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Verdichter Bekannt sind die Schwierigkeiten, Kolbenverdichter mit
hohem \\`irkungsgrad zu bauen. Die bisher bekannten Verbundkolbenverdichter mit
Kühlrippen haben die Nachteile, daß die zu verdichtenden Gase zu hoch erhitzt werden,
weshalb die aufzuNvendende Kompressionsarbeit schädlich anwächst. Ferner ist die
Überschubleistung beim LUberschieben der Gase vom Nieder- zum Hochdruckzylinder
eine zu hohe. Diese beiden genannten Nachteile werden durch eine einzige Anordnung,
nämlich durch Drehung eines Kreisels im Innern jedes Zylinders, beseitigt.
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Gemäß vorliegender Anordnung erteilt derKreisel einerseits, der Auf-
und Niedergang des Kolbens andererseits den Gasen eine schraubenlinienförmige Bewegung.
Diese schraubenlinienförmige Bewegung verlängert den Abkühlungsweg für die Gase,
welche durch Kühlung der Zylinderwand, des Zylinderdeckels, des Kreisels und des
Kolbens auf verlängertem Wege stärker abgekühlt werden. Die durch Drehung des Kreisels
erzielte künstliche Vergrößerung der Abkühlungsfläche erstreckt sich nicht nur auf
die Zylinderwände, den Kolben, den Zylinderdeckel und den Kreisel, sondern auch
auf beispielsweise konzentrisch angeordnete Stahlrohre. Diese bisher beschriebenen
Schraubenlinien der Gase verbessern die Wärmeabführung nach außen. Letztere kann
im Innern des Zylinders wirksam unterstützt werden durch Einspritzung von Wasserstaub
(destilliertes Wasser). Hierbei bewirkt aber die Drehung des Kreisels folgende zusätzliche
Wirkung, welche durch die bisherigen Verdichter nicht erreicht werden konnte: Im
Gegensatz zu den bisherigen Verdichtern verteilt die Kreiselwirkung den eingespritzten
Wasserstaub gleichmäßig und schnell im Raum. Die kleinsten Wassertröpfchen erzielen
eine verbesserte, intensive Abkühlung der schraubenlinienförmig bewegten Gase.,
Die Einspritzung von Wasserstaub in das Innere erfolgt mittels Schlitzen
von
unten an den Kreisel, wobei die Zirkulation der verdichteten Gase eine intensive
Kühlung des Wasserstaubes unterstützt.
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Oberhalb des Kreisels kann `destilliertes Wasser zusätzlich eingespritzt
werden. Durch Anwendung von destilliertem Wasser wird schädlicher Kalkansatz vermieden.
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Bei den bisherigen Verdichtern war die aufzuwendende Überschubleistung
eine zu hohe infolge der relativ hohen Viskosität der zu verdichtenden Gase.
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Gemäß vorliegender Erfindung ist die Gastemperatur eine relativ geringe,
die Viskosität der Gase also relativ hoch. Deshalb muß eine besondere Einrichtung
getroffen werden, um- aufzuwendende Überschubleistung einzusparen. Dies geschieht
gleichzeitig mit der Einsparung der aufzuwendenden Kompressionsarbeit dadurch, daß
.durch die Drehung des Kreisels dieGase in tangentialerRichtung durch Schlitzkanäle
angesaugt bzw. ausgeschleudert werden. Die Drehung des Kreisels erteilt den Gasen
eine Drehwucht, welche beim Aus schleudern der Gase in tangentiale Richtung übergeht.
Diese tangentiale Bewegungsrichtung erleichtert infolge Schubwirlkung das Ansaugen
im Hochdruckzylinder.
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Das Ansaugen bzw. Ausschleudern in tangentialer Richtung erfolgt besonders
leicht dadurch, daß ein Gasring außen liegt, d. 'h. ,der axiale Teil braucht nicht
angesaugt bzw. ausgeschleudert zu werden. Um Störungen der Bewegung des Kreisels,
welcher dünner ist als der Zylinderdeckel, zu vermeiden, kann überschüssiges destilliertes
Wasser abgelassen werden.
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An Hand der nachfolgenden Figuren wird die erfindungsgemäße Anordnung
erläutert: Fig. i zeigt einen Kolbenverdichter im Längsschnitt durch die Zylinderachse.
Die Zylinderwände sind mit i i bezeichnet. Der Kolben 12 besitzt zwecks Abfließens
überschüssigen Kühlwassers die Konizi tät "iß, welche dem Zylinderdeckel 13 und
dem Kreisel Hk entspricht. Letzterer ist ein wesentlicher Teil der vorliegenden
Erfindung. Der Kreisel Hk wird angetrieben durch einen Elektromotor 15, dessen Anker
mit 16, Feldmagnet mit 17 und Lager mit 18 bezeichnet sind.
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Durch Schlitze i9 wird destilliertes Wasser D-W, welches z. B. aus
den Abgasen einer Wärmekraftturbine oder auf andere Weise gewonnen werden kann,
von unten an den Kreisel Hk angespritzt., Die durch Drehung des Kreisels Hk erzielte
Verdunstungskälte erfährt eine verbesserte Wirkung durch folgende Luftzirkulation:
Beim Niedergang des Kolbens 12 strömt die verdichtete Luft oder das Gas durch das
Ventil h, welches durch Federn F an das Kreiselzentrum angepreßt wird, mittels Schlitzkanäle
14 zunächst in den Kühlraum 13a. Der Kühlraum 13a befindet sich unterhalb des Kreisels.
