen, der den dritten Arbeitsraum 3 8 und den vierten Arbeitsraum 44 miteinander verbindet, so dass das Arbeitsmedium von der dritten Ausgangssseite 83 des dritten Arbeitsraums 42 in die vierte Eingangsseite 84 des vierten Arbeitsraums 44 überströmen kann. Der Überströmungskanal 31 wird durch die Rückseite des dritten Schiebers 74 und Vorderseite des vierten Schiebers 76 sowie den minimalen Radius der beiden Kolben 20, 22 des zweiten Drehkolbenkompressors 14 begrenzt. Der dritte Kolben 20 ist im Bereich zwischen der dritten Schließkante 50 und seiner dritten Öffnungskante 58 an seiner dem zweiten Überströmungskanal 3 5 zugewandten Seite so ausgebildet, dass er diesen vollkommen verschließen kann. Gleiches gilt für den Bereich zwischen vierter Schließkante 52 und vierter Öffnungskante 60 des vierten Kolbens 22 . Zudem ist der Abstand im Bereich des Umfangsabschnittes zwischen dritter Öffnungskante 58 und dritter Schließkante 50 zumindest so groß, dass der Umfangsabschnitt gleichzeitig den zweiten Einlass 66 und den zweiten Überströmungskanal 35 verschließen kann. Gleiches gilt für den vierten Kolben 22 in Bezug auf den zweiten Überströmungskanal 35 und auf den zweiten Auslass 68.

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Die momentane Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsmediums in den Überströmungskanälen 31, 35 hängt maßgeblich von der Umfangsgeschwindigkeit der Kolben 16, 18, 20, 22 sowie der momentanen Verdichtung dV/dt ab.

Genauer gesagt gilt dV/dt = dV/dcp &khgr; &agr;&phgr;/dt, wobei V sich aus dem Arbeitsvolumen des ersten Zylinders, dem Arbeitsvolumens des zweiten Zylinders und dem schädlichen Volumen im Überströmungskanal zusammensetzt. Die Größe dV/dcp wird bestimmt durch die Kolbenformen, d. h. durch die Beziehungen der Formen zweier aufeinanderfolgender Kolben zueinander. Um eine möglichst geringe maximale Strömungsgeschwindigkeit zu erreichen, muss der Betrag dV/dcp sehr rasch nach dem Einsetzen der Verdichtung ihren Maximalwert erreichen und danach im weiteren Verlauf der Verdichtung stetig abnehmen. Für den Fall, dass beide Zylinder den gleichen Innendurchmesser aufweisen, lässt sich daraus die nachfolgende im Zusammenhang mit Fig. 2 näher erläuterte Beziehung zwischen den Kolbenformen des Kompressors ableiten, wobei die Kolben in vier gedachte Segmente (a) bis (d) unterteilt werden.

Das Segment a erstreckt sich ausgehend von den als gemeinsamen Punkt dargestellten ersten und zweiten Schließkante 46, 48 über etwa 60°, wobei sowohl der erste Kolben 16 als auch der zweite Kolben 18 den gleichen Durchmesser wie die zweite Zwischenwand 30 und wie der zylindrische Innenraum des Zylindergehäuses 2 6 haben. In dem an das Segment a entgegen dem Uhrzeigersinn anschließenden Segment b von ebenfalls etwa 80° verringert der gestrichelt dargestellte, zweite Kolben 18 seinen Radius r₂ ausgehend von seiner zweiten Öffnungskante 56 früher als der von der ersten Öffnungskante 54 ausgehende erste Kolben 16 (r_L) . In Segment b bildet sich der zweite Arbeitsraum 40 bei Drehung des zweiten Kolbens 18 zwischen der zweiten Öffnungskante 56 und dem zweiten Schieber 72. Im Bereich c von etwa 130°, der sich entgegen dem Uhrzeigersinn dem Segment b anschließt, verlaufen die Mantelflächen der beiden Kolben so, dass r₂ >

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T₁ ist. Im anschließenden Segment d von etwa 90° verkleinert der erste Kolben 16 seinen ersten Arbeitsraum 38 schneller als der zweite Kolben 18, bis sich die Konturen der Mantellinien wieder in dem gemeinsamen Punkt treffen, der durch die erste und die zweite Schließkante 46, 48 gebildet wird. Der innerhalb der Segmente b und c liegende erste Überströmungskanal 31 sollte idealerweise eine Breite B aufweisen, die etwa der Breite des zweiten Kolbens 18 entspricht.

