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Umlaufender Verdichter mit Drehklappen und Flüssigkeitskolben Durch
das Patent Sao 399 und das Zusatzpatent 537 942 sind für umlaufende Kraft-und
Arbeitsmaschinen mit Drehklappengetrieben, in deren Zellen Flüssigkeitskolben in
völliger gegenseitiger Absperrung während des Umlaufs ein und aus schwingen, besondere
bauliche Maßnahmen bekannt geworden, um sowohl bei äußerem als auch bei innerem
Antrieb der Klappen die Flüssigkeitsspiegel gegen Zerspritzen zu sichern. Diese
grundsätzlich wichtigsten baulichen Maßnahmen, durch welche erst derartige Drehklappengeti-iebe
für Kraft- und Arbeitsmaschinen brauchbar werden, bestehen bekanntlich in einem
hinreichend kleinen Verhältnis der Exzentrizität zwischen Lauf- und Steuerzylinder
zum Durchmesser des letzteren bzw. des Spiegelhubs zum kleinsten Spiegelabstand
vom Wellenmittel sowie in der Versteifung der Flüssigkeitsspiegel durch Zwischenrippen.
Nur durch diese Maßnahmen lassen sich die radialen Beschleunigungen aller Spiegelteile
hinreichend weit unter ihrer Schleuderbeschleunigung halten, läßt sich der unentbehrliche
Zusammenhalt aller Spiegelteile bei hoher Hubzahl sichern.
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Daneben zeigen die Ausführungsbeispiele der vorerwähnten Ausgangspatente
eine aus älteren Zellenmaschinen bekannte weitere .NIaßnahme, um einen günstigen
'mechanischen Wirkungsgrad des Getriebes zu erzielen, und zwar besteht sie darin,
den Laufzv linder, der die Flüssigkeitskolben einhüllt, an deren Umlauf teilnehmen
zu lassen. Diese Maßnahme ist nun beim Drehlclappenantrieb von innen her nicht .ohne
erhebliche bauliche Schwierigkeiten durchführbar. Der "!.weck der vorliegenden Erfindung
besteht also darin, diese letztere Maßnahme durch einfachere und wirkungsvollere
zu ersetzen, die allerdings an sich, ebenso bekannt wie der mitumlaufende Außenzylinder,
ebensowenig wie dieser für sich allein hinreichen, um betriebsbrauchbare Drehklappenmaschinen
für gasförmige Betriebsmittel entstehen zu lassen, sondern die ebenfalls erst in
Kombination mit den eingangs erwähnten Mitteln zur Erzielung spritzfreier Kolbenhübe
zum Ziel führen.
Der Erfindungsgegenstand ist in der Abbildung,
einem Schnitt senkrecht zur Drehachse, dargestellt, und zwar wiederum beispielsweise
für einen Luftverdichter; die Erfindung ist aber selbstverständlich nicht auf solche
beschränkt, sondern auch für Kraftinaschinen bestimmt und geeignet, in deren Zellen
in bekannter Weise die Kreisprozesse von Dämpfen oder Brenngemischen sich abspielen.
Der Ringkörper i, angetrieben von der Welle 2, trägt an Rippen 3 die Drehklappen
4 und läuft mit ihnen und den zwischen ihnen eingeschlossenen Flüssigkeitskolben
5 im Gehäuse 6 um, in dessen Seitenwänden 7 die Steueröffnungen 8 für das Ansaugen
der Luft und die Steueröffnungen 9 für das Ausschieben verdichteter Luft angeordnet
sind. Der Ringkörper i bzw. die Welle :2 sind, wie hier nicht besonders gezeichnet,
in üblicher Weise gegenüber den Seitenwänden des Gehäuses abgedichtet.
