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Elektromagnetischer Schwingungsverdichter Es ist bekannt, daß bei
elektromagnetischen Schwingungsverdichtern der auf den Verdichterkolben wirkende
Druck eine Dämpfung hervorruft. Diese Dämpfung wirkt sich insofern nachteilig, und
zwar leistungsbegrenzend auf den Verdichter aus, als sie natürlich mit steigendem
Verdichterdruck ebenfalls zunimmt und dementsprechend der Schwingungsausschlag abnimmt.
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Man hat bereits diese Dämpfung benutzt, um den Verdichter in Resonanz
antreiben zu können, wobei also die Eigenschwingungszahl des Schwingungssystems
mit der Erregerfrequenz übereinstimmt. Es wird damit der Vorteil erreicht, daß die
Erregerkraft so klein wie möglich gehalten werden kann. Die Dämpfung ist in diesem
Fall notwendig, um den im Resonanzfall bekanntlich großen Schwingungsausschlag,
der praktisch zum Bruch der Federn führen würde, in brauchbaren Grenzen zu halten.
Diese Verdichter ergeben bei entsprechender Dämpfung wohl ausreichende Schwingungsausschläge
und annähernd gleichbleibende Leistung über einen größeren Druckbereich. Sie arbeiten
jedoch nur dann zufriedenstellend, wenn das Abstimmungsverhältnis zwischen Erregerfrequenz
und Eigenschwingungszahl der schwingenden Masse des Verdichters immer gleich bleibt,
nämlich den Quotient i des Resonanzfalles ergibt. Schon bei geringer Änderung des
Abstimmungsverhältnisses jedoch unter oder über i, die sowohl bei hohen Gegendrücken
als auch vor allem bei den in einem ungeregelten Stromnetz üblichen Frequenzschwankungen
eintreten kann, sinkt die Leistung des 'Verdichters unter einen brauchbaren Wert.
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Man hat diesen Nachteil dadurch zu vermeiden versucht, daß man die
Dämpfung bei gegebener
Leistung so klein wie möglich wählte. Dies
führte einmal zu verhältnismäßig großen und schweren schwingenden Massen mit dem
Nachteil erhöhter Bruchgefahr für die Federn und machte zum anderen besondere Regel-
und Sicherheitsvorrichtungen notwendig, um den Kolbenhub bei geringer Dämpfung,
beispielsweise beim Anfahren des Verdichters, in zulässigen Grenzen halten zu können.
Darüber hinaus konnte der obenerwähnte Nachteil auf diese Weise trotzdem nicht beseitigt
werden.
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Die Erfindung demgegenüber besteht darin, daß unter den bei einem'
ungeregelten Erregerstromnetz üblichen Bedingungen, daß größte Frequenzschwankungen
von -f- 5"/o auftreten, mindestens 5o"/" des Arbeitsinhaltes des Schwingungssystems
durch die Dämpfung entzogen werden.
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Ein derart ausgebildeter Schwingungsverdichter besitzt auch bei Änderung
des Abstimmungsverhältnisses, entsprechend den in einem ungeregelten Stromnetz möglichen
Frequenischwankungen von + 5/", immer annähernd gleichbleibende Schwingungsausschläge
und damit auch nahezu gleichbleibende Leistung über einen vollkommen ausreichenden
Druckbereich. Darüber hinaus werden durch die große Dämpfung in bekannter Weise
auch die bei den bekannten Schwingungsverdichtern im Resonanzfall auftretenden,
ebenfalls leistungsbegrenzenden Kipperscheinungen vollkommen vermieden. Ferner wird
gleichzeitig die schwingende Masse des Verdichters im Verhältnis zur Leistung kleiner
und jede Regel-oder Sicherheitsvorrichtung für die Steuerung des Kolbenhubes entbehrlich,
wodurch sowohl die Herstellung des Verdichters vereinfacht und verbilligt als auch
der Schwingungsverdichter betriebssicherer wird.