Die beiden Drehkolbenkompressoren 12, 14 arbeiten gemäß folgender Funktionsweise:

Bei einer beginnenden Drehbewegung in Richtung des Pfeils 2 der beiden Drehkolbenkompressoren 12, 14 tritt das Arbeitsmedium durch den ersten Einlass 62 in die erste Eingangs seite 78 des ersten Arbeitsraums 38 ein. Im weiteren Verlauf der Drehbewegung des ersten Kolbens 16 wächst das Volumen der ersten Eingangsseite 78 solange an, bis die erste Schließkante 46 den erste Schieber 70 erreicht und somit der gesamte erste Arbeitsraum 38 die erste Eingangsseite 78 bildet. Nachdem die erste Schließkante 46 in weiterer Drehbewegung des ersten Kolbens 16 den ersten Schieber 70 passiert hat, bildet sich eine erste Ausgangsseite 79, die anfangs das gesamte Volumen des ersten Arbeitsraumes 38 einnimmt. In weiterer Drehbewegung des ersten Kolbens 16 bildet sich einerseits wiederum eine neue erste Eingangsseite 78 und andererseits verringert sich das Volumen der ersten Ausgangsseite 79 und das Arbeitsmedium strömt durch den ersten Uberströmungskanal 31 in die zweite Eingangsseite 80 des zweiten Arbeitsraums 40. Nachdem das gesamte Arbeitsmedium von dem ersten Arbeitsraum 38 in den zweiten Arbeitsraum 40 befördert wurde, verschließen die beiden Schließkanten 46, 48 des ersten und des zweiten Kolbens 16, 18 den ersten Uberströmungskanal 31 gleichzeitig, wobei das Gas im Verhältnis der Volumina der beiden Arbeitsräume 38, 40 verdichtet worden ist. In dem zweiten Arbeitsraum 40 bildet sich nach Passieren der zweiten Schließkante 48 eine neue

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zweite Ausgangsseite 81, die das Arbeitsmedium über den ersten Auslass 64 entlässt.

Wenn die beiden Kolben 16, 18 gemeinsam den ersten Überströmungskanal 31 verschlossen haben, befindet sich im Bereich von diesem ein relativ geringes schädliches Volumen aus verdichtetem Arbeitsmedium. Damit dieses schädliche Volumen nicht in den ersten Arbeitsraum 38 zurückströmt, öffnet die zweite Öffnungskante 56 vor der ersten Öffnungskante 54 den ersten Überströmungskanal 31. Das aus dem ersten ÜberStrömungskanal 31 austretende schädliche Volumen an Arbeitsmedium kann deshalb im zweiten Arbeitsraum 40 entspannen, bis der Ansaugdruck wieder erreicht ist, der zu Beginn der Kompression in der ersten Ausgangsseite 79 herrscht.

Handelt es sich bei dem ersten Drehkolbenkompressor 12 um einen vorwärts arbeitenden, verdichtenden Drehkolbenkompressor, so ist der zweite Drehkolbenkompressor 14 rückwärts arbeitend und entspannend.

