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Title:
AXIAL PISTON MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/202445
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an axial piston machine for compressing a gas, comprising a suction opening (110) and a discharge opening (120) for gas. In a conveying path for the gas between the suction opening (110) and the discharge opening (120), at least two suction chambers (130, 131, 132) are provided and an associated pressure chamber (140, 141, 142) is provided for each suction chamber (130, 131, 132). The suction chambers (130, 131, 132) and the pressure chambers (140, 141, 142) are arranged in alternation along the conveying path, beginning with a suction chamber (130) connected to the suction opening (110). The last pressure chamber (142) along the conveying path is connected to the discharge opening (120), and the remaining pressure chambers (140, 141) are each connected to the suction chamber (131, 132) that is next in the conveying path.

Inventors:
ADLER ROBERT (AT)
STEPHAN MARKUS (AT)
RASCH MARKUS (AT)
NAGL CHRISTOPH (AT)
Application Number:
PCT/EP2016/000975
Publication Date:
December 22, 2016
Filing Date:
June 11, 2016
Export Citation:
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Assignee:
LINDE AG (DE)
International Classes:
F04B27/08; F04B39/10
Foreign References:
DE10190281T12002-05-02
US20070020118A12007-01-25
US4516913A1985-05-14
JP2003293943A2003-10-15
EP2410178A12012-01-25
DE3620736A11987-01-15
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

Axialkolbenmaschine (100) zum Verdichten eines Gases, mit einer Ansaugöffnung (1 10) und einer Ausstoßöffnung (120) für Gas,

wobei in einem Förderweg für das Gas zwischen der Ansaugöffnung (1 10) und der Ausstoßöffnung (120) wenigstens zwei Saugräume (130, 131 , 32) und zu jedem Saugraum (130, 131 , 132) ein zugehöriger Druckraum (140, 141 , 142) vorgesehen sind,

wobei die Saugräume (130, 131 , 132) und die Druckräume (140, 141 , 142) jeweils abwechselnd und beginnend mit einem Saugraum (130), welcher mit der Ansaugöffnung (1 10) in Verbindung steht, entlang des Förderwegs angeordnet sind, und

wobei der letzte Druckraum (142) entlang des Förderweges mit der

Ausstoßöffnung (120) und die übrigen Druckräume (140, 141) jeweils mit dem im Förderweg nachfolgenden Saugraum (131 , 132) in Verbindung stehen.

Axialkolbenmaschine (100) nach Anspruch 1 , wobei die Axialkolbenmaschine (100) eine Ventilscheibe (101) aufweist, welche die Saugräume (130, 131 , 132) und die Druckräume (140, 141 , 142) aufweist.

Axialkolbenmaschine (100) nach Anspruch 2, wobei die Verbindung zwischen einem Druckraum und einem nachfolgenden Saugraum jeweils als Kanal (180, 181) in der Ventilscheibe (101) ausgebildet ist.

Axialkolbenmaschine (100) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Saugräume (130, 131 , 32) und die Druckräume (140, 141 , 142) jeweils als bogenförmige

Ausnehmungen in der Ventilscheibe (101) ausgebildet sind.

Axialkolbenmaschine (100) nach Anspruch 4, wobei jeder Saugraum (130, 131 , 132) und der im Förderweg nachfolgende Druckraum (140, 141 , 142) jeweils mit gleichem radialen Abstand zu einer Rotationsachse der Axialkolbenmaschine (100) in der Ventilscheibe (101) vorgesehen sind.

6. Axialkolbenmaschine (100) nach Anspruch 4 oder 5, wobei ein im Förderweg einem anderen Saugraum nachfolgender Saugraum radial in Bezug zu einer Rotationsachse der Axialkolbenmaschine (100) innerhalb dieses anderen

Saugraums vorgesehen ist.

7. Axialkolbenmaschine (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Axialkolbenmaschine (100) eine Verteilerscheibe (102) aufweist, in welcher mehrere Kolben (160, 161 , 162) der Axialkolbenmaschine (100) führbar sind.

8. Axialkolbenmaschine (100) nach Anspruch 7, wobei jeder Kolben (160, 161 , 162) einem Saugraum und einem diesem Saugraum im Förderweg nachfolgenden Druckraum zugeordnet ist, so dass mit diesem Kolben und einem dem

entsprechenden Kolben zugeordneten Führungskanal (160', 161', 162') in der Verteilerscheibe (102) nur dem zugeordneten Saugraum und dem zugeordneten Druckraum ein Raum für Gas bildbar ist.

