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Drehkolbenverdichter Die Erfindung bezieht sich auf solche bekannten
Drehkolbenverdicliter. bei welchen in einem gemeinsamen, aus zwei zylindrischen
Teilen bestehenden Gehäuse ein Arbeitskolben von im Profil tropfenförmiger Gestalt
und ein von zwei Zylinderflächen begrenzter Widerlagerkolben im gleichen Drehsinn
und mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit umlaufen und zusammenarbeiten. wobei
am Arbeitskolben eine Dichtungskante oder schmale Dichtungsfläche und am Widerlagerkolben
zwei Dichtungskanten wirksam sind.
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Die Erfindung besteht darin. daß der Arheitskolben von dem Zeitpunkt
der Beendigung des Ausschuhs des zu fördernden Arbeitsmittels in die Druckleitung
an bis zum Beginn des nächsten Verdichtungshubes eine Leerlaufbewegung im Saugeraum
ausführt, während der alle zwischen den beiden Kolben und der Gehäusewand liegenden
Räume lnit dein Saugeraum in Verbindung stehen, so da>j in keinem dieser Räume eine
Verdichtung eintreten kahl, und die so lange andauert, bis durch Widerlagerkolhen.
Arbeitskolben und Gehäuse derjenige Raum abgeschlossen ist, dessen Inhalt vorn Arbeitskolben
nahezu restlos ausgeschoben werden kann.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in vier Aucfiilirungsbeispielen
schematisch veranscliaulicht. und -zwar sei -zunächst die in den Abb. 1 bis .4 dargestellte
Drelikolbenmaschine Llrcc llrielie 1l. Das Gehäuse der Drehkolbenmaschine besteht
aus zwei hohlzylindrischen Gehäuseteilen i und 2, die sich regenseitig durchdringen
und an die sich ein breiter Saugstutzen G und ein schmaler Druckstutzen `; anschließen.
Im Gehäuseteil i ist konzentrisch zti ihm ein Arbeitskolben 3 um eine Achse 14.
drehbar. dessen von drei Kreisbogen R. 9 und i o begrenztes tropfenförmiges Profil
aus Abb. i ersichtlich ist und dessen Kante .4 mit geringem Spiel bis an die Wand
des Gehäuses r lieranreiclit. Konzentrisch zum Gehäuseteil 2 ist ein Dichtungskolben
um eine Achse 13 drehbar. Sein Profil wird durch zwei 11. 1 _ begrenzt. Die
unter sich gleich langen. von den Punkten --, y, zc, ausgehenden Radien a. h und
c der Zylinderflächen <9, io und 12 sowie die Summe der Krümmungsradien d und
e der Zylinderflächen 8 und i i sind gleich dem Abstand v-.r der Achsen i3 und 14.
Die beiden Kolben 3 und ; sind dabei so auf ihren Achsen festgeheilt, daß die Symmetrieebene
des Arbeitskolbens 3 bei allen Lagen. die die Kolben 3 und 5 während des Betriebes
zueinander einnehmen. auf der Verbindungsebene der Kanten io und : ; des Dichtungskolbens
senkrecht steht (s. z. B. Abb. 2). Der Querschnitt des Druckstutzens ; ist durch
eine Wand 16 unterteilt, so daß eine größere und eine kleinere öftnung entstehen,
die durch Klappen 1; und 18 (z. B. von der Achse des
Arbeitskolbens
aus) zwangsläufig gesteuert werden. ' Die Wirkungsweise der beschriebenen Drehkolbenmaschine.
die bei der durch die Pfeile kenntlich gemachten gleichförmigen Drehrichtung der
Kolben 3, ; als Verdichter arbeitet, ist aus den Abb. i bis 4 zu ersehen. Das zu
verdichtende 'Medium tritt durch den Stutzen ö ins Gehäuse ein. Von dein Augenblick
an. in dem die Kante 4 des Arbeitskolbens 3 den Punkt 1 5 des Gehäuses passiert
(Abb. il und die Kante ig des Dichtungskol-
bens 5 an der Durchdringungskante
so der beiden Gehäuseteile steht, ist der Verdichtungsraum 21 abgeschlossen. und
der Verdichtungsvorgang beginnt. Er dauert bis zu der in Abb. ? dargestellten Lage
der Kolben 3, 3. In diesem Augenblick hat der Druck (fies verdichteten Zvliiiderinlialts
den gewünschten Höchstdruck erreicht. Die Klappen 1; und 18 werden dann geöffnet.
und der Ausschub beginnt. Wenn dann die Kolben 3. 3 die Stellung nach Abb.3 erreicht
haben. schließt die Klappe i; die große Off-Z, de. Stutzens ; ab. und das ini Raum
21 befindliche verdichtete Medium wird nunmehr bis auf den aus Abb. 4 ersichtlichen
kleinen Rest durch die von der Klappe 18 gesteuerte Otfnung ausgeschoben. Beim L
berschreiten der holbeiistellung nach Abb. .l wird auch die Klappe 18 geschlossen.
und der noch in dem kleinen dreieckigen Raunl 21 (Abb. 4) befindliche geringe Rest
des verdichteten -Mediums entweicht und verpufft während des Weiterganges der Kolben
3, 3 durch die Spalten zwischen den Kolben und der Gehäusewand. Bei dein nun folgenden
ungefähr i 8o ° betragenden Leerlauf-weg der Kolben 3 und 3 entstehen zwischen den.holben
und der Gehäusehand keine geschlossenen Räume. Vielmehr sind alle Zwischenr iiunie
finit dem Saugstutzen in Verbindung, so daß so lange keine Arbeit geleistet wird.
his die Spitze 4. des Arbeitskolbens wieder den Gehäusepunkt 1 5 und die Kante i
g des Dichtungskolbens den Gehäusepunkt 2o erreicht haben. Die Kolben nehmen dann
wieder die Stellung nach Abb. i ein. und in die-"(!in Augenblick beginnt (las oben
geschilderte Arbeitsspiel von neuem.