Das aus dem ersten Drehkolbenkompressor 12 ausgelassene und anschließend behandelte Arbeitsmedium gelangt über den zweiten Einlass 66 in die dritte Eingangsseite 82 des dritten Arbeitsraums 42. Bei weiterer Drehbewegung des dritten Kolbens 20 vergrößert sich die dritte Eingangsseite 82 bei gleichzeitiger Verkleinerung der dritten Ausgangsseite 83. Das Arbeitsmedium strömt von der dritten Ausgangsseite 83 des dritten Kolbens 2 0 durch den zweiten Überströmungskanal 35 in die vierte Eingangsseite 84 des vierten Arbeitsraums 44. Die beiden Öffnungskanten 58, 60 des dritten und des vierten Kolbens 20, 22 öffnen dabei den zweiten Überströmungskanal 35 gleichzeitig. Dabei entspannt das Arbeitsmedium im Verhältnis der Volumina der beiden Arbeitsräume 42, 44 des zweiten Drehkolbenkompressors 14, vorzugsweise wieder auf Umgebungsdruck. Im weiteren Verlauf verlässt das auf Umgebungsdruck entspannte Arbeitsmedium die vierte Ausgangsseite 85 des vierten Kolbens 22 durch den zweiten Auslass 68. Von hier aus kann das Arbeitsmedium nach einer

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weiteren Behandlung wieder dem ersten Einlass 62 des ersten Drehkolbenkompressors 12 zugeführt werden.

Um den Einfluss eines im Bereich des zweiten Überströmungskanals 35 entstehenden schädlichen Volumens zu minimieren, schließt die vierte Schließkante 52 des vierten Kolbens 22 vor der dritten Schließkante 50 des dritten Kolbens 20, so dass das restliche in der dritten Ausgangsseite 83 befindliche Arbeitsmedium in den Bereich des zweiten Überströmungskanals 35 gepresst wird. Dabei ist der Druck des Arbeitsmediums in diesem Bereich annähernd gleich dem Druck der sich bildenden dritten Ausgangsseite 83 des dritten Arbeitsraumes 42. Somit kann ein schädlicher Druckverlust in dem dritten Arbeitsraum 42 beim Öffnen des zweiten Überströmungskanals 35 durch die dritte Öffnungskante 58 vermieden werden.

Damit das Arbeitsmedium durch den zweiten Drehkolbenkompressor 14 bei allen Lastzuständen der Wärmekraftmaschine 10 auf den Ansaugdruck am ersten Einlass 62 des ersten Drehkolbenkompressors 12, insbesondere auf Umgebungsdruck, entspannt werden kann, ist in dem Zylindergehäuse 26, wie in Fig. 3 dargestellt, eine Klappe 86 vorgesehen. Diese Klappe 86 verschließt einen Verbindungskanal 88, der die vierte Eingangsseite 84 des vierten Arbeitsraumes 44 mit dessen Ausgangsseite 85 verbindet. Wenn auf der vierten Eingangsseite 84 ein gewünschter Druck erreicht ist, so öffnet die Klappe 86. Bei weiterer Umdrehung des vierten Kolbens 2 2 strömt über den Verbindungskanal 88 Arbeitsmedium aus einem vorangegangenen Arbeitszyklus vom zweiten Auslass 68 in die vierte Eingangsseite 84 zurück. Somit kann der Druck in der vierten Eingangsseite 84 trotz anwachsenden Volumens des vierten Arbeitsraumes 44 konstant gehalten werden bis zum Ausstoß des Arbeitsmediums durch den zweiten Auslass 68. Die Klappe 86 wird hier bevorzugt selbsttätig betrieben, jedoch ist auch die Verwendung einer Klappe 86 denkbar, die sich selbsttätig bei einem Druckunterschied

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öffnet und durch eine Rückstellfeder oder durch eine Drehung des vierten Kolbens 22 wieder verschlossen wird.