9. Axialkolbenmaschine (100) nach Anspruch 8, wobei eine Anzahl an Kolben, die einem Saugraum und einem Druckraum zugeordnet sind, für zwei im Förderweg aufeinanderfolgende Saugräume gleich ist oder abnimmt.

10. Axialkolbenmaschine (100) nach Anspruch 8 oder 9, wobei Führungskanäle (162') zweier benachbarter Kolben (162), die jeweils dem letzten Saugraum (132) und dem letzten Druckraum (142) im Förderweg zugeordnet sind, miteinander in Verbindung stehen.

Description:
Beschreibung

Axialkolbenmaschine

Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine zum Verdichten von Gas. Stand der Technik

Vorrichtungen zum Verdichten von Gasen sind bekannt. Bspw. können hierzu

Hubkolbenverdichter, Rotationsverdichter oder ionische Verdichter verwendet werden. Für höhere Verdichtungsverhältnisse kann bspw. ein mehrstufiger Aufbau von

Verdichtungsvorrichtungen verwendet werden. Hierbei müssen einzelne Stufen jedoch üblicherweise durch Ventile oder Schiebersteuerungen voneinander getrennt werden. Dies führt zu einem komplexen und fehleranfälligen Aufbau.

Weiterhin sind Axialkolbenmaschinen bzw. -pumpen bekannt, die zur Druckerzeugung bei Flüssigkeiten verwendet werden. Eine Verdichtung von Gasen ist hiermit jedoch in der Regel nicht oder nur schlecht möglich, da Axialkolbenmaschinen bauformbedingt keine Optimierung eines Totvolumens erlauben, welches zur Förderung von

Flüssigkeiten jedoch nicht relevant ist. Eine totraumbedingte Rückexpansion bei der Verdichtung von Gasen vermindert dabei die Förderleistung der Verdichtungsvorrichtung. Dies fällt insbesondere bei besonders hohen Verdichtungsverhältnissen ins Gewicht.

Es ist daher wünschenswert, eine Möglichkeit zur effektiven und einfachen Verdichtung von Gasen bereitzustellen.

Offenbarung der Erfindung

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Axialkolbenmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Vorteile der Erfindung Eine erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine dient zum Verdichten eines Gases und weist eine Ansaugöffnung und eine Ausstoßöffnung für Gas auf. Dabei sind in einem Förderweg für das Gas zwischen der Ansaugöffnung und der Ausstoßöffnung in der Axialkolbenmaschine wenigstens zwei Saugräume und zu jedem Saugraum ein zugehöriger Druckraum vorgesehen. Die Saugräume und die Druckräume sind dabei jeweils abwechselnd und beginnend mit einem Saugraum, welcher mit der

Ansaugöffnung in Verbindung steht, entlang des Förderwegs angeordnet. Dabei stehen der letzte Druckraum entlang des Förderweges mit der Ausstoßöffnung und die übrigen Druckräume jeweils mit dem im Förderweg nachfolgenden Saugraum in Verbindung.

Auf diese Weise ist mit einer Axialkolbenmaschine eine mehrstufige Verdichtung möglich. Gas kann über die Ansaugöffnung und einen ersten Saugraum angesaugt und im nachfolgenden Druckraum verdichtet werden. Das auf diese Weise bereits vorverdichtete Gas kann nun in einen weiteren Saugraum gesaugt und entsprechend der Kolbenbewegung, wie sie in einer Axialkolbenmaschine üblich ist, im nun nachfolgenden Druckraum weiter verdichtet werden. Je nach Anzahl der Saug- und Druckräume wird somit eine mehrstufige Verdichtung mittels einer

Axialkolbenmaschine möglich. Ein Totvolumen, das einem Volumen eines Raumes entspricht, wenn sich ein Kolben an seinem oberen Totpunkt befindet, d.h. wenn der Raum das kleinstmögliche Volumen aufweist, fällt bei einer mehrstufigen Verdichtung deutlich weniger ins Gewicht, als bei einer einstufigen Verdichtung, da sich eine Rückexpansion des Gases bedingt durch die niedrigeren Verdichtungsverhältnisse weniger auswirkt. Somit ist mit einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine eine deutlich effektivere Verdichtung von Gas möglich als mit einer herkömmlichen

Axialkolbenmaschine. Eine bevorzugte Anzahl an Saugräumen bzw. Druckräumen ist dabei drei. Es sind jedoch auch nur zwei oder aber vier oder mehr Saug- bzw.

