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Umlaufender Verdichter mit Drehklappen Die Benutzung von umlaufender
Flüssigkeit in Verdichtern ist an sich bekannt, aber in den bekannten Wasserringverdichtern
nicht genügend wirtschaftlich, weil der umlaufende Wasserring am festliegenden Gehäuse
verhältnismäßig hohe Reibungsverluste und vor dem Verdichtungsvorgang bedeutende
Stoßverluste erleidet, die mit der Kombination von Schleuder- und Turbinenwirkung
in ein und derselben Radschaufelung unvermeidlich verknüpft sind. Auch zeigen derartige
Wasserringverdichter vielfach den Nachteil, daß die Wasseroberflächen innerhalb
der Radzellen zerspritzen, wodurch eine unerwünschte Anfeuchtung der verdichteten
Gase entsteht.
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Es sind auch Verdichter mit umlaufendem Gehäuse bekannt, bei denen
die Drehklappen einerseits am mitumlaufenden Gehäuse, andererseits an konzentrisch
,zum feststehenden Steuerzylinder sich drehenden Ringen angelenkt sind. Diese Verdichter
ermangeln aber des Flüssigkeitsringes. Erst durch diesen wird erfindungsgemäß nicht
nur der Ansaugewirkungsgrad wesentlich verbessert, sondern es werden auch die vielen
bewegten Innenteile des Drehkolbenverdichters selbsttätig geschmiert. Erst dadurch
werden solche Verdichter für höhere Verdichtung geeignet, und die sonst erforderliche
Einzelschmierung der umlaufenden Zapfen und der Lagerstücke von außen her kann fortfallen.
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Die Erfindung ist auf den Zeichnungen beispielsweise dargestellt,
ist aber nicht auf Verdichter beschränkt, sondern auch für Kraftmaschinen zur Umsetzung
von Gas- oder Dampfdruck anwendbar.
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In den Abb. i und 2 ist ein. umlaufendes Gehäuse i mit seitlichen
Deckeln 2 und 3 gezeigt, das von den Lagern 4 und 5 getragen und an seinem Umfang
von Riemen, Zahnrädern u. dgl. oder unmittelbar von einem Elektromotor angetrieben
wird. Exzentrisch zu diesem umlaufenden Gehäuse i ist ein festliegender Steuerzylinder
6 mit Eintrittsöffnungen 7 und Austrittsöffnungen 8 angeordnet, der an die Rohrleitungen
g und io für den Ein- bzw. Austritt des zu verdichtenden Gases oder Dampfes angeschlossen
ist. Konzentrisch zum umlaufenden Gehäuse i sind in den mitlaufenden Deckeln 2 und
3 die Lagerbüchsen i i angeordnet, in welchen die Außenzapfen 12 und 13 der Drehklappen
14, deren Außenkanten mit Gelenkbolzen 15 o. dgl. versehen sind, drehbar
gelagert sind. Die Innenkanten der Drehklappen 14, ebenfalls mit Gelenkbolzen 16
ausgerüstet, sind im allgemeinen sämtlich verschiebbar, und zwar mit Rundzapfen
i 7 und i 8 in Ringnuten i9 und 2o konzentrisch zum Steuerzylinder 6 gelagert. Die
Ringnuten i9 und 2o sind in Lagerringen 2 i und 22 untergebracht, die sich dann,
von den Drehklappen i4 durch bloße Reibung mitgenommen, um den Steuerzylinder 6
frei zu drehen vermögen. Doch ist es auch vorgesehen, eine einzige dieser Drehklappen
nur drehbar, aber nicht verschiebbar mit den Lagerringen 21, 22 zu verbinden und
diese zwangsläufig mitzuschleppen. Die
Ausrüstung der Drehklappenkanten
mit Gelenkbolzen o. dgl. ermöglicht in jeder Klappenlage außen und innen ein pressungsfreies
dichtes Anlegen gegenüber den Zylinderflächen.
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Zwischen den einzelnen Drehklappen 14, die beim Umlauf mit dem sie
mitnehmenden Gehäuse i ihre gegenseitige Lage verändern, sind schmierfähige Flüssigkeitskolben
23 eingeschlossen. Somit entstehen zwischen den Flüssigkeitsoberflächen und dem
festliegenden Steuerzylinder 6 fast bis auf Null veränderliche Räume, in denen sich
alle bekannten Verdichtungs- oder Ausdehnungskreisprozesse von Gasen oder Dämpfen
abspielen können.
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Auf solche Weise sind die bei Wasserringverdichtern üblichen Gehäusereibungsverluste
deshalb vermieden, weil das Gehäuse zugleich mit der Flüssigkeit umläuft. Die Wasserstoßverluste
der bekannten Wasserringverdichter sind deshalb vermieden, weil ein und dieselbe
Flüssigkeitsmenge dauernd zwischen zwei benachbarten Drehklappen bleibt. Es besteht
kein geschlossener Wasserring, und es gibt daher auch keinen Flüssigkeitsstoß. Die
Spritzverluste lassen sich endlich durch eine besondere Maßnahme vermeiden, die
innerhalb des Rahmens der Erfindung von Bedeutung ist; diese Maßnahme besteht darin,
daß durch richtige Wahl der Abmessungen, insbesondere der Exzentrizität, von Steuerzylinder
6 und Gehäusezylinder i die relativen Beschleunigungen der Oberflächen eines jeden
Flüssigkeitskolbens zwischen den benachbaren Drehklappen hinreichend kleiner gehalten
werden als die Schleuderbeschleunigungen gegenüber dem Drehmittel des umlaufenden
Gehäuses i. Wenn nämlich zwischen zwei schwingenden Drehklappen ein Flüssigkeitskolben
mit bestimmter Flüssigkeitsmenge eingeschlossen ist, so bleibt der Abstand des Spiegels
oder der Oberfläche des Flüssigkeitskolbens vom Drehmittel während des Umlaufs nicht
konstant, sondern er ändert sich mit dem Schließen und Öffnen der Klappen, abhängig
von deren Formgebung. Der Flüssigkeitsspiegel des Kolbens erhält also innerhalb
des umlaufenden Gehäuses relative Hubbewegungen mit bestimmten Beschleunigungen.
Diese relative Hubbewegung umlaufender Flüssigkeitsspiegel führt nach bekannten
Gesetzen der Hydraulik unter Umständen zum Zerspringen, dann nämlich, wenn die radikal
nach innen gerichtete Spiegelbeschleunigung an irgendeinem Punkt der Umlaufbahn
größer wird als die entgegengerichtete Schleuderbeschleunigung. Ein derartiges Zerspritzen
der Spiegelflächen bei ihrer relativen Umkehr von innen nach außen würde aber den
Verdichter wertlos machen.
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Die erläuterte Anordnung läßt sich unter Beibehaltung der vorerwähnten
Vorzüge kinematisch umkehren, etwa in dem Sinn, daß der Antrieb der Drehklappen
von den inneren Lagerringen ausgeht und das Gehäuse durch Reibung mitgenommen wird
oder auch besonderen äußeren Antrieb. erhält.
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Die Drehklappen können vorwärts oder rückwärts geneigt angeordnet
sein: Die Füllung der Zellen mit Verdrängerflüssigkeit, die während des Betriebs
nach Bedarf stetig ersetzt wird, ausgehend etwa von den Lagern ¢ oder 5, kann zu
Regelungszwecken verändert werden.