Fig. 4 zeigt den prinzipiellen Aufbau der Wärmekraftmaschine 10 mit dem ersten und dem zweiten Drehkolbenkompressor 12, 14, die nach dem Joule-Prozess mit Regeneration arbeitet. Das Arbeitsmedium liegt bevorzugt in Umgebungsdruck mit dem Zustand V₀, p₀, T₀ vor und gelangt über den ersten Einlass 62 in den ersten Drehkolbenkompressor 12. Dort wird das Arbeitsmedium adiabat verdichtet und verläßt den ersten Drehkolbenkompressor 12 über den ersten Auslass 64 mit dem Zustand V₁, P₁, T₁. Das Arbeitsmedium gelangt in einen Gegenstromwärmetauscher 90 und anschließend in einen Erhitzer 92, wo es bei isobarer Wärmezufuhr die Wärmemengen Q₁ in dem Gegenstromwärmetauscher 90 und Q₂ in dem Erhitzer 92 aufnimmt. Dabei durchläuft das Arbeitsmedium einen quasistationären Fließprozess innerhalb des Gegenstromwärmetauschers 90 und des Erhitzers 92 und erfährt eine Zustandsänderung zu dem Zustand V₂, p₂, T₂. Dabei entspricht V₁ dem Volumen des zweiten Arbeitsraumes 40, V₂ dem Volumen des dritten Arbeitsraums 42 mit V₂ > V₁; P₁ dem Kompressionsdruck mit P₁ = p₂; T₁ der Kompressionsendtemperatur und T₂ der Austrittstemperatur aus dem Erhitzer 92.

Über den zweiten Einlass 66 gelangt das Arbeitsmedium in den zweiten Drehkolbenkompressor 14, wo es adiabat bis auf den Umgebungsdruck entspannt wird und über den zweiten Auslass 68 mit dem Zustand V₃, p₃, T₃ wieder austritt. Durch den Gegenstromwärmetauscher 90, der hier als Regenerator funktioniert, wird dem über den zweiten Auslass 68 austretenden Arbeitsmedium die Wärmemenge Q₁ entzogen. In einem Kühler 94 wird das Arbeitsmedium in einem isobaren, quasistationären Fließprozess in den Ausgangszustand V₀, p₀, T₀ gebracht, bevor es wiederum über den ersten Einlass 62 dem ersten Drehkolbenkompressor 12 zugeführt werden kann. Dabei ist V₃ das Volumen des vierten Arbeitsraums 44; p₃ der Druck am zweiten Auslass 68; T₃ die Temperatur am zweiten Auslass 68, V₀ das Volumen des ersten Arbeitsraums 38 mit

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^vo < ^V3' Po der Druck am ersten Einlass 62 mit p₀ = p₃; T₀ die Temperatur am ersten Einlass 62 mit T₀ < T₃.

Da das Verhältnis der Volumina des zweiten und des dritten Arbeitsraumes 38, 40 normalerweise nicht veränderbar ist, kann die zwischen dem ersten Auslass 64 und dem zweiten Einlass 66 zugeführte Wärmemenge nicht beliebig verändert werden, solange die Wärmezufuhr isobar erfolgen soll. Als baulich einfache Maßnahme ist zwischen dem Erhitzer 92 und dem zweiten Einlass 66 eine Drossel 96 vorgesehen, mit der das einströmende Arbeitsmedium so kontrolliert werden kann, dass der Druck im Erhitzer der Wärmekraftmaschine 10 konstant bleibt. Anstelle der Drossel 96 kann auch eine andere gebräuchliche Einrichtung wie ein gesteuertes Ventil od. dergl. zur Druckeinstellung eingesetzt werden (das Ventil schließt, wenn der dritte Arbeitsraum dieselbe Gasmenge aufgenommen hat, die der zweite Zylinder in den Erhitzer gefördert hat. Dabei entstehen keine Drosselverluste; es ist jedoch eine Vorrichtung zur Steuerung der Ventile notwendig) .

Die hier beschriebene Wärmekraftmaschine 10 könnte auch mit einem offenen Arbeitsmittelkreislauf betrieben werden. Wenn dabei beispielsweise Luft als Arbeitsmedium verwendet werden würde, könnte anstelle des Erhitzers 92 ein Brenner verwendet werden, wobei die Luft vor dem Brenner mit einem Brennstoff vermischt und in dem Brenner verbrannt werden könnte.