Druckräume möglich, bspw. je nach Größe und genauer Bauform der

Axialkolbenmaschine. Die genauen Verhältnisse der einzelnen Verdichtungsstufen zueinander können jedoch je nach Bedarf gestaltet werden.

Vorzugsweise weist die Axialkolbenmaschine eine Ventilscheibe auf, welche die Saugräume und die Druckräume aufweist. Insbesondere ist dabei die Verbindung zwischen einem Druckraum und einem nachfolgenden Saugraum jeweils als Kanal in der Ventilscheibe ausgebildet. Bei einer Ventilscheibe handelt es sich dabei um ein in der Regel festes, d.h. nicht rotierendes Bauteil der Axialkolbenmaschine. Damit ist eine besonders einfache Möglichkeit, die Saug- und Druckräume vorzusehen, gegeben. Die Kanäle können dabei bspw. als einfache Bohrungen zwischen den entsprechenden Räumen ausgeführt sein.

Vorteilhafterweise sind die Saugräume und die Druckräume jeweils als bogenförmige Ausnehmungen in der Ventilscheibe ausgebildet. Aufgrund des in der Regel kreisförmigen Querschnitts der Axialkolbenmaschine ist damit eine einfache und effektive Anordnung der Saug- und Druckräume gegeben. Insbesondere können die Saug- und Druckräume dabei als Vertiefungen in der Ventilscheibe ausgebildet sein, so dass Gas, das in diesen Räumen gefördert wird, mit Kolben, die sich in der Regel über der Ventilscheibe auf und ab bewegen, gefördert werden kann.

Es ist von Vorteil, wenn jeder Saugraum und der im Förderweg nachfolgende

Druckraum jeweils mit gleichem radialen Abstand zu einer Rotationsachse der

Axialkolbenmaschine in der Ventilscheibe vorgesehen sind. Dies ermöglicht eine besonders einfache Ausgestaltung der Ventilscheibe. Insbesondere können damit die Kolben, die Gas in einen Saugraum saugen dann auf gleicher radialer Entfernung das Gas im zugehörigen Druckraum verdichten. Außerdem ist so eine besonders effektive Verteilung der Saug- und Druckräume in der Ventilscheibe möglich.

Vorzugsweise ist ein im Förderweg einem anderen Saugraum nachfolgender

Saugraum radial in Bezug zu einer Rotationsachse der Axialkolbenmaschine innerhalb dieses anderen Saugraums vorgesehen. Zusammen mit der gleichen radialen

Anordnung eines Saugraums mit dem zugehörigen, d.h. nachfolgenden Druckraum, gilt diese Anordnung also auch für die Druckräume. Auf diese Weise können die einzelnen Verdichtungsstufen, d.h. jeweils ein Saugraum und der nachfolgende Druckraum, von außen nach innen angeordnet werden. Auf diese Weise werden auch die Volumina der jeweiligen Saug- bzw. Druckräume mit zunehmender Verdichtungsstufe geringer, da der Platz auf der Ventilscheibe innen geringer ist als außen. Wenngleich auch die Stufendruckverhältnisse von den Volumenverhältnissen der Zylinder bzw. den

Volumina, die durch die Kolben in den Zylindern begrenzt werden, bestimmt sind, beeinflusst das durch die Saug- und Druckräume ausgebildete Zwischenkreisvolumen die Stufendruckverhältnisse ebenfalls. Somit kann der Verdichtung und somit Volumenverkleinerung des Gases mit zunehmender Verdichtungsstufe Rechnung getragen werden.

Vorteilhafterweise weist die Axialkolbenmaschine eine Verteilerscheibe auf, in welcher mehrere Kolben der Axialkolbenmaschine führbar sind. Bei einer solchen

Verteilerscheibe handelt es sich dabei in der Regel um ein rotierendes Bauteil der Axialkolbenmaschine, in dem die Kolben in entsprechenden Führungskanälen bzw. Ausnehmungen geführt werden. Die Verteilerscheibe liegt dabei auf der Ventilscheibe auf, so dass durch die Saug- und Druckräume der Ventilscheibe sowie den Kolben und den entsprechenden Führungskanälen ein Förderweg für das Gas durch die

Axialkolbenmaschine gebildet wird, wenn die Verteilerscheibe rotiert. Auf diese Weise kann eine besonders einfache Axialkolbenmaschine, insbesondere ohne bewegliche Ventile zur Verfügung gestellt werden, wodurch bspw. eine Wartung der

Axialkolbenmaschine reduziert wird.

