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Drehkolben ,Verdichter. Die Erfindung betrifft einen Drehkolben-Verdichter,
dessen mitumlaufendes Gehäuse auf der einen Seite eine sich mitdrehende Abschlußwand
besitzt, gegen welche ein in achsialer Richtung wirkender Druck- ausgeübt wird.
Sie besteht darin, daß in der Mitte der Abschlußwand des umlaufenden Gehäuses eine
Öffnung vorhanden ist, durch welche die Welle der auf beiden Seiten gelagerten Kolbentrommel
geführt ist: Der in achsialer Richtung auf das sich. mitdrehende Gehäuse wirkende
Abdichtungsdruck kann exzentrisch auf das Gehäuse bzw. dessen Abschlußwand mit Hilfe
einer oder mehrerer einstellbarer Rollen ausgeübt werden. Das mitumlaufende Gehäuse
kann außen auf Rollen gelagert sein, von denen mindestens eine oder ein Paar das
Gehäuse abdichtend gegen die Kolbentrommel drückt.
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Die Zeichnung stellt den Verdichter dar, und zwar Abb. i einen zur
Drehachse senkrechten Querschnitt und Abb.2 einen Querschnitt nach der Linie A-B.
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Mit i ist die Kolbentrommel bezeichnet, deren Achsschenkel 2 durch
Kugellager 3 getragen werden, die in dem äußeren Gehäuse oder Gestell 4 und dem
Deckel 6 angeordnet sind. über die Trommel i ist das -eigentliche Verdichtergehäuse
5 derart geschoben, daß es auf dem oberen Teil der Trommel aufliegt. Auf der rechten
Seite ist das außen mit Verstärkungsringen versehene Gehäuse 5 mit einer ringscheibenförmigen
Abschlußwand 16 verschraubt. über der Auflagestelle des-Gehäuses 5 auf der Trommel
i ist ein Rollenpaar 8 angeordnet,. dessen Drehzapfen von dem einen Ende eines Hebels
9 umfaßt wird, während- das andere Hebelende mit Zapfen io im Gehäuse ¢ drehbar
gelagert ist. Mittels der Schraube 13 kann auf den Hebel 9 ein Druck ausgeübt
werden, welcher die Rollen 8 mit etwas Spannkraft gegen das umlaufende Gehäuse 5
lind dieses gegen die Trommel i preßt. Auf der rechten Seite des in Abb. i dargestellten
Gehäuses 4 ist ein zweites Rollenpaar i i angebracht, dessen Zapfen 12 im Gehäuse
4 befestigt sind. Auf der linken Seite ist eine Stellschraube 21 in die Wandung
des äußeren Gehäuses 4 geschraubt. Die Abschlußscheibe 16 des Gehäuses 5 besitzt
eine ringförmige, abgeschrägte Verstärkung, auf welcher bei Drehung des Gehäuses
eine kegelförmige Rolle 14 rollt. Diese ist in der Rückwand des äußeren Verdichtergehäuses
'bzw. -gestelles 4 so radial verschiebbar gelagert, daß sie. infolge ihrer kegeligen
Form durch den Druck einer. Stellschraube 15 an die Scheibe 16 gepreßt werden kann.
In radialen Schlitzen der Kolbentrommel i befinden sich vier, Schieberkolben
7.
Die Trommel i ist mit je zwei radialen, rechteckigen Löchern versehen, welche den
Grund zweier einander gegenüberliegender Schlitze miteinander verbinden. In die
Löcher sind bewegliche Stangen i q gesteckt, welche eine solche Länge haben, daß
sie den geringsten Zwischenraum, den zwei gegenüberliegende Schieber bei der -Drehungder
Trommel haben können, nicht vollkommen ausfüllen. Auf der Unterseite der Schieber
sind schlangenförmig gebogene Blattfedern 2o derart angebracht, daß sie den Druck
der sich bewegenden Stangen i g elastisch auf die Schieber übertragen und die Schieber
stets abdichtend 'gegen die zylindrische Innenfläche des Gehäuses 5 drükken. Das
äußere Gehäuse q. ist unten mit Öl gefüllt, in welches das umlaufende Gehäuse 5
eintaucht.
