EP1088153B1

EP1088153B1 - Verdrängermaschine nach dem spiralprinzip

Info

Publication number: EP1088153B1
Application number: EP00901476A
Authority: EP
Inventors: Fritz Spinnler
Original assignee: CRT Common Rail Technologies AG; CRT Common Rail Tech AG
Current assignee: CRT Common Rail Technologies AG
Priority date: 1999-02-18
Filing date: 2000-02-10
Publication date: 2004-12-29
Anticipated expiration: 2020-02-10
Also published as: US6579080B1; EP1088153A1; DE50009088D1; WO2000049275A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Verdrängermaschine für kompressible Medien mit zwei in einem feststehenden Gehäuse gegenüberliegend angeordneten spiralförmigen Förderräumen und mit in diese Förderräume eingreifenden spiralförmigen Verdrängerkörper, bestehend im wesentlichen aus einer Mittelscheibe und auf jeder Seite der Scheibe angebrachten spiralförmigen Leisten, die gegenüber dem Gehäuse exzentrisch derart gehalten sind, dass während des Betriebes jeder Punkt des Verdrängerkörpers eine von den Zylinderwänden des Förderraumes begrenzte, je nach Ausführung der Führungseinrichtung kreisförmige oder ellipsenähnliche Bewegung ausführt, und dass die Krümmung der Leisten so bemessen ist, das sie die inneren Zylinderwände und die äusseren Zylinderwände des Förderraumes an jeweils mindestens je Leiste einer beim Betrieb kontinuierlich fortschreitenden Dichtungslinie nahezu fast berührt, wobei zur Führung des Verdrängerkörpers gegenüber dem Gehäuse eine Exzenteranordnung, im wesentlichen bestehend aus einer Antriebwelle und einer darauf angeordneten Exzenterscheibe, vorgesehen ist.

Stand der Technik

Verdrängermaschinen der Spiralbauart sind beispielsweise aus der DE-C-26 03 462 bekannt. Maschinen nach dieser Bauart werden vorwiegend als Verdichter für gasförmige Medien eingesetzt. Während des Betriebes der Maschine werden entlang einer Verdrängerkammer zwischen dem spiralförmig ausgebildeten Verdrängerkörper und den beiden Zylinderwänden mehrere, etwa sichelförmige Arbeitsräume eingeschlossen, die sich von einem Einlass durch die Verdrängerkammer hindurch zu einem Auslass hin bewegen, wobei ihr Volumen ständig verringert und der Druck des Arbeitsmittels entsprechend erhöht wird.
Eine Maschine der eingangs genannten Art, bei der die Spiralen einen gesamten Umschlingungswinkel von 360° oder mehr umspannen, ist bekannt aus der DE 35 14230 A1. Bei einer solchen Maschine sind die spiralförmigen Leisten, axial abstehend, beidseitig auf einer eine Nabe zur Lagerung des exzentrischen Kurbeltriebes aufweisenden Scheibe angeordnet. Femer ist die Anordnung der spiralförmigen Leisten derart, dass bei der kreisenden Bewegung der Scheibe die entstehenden Arbeitskammern beidseitig der Scheibe ihr Volumen verkleinern und eine Verdichtung des Arbeitsmittels entsteht. In der Regel sind die Leisten symmetrisch in bezug auf die Scheibe angeordnet.
Die US-A-4677949 offenbart ein Verdrängermaschine für kompressible Medien mit zwei in einem Gehäuse gegenüberliegend angeordneten spiralförmigen Förderräumen und einem in diese Förderräume eingreifenden Verdrängerkörper mit einer Mittelscheibe und spiralförmig angebrachten Leisten, die aus aufeinanderfolgenden Kreisbogensegmenten zusammengesetzt sind. Die spiralförmigen Leisten laufen radial nach -innen zusammen und formen mit der Mittelscheibe in den Förderräumen radial innenliegende Hochdruckräume. Ein Förderraum ist für eine Verdichtung eines Arbeitsmittels und der gegenüberliegende Förderraum für eine Expansion des Arbeitsmittels ausgebildet. Das Arbeitsmittel gelangt zunächst von einem Einlass in einen Förderaum, wird dort durch Verdrängung radial nach innen komprimiert, dann durch ein Ventil in den zweiten Förderraum gepresst, entspannt sich dort auf dem Weg durch den Förderraum radial nach aussen und wird durch einen Auslass aus dem zweiten Förderraum entlassen.
Eine in der US-A-5094205 beschriebene Verdrängermaschine weist eine umkreisende Mittelscheibe mit Leisten auf, die im Innenraum eines Motors angeordnet ist und einen Kompressions-Förderraum und einen Expansions-Förderraum bilden. Die Leisten formen in den Förderräumen mit einem Arbeitsmittel gefüllte Hoch- und Niederdruckräume, die radial aussen ein grösseres Volumen als radial innen aufweisen. Die Mittelscheibe besitzt radial innen eine Öffnung, um das durch einen Einlass eingeleitete Arbeitsmittel, ein Luft-Kraftstoff-Gemisch, aus dem Kompressions-Förderraum in den Expansions-Förderraum zu transferieren. Dort wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch gezündet, expandiert und die Abgase werden aus dem Expansions-Förderraum durch einen Auslass abgeführt.