Claims (16)

Ansprüche

1. Drehkolbenkompressor (12, 14) mit mindestens zwei in einem Zylindergehäuse (26) koaxial angeordneten Drehkolben (16, 18; 22, 24), die auf einer gemeinsamen, in dem Zylindergehäuse (26) drehbar gelagerten Welle (24) festgelegt sind,

mit einer zwischen den Drehkolben angeordneten Zwischenwand (28, 30, 32, 34, 36),

wobei ein jeweiliger Umfangsabschnitt der Drehkolben zwischen einer Schließkante (46, 48, 50, 52) und einer Öffnungskante (54, 56, 58, 60) zumindest abschnittsweise im Radius dem freien Innenradius des Zylindergehäuses entspricht,

mit einem ersten und einem zweiten, durch einen ersten bzw. zweiten der Drehkolben im Zylindergehäuse begrenzten Arbeitsraum (38, 40, 42, 44), die jeweils durch eine Drehbewegung der Drehkolben im Volumen veränderbar sind,

wobei die Drehkolben so angeordnet sind, dass ein Arbeitsmedium durch einen Einlass (62, 66) in den ersten Arbeitsraum eingeleitet werden, entlang einer Strömungsrichtung durch einen in der Zwischenwand gebildeten Übers t romungskanal (31, 35) in den zweiten Arbeitsraum (4 0,44) bewegt werden und durch einen Auslass (64, 68) aus diesem austreten kann,

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wobei das Arbeitsmedium im Überströmungskanal durch Wirkung der Drehkolben ein schädliches Volumen ausbildet, und wobei die Umfangsabschnitte zwischen den Schließkanten und den Öffnungskanten so bemessen und ausgebildet sind, dass das schädliche Volumen zu keinem Betriebszeitpunkt entgegen der Strömungsrichtung strömen kann.

2. Drehkolbenkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand eines jeweiligen Umfangsabschnittes zwischen der Schließkante (46, 48, 50, 52) und der Öffnungskante (54, 56, 58, 60) der Drehkolben so bemessen und ausgebildet ist, dass das in einem Arbeitsraum (38, 40, 42, 44) befindliche Arbeitsmedium nicht gleichzeitig in diesen einströmen und aus diesem ausströmen kann.

3. Drehkolbenkompressor nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Schieber (70, 72, 74, 76), der mit einem der Drehkolben umfangseitig und mit der Zwischenwand stirnseitig dichtend abschließt und den Arbeitsraum in ein Einlass- und ein auszulassendes Volumen trennt.

4. Drehkolbenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Arbeitsraum

(38) ein größeres Volumen aufweist, als der zweite Arbeitsraum (40), der Drehkolbenkompressor (12) eine Verdichtung des Arbeitsmediums im Verhältnis der Volumina der Arbeitsräume erzeugt und das schädliche Volumen im Überströmungskanal bewirkt.

5. Drehkolbenkompressor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließkante des ersten Drehkolbens und die Schließkante des zweiten Drehkolbens bezüglich der Drehrichtung des Drehkolbenkompressors gleichzeitig den Überströmungskanal schließen und so eingestellt sind, dass die Öffnungskante des ersten Dreh-

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kolbens den ersten Arbeitsraum zum Überströmungskanal öffnet, nachdem die Öffnungskante (56) des zweiten Drehkolbens den Überströmungskanal (31) geöffnet hat.

6. Drehkolbenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Drehkolben durch Anpassung ihrer Umfangsform und Ausrichtung relativ zueinander so ausgebildet sind, dass eine maximale Strömungsgeschwindigkeit des Fluids im Überströmungskanal (31; 35) minimiert ist.

7. Drehkolbenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Drehkolben durch Anpassung ihrer Umfangsform und Ausrichtung relativ zueinander in Umfangsrichtung so ausgebildet sind, dass eine Strömungsgeschwindigkeit im Überströmungskanal (31) während einer Verdichtung des Arbeitsmediums zwischen dem 1,2- und dem 1,8-fachen der Drehgeschwindigkeit der Drehkolben, insbesondere das 1,5-fache, beträgt.

8. Drehkolbenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Drehkolben im Verlauf ihrer Umfangsform so ausgebildet und relativ zueinander auf der Welle (24) positioniert sind, dass

in einem ersten Umfangsabschnitt (a) die Kolbenradien deckungsgleich sind und dem freien Innenradius des Zylindergehäuses entsprechen,

in einem an den ersten Umfangsabschnitt anschließenden zweiten Umfangsabschnitt (b) der zweite Drehkolben seinen Umfangsradius in Umfangsrichtung früher verkleinert als der erste Drehkolben,

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in einem an den zweiten Umfangsabschnitt anschließenden dritten Umfangsabschnitt (c) der Radius des zweiten Drehkolbens konstant kleiner oder gleich dem Umfangsradius des ersten Drehkolbens ist und

in einem vierten, einen den dritten sowie den ersten Umfangsabschnitt anschließenden Umfangsabschnitt (d) der zweite Drehkolben seinen Umfangsradius in Umfangsrichtung früher vergrößert als der erste Drehkolben.

9. Drehkolbenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Überströmungskanal (31) eine Breite aufweist, die der Länge des zweiten Drehkolbens (18) in axialer Richtung entspricht.

10. Drehkolbenkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Arbeitsraum (42) ein kleineres Volumen aufweist als der zweite Arbeitsraum (44) und der Drehkolbenkompressor (14) eine Entspannung des Arbeitsmediums im Verhältnis der Volumina der Arbeitsräume bewirkt.

11. Drehkolbenkompressor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einlass des zweiten Arbeitsraumes (44) über einen Verbindungskanal (88) mit einem Auslass (85) des zweiten Arbeitsraums verbunden ist, und der Verbindungskanal (88) durch eine insbesondere automatisch steuerbare Klappe (86) verschließbar ist.

12. Drehkolbenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überströmungskanal von einem minimalen Radius der beidseits benachbarten Drehkolben begrenzt ist.

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13. Anordnung von mindestens zwei Drehkolbenkompressoren

(12, 14) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehkolbenkompressoren koaxial in einem gemeinsamen Zylindergehäuse angeordnet, auf einer gemeinsamen Welle (24) befestigt und durch eine an dem Zylindergehäuse befestigte und gegen dieses abgedichtete Trennwand (32) getrennt sind, wobei mindestens einer der Drehkolbenkompressoren zum Verdichten des Arbeitsmediums und mindestens einer der Drehkolbenkompressoren zum Entspannen des Arbeitsmediums eingerichtet ist, und wobei ein Auslass des ersten Drehkolbenkompressors mit einem Einlass des zweiten Drehkolbenkompressors verbunden ist.

14. Wärmekraftmaschine mit einer Anordnung von Drehkolbenkompressoren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Drehkolbenkompressor zum adiabaten Verdichten des Arbeitsmediums eingerichtet ist und die Anordnung so ausgerichtet ist, dass das Arbeitsmedium von einem ersten Auslass (64) des ersten Drehkolbenkompressors in einen Gegenstromwärmetauscher (90) und anschließend in einen Erhitzer (92) gelangen kann, wo diesem in einem quasi-stationärem Fließprozess Wärmemengen (Q₁, Q₂) isobar zugeführt werden,

das Arbeitsmedium nach dem Erhitzer durch einen zweiten Einlass (66) in den zweiten Drehkolbenkompressor (14) gelangen kann, wo es adiabat entspannt wird,

das Arbeitsmedium von dem zweiten Auslass (64) in den Gegenstromwärmetauscher (90) und anschließend in einen Kühler (94) gelangen kann und von dem Kühler (94) zu einem ersten Einlass (62) des ersten Drehkolbenkompressors gelangen kann.

15. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstromwärmetauscher (90) als Generator wirkt.

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16. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Erhitzer (92) und dem zweiten Einlass (66) eine Drossel (96) vorgesehen ist.