Die im Kühlraum 13a unterkühlte verdichtete Luft bzw. das Gas wird durch Drehung
des Kreisels Hk nach außen geschleudert, wobei die Drehzahl des Kreisels Hk der
jeweiligen Viskosität der zu verdichtenden Gase angepaßt ist., Die Drehbewegung
der zu verdichtenden Gase G im Zylinder ist schraubenlinienförmig und entsteht aus
der Drehung des Kreisels Hk einerseits und dem Auf-und Niedergang des Kolbens 12
andererseits. Die schraubenlinienförmige Bewegung der zu verdichtenden Gase G bewirkt
eine Vergrößerung der Abkühlungsfläche im Gegensatz zu den bisherigen Kolbenverdichtern.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Anordnung besteht darin, daß die zum Überschieben
derGase benötigteLeistunggering ist.
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Durch die spiralige Form der Schlitzkanäle Sk (vgl. auch Fig. 2, 5,
6) wird ermöglicht, daß die Gase G in tangentialer Richtung angesaugt bzw. ausgeschleudert
werden. Der Zylinderdeckel 13 ist durch Schrauben Sr an die Zylinderwände i i angeschraubt.
Die Dichtung 1)i dichtet die Zylinderwände ii gegen den Zylinderdeckel 13 ab.
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Fig. 2 stellt den Schnitt A-B durch Fig. i dar. Die Drehung des Kreisels
Hk ist von oben gesellen im Sinne des Uhrzeigers. Der Kreisel Hk erscheint in Fig.
2 als geschlossener Ring; von den drei Ringen der Labyrinthdrosselung LY (vgl. Fig.
i) gehört der mittlere, feststehende LY,," zu dem Zylinderdeckel 13.. Die Kanäle
14 sind in Fig. 2 nur leicht gestrichelt angedeutet. Das Ventil h erscheint in Fig.2
als geschlossener Punkt. Das spiralige Rohr R ermöglicht gemäß Fig. 2.das Ausschleudern
der Gase 6 in tangentialer Richtung, wodurch im Gegensatz zu den bisherigen Verdichtern
Überschubleistung eingespart wird.
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Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch einen Verdichter ähnlich Fig..
i und unterscheidet sich von Fig. i zunächst durch ein Stahlrohr 20 (konzentrisch
zu Ax), welches eine weitere Abkühlung der zu verdichtenden Gase G bewirkt. Während
nämlich in Fig, i der axiale Teil der zu verdichtenden Gase G nur eine geringe Umfangsgeschwindigkeit
besitzt, also wenig gekühlt wird, wird gemäß Fig. 3 der- axiale Teil der Gase G
durch Rohr 20 stark gekühlt. Das Röhr 20 ist dünnwandig und überträgt den gegen
Achse A.r gerichteten Gasdruck mittels Fächerstützen 21 auf das starkwandige Rohr
22 (vgl. Fig. 3a, Schnitt E-F der Fig. 3). Zwischen Rohr 2o einerseits und Rohr
22 andererseits wird Wasserstaub hindurchgewirbelt zur Erzielung von Verdunstungskälte.
Der abzukühlende Gaszylinderring G wird also gegenüber Fig. i durch zusätzliche
Einführung von Rohr 20,22 besser gekühlt. Nach Fig. 3 wird ferner durch ein Stahlrohr
23 mit geringem Durchmesser destilliertes Wasser D-W unter Staubbildung oberhalb
des Kreisels Hk in das Innere des Zylinders eingeführt.
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Fig. 4 zeigt den hohlkegelförmigen Kreisel Hk perspektivisch., Die
Konizität des Kreisels ist ß. Vom Elektromotor 15 (Fig. i) erscheint in Fig.4 lediglich
der Feldmagnet 17. Der Kreisel Hk kann leicht mittels Magnet nach Herausziehen des
Kolbens 12 zur Reinigung von Hk abgehoben werden.
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Fig. 5 stellt den Hohlikegelschnitt C-D-D' von Fig. i für nebeneinanderliegende
Hoch- und Niederdruckzylinder dar. Die Drehung des KreiselsHk
erfolgt,
wie bereits erwähnt, im Sinne des Uhrzeigers. Durch das Ansaugen bzw. Ausschleudern
der Gase G in tangentialer Richtung mittels spiralenförmiger Schlitzkanäle Skl,
SkQ, Sks, Sk4 und einer parabelförmigen Verbindungsleitung Pb wird Überschubleistung
von einem Niederdruckzylinder I nach einem Hochdruckzylinder 1I eingespart.
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Fig. 6 zeigt den Hohlkegelschnitt C-D-D' von Fig. i. Das Rohr R trägt
am radial nach außen gerichteten Teildes spiralenförmigen Schlitzkanals
Ski, der das Gas in tangentialer Richtung ausschleudert, den Auslaßschieber
Sil. Durch den Einlaßschieber Si3, das spiralige Rohr R1, welches tiefer liegt als
R, und durch den Schlitzkanal Ski
wird die zu verdichtende Frischluft
in den Niederdruckzylinder 1 (Fig. 6) in tangentialer Richtung angesaugt.