Es ist von Vorteil, wenn jeder Kolben einem Saugraum und einem diesem Saugraum im Förderweg nachfolgenden Druckraum zugeordnet ist, so dass mit diesem Kolben und einem dem entsprechenden Kolben zugeordneten Führungskanal in der

Verteilerscheibe nur dem zugeordneten Saugraum und dem zugeordneten Druckraum ein Raum für Gas bildbar ist. Damit kann sichergestellt werden, dass Gas nicht zwischen Saug- oder Druckräumen verschiedener Verdichtungsstufen hin und her fließen kann, wodurch die Verdichtung weniger effektiv wäre.

Vorzugsweise ist eine Anzahl an Kolben, die einem Saugraum und einem Druckraum zugeordnet sind, für zwei im Förderweg aufeinanderfolgende Saugräume gleich oder sie nimmt ab. Damit kann der auf der Ventilscheibe nach innen hin bzgl. ihrer tangentialen Länge kürzer werdenden Saug- bzw. Druckräume Rechnung getragen werden. Im Falle von drei Verdichtungsstufen, d.h. drei Saug- und drei Druckräumen, und bspw. neun Kolben, können bspw. vier Kolben der ersten Verdichtungsstufe, drei Kolben der zweiten Verdichtungsstufe und zwei Kolben der dritten Verdichtungsstufe zugeordnet werden. Dies ermöglicht eine besonders effektive Verdichtung.

Vorteilhafterweise stehen Führungskanäle zweier benachbarter Kolben, die jeweils dem letzten Saugraum und dem letzten Druckraum im Förderweg zugeordnet sind, miteinander in Verbindung. Im Falle von zwei Kolben für die letzte Verdichtungsstufe können diese also einen gemeinsamen Raum für Gas bilden. Dies ist bspw. dann von Vorteil, wenn die innersten Saug- und Druckräume innerhalb der Kolben bzw. deren Führungskanälen liegen. Die Axialkolbenmaschinen werden bevorzugt zur kryogenen Verdichtung oder zur ionischen Verdichtung verwendet.

Gleitflächen der Axialkolbenmaschine, insbesondere die Gleitflächen der Kolben und/oder deren Führungskanäle sind bevorzugt aus technischer Keramik gefertigt oder mit technischer Keramik beschichtet.

Die Axialkolbenmaschine wird für die Verdichtung von Gasen verwendet. Insbesondere wird die Axialkolbenmaschine für die Verdichtung von Kohlenstoffdioxid, Wasserstoff, Methan, Erdgas, Helium oder Stickstoff verwendet.

Die Axialkolbenmaschinen werden bevorzugt mit Drehzahlen von 100 bis 2000 U/min (Umdrehungen pro Minute) betrieben und besonders bevorzugt bei 1300-1800 U/min.

Die Drehzahl der Axialkolbenmaschine wird insbesondere abhängig von der Laufzeit variiert. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt die Drehzahl 100 bis 800 U/min während der ersten 5 % der Laufzeit, 800-1300 U/min während der folgenden 10 % der Laufzeit, 1300-1800 U/min für 80 % der Laufzeit und 1800- 2000 U/min bis 5 % der Laufzeit Die Axialkolbenmaschine zur Verdichtung von Gas wird bevorzugt bei Temperaturen von -253 bis 150 °C betrieben. Durch die Axialkolbenmaschine kann das Gas bevorzugt auf Drücke zwischen 0,1 bar und 1000 bar verdichtet werden.

Die Temperaturen und Drücke sind abhängig vom Gas, welches verdichtet werden soll. In den folgenden Ausführungsbeispielen werden bevorzugte Betriebsparameter zur Verdichtung verschiedener Gase mit der Axialkolbenmaschine beschrieben. Bei den Gasen kann es sich unter Umständen auch um feuchte und/oder verunreinigte Gase handeln oder um Gasmischungen.