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Die Wirkungsweise des Verdichters ist die folgende: Wird die Kolbentrommel
i in Pfeilrichtung zunächst langsam gedreht, so wird sich auch - das Gehäuse 5 in
gleicher Richtung drehen, weil der durch die Rollen 8 auf das Gehäuse 5 ausgeübte
elastisc'ie Druck dieses gegen die Trommel drückt. Bei jeder Umdrehung der Kolbentrommel
i werden die Schieber 7 einmal heraus- und wieder hereingedrückt werden, -indem
sie stets gegen die innere Zylinderwandung des Gehäuses 5 anliegen. Und zwar werden
die auf der rechten Seite durch das exzentrisch liegende Gehäuse 5 nach innen gedrückten
Schieber ihre Stangen in der gleichen Richtung bewegen, und diese werden die gegenüberliegenden
Schieber mit derselben Geschwindigkeit herausdrücken. Die auf dem Grunde der Schieber
liegenden schlangenförmigen Blattfedern 2o werden dabei. in der Weise ausgleichend
wirken, daß durch ihre Spannkraft auch bei geringer Drehzahl der Trommel ein gut
abdichtendes Anliegen der Schieber gegen die innere Wand des Gehäuses erreicht wird.
Die Federn und Stangen sind nur bei geringer Drehzahl des Verdichters notwendig.
Bei höherer Drehzahl genügen die auf die Schieber wirkenden Zentrifugalkräfte vollständig,
um ein Abdichten -zwischen Schiebern und dem Gehäuse 5 herbeizuführen. Da das Gehäuse
5 ebenfalls umläuft, so Nverden auch stark <gegen das Gehäuse drückende Schieber,
insbesondere auch bei höchster Drehzahl, nur wenig Reibungsarbeit verbrauchen.
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Der beim Verdichten der Gase im rechten Teil des Gehäuses 5 entstehende
Druck wird das Gchüuse von -der Trommel t abzudrücken versuchen. Dieser Druck wird
durch die Rollen 8 und i laufgefangen. Die gegen die Rückwand 16 des Gehäuses
5 drückende kegelige Rolle 1.1 wird den Verdichtungsdruck der Gase auffangen,' welcher
an dieser Stelle in achsialer Richtung auf die -Wand t 6 wirksam ist. Gleichzeitig
wird der Rollendruck ein gutes seitliches Abdichten der Kolbentrommel, rechts gegen
die Rückwand 16 und links gegen den Deckel 6, bewirken.
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Infolge des Drehens der Kolbentrommel i werden--in- bekannter Weise
durch den unteren, am Deckel 6 angebrachten Stutzen 18 Gase in die linke Seite des
sichelförmigen Arbeitsraumes des Verdichters gesaugt. Auf der rechten Seite der
Trommel werden sie verdichtet und durch den oberen Stutzen 17 zur Verwendungsstelle
geleitet. Durch die beim Verdichten entstehende Wärme werden die arbeitenden Teile,
insbesondere die TrommeI i und das umlaufende Gehäuse 5, erwärmt. Die aufgenommene
Wärme wird durch Leitung zum Teil auf -den Gehäusedeckel 6 und zum Teil auf die
im Gehäuse q. befindliche Ölmenge übertragen, in welche das. umlaufende Gehäuse
eintaucht.-- Das 01 wird ständig durch das sich drehende Gehäuse gegen die Wandungen
des äußeren Gehäuses 4 gespritzt, und dadurch wird die Ölwärme auf das ganze Gehäuse
.1 übertragen. Gegen die äußere Oberfläche des Gehäuses a sowie besonders gegen
den Dekkel 6 kann ein Luftstrom geblasen werden, wodurch eine ausreichende Kühlung
des ganzen Verdichters bewirkt wird. Durch das verspritzende Öl wird auch gleichzeitig
eine selbsttätige Ölung aller arbeitenden Teile erreicht. -Durch entsprechendes
Einstellen der Schraube 15 ist es möglich, einen beliebigen Rollendruck auf die
Wand 16 auszuüben. Zwischen Stellschraube 15 und Rolle 1.1 kann eine kleine Schraubenfeder
geschaltet werden, welche durch ihre Spannung ein selbsttätiges Nachdrücken der
Rolle bewirkt, wenn dieses infolge Abnutzung erforderlich wird. An Stelle einer
kegeligen Rolle, die zweckmäßig im Schwerpunkt des auf die Wand 16 ausgeübten Druckes
der verdichteten Gase angebracht wird, können natürlich auch zwei oder mehr Rollen
angewendet werden. Es ist durch die beschriebene Einrichtung nicht nur möglich,
jede sich im Betriebe ergebende Abnutzung _ der sich reibenden seitlichen Berührungsflächen
auszudeichen, sondern es kann sogar erreicht werden, daß anfänglich nicht gut abdichtende,
sich drehende Seitenflächen mit *der Zeit sich einschleifen und dicht werden.