Für Arbeitsprozesse, die bei höherem Druck als dem Umgebungsdruck durchgeführt werden sollen und bei denen im Prozess selbst nur ein geringer Druckverlust entsteht, werden nebst den Verdichtungsmaschinen auch Expansionsmaschinen zur Ausnützung des Restdruckgefälles eingesetzt, was eine Verbesserung des Maschinen- Gesamtwirkungsgrades zur Folge hat. Arbeitsprozesse, die vorzugsweise bei höherem Druck arbeiten als dem atmosphärischen Umgebungsdruck und bei denen ein rel. geringer Druckabfall im Prozess entsteht, sind beispielsweise Brennstoffzellenprozesse. Solche Prozesse werden mit handelsüblichen Verdichter- und Expansionsmaschinen betrieben, um den guten Wirkungsgrad der Oxidation von Wasserstoff in der Brennstoffzelle zu erhalten.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine der eingangs genannten Art so zu konfigurieren, dass mit nur einem in einem Gehäuse kreisenden Verdrängerkörper das Arbeitsmedium sowohl verdichtet als auch expandiert werden kann, und bei hohem Verdichtungsdruckverhältnis ein Wärmetransport aus dem inneren heissen Ende der verdichterseitigen Leiste durch die Mittelscheibe hindurch zum kalten inneren Ende der expander-seitigen Leiste erfolgen kann.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die beidseitig auf der Mittelscheibe des Verdrängerkörpers angebrachten spiralförmigen Leisten sind demnach so ausgestaltet, dass sich auf der einen Seite der Scheibe bei der im Maschinenbetrieb fortschreitenden Verschiebebewegung des Verdrängerkörpers das Volumen des durch diese Leisten und dem dazugehörenden Förderraum eingeschlossenen Arbeitsraumes verkleinert. Auf der anderen Seite der Scheibe vergrössert sich das Volumen des durch diese Leiste und dem dazugehörenden Förderraum eingeschlossenen Arbeitsraumes Dabei sind die beidseitig auf der Mittelscheibe des Verdrängerkörpers angebrachten spiralförmigen Leisten - im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen - asymmetrisch zueinander angebracht.
Der Vorteil der Erfindung ist unter anderem darin zu sehen, dass ein sehr einfacher und demzufolge kostengünstiger Aufbau der Maschine realisiert werden kann, da sowohl die Verdichtung als auch die Expansion mit nur einem beweglichen Verdränger-Element erfolgt.
Der verdichterseitige Förderraum erstreckt sich in der Regel von einem radial aussen angeordneten Niederdruck-Einlass zu einem radial innenliegenden Hochdruck-Auslass. Wenn sich der expanderseitige Förderraum nun gemäß dem Stand der Technik von einem radial innenliegenden Hochdruckraum zu einem radial aussenliegenden Niederdruck-Auslass erstreckt, so wird das Arbeitsmittel auf der verdichterseitigen Seite - in radialer Richtung betrachtet - entgegen der Richtung des Arbeitsmittels auf der expanderseitigen Seite gefördert. Dies hat den Vorteil, dass die durch die Gasdrücke hervorgerufenen Belastungen auf die Mittelscheibe und die spiralförmigen Leisten auf der Verdichter- und Expanderseite etwa symmetrisch sind.
Wenn sich hingegen gemäß der Erfindung der expanderseitge Förderraum ebenfalls von einem radial aussenliegenden Einlass zu einem radial innenliegenden Niederdruckraum erstreckt, so wird das Arbeitsmittel auf der verdichterseitigen Seite - in radialer Richtung betrachtet - in der gleichen Richtung gefördert wie das Arbeitsmittel auf der expanderseitigen Seite. Dadurch kommen die - in radialer Richtung betrachtet - inneren Enden der spiralförmigen Leisten auf der Expanderseite bezüglich der Mittelscheibe etwa gegenüber den ebenfalls in radialer Richtung betrachtet inneren Enden der verdichterseitigen spiralförmigen Leisten zu liegen. Die Anbindung der inneren Enden der spiralförmigen Leisten an der Mittelscheibe ist im Maschinenbetrieb hoch belastet und entsprechend dem Druckverhältnis auf der Verdichterseite mehr oder minder heiss. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass bei Einsatz einer solchen Maschine bei hohem Verdichtungsdruckverhältnis ein Wärmetransport aus dem inneren heissen Ende der verdichterseitigen Leiste durch die Mittelscheibe hindurch zum kalten inneren Ende der expander-seitigen Leiste erfolgen kann. Von Bedeutung wird diese Anordnung, wenn ein gut Wärme leitendes Leichtmetall für die Herstellung des Verdrängers zum Einsatz kommt. Durch solche leichte Materialien resultiert eine im Maschinenbetrieb relativ niedrige Fliehkraft des Verdrängerbauteiles.
Wenn die Nabe der Scheibe verdichterseitig vom einem Hochdruckraum umgeben ist, ist es zweckmässig, dass der Nabeninnenraum gegenüber diesem Hochdruckraum mit einem Verschluss luftdicht abgeschlossen ist. Dadurch kann ein - für den Ausgleich der exzentrischen Bewegung der Exzenterscheibe und des Verdrängers vorgesehenes - Gegengewicht auf der Antriebswelle mit Vorteil im expanderseitig die Nabe umgebenden Druckraum angeordnet werden. Der Vorteil einer solchen Anordnung ist die absolute Trennung des Schmieröles von der verdichteten Luft.
Wenn der Rotor eines den Verdränger antreibenden Elektromotors auf einer gemeinsamen Antriebswelle mit der Exzenterscheibe und dem Verdränger angeordnet ist, ist es sinnvoll, dass auf der dem Verdränger abgewandten Seite des Elektromotors ein Zwischengehäuse am Gehäuse des Elektromotors angebracht ist, in welches Zwischengehäuse die mit einer Schmiermittel-Fördervorrichtung versehene Antriebswelle hineinragt, und dass am Zwischengehäuse ein Gehäuse für einen Schmiermitttelvorrat befestigt ist. Vorteilhaft ist eine solche Anordnung mit Zwischengehäuse für die Aufnahme beispielsweise eines kombinierten Reduktions- und Synchronisations-Getriebes, welches in den Ölvorrat hineinragt und so geschmiert wird.