Kohlenstoffdioxid: Die Eingangstemperatur (Temperatur vor der Verdichtung) des Kohlenstoffdioxids beträgt bevorzugt zwischen -60 °C und 120 °C, insbesondere 1 bis 80 °C. Die

Ausgangstemperatur (Temperatur nach der Verdichtung) des Kohlenstoffdioxids beträgt bevorzugt zwischen 40 und 150 °C, insbesondere zwischen 60 und 100 °C. Der Eingangsdruck (Druck vor der Verdichtung) des Kohlenstoffdioxids beträgt bevorzugt 0,1 bar bis 10 bar, insbesondere 0,2 bis 4 bar. Der Ausgangsdruck (Druck nach der Verdichtung) des Kohlenstoffdioxids beträgt bevorzugt zwischen 5 und 100 bar, insbesondere 20 bis 60 bar. Der Volumenstrom liegt bevorzugt bei 0,5 Nm 3 /h bis 50 Nm 3 /h, insbesondere bei 1 Nm 3 /h bis 8 Nm 3 /h.

Wasserstoff:

Die Eingangstemperatur (Temperatur vor der Verdichtung) des Wasserstoffs beträgt bevorzugt zwischen -253 °C und 80 °C, insbesondere -253 °C bis -80 °C bei der Verwendung als kryogener Verdichter oder insbesondere -20 °C bis 80 °C bei der Verwendung als ionischer Verdichter. Die Ausgangstemperatur (Temperatur nach der Verdichtung) des Wasserstoffs beträgt bevorzugt zwischen -250 und 150 °C, insbesondere zwischen -60 und 80 °C. Der Eingangsdruck (Druck vor der Verdichtung) des Wasserstoffs beträgt bevorzugt 0,8 bar bis 40 bar, insbesondere 2,5 bis 30 bar. Der Ausgangsdruck (Druck nach der Verdichtung) des Wasserstoffs beträgt bevorzugt zwischen 10 und 1000 bar, insbesondere 500 bis 1000 bar. Der Volumenstrom liegt bevorzugt bei 0,5 Nm 3 /h bis 500 Nm 3 /h, insbesondere bei 50 Nm 3 /h bis 350 Nm 3 /h.

Methan oder Erdgas:

Die Eingangstemperatur (Temperatur vor der Verdichtung) des Methan oder Erdgas beträgt bevorzugt zwischen -182 °C und 80 °C, insbesondere -182 °C bis -40 °C bei der Verwendung als kryogener Verdichter oder insbesondere -20 °C bis 80 °C bei der Verwendung als ionischer Verdichter. Die Ausgangstemperatur (Temperatur nach der Verdichtung) des Methan oder Erdgas beträgt bevorzugt zwischen -180 und 150 °C, insbesondere zwischen -60 und 80 °C. Der Eingangsdruck (Druck vor der Verdichtung) des Methan oder Erdgas beträgt bevorzugt 0,8 bar bis 30 bar, insbesondere 1 ,5 bis 20 bar. Der Ausgangsdruck (Druck nach der Verdichtung) des Methan oder Erdgas beträgt bevorzugt zwischen 10 und 650 bar, insbesondere 300 bis 600 bar. Der Volumenstrom liegt bevorzugt bei 0,5 Nm 3 /h bis 1000 Nm 3 /h, insbesondere bei 5 Nm 3 /h bis 350 Nm 3 /h. Helium:

Die Eingangstemperatur (Temperatur vor der Verdichtung) des Heliums beträgt bevorzugt zwischen -269 °C und 80 °C, insbesondere -269 °C bis -80 °C bei der Verwendung als kryogener Verdichter oder insbesondere -20 °C bis 80 °C bei der Verwendung als ionischer Verdichter. Die Ausgangstemperatur (Temperatur nach der Verdichtung) des Heliums beträgt bevorzugt zwischen -269 und 150 °C, insbesondere zwischen -60 und 80 °C. Der Eingangsdruck (Druck vor der Verdichtung) des Heliums beträgt bevorzugt 0,8 bar bis 40 bar, insbesondere 2,5 bis 20 bar. Der Ausgangsdruck (Druck nach der Verdichtung) des Heliums beträgt bevorzugt zwischen 10 und

1000 bar, insbesondere 200 bis 600 bar. Der Volumenstrom liegt bevorzugt bei 0,5 Nm 3 /h bis 600 Nm 3 /h, insbesondere bei 50 Nm 3 /h bis 400 Nm 3 /h.