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Um eine größere Dichtungsfläche des Arbeitskolbens 3 gegen das Gehäuse
zu bekominen, kann an Stelle (leg Kante .4 a111 Arbeitskolben eine schmale zylindrische
Fläche (Abb. _#) vorgesehen' werden. In diesem lalle schneiden .ich demiiacli die
beiden blanken oa und io° des Arbeitszylinders nicht mehr in der Kante 4 a11 der
7.vlinderwanduiir, sondern treffen sich erst außerhalb des Gehäuses i. Die Lage
der Krünimungsacbsen v und s der Flanken () uni- ro (Abb. i-) yerschieilt .ich dann
je auf einem durch den Drehpunkt x des Arbeitskolbens 3 geschlagenen Kreise nach
y' bzw. z1. Die Radien a bzw. b der zylindrischen Flanken ya und tcbleiben jedoch
gleich (leih Abstand z--.1: der Drehachsen 13, 1.1 des Arbeits- und Dichtungskolbens.
Der Dichtungskolben ; erhält infolge der Änderung der Gestalt des Arbeitskolbens
3 an Stelle der beim zuerst beschriebeneil Ausführungsbeispiel zylindrisch gestalteten
Flanke 12 eine aus zwei zyliiidrisclien Flankenteilen =; und .24 zusammengesetzte
Flanke, die beide nach dem Radius c um die Mittelpunkte wt und -.-= gekrümmt sind
und die Flanke i i in den Steuerkanten io' und 2;" schneiden.
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Die Flanke 12 (Abb. i ) bzw. die Flanken 23 und 24 (Abb. 5) des Dichtungskolbens
haben nicht die Bedeutung der Flanken (t und io bzw. g° und io° des Arbeitskolbens,
weil sie nicht unbedingt abzudichten brauchen. Sie könnten deshalb, nenn besondere
Gründe (z. B. eine Erleichterung des Dichtungskolbens@ dies erfordern sollten. auch
anders gestaltet werden. Ihre Form darf jedoch nicht über die Gestalt der Zvlinderfläclien
12 bzw. 23, 2.1 hinausragen, da sollst die Kolben 3 und ; nicht voneinander freischlagen
würden. Dagegen müssen die Kanten i g und 2.# als dichtende Kanten ihre Form unbedingt
beibehalten.
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Die fortschrittliche Wirkung der beschriebenen Drehkolbenmaschine
besteht einmal in der sehr einfachen Gestaltung der zusammenarbeitenden Teile, Kolben
3 und 5 und Gehäuse 1. 2, deren Begrenzungsflächen sämtlich einfach und billig herzustellende
Z_vliiiderflächen sind, außerdem aber darin, (1a13 durch das eigenartige Zusammenarbeiten
der beiden Kolben 3 und 5, die Unterteilung des Auslaßstutzens 7 und die zweckmäßige
Steuerung der Klappen 1; und i S die beschriebene Drelikolbenmaschine im Vergleich
mit bekannten Vorschlägen einen verschwindend kleinen schädlichen Raum aufweist,
so daß das verdichtete Gas bei jedem Arbeitshub bis nahezu auf den allerletzten
Rest vollständig aus dem Verdichtungsraum ausgeschoben wird. Schließlich bietet
der beschriebene Drelikolbenverdicliter gegenüber solchen bekannten Gebläsen, bei
denen ein selig großer Arbeitskolben von (leg Form des beschriebenen Arbeitskolbens
und ein sehr kleiner Dichtungskolben von (leg Form des beschriebenen Dichtungskolbens
zusammenarbeiten. denVorteil. dal während des Leerhubes kein -eschlo@sener Rauin
entsteht. in dein wie bei der bekannten Einrichtung ein Teil des Mediums erst verdichtet
und dann nutzlos wieder eilt-Tannt wird.
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Statt der Klappen 1-. 18 können auch
andere Abschlußorgane.
wie Drehschieber u. d'-1., in dem Auslalistutzen angeordnet werden, sofern ihre
Steuerung den gleichen Bedingungen entspricht, wie sie mit Bezug auf die
Klappen i; und 18 oben erläutert worden sind. Läßt inan die Kolben des beschriebenen
Drehkolbenverdichters im entgegengesetzten Sinne umlaufen. so könnte er auch als
Kraftmaschine ausgebildet werden.
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Durch Zusammenarbeitenlassen von zwei oder mehr Arbeitskolben 3 mit
einem gemeinsamen Dichtungskolben 3 (Abb.6 und ;) wird eine gute Raumausnutzung
ermöglicht und an Gewicht und Herstellungskosten gespart.