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Zweistufiger Drehkolbenverdichter mit sichelförmigem Arbeitsraum mit
über oder neben der Niederdruckstufe angeordneter Hochdruckstufe und Drehmomentübertragung
durch Zahnräder oder Zahnkette Zweistufige Drehkolbenverdichter mit sichelförmigem
Arbeitsraum bestehen ebenso wie zweistufige Kolbenverdichter aus zwei einzelnen
hintereinandergeschalteten Verdichterzylindern, von denen der erste die Luft auf
einen gewissen Zwischendruck verdichtet, der zweite die Luft von diesem Zwischendruck
auf den Enddruck verdichtet. Derartige Drehkolbenverdichter baute man bisher vorwiegend
in der Weise, daß man die Antriebsmaschine und die beiden Verdichterstufen unmittelbar
' hintereinanderschaltet, so daß alle drei Maschinen eine gemeinsame Drehachse hatten.
Durch diese Bauart werden die Aggregate außerordentlich lang; die große Länge dieser
Aggregate wirkt bei einer ganzen Reihe von Sonderanwendungsfällen störend, so daß
man von jeher bestrebt gewesen ist, die Baulänge zu verkürzen.
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Es lag nun nahe, und''. ist auch versucht worden, zur Verkürzung dieser
Aggregate die beiden Verdichterstufen nicht hintereinanderzuschalten, sondern über-
oder nebeneinanderzulegen und durch Zahnräder oder Zahnketten zu verbinden. Diesem
Verfahren standen jedoch bisher aus zusammenbautechnischen Gründen Schwierigkeiten
entgegen.
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Um für alle möglichen Arten von Herstellungsungenauigkeiten beim Ausbohren
der beiden Gehäuse und Drehen der Trommeln einen Ausgleich durch Verschwenken der
Trommelachse gegenüber den Gehäuseachsen in einer für den Einfluß sowohl auf den
Liefergrad wie auf den einwandfreien Lauf der Verbindungszahnräder oder Ketten unschädlichen
Weise zu erreichen, werden erfindungsgemäß die Trommeln in ihren über- -)der nebeneinanderliegenden
Gehäusen derart angeordnet, daß die durch die Trommel- und Gehäusemittellinien jeder
Stufe gelegten Verbindungsebenen sich in einem rechten oder annähernd rechten Winkel
schneiden.
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Um in anschaulicher Weise zeigen zu können, welcher Art die zu überwindenden
Schwierigkeiten beim Zusammenbau solcher zweistufiger Drehkolbenverdichter sind,
und inwiefern nur durch Anordnung der Trommeln gemäß der Erfindung diese Schwierigkeiten
behoben werden, sind auf der Zeichnung in den sechs Abbildungen ia und b, 2a und
b, 3a und b schematische Anordnungsskizzen von Gehäusen und Trommeln der beiden
nebeneinanderliegenden Druckstufen gegeben.
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Von diesen entsprechen die Abb. i und 2 zwei bekannten Anordnungen,
bei denen die angedeuteten Zusammenbauschwierigkeiten auftreten, die Abb. 3 dem
Erfindungsgegenstand.
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Es bedeuten T die Welle der Trommel, G die Achse der Gehäusebohrung,
f die Exzentrizität der Trommel, a den Abstand der
beiden Trommelwellen
TI und T2, b das erforderliche Totpunktspiel zwischen Trommel und Gehäuse,
Ebene T-G eine durch die Welle T und die Gehäuseachse G gelegten Ebene, Ebene quer
zu T-G eine durch die Trommelwelle T gelegte Ebene, die rechtwinklig zur Ebene T-G
steht.
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Für den gemeinsamen Antrieb der beiden Läufer durch Zahnräder öder
eine Zahnkette ist es nicht nur erforderlich, daß die beiden Trommelwellen T1 und
T2 in einer Ebene liegen, sondern vollständig parallel zueinander verlaufen. Ferner
ist es erforderlich, daß der Abstand a der beiden Wellen genau erreicht wird und
wieder eingestellt werden kann, wenn eine der beiden Exzentrizitäten f1 bzw. f2
verändert werden muß. Dies ist beispielsweise immer dann notwendig, wenn nach mehrjähriger
Betriebsdauer die Gehäuse zwecks Wiederherstellung eines vollständig glatten Gehäuseinnenmantels
ausgebohrt werden müssen.
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Wenn die beiden Achsen G der Gehäusebohrungen genau zueinander parallel
und zylindrisch gebohrt sind, bietet eine parallele Einstellung der beiden Wellen
T zueinander keine Schwierigkeit. Damit kann aber nicht gerechnet werden. Die beiden
Achsen G werden im allgemeinen etwas windschief zueinander sein. Dann sind auch
die beiden Wellen T zunächst windschief zueinander.
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Um nun diese beiden Wellen zueinander in eine parallele Lage zu bringen,
ist eine Verdrehunj# der einen der beiden Wellen nacheinander in zwei zueinander
rechtwinkligen Ebenen erforderlich, und zwar einmal in der Ebene G-T und sodann
in der Ebene quer zu T-G. Statt dessen kann auch eine Verdrehung der Welle T1 in
der einen Ebene und. sodann eine Verdrehung der Welle T2 in der anderen dazu senkrechten
Ebene vorgenommen werden.
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Eine Verdrehung der Welle T in der Ebene G-T ist schädlich und in
jedem Fall zu vermeiden, da der Verdrehungswinkel vollständig auch als Winkel des
ungleichen Spiels b an der Berührungslinie zwischen Gehäuse-und Trommelmantel in
'Erscheinung tritt, wodurch unter Umständen eine beträchtliche Erhöhung .des Spaltverlustes
und Verminderung des volumetrischen Wirkungsgrades verursacht wird.