Stickstoff:

Die Eingangstemperatur (Temperatur vor der Verdichtung) des Stickstoffs beträgt bevorzugt zwischen -196 °C und 80 °C, insbesondere -196 °C bis -40 °C bei der Verwendung als kryogener Verdichter oder insbesondere -20 °C bis 80 °C bei der Verwendung als ionischer Verdichter. Die Ausgangstemperatur (Temperatur nach der Verdichtung) des Stickstoffs beträgt bevorzugt zwischen -195 und 150 °C,

insbesondere zwischen -60 und 80 °C. Der Eingangsdruck (Druck vor der Verdichtung) des Stickstoffs beträgt bevorzugt 0,8 bar bis 30 bar, insbesondere 1 ,5 bis 17 bar. Der Ausgangsdruck (Druck nach der Verdichtung) des Stickstoffs beträgt bevorzugt zwischen 10 und 650 bar, insbesondere 200 bis 400 bar. Der Volumenstrom liegt bevorzugt bei 0,5 Nm 3 /h bis 500 Nm 3 /h, insbesondere bei 5 Nm 3 /h bis 350 Nm 3 /h.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt schematisch und in Seitenansicht eine erfindungsgemäße

Axialkolbenmaschine in einer bevorzugten Ausführungsform.

Figur 2 zeigt schematisch und in Draufsicht eine Ventilscheibe einer

erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine in einer bevorzugten

Ausführungsform. Figur 3 zeigt schematisch und in Draufsicht eine Verteilerscheibe einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine in einer bevorzugten

Ausführungsform. Figur 4 zeigt schematisch und im Querschnitt eine erfindungsgemäße

Axialkolbenmaschine in einer bevorzugten Ausführungsform.

Ausführungsform der Erfindung In Figur 1 ist schematisch und in einer Seitenansicht eine erfindungsgemäße

Axialkolbenmaschine 100 in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Die Axialkolbenmaschine 100 weist dabei eine Ventilscheibe 101 und eine Verteilerscheibe 102 auf, wobei die Verteilerscheibe 102 an der Ventilscheibe 101 anliegt. Die

Ventilscheibe und die Verteilerscheibe werden in den nachfolgenden Figuren detaillierter dargestellt und beschrieben.

In Figur 2 ist schematisch und in Draufsicht eine Ventilscheibe 101 einer

erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine 100 in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt.

Die Ventilscheibe 101 weist eine Ansaugöffnung 1 10 auf, die über einen Saugkanal 11 1 , der vorliegend nur gestrichelt dargestellt ist und tiefer als die Querschnittsebene verläuft, mit einem Saugraum 130 verbunden ist. Der Saugraum 130 ist dabei bogenförmig bzw. nierenförmig ausgebildet, wie dies für Axialkolbenpumpen üblich ist. Der Saugraum 130 ist dabei in Bezug auf die in Figur 1 dargestellte

Querschnittsansicht höher gelegen als der Saugkanal 110. Der Saugraum 130 kann dabei als eine Ausnehmung in der Ventilscheibe 101 ausgebildet sein.

Weiterhin weist die Ventilscheibe 101 zwei weitere Saugräume 131 und 132 auf, die ähnlich dem Saugraum 130 ausgebildet sind, jedoch in Richtung Mittelpunkt der Verteilerscheibe 101 versetzt sind und dementsprechend auch eine geringere tangentiale Länge aufweisen. Außerdem sind die Saugräume 131 und 132 nicht mit der Ansaugöffnung 1 10 oder dem Saugkanal 1 11 in Verbindung. Weiterhin weist die Axialkolbenmaschine 100 eine Ausstoßöffnung 120 auf, die über einen Druckkanal 121 , der vorliegend ebenfalls nur gestrichelt dargestellt ist und tiefer als die Querschnittsebene verläuft, mit einem Druckraum 142 verbunden ist. Zudem sind zwei weitere Druckräume 140 und 141 vorgesehen, die jedoch nicht mit der Ausstoßöffnung 120 oder dem Druckkanal 121 verbunden sind. Die Druckräume sind dabei, ähnlich den Saugräumen, bogenförmig bzw. nierenförmig ausgebildet. Die Druckräume können, ebenso wie die Saugräume, als eine Ausnehmung in der

Ventilscheibe ausgebildet sein. Die Saugräume 130, 131 und 132 sowie die Druckräume 140, 141 und 142 befinden sich dabei bzgl. der Querschnittsebene zumindest in etwa auf gleicher Höhe. Ebenso befinden sich der Saugkanal 1 10 und der Druckkanal 120 in etwa auf gleicher Höhe. Die Saugräume und die Druckräume sind dabei zur Oberseite der Ventilscheibe 101 , welche an der Verteilerscheibe anliegt, offen.