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Die Dämpfung kann dabei grundsätzlich auf jede beliebige Art erreicht
werden, beispielsweise durch Reibungsarbeit oder auf elektrischem Weg mittels einer
Wirbelstrombremse oder auch durch einen zusätzlichen Dämpfungskolben.
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In besonders vorteilhafter Weise wird jedoch erfindungsgemäß die gesamte
gewünschte Dämpfung furch den Verdichterkolben selbst, also durch einen Verdichterkolben
mit entsprechend größerer, wirksamer Fläche bewerkstelligt. In überraschender Weise
wird nämlich dabei trotz der im Verhältnis zu den bekannten Schwingungsverdichtern
erheblich größeren Dämpfung der Wirkungsgrad des Schwingungsverdichters nicht verringert,
sondern sogar noch etwas verbessert. Der Grund hierfür ist darin zu suchen, daß,
da mit gleichem Ausschlag gearbeitet wird, mit wachsendem Kolben die den Wirkungsgrad
beeinträchtigende Werkstoffdämpfung und Reibung weniger zunimmt als der Hubraum
und damit die Leistung des Verdichters.
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Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, daß die Resonanzkurve
des Schwingungsausschlages eines bekannten Verdichters infolge der geringen Dämpfung
zu steil ist und zur Erzielung einer auch bei Änderung des Abstimmungsverhältnisses
nahezu gleichbleibend großen Leistung flacher werden muß. Dieses Ziel wird erfindungsgemäß
durch eine im Gegensatz zu deri bekannten Schwingungsverdichtern große Dämpfung
erreicht.
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In der Abbildung ist in einem Diagramm der Unterschied zwischen der
Resonanzkurve des Schwingungsausschlages eines bekannten und der eines erfindungsgemäßen
Verdichters veranschaulicht.
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Auf der Ordinate ist dabei der Wert des Abstimmungsverhältnisses und
auf der Abszisse die Schwingweite a aufgetragen.
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Die steile Resonanzkurve i entspricht einem bckannten Schwingungsverdichter
mit beispielsweise 20°/" Leistungsentzug durch die Dämpfung, die fla-he Resonanzkurve
2 dagegen einem erfindungsgemäßen Schwingungsverdichter mit einen: Entzug von beispielsweise
5o°/" des Arbeitsinhaltes durch die Dämpfung.
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Es ist daraus ohne weiteres ersichtlich, daß bei Änderung des Abstimmungsverhältnisses
beispielsweise von i auf o,95 oder 1,05 die Schwingweite des bekannten Verdichters
so wesentlich abnimmt, nämlich um 59°/0, daß die erzielbare Leistung einen unbrauchbaren
Wert erreicht, während die Schwingweite des erfindungsgemäßen Verdichters unter
den gleichen Bedingungen um weniger als die Hälfte, nämlich nur um 28"/", abnimmt.
Dies bedeutet, daß die Leistung des erfindungsgemäßen Schwingungsverdichters auch
bei Änderung des Abstimmungsverhältnisses ausreichend und wirtschaftlich bleibt.
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Praktische Versuche haben ergeben, daß die untere Grenze für die Dämpfung
im Sinn der Erfindung im allgemeinen dann beginnt, wenn annähernd 5o"/" des Arbeitsinhaltes
durch die Dämpfung entzogen werden. Dieses Maß liegt natürlich keineswegs fest,
sondern ändert sich je nach der verlangten Leistung des Verdichters und den in dem
jeweiligen Stromnetz vorhandenen größten Frequenzschwankungen. Als allgemeine Regel
für die Ausbildung eines Verdichters im Sinne der Erfindung gilt daher, die Schwingungsdämpfung
bei größtmöglichem Wirkungsgrad des Verdichters so groß zu wählen, daß keine nachteilige
Beeinflussung der Leistung und des Arbeitsbereiches des Verdichters durch Druckänderungen
oder Frequenzschwankungen eintreten kann.