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Eine Verdrehung der Welle T in der Ebene quer zu G-T ist aber in den
in Betracht kommenden kleinen Grenzen zulässig; denn hierbei ' kann das. Totpunktspiel
b an den Stirnenden von Trommel und Gehäuse immer in der gewünschten Weise festgelegt
werden. Lediglich in der -Mitte der Strecke der geringsten Entfernungen zwischen
Trommel-und Gehäusenantel entsteht ein Spielraum, der sich nach den Trommelenden
zu bis auf das eingestellte Maß verringert. Dieser Spielraum beträgt aber unter
allen Umständen nur einen geringen Bruchteil -der senkrechten linearen Abweichung
an den Trommelenden von der parallelen Lage der Trommel zur Gehäuseachse.
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Es soll nun angenommen werden, daß bei der bekannten Anordnung nach
Abb. i die beiden Wellen T zueinander windschief sind. Um dies zu beheben, kann
man beispielsweise mit der Welle T2 eine Verdfehung in der Ebene quer zu T2 G2 um
einen solchen Winkel ausführen, daß die beiden Wellen T in einer Ebene liegen, d.
h. bis sich deren Mittelachsen irgendwo im Raum- schneiden. Sodann ist aber, um
die beiden Wellen noch in eine zueinander parallele Lage zu bringen, eine weitere
Verdrehung einer der beiden Wellen T1 oder T2 in einer zur ersten Verdrehungsebene
rechtwinkligen Ebene, also in der Ebene T-G auszuführen. Dies ist aber nach den
obigen Ausführungen nicht zulässig.
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Wenn bei der bekannten Anordnung nach Abb. a die zunächst windschiefe
Lage der beiden Wellen T berichtigt werden soll, kann man auch hier beispielsweise
die Welle T2 in die Ebene quer zu T2 G2 so zweit verdrehen, bis ihre Mittelachse
mit der der Welle T1 irgendwo im Raum zum Schnitt kommt. Sodann wäre auch hier noch
eine weitere Verdrehung einer der beiden Wellen T in einer Ebene rechtwinklig zur
ersten Verdrehungsebene, also in der Ebene T-G, auszuführen. Da dies nicht zulässig
ist, ergibt sich hier die gleiche Schwierigkeit wie bei der Anordnung nach Abb.
i.
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Wenn bei der Anordnung nach Abb. 3-, die der Erfindung entspricht,
eine gegenseitige windschiefe - Lage der beiden Wellen TI und T2 berichtigt, werden
soll, so kann man auch hier zunächst die Welle T2 eine Verdrehung in der Ebene quer
zu T2 G2 ausführen lassen. Nun muß noch die Welle T1 eine Verdrehung in einer Ebene
rechtwinklig zur. Ebene quer zu T= G2 ausführen. Eine solche Ebene ist aber die
Ebene quer zu T,- G1, in welcher nach den obigen Ausführungen eine Verdrehung zulässig
ist.
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Eine Veränderung einer der beiden Exzentrizitäten f1 und f2 durch
Parallelverschiebung der Welle T in der Ebene T-G ist bei der Anordnung nach Abb.
i überhaupt nicht möglich, ohne zugleich den Wellenabstand a zu verändern.
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Die Anordnung nach Abb. z ist für diesen Zweck günstig, da hier die
Änderung der Exzentrizitäten f1 öder f2 möglich ist.
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Bei der neuen Anordnung nach Abb. 3 ist eine Änderung der Exzentrizitäten
der beiden Wellen ebenfalls möglich, bei der Welle T2
ohne weiteres
durch einfache Verschiebung in der Ebene T2 G2. Auch eine Veränderung der Exzentrizität
der Welle T1 ist möglich, wenn sogleich die Welle T2 eine Verschiebung in der Ebene
quer zu T2 G2 erfährt.
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Die Anordnung nach Abb. 3 hat somit den Vorteil, daß auch bei verhältnismäßig
großen durch die Werkstattausführung entstehenden Maßabweichungen stets der genaue
erforderliche Achsabstand sowie die genaue parallele Lage der Trommelachsen mühelos
erreicht werden kann, ohne daß schwer erfüllbare Anforderungen an die Herstellungsgenauigkeit
gestellt werden müßten.
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In den Abb. q. und 5 ist ein Ausführungsbeispiel eines zweistufigen
Verdichters gemäß der Erfindung im Längs- und Querschnitt veranschaulicht. , Durch
den Saugstutzen i der Niederdruckstufe N wird in bekannter Weise atmosphärische
Luft oder ein anderes Gas, welches in die an dieser Stelle nach außen offenen Kammern
2 zwischen der Kolbentrommel 3 und den Schieberkolben q. eintritt, angesaugt und
nach Abschluß der Kammern 2 von der saugseitigen Steuerkante 5 ab durch deren fortschreitende
Verkleinerung infolge der Sichelform des Arbeitsraums zwischen Gehäuse 6 und Trommel
3 verdichtet, bis an der druckseitigen Steuerkante 7 die Kammern 2 wieder geöffnet
werden und das verdichtete Gas in den Druckstutzen 8 austreten kann. Von hier tritt
es durch den Zwischenkühler 9 in den Saugstutzen io der Hochdruckstufe H, wo sich
der gleiche Vorgang zwischen Gehäuse 6, Trommel ii und Schieberkolben i2 in den
Kammern 13 wiederholt, worauf das hochverdichtete Gas aus dem Druckstutzen 14 seinem
Verwendungszweck zugeführt wird.