Wenn in bekannter Weise das Verdrängerbauteil durch eine beabstandete zweite Exzenteranordnung geführt wird, so sind die beiden Exzenterwellen mit gleich grossen Zahnräder versehen. Diese werden durch ein drittes Zahnrad angetrieben und synchronisiert. Das dritte Zahnrad ist vorzugsweise kleiner und sitzt auf der Welle des Antriebsmotors. Dieser baut als schnell drehender Elektromotor klein. Das Gewicht der gesamten Verdichter-Expandereinheit wird dadurch niedriger gegenüber dem Einsatz eines Elektromotors, welcher mit gleicher Drehzahl wie der Verdichter-Expander dreht.
Es bietet sich an, die Wandung der expanderseitigen Hälfte des Gehäuses im Bereich des Auslasses so auszugestalten, dass sich zusammen mit dem äusseren Ende der Zylinderwand des expanderseitigen Förderraumes ein Behälter für die Aufnahme von Schmiermittel bildet, wobei dieser Behälter über externe Leitungen mit dem Schmiermittelkreislauf verbunden ist. Da die den Expander verlassenden Gase eine niedrige Temperatur haben, kann durch diese Anordnung des Schmierölbehälters am äusseren Ende der Zylinderwand das Schmiermittel während des Maschinenbetriebes gekühlt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In den Zeichnungen sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt. Die Strömungsrichtung der diversen Arbeitsmittel ist mit Pfeilen dargestellt. Funktionsgleiche Elemente sind in den verschiedenen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:

Fig. 1: einen Längsschnitt durch eine Verdrängermaschine gemäß dem Stand der Technik.
Fig. 2: einen Teilschnitt aus Fig. 1, vergrössert dargestellt, mit der Abdichtung der Leisten auf dem Grund der sichelförmigen Arbeitsräume;
Fig. 3: einen Querschnitt durch die Verdrängermaschine gemäss 3-3 in Fig. 1 mit dem Expansionsteil der Verdrängermaschine;
Fig. 4: einen Schnitt durch die Scheibe des Läufers der Verdrängermaschine gemäss Linie 4-4 in Fig. 1:
Fig. 5: einen Querschnitt durch den Verdichterteil der Verdrängermaschine gemäss Linien 5-5 und 5'-5' in Fig. 1;
Fig. 6: einen Längsschnitt durch eine Ausführungsvariante der Verdrängermaschine mit Antriebsmotor und Kreislauf für Schmier- und Kühlmittel;
Fig. 7: einen Querschnitt durch die Antriebswelle entlang der Linie 7-7 in Fig. 6;
Fig. 8: einen Querschnitt durch die Verdrängermaschine gemäss Linie 8-8 in Fig. 6 mit dem Expansionsteil der Verdrängermaschine und einer als Schmier- und Kühlmittelvorrat ausgebildeten Gehäusehälfte;
Fig. 9: das Prinzip der Erfindung, wobei die Expansion von radial aussen nach radial innen durchgeführt wird.
Fig. 10: das Prinzip der Ausführung gemäss Fig. 9 mit Doppelexzentertrieb und Synchronisations-Zahnräder.

Weg zur Ausführung der Erfindung

Zwecks Erläuterung der Funktionsweise der Verdrängermaschine wird auf die bereits eingangs genannte DE-C3-26 03 462 verwiesen. Nachstehend wird nur der für das Verständnis notwendige Maschinenaufbau und Prozessablauf kurz beschrieben:
Mit 1 ist in den Fig. 1 und 6 die Verdichter-/Expandermaschine insgesamt bezeichnet. Die Indizes "a" bei den Bezugszeichen sind für die Verdichterseite; die Indizes "b" werden für die Expanderseite von 1 benutzt.
An beiden Seiten der Scheibe 2 ist je ein spiralförmig verlaufender Verdrängerkörper angeordnet. Es handelt sich um Leisten 3a, 3b, die senkrecht auf der Scheibe 2 gehalten sind. Die Spirale selbst ist im gezeigten Beispiel aus mehreren, aneinander anschliessenden Kreisbögen gebildet. Mit 4 ist eine Nabe bezeichnet, mit welcher die Scheibe 2 auf einem Exzenterlager 17 aufgezogen ist. Die Fig. 1, 4 und 6 zeigen das Lager 17, welches auf einer Exzenterscheibe 23 sitzt, die ihrerseits Teil einer Antriebswelle 24 ist. In Fig. 4 ist mit 5 ist ein radial ausserhalb der Leisten 3a,3b angeordnetes Auge bezeichnet für die Aufnahme eines Führungslagers 25, welches auf einem Bolzen 26a aufgezogen ist. Dieser ist seinerseits Teil einer Führungseinrichtung 49, welche z. B. aus einer Schwinge 56 besteht, deren eines Ende drehbar um die Achse 50 mittels Bolzen 26b und Lager 27 im Gehäuse 7a,7b gelagert ist. Das andere Ende greift über den Bolzen 26a und das Lager 25 in das Auge 5 des Läufers ein.
Gemäss Fig. 1, 5 und 6 sind am Spiralenaustritt bei der Verdichterseite in der Gehäusehälfte 7a Durchbrüche 6a vorgesehen, damit das Fördermedium durch den einseitig angeordneten zentralen Auslass 13 abgezogen werden kann.
In Fig. 1 ist das aus zwei Hälften zusammengesetzte, über Befestigungsaugen 8a, 8b zur Aufnahme von Verschraubungen 8c miteinander verbundenen Maschinengehäuse 7a, 7b gezeigt. 11a bezeichnet den Förderraum auf der Verdichterseite, der nach der Art eines spiralförmigen Schlitzes in die Gehäusehälfte 7a eingearbeitet ist. Er verläuft parallel von einem äusseren Umfang der Spirale in der Gehäusehälfte 7a angeordneten Niederdruck-Einlass 12 zu einem im Gehäuseinneren vorgesehenen Druckraum 33a und zum Hochdruck-Auslass 13. Der Förderraum 11a weist im wesentlichen eine oder mehrere etwa parallele, ungefähr in gleichbleibendem Abstand zueinander angeordnete Zylinderwände 51a auf, die im vorliegenden Fall wie die Leiste 3a der Scheibe 2 eine Spirale umfassen. Zwischen diesen Zylinderwänden 51a greift die Leiste 3a ein, deren Krümmung so bemessen ist, dass die Leiste 3a die innere Zylinderwand 15a und die äussere Zylinderwand 14a beispielsweise an jeweils einer Stelle 21 a nahezu berührt (Fig. 5).