Weiterhin ist zwischen dem Druckraum 140 und dem Saugraum 131 sowie zwischen dem Druckraum 141 und dem Saugraum 132 jeweils ein Kanal 180 bzw. 181 vorgesehen, der die entsprechenden Räume verbindet. In Figur 3 ist schematisch und in Draufsicht eine Verteilerscheibe 102 einer

erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine 100 in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Die gezeigte Draufsicht entspricht dabei der Seite der Verteilerscheibe 102, welche an der in Figur 2 gezeigten Seite der Ventilscheibe 01 anliegt, wenn die beiden Scheiben, wie in Figur 1 gezeigt, aneinander anliegen.

Die Verteilerscheibe 102 weist mehrere Kolben und entsprechende Führungskanäle, in denen die Kolben beweglich gelagert sind, auf. Die Kolben können dabei um eine Rotationsachse der Axialkolbenmaschine 100 bzw. der Verteilerscheibe 102, die vorliegend senkrecht durch den Mittelpunkt der gezeigten Ansicht verläuft, rotieren. Die Kolben laufen dabei kreisförmig über die Saugräume und die Druckräume hinweg. Beispielhaft sind neun Kolben als gestrichelte Kreise gezeigt, von denen vier mit dem Bezugszeichen 160, drei mit dem Bezugszeichen 161 und zwei mit dem

Bezugszeichen 162 bezeichnet sind. Weiterhin sind in der Verteilerscheibe 102 den Kolben zugeordnete Arbeitskanäle vorgesehen. Dabei sind den Kolben 160 jeweils die Arbeitskanäle 170 und den Kolben 161 die Arbeitskanäle 171 zugeordnet. Den beiden Kolben 162 ist ein gemeinsamer Arbeitskanal 172 zugeordnet, der über zwei gestrichelt dargestellte Kanäle in der Verteilerscheibe 102 mit den beiden Kolben 162 verbunden ist.

Die vier Arbeitskanäle 170 sind dabei in der Verteilerscheibe und bzgl. der Kolben 160 so angeordnet, dass über die Arbeitskanäle 170 ein Raum zwischen den Kolben 160, den zugehörigen Führungskanälen und dem Saugraum 130 bzw. dem Druckraum 140 gebildet werden kann. Insbesondere kann also keine Verbindung zwischen einem

Führungskanal eines der Kolben 160 und den übrigen Saugräumen 31 und 132 bzw. Druckräumen 141 und 142 hergestellt werden.

Die drei Arbeitskanäle 171 sind dabei in der Verteilerscheibe und bzgl. der Kolben 161 so angeordnet, dass über die Arbeitskanäle 171 ein Raum zwischen den Kolben 161 , den zugehörigen Führungskanälen und dem Saugraum 131 bzw. dem Druckraum 141 gebildet werden kann. Insbesondere kann also keine Verbindung zwischen einem Führungskanal eines der Kolben 161 und den übrigen Saugräumen 130 und 132 bzw. Druckräumen 140 und 142 hergestellt werden.

Der Arbeitskanal 172 ist dabei in der Verteilerscheibe und bzgl. der Kolben 162 so angeordnet, dass über den Arbeitskanal 172 ein Raum zwischen den Kolben 162, den zugehörigen Führungskanälen und dem Saugraum 132 bzw. dem Druckraum 142 gebildet werden kann. Insbesondere kann also keine Verbindung zwischen einem Führungskanal eines der Kolben 162 und den übrigen Saugräumen 130 und 131 bzw. Druckräumen 140 und 141 hergestellt werden.

In Figur 4 ist schematisch und im Querschnitt eine erfindungsgemäße

Axialkolbenmaschine 100 in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Dabei sind die in Ventilscheibe 101 und die Verteilerscheibe 102 mit den in den Figuren 2 bzw. 3 gezeigten Flächen aneinandergelegt. Dabei sind anstatt der Kolben 160, 161 und 162 nun die zugehörigen Führungskanäle 160', 161' und 162' gezeigt.