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Damit beine Einstellen .der Rolle 14 die durch die kegelige Form entstehende
radi<11e Druckkomponente kein radiales Verschieben des Gehäuses 5 herbeiführt,
ist. wie Abb. 1 erkennen läßt, gegenüber der punktiert bezeichneten Rolle 1 4 eine
Stellschraube 2 1 angebracht,
welche ein Verschieben des Gehäuses
in radialer Riehtung verhindert. Die Stellschraube wird jedoch das Gehäuse 5 nur
berühren, wenn der Verdichter nicht im Betriebe ist. Während des Betriebes wird
der auf das umlaufende Gehäuse wirkende Druck der verdichteten Gase das Gehäuse
stets gegen die Rollen 8 und i i und- damit von der Stellschraube abdrücken. Die
Anordnung der Rolle 14 kann selbstverständlich auch so ausgeführt werden, daß die
Rolle nur in achsialer Richtung verstellbar ist und eine radiale Bewegung fortfällt.
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Die Abschlußwand 16 kann, wie gezeichnet, mit dem umlaufendem Gehäuse
5 fest verbunden sein. Sie kann aber auch anstatt dessen an der Rückwand der Trommel
i befestigt sein. Ferner-kann sie ohne feste Verbindung mit dem Gehäuse 5 oder der
Trommel i als runde Scheibe drehbar auf der Welle 2 der Trommel gelagert sein. Auch
dann -wird die durch die kegelige Rolle 14 oder auf andere Weise gegen das Gehäuse
5 und die Trommel i gedrückte Scheibe eine sich mitdrehende Abschlußwand des umlaufenden
Gehäuses bilden. Eine derartige Ausführung hat aber den kleinen Nachteil, daß die
Scheibe wegen der exzentrischen: Lage des Gehäuses 5 zur Trommel i einen etwas größeren
Durchmesser haben muß, als wenn sie mit dem umlaufenden Gehäuse fest verbunden ist,
und daß daher der Verdichter größere Abmessungen erhält.
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Um kurze Luftwege innerhalb des Verdichters zu erhalten, können in
einem äußeren Gehäuse mit zwei Abschlußdeckeln anstatt einer langen Trommel auf
gemeinsamer Welle zwei Trommeln und dementsprechend zwei umlaufende Gehäuse nebeneinander
.angeordnet sein. Die mitumlaufenden Abschlußwände stehen sich dann mit geringem
Abstand gegenüber, und die Trommeln und umlaufenden Gehäuse werden durch den Druck
einiger zwischen die beiden Abschlußwände gesetzter Federn abdichtend gegen die
in beschriebener Weise mit Ein- und Ausströmungskanälen ausgerüsteten Abschlußdeckel
des äußeren Gehäuses gedrückt. Da die beiden umlaufenden Abschlußwände sich mit
gleicher Geschwindigkeit drehen, können alsdann die kegeligen Rollen 14 durch einfache
Druckfedern ersetzt werden.
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Anstatt der gezeichneten Schieber 7 können mit gleicher Wirkung auch
im Trommelkranz schwenkbar gelagerte Klappen in bekannter Ausführung als Kolben
verwendet werden, an welche Blattfedern genietet sind, die sich auf die Stangen
i9 stützen. Ebenso kann anstatt der Lagerung der Rollen 8 mittels verstellbaren
Hebels 9 auch z. B. ein Verstellen durch Verdrehen eines mit exzentrischen Zapfen
ausgerüsteten, im Gehäuse angeordneten Rollenbolzens ' erfolgen. Die "Zuführung
der angesaugten und besonders die Abführung der verdichteten Gase braucht nicht,
oder wenigstens nicht allein, durch die-Deckelwand des Verdichters zu erfolgen,
wie gezeichnet, sondern kann auch in radialer Richtung ausgeführt werden.
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Der Verdichter soll besonders in Verbindung mit Kraftfahrzeugmotoren
Verwendung linden, wobei er dem Motor Luft oder explosibles Gemisch in bereits verdichtetem
Zustande zuführt. Dadurch wird die Ladung der Zvlinder vermehrt unnd das Motordreh-Moment
vergrößert. Es ist hierfür von größter Wichtigkeit, daß der mit dem Motor gekuppelte
Verdichter auch bei geringen Drehzahlen bereits eine erhebliche Wirkung hat und
dem Motor eine vorverdichtete Ladung zuführt; damit schon beim Anfahren des Wagens
das verstärkte Motordrehmoment vorhanden ist. Dazu ist eine möglichst vollkommene
Abdichtung der arbeitenden Teile erforderlich, die auch durch Abnutzung während
des Betriebes nicht verlorengehen darf. Die bekannten Drehkolben-Verdichter erfüllen
diese Bedingung nicht.