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der seitlichen Abdichtung der Leiste 3a gegenüber den in die Gehäusehälfte 7a eingearbeiteten Grundflächen des spiralförmigen Schlitzes. Diese erfolgt z.B. durch einen berührenden Dichtstreifen 28, welcher in eine dafür vorgesehene Nut in der Leiste 3 eingearbeitet ist.
Der Antrieb der Scheibe 2 besorgt die Antriebswelle 24 über die Exzenterscheibe 23. Die Führung der Scheibe 2 wird durch die Führungseinrichtung 49 (Fig. 4) besorgt. Je nachdem, ob die Führungseinrichtung 49 aus einer Schwinge 56 oder aus einer mit der Antriebswelle 24 synchron laufenden Führungswelle (nicht dargestellt) besteht, führen alle Punkte auf der Leiste 3a eine ellipsenähnliche oder eine kreisförmige Verschiebe-bewegung mit einer der Exzentrizität "e" entsprechenden Auslenkung aus. In der Fig. 4 ist die Nabe 4 nicht erkenntlich, da dieser Teil der Scheibe 2 geschnitten dargestellt ist. Das Lager 17, mit welchen die Scheibe 2 auf der Exzenterscheibe 23 geführt wird, ist hier beispielsweise als Wälzlager dargestellt.
Infolge der mehrfachen abwechselnden Annäherung der Leiste 3a an die innere Zylinderwand 15a resp. äussere Zylinderwand 14a der zugeordneten Förderkammer 11a ergeben sich auf beiden Seiten der Leiste 3a sichelförmige, das Arbeitsmedium einschliessende Arbeitsräume, die während des Antriebes der Scheibe 2 durch die Förderkammer 11a in Richtung auf den Druckraum 33a und den damit kommunizierenden zentralen Auslass 13 verschoben werden. Hierbei verringern sich die Volumina dieser Arbeitsräume und der Druck des Arbeitsmittels wird entsprechend erhöht.
Analog zu dem voran Beschriebenen ist die Anordnung der Leiste 3b auf der Expanderseite der Maschine. 11b bezeichnet den Förderraum auf der Expanderseite, der ebenfalls nach der Art eines spiralförmigen Schlitzes in die Gehäusehälfte 7b eingearbeitet ist. Gemäss Fig. 3 verläuft er parallel von einem äusseren Umfang der Spirale im Gehäuse angeordneten Niederdruck-Auslass 20 zu einem im Gehäuseinneren vorgesehenen Einlass, welcher Teil des Druckraumes 33b im Gehäuse 7b ist. Der Förderraum 11b weist ebenfalls im wesentlichen etwa parallele, ungefähr in gleichbleibendem Abstand zueinander angeordnete Zylinderwände 51b auf, die im vorliegenden Fall wie die Leiste 3b der Scheibe 2 eine Spirale umfassen. Zwischen diesen Zylinderwänden 14b, 15b greift die Leiste 3b ein, deren Krümmung so bemessen ist, dass die Leiste 3b die innere Zylinderwand 15b und die äussere Zylinderwand 14b beim Betrieb beispielsweise an jeweils einer Stelle 21b nahezu berührt.
Die Leiste 3b ist auf der Scheibe 2 so angeordnet, dass beim Maschinenbetrieb infolge der mehrfachen abwechselnden Annäherung der Leiste 3b an die innere Zylinderwand 15b resp. äussere Zylinderwand 14b der zugeordneten Förderkammer 11b sich auf beiden Seiten der Leiste 3a sichelförmige, das Arbeitsmedium einschliessende Arbeitsräume ergeben. Diese Arbeitsräume verschieben sich während des Antriebes der Scheibe 2 durch die Förderkammer 11b in Richtung auf den zentralen Auslass 20. Dadurch vergrössern sich die Volumina dieser Arbeitsräume und der Druck des Arbeitsmittels nimmt im Expanderteil ab. Durch die Expansion des sich in den Arbeitsräumen auf der Expanderseite befindenden Arbeitsmittels wird Arbeit an die Leiste 3b und somit die Exzenterscheibe 23 abgegeben. Damit sind die Verdichtungs- und die Expansions-funktion auf ein einziges, in einem feststehenden Gehäuse 7a, 7b kreisendes Bauteil bestehend aus Scheibe 2, Nabe 4 und Leisten 3a und 3b, zusammengefasst.
Fig. 5 zeigt die Anordnung der beidseitig der Scheibe 2 angebrachten Leisten 3a und 3b. Entsprechend der dargestellten Orientierung der Schnittrichtung 5-5 durch Fig. 1 ist der Drehsinn der Antriebswelle 24 mit dem Ausgleichsgewicht 16a um das Rotationszentrum 30 im Uhrzeigersinn. Gestrichelt ist gemäss Schnitt 5'-5' in Fig. 1 der äussere Rand der Scheibe 2 und die Leiste 3b des Expanderteiles dargestellt. Der guten Übersichtlichkeit halber ist die spiralförmige Wand 51 b in der Gehäusehälfte 7b nicht dargestellt. Es ist jedoch die Anordnung der Leiste 3a auf der Verdichterseite gegenüber der Leiste 3b auf der Expanderseite erkenntlich.
In Fig. 1 ist die Antriebswelle mit einem Traglager 9a in einer Lageraufnahme 52a in der Gehäusehälfte 7a gelagert. Die Lageraufnahme 52a ist über Abstützungen 29a mit der Gehäusehälfte verbunden. Das Lager ist mittels einer Wellendichtung 33a gegen den Druckraum 33a abgedichtet. Zwischen den Abstützungen 29a befinden sich die Durchbrüche 6a. Durch diese Durchbrüche kann das auf höheren Druck gebrachte Fördermittel den Verdichterteil verlassen. Das Fördermittel kann einem hier nicht näher beschriebenen Prozess zugeführt werden.