Dabei ist zu erkennen, dass die Kolben 160 bzw. die Führungskanäle 160' nur mit dem Druckraum 140 bzw. dem Saugraum 130 verbindbar sind. Entsprechendes gilt für die Kolben 161 bzw. Führungskanäle 161', den Druckraum 141 und den Saugraum 131. Der Druckraum 142 und der Saugraum 132 sind in der gezeigten Ansicht nicht zu sehen, da sie von der Verteilerscheibe 102 verdeckt werden. Wie für eine Axialkolbenmaschine üblich, variiert die Höhe der Kolben über der Ventilscheibe. Im gezeigten Ausführungsbeispiel erreicht ein Kolben seinen oberen Totpunkt im Bereich der Ventilscheibe, indem die Kanäle 180 und 181 vorgesehen sind (vgl. Figur 2), d.h. an dieser Stelle ist ein Raum, den der Kolben mit der Ventilscheibe (und einem Führungskanal in der Verteilerscheibe) einschließt, minimal. Dieser minimale Raum wird dabei auch als Totvolumen bezeichnet. Seinen unteren Totpunkt erreicht der Kolben dann nach einer Drehung um 180°, d.h. dort schließt der Kolben einen maximalen Raum mit der Ventilscheibe 101 ein.

Wird die Axialkolbenmaschine 100 nun zum Verdichten von Gas verwendet, so werden die Kolben, bspw. mittels eines Elektromotors, um die Rotationsachse in die mit R bezeichnete Richtung gedreht. Der von den Kolben 160 mit der Ventilscheibe 101 gebildete Raum vergrößert sich somit vom (in Bezug auf Figur 2) oberen Ende des Saugraums 130 bis zum unteren Ende. Somit wird das Gas, bspw. Kohlenstoffdioxid, über die Ansaugöffnung 120 und den Saugkanal 1 11 in den Saugraum 130 gesaugt.

Durch eine weitere Drehung gelangen die Kolben 160 zum Druckraum 140. Der von den Kolben 160 mit der Ventilscheibe 101 gebildete Raum verkleinert sich dabei vom (in Bezug auf Figur 2) unteren Ende des Druckraums 140 bis zum oberen Ende, wodurch das Gas verdichtet wird. Hierbei handelt es sich somit um eine erste

Verdichtungsstufe. Das Gas gelangt anschließend in den Kanal 180, der den

Druckraum 140 mit dem Saugraum 131 verbindet.

Durch eine weitere Drehung der Verteilerscheibe 102 werden nun die Kolben 161 vom oberen Ende des Saugraumes 131 bis zu seinem unteren Ende bewegt. Da die Kolben 161 sich hierbei von ihrem oberen zu ihrem unteren Totpunkt bewegen, wird dabei das Gas aus dem Kanal 180 in den Saugraum 131 gesaugt.

Durch eine weitere Drehung gelangen die Kolben 161 zum Druckraum 141. Der von den Kolben 161 mit der Ventilscheibe 101 gebildete Raum verkleinert sich dabei vom (in Bezug auf Figur 2) unteren Ende des Druckraums 141 bis zum oberen Ende, wodurch das Gas weiter verdichtet wird. Hierbei handelt es sich somit um eine zweite Verdichtungsstufe. Das Gas gelangt anschließend in den Kanal 181 , der den

Druckraum 141 mit dem Saugraum 132 verbindet. Durch eine weitere Drehung der Verteilerscheibe 102 werden nun die Kolben 162 vom oberen Ende des Saugraumes 132 bis zu seinem unteren Ende bewegt. Da die Kolben 162 sich hierbei von ihrem oberen zu ihrem unteren Totpunkt bewegen, wird dabei das Gas aus dem Kanal 181 in den Saugraum 132 gesaugt. Durch eine weitere Drehung gelangen die Kolben 162 zum Druckraum 142. Der von den Kolben 162 mit der Ventilscheibe 101 gebildete Raum verkleinert sich dabei vom (in Bezug auf Figur 2) unteren Ende des Druckraums 142 bis zum oberen Ende, wodurch das Gas weiter verdichtet wird. Hierbei handelt es sich somit um eine dritte Verdichtungsstufe. Das Gas wird anschließend durch den Druckkanal 121 und die Ausstoßöffnung 120 ausgestoßen.