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Die Drehklappen q. besitzen in dem hier gewählten Beispiel die Form
und die Lagerungsart von Drehschiebern mit kreisförmiger Dichtungsfläche an Rippen,
völlig nach Art der bekannten sogenannten Tuboflexpumpen, die ohne besondere äußere
Führung, nur unter der Differenz von Schleuderwirkung und Auftrieb, dauernd an der
Gehäusewand entlang gleiten. Die Auflagerdrücke dieser Drehschieber sind bekanntlich
fast unabhängig von den Flüssigkeitsdrücken zwischen ihnen, und sie lassen sich
durch die Wahl von spezifisch leichten Baustoffen oder auch Hohlkörpern mit einem
so erheblichen Auftrieb versehen, daß sie angesichts der Kühlwirkung der Flüssigkeit,
die sie umhüllt und sich zwischen ihre Laufflächen einschiebt, mäßige Reibung und
Abnutzung versprechen. Damit ist das eine der neuen, zur Kombination mit der Spritzsicherheit
bestimmte bauliche Mittel erläutert, durch welches der mitumlaufende Außenzylinder
der älteren Bauart ersetzt werden soll.
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Das andere für die neue Kombination bestimmte Mittel besteht in der
aus der Abbildung ersichtlichen Häufung der Klappenhübe pro Umdrehung, bewirkt durch
die unrunde Form des umschließenden Laufzylinders, der natürlich infolge dieser
veränderten Form nicht mehr an der Umlaufbewegung der Klappen teilnehmen kann, sondern
festliegt. In dem hier gewählten Beispiel werden die an der Lauffläche entlang gleitenden
Klappen veranlaßt, bei jeder Umdrehung des Ringkörpers zweimal einen Doppelhub auszuführen
und somit auch die zwischen ihnen eingeschlossenen Flüssigkeitskolben. In den Arbeitsräumen
über den Flüssigkeitsspiegeln spielen sich dementsprechend bei jeder Umdrehung zwei
volle Arbeitsprozesse ab statt eines einzigen. Dadurch wird nicht nur der für alle
Umlaufmaschinen wertvolle Druckausgleich gegenüber der Welle erzielt, sondern auch
ein viel besseres Verhältnis zwischen der Innenleistung der Maschine und der Gehäusereibung.
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Es ist allerdings auch schon bei bekannten Zellenrädern mit einem
gemeinsamen ungeteilten Flüssigkeitsring vorgeschlagen worden, die Flüssigkeitsspiegel
bei jeder Umdrehung öfter als einmal spielen zu lassen, ebenfalls mit Hilfe von
unrunden Gehäusen, z: B. im amerikanischen Patent 1 09¢9i9 vom Jahr 1914. Aber bei
diesen Maschinen handelt es sich um Umlaufräume am Radumfang, in welchen das aus
den Radzellen austretende Hubvolumen der Flüssigkeit umläuft,-und um freie Flüssigkeitskolben,
deren Austrittsbewegung durch die Spiegel- und Schleuderdrücke beeinflußt wird und
sich mit ihnen verändert. Die Strömung in solchen Umlaufräumen außerhalb des Rades
ist eine durchaus ungeordnete, und es ist ausgeschlossen, alle Flüssigkeitsteile
aus ihnen wieder stoßfrei in das Rad zurückzuführen. Somit sind solche Umlaufräume
schon in kreisrunden Gehäusen Wirbelgebiete und die Quellen von schweren Energieverlusten,
und ihre Häufung in unrunden Gehäusen müßte aus dem Rad eine Wasserbremse werden
lassen. Bei Drehklappengetrieben gibt es aber keine Räume außerhalb des Rad- und
Klappenbereichs, keine Wirbelgebiete und keine Stoßverluste, und die Vorzüge der
Häufung von Klappenhüben pro Umdrehung lassen sich ohne Inkaufnahme von derartigen
Nachteilen benutzen. Insofern bringt also die Benutzung mehrfacher Kolbenhübe pro
Umdrehung auf dem Gebiet der Drehklappengetriebe Vorteile, die bei den vorbekannten
Zellenrädern mit gemeinsamem Flüssigkeitsring nicht in gleichem Maße erzielbar sein
könneid.
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Es wurde bereits erwähnt, daß der Erfindungsgegenstand auch für Kraftmaschinen
bestimmt ist, wenn auch seine Wirksamkeit relativ in Maschinen mit niedrigen Arbeitsdrücken
am stärksten fühlbar wird. Bei solcher Verwendung kann die seitliche Ab-
dichtung
des Ringkörpers gegenüber den Steuerwänden in einer der bei den sog. Pendelringgasturbinen
'üblichen Bauformen erfolgen.
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Die Gehäuseform kann grundsätzlich so gestaltet werden, daß sie noch
mehr als zwei Doppelhübe pro Umdrehung v eranlaßt.