Nach diesem Prozess, bei dem kein besonderer Druckabfall vorausgesetzt wird, soll das Arbeitsmittel über den Hochdruck-Einlass 19 in den inneren expanderseitigen Druckraum 33b des Expanderteiles strömen. In der Gehäusehälfte 7b ist die Antriebswelle mittels eines Traglagers 9b geführt, welches über eine Lageraufnahme 52b mit den Rippen 29b mit der Gehäusehälfte 7b abgestützt ist. Zwischen den Abstützungen befinden sich die Durchbrüche 6b, welche den Zugang des Arbeitsmittels in den expanderseitigen Druckraum 33b schaffen.
Die Führung der Scheibe 2 auf der Exzenterscheibe 23 erfolgt über das Exzenterlager 17, auf welches die Nabe 4 aufgezogen ist und welches gegenüber den Druckräumen 33a und 33b z.B. mit Wellendichtungen 18 abgedichtet ist. Mit 31 ist das Zentrum der Exzenterscheibe 23 bezeichnet. Dieses Zentrum ist mit einer Exzentrizität "e" vom Rotationszentrum 30 beabstandet. Auf der Antriebswelle 24 sind Gegengewichte 16a und 16b angebracht, die einen ausgeglichenen Lauf der Maschine gewährleisten.
Fig. 6 zeigt eine Variante der Verdichter-/Expandermaschine mit einem Antriebsmotor, vorzugsweise einem Elektromotor. Das Gehäuse 66 des Motors weist Gewindeaugen 8b' auf, in welche Verschraubungen 8c eingreifen. Zusammen mit einem Zwischengehäuse 54 auf der Expanderseite und den Gehäusehälften 7a und 7b wird die Verdichter-/Expandermaschine 1 mit dem Elektromotor zu einer Maschine verbunden.
Die eintrittsseitige Führung des zu expandierenden Arbeitsmittels im Zwischengehäuse 54 muss dem Umstand Rechnung tragen, dass das Arbeitsmittel im Expansionsteil der Verdichter-/Expandermaschine in radialer Richtung betrachtet, von innen nach aussen strömt; es muss in das Zentrum der Expansionseite der Verdrängermaschine hineingeführt werden. Die schematisch dargestellte Lösung zeigt, dass das Arbeitsmittel beim Hochdruckeintritt 55 in das Zwischengehäuse 54 eintritt und durch Durchbrüche 99 in einen ringförmigen Raum 32 gelangt. Dieser Raum 32 ist auf der Seite der Verdichter-/Expandermaschine 1 durch die Welle 24 mit einem Traglager 58 und auf der Seite des Elektromotors durch eine Wellendichtung 62 gegen den im Elektromotorgehäuse-Innenraum 63 herrschenden Umgebungsdruck abgedichtet. Die Wellendichtung 62 greift auf einer an der Antriebswelle angebrachten Verdickung 44 ein. Der Ringraum 32 ist über Durchbrüche 57 in der Welle 24 mit dem Druckraum 33b verbunden, so dass das zu expandierende Arbeitsmittel in den Innenraum 33b des Expanderteiles gelangen kann.
Die Durchführung des Arbeitsmittels durch die Durchbrüche in der Welle 24 ist deshalb zweckmässig, weil die gesamte Antriebswelle mit dem Rotor 64 des Elektromotors nur mit zwei Traglagern 58, 93 geführt ist. Desweiteren soll - im Gegensatz zur Ausführung nach Fig. 1 - nur noch ein Gegengewicht 16 auf der Welle 24 angebracht werden und zwar auf der Expanderseite. Um die für einen stabilen Lauf der Maschine notwendige Biegesteifigkeit der Antriebswelle 24 zu gewährleisten, ist diese im Bereiche des Traglagers 58 mit einem relativ grossen Durchmesser bemessen. Die Anbringung von Durchbrüchen 57 (s. auch Fig. 7 und 8) in der steifen Partie zur Einführung des zu expandierenden Arbeitsmittels ist zweckmässig.
Das Traglager 58 ist in dem in der Fig. 6 gezeigten Beispiel als Wälzlager ausgeführt, an dessen Aussenring ein Positionsring 59 angebracht ist, der in einer z. B. in der Gehäusehälfte 7b eingearbeiten Vertiefung einliegt und durch das Zwischengehäuse 54 eingeklemmt ist. Der Innenring des Wälzlagers 58 steht bei der Antriebswelle 24 auf einer Seite an einem Bund 82 und auf der anderen Seite an einem Ring 83 an. Durch diese Anordnung ist die Antriebswelle 24 axial gegenüber den Gehäuseteilen 7a, 7b, 54 und 66 geführt.
Auf der der Verdichter-/Expandereinheit 1 gegenüberliegenden Seite des Elektromotors, der im wesentlichen aus dem Gehäuse 66 und dem Rotor 64 besteht, ist ein Schmiermittelbehälter 68 mit dem Schmiermittelvorrat 69 angeordnet. Es ist eine Vorrichtung, die einen Schmiermittelstrom zur Schmierung und Kühlung des hochbelasteten Exzenterlagers 17 erzeugt, notwendig, weil die Verdichter/Expandermaschine in Bezug auf den geförderten Arbeitsmittelstrom klein bauen soll und deshalb bei hoher Drehzahl betrieben wird. Dies hat die erwähnte hohe Belastung des Exzenterlagers 17 zur Folge. Der Schmiermittelkreislauf ist folgender.
