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Mehrstufige Drehkolbenmaschine mit zentrisch gelagerten Kolbenkörpern
Den Gegenstand der Erfindung bildet eine mehrstufige Drehkolbenmaschine mit zentrisch
gelagerten Kolbenkörpern, bei welcher das Überströmen des Druckmittels von Stufe
zu Stufe in axialer Richtung durch die Kolbenkörper erfolgt und letztere mit den
Zylindern aus Scheiben zusammengesetzt sind. Nach der Erfindung liegt eine Höchstdruckstufe
in der Mitte der Maschine, an welche sich beiderseitig in Richtung der Achse Mittel-
und Niederdruckstufen anschließen. Hierdurch wird ein gleichmäßiger Temperaturabfall
von der Mitte nach den beiden Seiten der Maschine gesichert. Dieser gleichmäßige
Temperaturabfall ist von höchster Wichtigkeit für Maschinen, welche, wie die Drehkolbenmaschine
nach der Erfindung, mit sehr starkem Temperaturabfall arbeiten und daher im Maschinenkörper
sehr hohen Beanspruchungen und Zustandsänderungen ausgesetzt sind. Es ist daher
auch die gleichzeitige Anwendung der an sich bekannten Bauart der Zylinder- und
Kolbenkörper aus Scheiben für den Betrieb einer solchen Maschine Vorbedingung, da
nur hierdurch im Zusammenhang mit dem gleichmäßigen symmetrischen Temperaturabfall
die nötigen Ausgleiche der Körperausdehnung und die erforderlichen Abdichtungen
erhalten werden. Durch das Zusammenwirken der beiden Anordnungen wird daher ein
so guter Wirkungsgrad der Maschine erreicht, welcher bisher den bekannten Maschinen
ähnlicher Gattung gefehlt hat.
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Es ist wohl eine symmetrische Anordnung mehrerer Arbeitsstufen für
Drehkolbenmaschinen mit exzentrisch gelagerten Kolbentrommeln und in diesen hin
und her gleitenden Schieberkolben bekannt, bei denen das Betriebsmittel in axialer
Richtung durch die verschiedenen Stufen strömt. Jedoch findet hier der Übergang
des Treibmittels von Stufe zu Stufe, und zwar von der in der Mitte der Maschine
liegenden Höchstdruckstufe zu den seitlich von dieser liegenden Mitteldruckstufen
und von diesen zu den weiteren, seitlich ganz außen liegenden Niederdruckstufen
im Gehäuse, d. h. außerhalb der Kolbenkörper,' statt, was den guten Temperaturausgleich
hindert und keineswegs die gleiche innere Anpassung an die Zustandsänderungen bei
großem Temperaturabfall wie bei der Anordnung gemäß der Erfindung erreichen läßt.
Große Dampfverluste durch Abkühlung und Spannungsverluste durch Strömungswiderstände
sind die weitere Folge. Gerade bei Drehkolbenmaschinen mit zentrisch gelagerten
Kolbenkörpern und im Gehäuse gelagerten drehbaren Steuerwalzen ist es nämlich durch
die ungleiche Wärmeausdehnung sehr schwer, eine Übereinstimmung im Zusammenarbeiten
sämtlicher umlaufenden Teile zu erlangen, so daß hier ganz besonders eine gute Ausbildung
zur Erzielung guter Arbeitsbedingungen nötig ist, wenn ungleiche Ausdehnungsverhältnisse,-
die mit Druck- und Treibmittelverlusten verbunden sind, vermieden werden sollen.
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Weiterhin ist es nicht neu, bei zweistufigen Drehkolbenmaschinen mit
zentrisch gelagerten Kolbenkörpern den Übertritt des Treibmittels von der Hochdruck-
zur Niederdruckstufe durch
die Kolbenkörper hindurch in axialer
Richtung zu bewirken. Bei diesen Maschinen ist aber neben der Hochdruckstufe nur
auf einer Seite derselben eine Niederdruckstufe vorgesehen. Mitteldruckstufen auf
beiden Seiten der Hochdruckstufe sind überhaupt nicht vorhanden. Es können also
hier die Schwierigkeiten gar nicht auftreten; die gemäß der Erfindung zu überwinden
sind.
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Die Zeichnung zeigt im Längsschnitt z. B. eine Ausführungsform gemäß
der Erfindung bei einer Drehkolbenmaschine mit im Gehäuse gelagerten drehbaren Widerlagscheiben.
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Die Hauptwelle x trägt die einzelnen aus Scheiben zusammengesetzten
Kolbenkörper 2, 3, q. der verschiedenen Druckstufen, welche von der Mitte aus zu
beiden Seiten der höchsten Druckstufe angeordnet sind. Das Gehäuse besteht aus zwei
festen Seitenteilen 5, während die übrigen Gehäuseteile aus zusammengesetzten Scheiben
6 bestehen.
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Den Kolbenkörpern 2, 3, 4. gegenüber liegen die zugehörigen Steuerwalzen
oder Widerlag-Scheiben 7, 8, 9 auf Steuerwellen zo. Die Ausgestaltung der Treibzähne
kann verschieden sein. Sie ist nicht besonders angegeben, weil sie nicht zum Gegenstand
der Erfindung gehört.
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Das Druckmittel strömt von einer mittleren Kammer zz aus zunächst
in den Hochdruckkolbenkörper 2 entsprechend den Pfeilen 12, während die Überströmung
an den entsprechenden Stellen des Kolbens in Richtung der Pfeile 13 aus der ersten
Stufe in die zweite Stufe stattfindet. Die weiteren Überströmungen finden in die
nächste Stufe nach den Pfeilen 1q., das Ausströmen des Druckmittels in die Ausström-2
kammern 16 der seitlichen Gehäuseteile nach den Pfeilen 15 statt. Die Anordnung
der Stufen in dieser Form hat den Vorteil, daß die in den seitlichen Gehäuseteilen
befindlichen Lager durch die Niederdruckstufen nur geringen Druck und niedrige Temperaturen
erhalten. Bei einem Verdichter ist der Weg der Gase entgegengesetzt.