Der Behälter 68 umschliesst ein Gehäuse 71, welches das der Verdichter-/Expandereinheit abgewandte Traglager 93 der Welle 24 aufnimmt. Desweiteren ist im Gehäuse 71 eine hier nicht näher beschriebene Schmiermittel-Fördervorrichtung 72 auf der Antriebswelle 24 aufgezogen und durch diese angetrieben. Diese Schmiermittel-Fördervorrichtung 72 saugt das Schmiermittel über eine Saugleitung 79 aus dem Vorrat 69 an und fördert dieses unter erhöhtem Druck in einen Raum 73.
In der für den Rotor 64 und der Verdichter-/Expandermaschine 1 gemeinsamen Welle 24 ist in einer zentralen Bohrung 76 ein Einsatz 75 eingebaut, welcher seinerseits eine zentrale Förderbohrung 74 aufweist. Diese ist auf der Seite des Schmiermittelvorrates mit dem Raum 73 verbunden. Auf der Seite der Verdichter/Expandereinheit 1 ist die Förderbohrung 74' mit einer in der Exzenterscheibe 23 radial angeordneten Bohrung 88 verbunden. Die Bohrung 88 mündet an deren radial äusseren Ende direkt in das Exzenterlager 17 und versorgt dieses mit Schmiermittel. In der Fig. 6 ist dieses Lager als Gleitlager dargestellt; in der Nabe 4 ist eine Gleitfagerbüchse 17' eingezogen.
Die Nabe 4 ist mit einem Verschluss 60 gegenüber dem Raum 33a resp. dem Auslass 13 verschlossen. Durch diesen Verschluss erreicht man die vollständige Trennung des Schmiermittels vom Arbeitsmittel. Das Arbeitsmittel kann somit völlig schmiermittelfrei gefördert werden. Dies im Gegensatz zur Ausführung nach Fig. 1, bei welcher die Anordnung der Wellendichtungen 10a und 18 verdichterseitig zu einem Austreten von Schmiermittel in den Raum 33a führen kann; Wellendichtungen können nicht vollständig abdichten.
In den durch den Verschluss 60 entstehenden Raum 80 kann das Schmiermittel aus dem Exzenterlager 17 austreten. Der Schmiermittelaustritt aus der gegenüberliegenden Seite des Lagers 17 erfolgt in einen ringförmigen Raum 53c, welcher mittels eines Wellendichtringes 18 gegenüber dem expanderseitigen Druckraum 33b abdichtet. Die Schmiermittelsammelräume 53c und 80 sind über je eine Bohrung 81 mit dem Schmiermittel-Rückflusskanal 77 in der Welle 24 verbunden. Dieser Kanal entsteht durch einen Einsatz 75, welcher in seiner mittleren Partie am äusseren Umfang verjüngt ist. In der Fig. 7 ist der Einsatz 75 in der verjüngten Partie geschnitten dargestellt (Schnitt 7-7 in Fig. 6) und zeigt nebst dem Rotationszentrum 30 der Welle 24 die Förderbohrung 74, den ringförmigen Schmiermittel-Rückflusskanal 77, sowie die zentrale Bohrung 76 für den Einsatz 75. An der Seite des Schmiermittelvorrates 69 ist eine radiale Bohrung 77c in die Welle 24 eingearbeitet. Durch diese Bohrung kann das Schmiermittel in einen ringförmigen Sammelraum 45 gelangen. Der Sammelraum 45 ist in das Gehäuse 66 eingearbeitet und wird zusammen mit einem Wellendichtring 78 und dem Förderpumpengehäuse der Schmiermittel-Fördervorrichtung 72 sowie der Welle 24 gebildet. Im Gehäuse 66 ist eine Bohrung 90 angebracht, durch welche das rückströmende Schmiermittel in den Vorrat 69 zurückströmen kann.
Durch die Verdichtung des gasförmigen Arbeitsmittels (z.B. Luft) entsteht eine Temperaturerhöhung im Raum 33a gegenüber der Temperatur, die im Niederdruck-Einlass 12 herrscht. Die höhere Temperatur im Raum 33a wirkt auf die in diesem Raum kreisende Nabenpartie 4 mit Verschluss 60 ein. Dem Schmiermittel kommt nebst der primären Aufgabe der Schmierung des Lagers 17 auch die Aufgabe der Wärmeabfuhr aus der Nabenpartie 4 mit Verschluss 60 zu. Das, wie oben beschrieben, in den Vorrat 69 zurückströmende Schmiermittel muss dort seine aufgenommene Wärme z. B. an die Umgebung abgeben können.
Eine Ausführungsform zur Wärmeabfuhr ist ebenfalls in der Fig. 6 dargestellt.
Dem Stande der Technik entsprechend weisen Elektromotoren oft ein Lüfterrad 67 auf, welches beim vorliegenden Beispiel auf der Welle 24 aufgezogen ist. Durch Durchbrüche 65 im Gehäuse 66 gelangt der Kühlluftstrom 85 ins Innere des Elektromotors und erfährt je nach der Stärke des durch das Gebläserad 67 erzeugten Kühlluftstromes 85 eine mehr oder minder starke Temperaturerhöhung. Vorausgesetzt, dass das Lüfterrad kräftig genug bemessen ist, ergibt sich eine vorteilhafte Ausführung für die Kühlung des Schmiermittels im Vorratsbehälter 68. Durch Umlenken des Kühlluftstromes mittels Luftführungsmittel 84 wird dieser an den Kühlflächen 70, welche am Behälter 68 angebracht sind, vorbeigeführt und nimmt weitere Wärme aus dem Behälter 68 auf.
Eine Variante zur Abführung der Wärme aus dem Schmiermittel ist in Fig. 8 dargestellt. Die Zeichnung zeigt schematisch einen Wandungsteil 94 des Gehäuses 7b, welcher so ausgebildet ist, dass ein Behälter 95 entsteht. Dieser Behälter befindet sich im Bereich des - in Strömungsrichtung betrachtet - äusseren Endes 98 der Zylinderwand 51 b. Die Zu- und Abführung des Schmiermittels zum und vom Behälter 95 erfolgt über externe, nicht näher beschriebene Leitungen 96, 97, weiche mit einer Schmiermittel-Fördervorrichtung 72, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, verbunden sein kann. Die Anordnung nützt die Tatsache aus, dass bei der Expansion des gasförmigen Arbeitsmittels die Temperatur abnimmt.
Beim Einsatz der Verdichter-/Expandermaschine 1 zum Beispiel an Brennstoffzellen ist die Temperatur am Eintritt des Arbeitsmittels in den Raum 33b relativ niedrig, vorausgesetzt, es werden keine besonderen Vorrichtungen eingesetzt, welche die Temperatur des Arbeitsmittels im Hochdruck-Einlass 19, resp. 55, 33b der Expansionsmaschine erhöhen. Solche Vorrichtungen können z.B. aus einem Wärmetauscher bestehen, welche die Wärme der verdichteten Luft nach dem Auslass 13 an das zu expandierende Arbeitsmittel vor dem Einlass 19, resp. 55, 33b abgeben und dieses zur Erhöhung der Expansions-Arbeitsfähigkeit erwärmen.
Da beim Brennstoffzelleneinsatz ein wesentliches Oxidationsprodukt Wasser ist, womit das Arbeitsmittel vor dem Expansionsprozess angereichert wird, darf man davon ausgehen, dass der Taupunkt gegen den Niederdruck-Auslass 20 hin deutlich unterschritten und je nach Anfangstemperatur der Expansion auch der Gefrierpunkt unterschritten wird. Wenn keine besonderen Massnahmen vorgenommen werden, kann im Maschinenbetrieb Eis im Bereiche der Zylinderwände 98 entstehen.
Dies wird dadurch vermieden, dass die Partie um den Auslass 20, 98 benutzt wird, um den Schmiermittelvorrat 95 dort anzubringen. Dieser wird durch diese Massnahme einerseits gekühlt und verhindert andererseits die Eisbildung bei 20, 98.
In Fig. 9 ist das Erfindungsbeispiel gezeigt, bei welchem die Expansion des Arbeitsmittels von radial aussen nach radial innen erfolgt. Im Gegensatz zu der in den Fig. 1, 3 und 6 gezeigten Expansion strömt das Hochdruckgas durch eine Öffnung 55 in den Hochdruckraum 33b. Das expandierte Gas strömt durch Durchbrüche 57 in der Welle 24 aus dem Niederdruck-Innenraum des Expanderteiles ab.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die bisher gezeigte und beschriebene Maschine beschränkt. Für den Fall, dass zwei beabstandete Exzenteranordnungen zur Führung des Verdrängers eingesetzt werden, kann der Elektromotor statt auf der Antriebswelle 24 auch zwischen zwei Wellen mit beabstandeten Rotationsachsen 30 und 104 eingreifen. In der Fig. 10 ist eine solche Anordnung dargestellt. Es zeigt der Übersicht halber nur den Verdränger bestehend aus der Scheibe 23 und den Leisten 3b mit dem Rädertrieb. Dieser besteht aus einem Antriebsrad 100, einem Rad auf dem Antriebsmotor 101, und einem Synchronisationsrad 102. Mit 103 ist eine Verzahnung auf dem Rad dargestellt. Die identische Verzahnung ist auch für die Räder 101 und 102 vorgesehen aber hier nicht dargestellt. Die Achse des Antriebsmotors ist mit 108 bezeichnet, jene der Führungsexzenteranordnung mit 104. Die Mittelscheibe 23 weist z. B. eine an sich bekannte radial elastische und tangential steife Anbindung 105 an das Auge 106 auf. Das Auge 106 hat seinen Mittelpunkt bei 107, welcher mit der Exzentrizität "e" um das Rotationszentrum 104 im Maschinenbetrieb kreist.

BEZUGSZEICHENLISTE

1: Verdichter/ Expander
2: Scheibe,
3a,3b: Leisten, Verdrängerkörper
4: Nabe
5: Auge
6a: Durchbruch in 7a
6b: Durchbruch in 7b
7a,7b: Gehäusehälfte
8a,8b,8b': Befestigungsauge
8c: Befestigungsschraube
9a: Traglager für 24 in 7a
9b: Traglager für 24 in 7b
10a, 10b: Wellendichtungen von 24
11a: Förderraum in 7a
11b: Förderraum in 7b
12: Niederdruck-Einlass
13: Hochdruck-Auslass
14a: Zylinderwand von 11a, äussere
14b: Zylinderwand von 11b, äussere
15a: Zylinderwand von 11a, innere
15b: Zylinderwand von 11b, innere
16,16a,16b: Ausgleichsgewichte auf 24
17,17': Exzenterlager zwischen 4 und 23
18: Wellendichtungen von 23
19: Hochdruck-Einlass
20: Niederdruck-Auslass
21a,21b: Dichtlinie in 7a,7b von 11a, 11b
22: Rippe
23: Exzenterscheibe
24: Antriebswelle
25: Führungslager in 56 auf 26a
26a: Führungsbolzen in 2
26b: Führungsbolzen zwischen 7a,7b
27: Führungslager in 56 auf 26b
28: Dichtstreifen
29a,29b: Rippe
30: Rotationszentrum von 24
31: Zentrum von 23
33a: Druckraum in 7a (Verdichterseite)
33b: Druckraum in 7b (Expanderteil)
32: Ringförmiger Raum zwischen 58 und 62
44: Bund für 62 auf 24
45: Ringförmiger Sammelraum
49: Führungseinrichtung
50: Zentrumsachse von 26b
51a,51b,51b': Leisten in 7a,7b
52a,52b: Lageraufnahme in 7a,7b
53a: Lagerinnenraum von 9a
53b: Lagerinnenraum von 9b
53c: Lagerinnenraum von 17
54: Zwischengehäuse
55: Hochdruck-Eintritt
56: Schwinge
57: Durchbruch in 24
58: Lagerung
59: Klemmring zwischen 54 und 7b
60: Verschluss-Scheibe auf 4
61: Hochdruck-Zwischenraum
62: Wellendichtung zwischen 61 und 63
63: Elektro-Motor-Innenraum
64: Rotor des Elektro-Motors
65: Durchbrüche in 66
66: Gehäuse des E-Motors
67: Lüfterrad auf 24
68: Gehäuse von 69
69: Schmiermittelvorrat, Schmiermittel
70: Kühlfläche
71: Lagergehäuse
72: Förderpumpe für 69
73: Druckraum von 69
74,74': Druckleitung für 69 in 24
75,75': Einsatz in 24
76: Bohrung in 24
77,77c: Schmiermittel-Rückflusskanal in 24
78: Wellendichtung 24, hintere
79: Saugleitung für 69
80: Niederdruckraum zwischen 60 & 23
81: Niederdruckleitungen in 23 zu 77
82: Schulter auf 24 für 58
83: Positionier-Ring auf 24 für 58
84: Führungsmittel für 85
85: Kühlluftstrom
86: Verschraubung für 68
87: Einfüllstutzen für 69 mit Deckel
88: Verbindung zwischen 74 & 17 in 23
89: Verschraubung von 71 mit 66
90: Niederdruckabfluss in 66 zu 69
93: Lagerung von 24 in 71
94: Aussenwand von 95
95: Schmiermittelraum
96: Schmiermittelrückfluss
97: Schmiermittelvorlauf
98: Endpartie von 51b
99: Durchbruch in 54
e: Exzentrizität; Abstand in radialer Richtung zwischen der Rotationsachse 30 von 24 und dem Zentrum 31 von 23.
100: Antriebsrad auf Antriebswelle 24
101: Antriebsrad auf Antriebsmotor
102: Synchronisationsrad auf zweiter Exzenteranordnung
103: Verzahnung
104: Rotationszentrum der zweiten Exzenteranordnung
105: Radial elastische, tangential steife Anbindung an 23
106: Auge an 105
107: Zentrum des zweiten Exzenters
108: Rotationszentrum des seitlich angebauten Antriebsmotors
109: Inneres Ende von 3b in Fig. 10

Claims

Verdrängermaschine für kompressible Medien mit zwei in einem feststehenden Gehäuse (7a,7b) gegenüberliegend angeordneten, spiralförmigen Förderräumen (11a,11b) und einem Verdrängerkörper (2-4), bestehend im Wesentlichen aus einer Mittelscheibe (2) und auf jeder Seite der Mittelscheibe (2) angebrachten, in die Förderräume (11a, 11b) eingreifenden, spiralförmigen Leisten (3a,3b), die gegenüber dem Gehäuse (7a,7b) exzentrisch derart gehalten sind, dass während des Betriebes jeder Punkt der Leisten (3a, 3b) eine von den Zylinderwänden der Förderräume (11a, 11b) begrenzte, je nach Ausführung einer Führungseinrichtung (49) eine kreisförmige oder ellipsenähnliche Bewegung ausführt, und dass die Krümmung der Leisten (3a, 3b) so bemessen ist, dass die Leisten (3a, 3b) die inneren Zylinderwände (15) und die äusseren Zylinderwände (14) der entsprechenden Förderräume (11a, 11b) an jeweils mindestens je Leiste (3a, 3b) einer beim Betrieb kontinuierlich fortschreitenden Dichtungslinie nahezu fast berührt; wobei der eine Förderraum (11a) für eine Verdichtung eines Arbeitsmittels und der andere, gegenüberliegende Förderraum (11b) für eine Expansion des Arbeitsmittels ausgebildet ist, wobei die Zylinderwände (14, 15) der Förderräume (11a, 11b) und die in die Förderräume (11a, 11b) eingreifenden Leisten (3a,3b) im Wesentlichen aus aufeinanderfolgenden Kreisbogensegmenten zusammengesetzt sind und die Radien der Kreisbogensegmente der verdichterseitigen Förderräume (11a) und Leisten (3a) - in einem Drehsinn betrachtet - im Wesentlichen eine abnehmende Grösse haben und die Radien der Kreisbogensegmente der expanderseitigen Förderräume (11b) und Leisten (3b) - im gleichen Drehsinn betrachtet - im Wesentlichen eine zunehmende Grösse haben; wobei der verdichterseitige Förderraum (11a) sich von einem radial aussen angeordneten Niederdruck-Einlass (12) zu einem radial innenliegenden Hochdruck-Auslass (13) erstreckt, und wobei zur Führung des Verdrängungskörpers (2-4) gegenüber dem Gehäuse (7a, 7b) eine Exzenteranordnung, im Wesentlichen bestehend aus einer Antriebswelle (24) und einer darauf angeordneten Exzenterscheibe (23), vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich der expanderseitige Förderraum (11b) von einem radial aussenliegenden Hochdruck-Einlass (55) zu einem radial innenliegenden Niederdruckraum erstreckt.
Verdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (4) der Scheibe (2) verdichterseitig an ihrer Aussenseite von einem Hochdruckraum (33a) umgeben ist, dass der Nabeninnenraum gegenüber diesem Hochdruckraum (33a) mit einem Verschluss (60) luftdicht abgeschlossen ist, und dass ein - für den Ausgleich der exzentrischen Bewegung der Exzenterscheibe (23) und des Verdrängers (2-4) vorgesehenes - Gegengewicht (16) auf der Antriebswelle (24) im expanderseitig die Nabe (4) umgebenden Druckraum (33b) angeordnet ist.
Verdrängermaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die expanderseitige Hälfte (7b) des Gehäuses direkt mit einem Gehäuse (66) eines Elektromotors über eine Verschraubung (8a, 8b,8b', 8c) verbunden ist.
Verdrängermaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (64) des Elektromotors auf einer gemeinsamen Antriebswelle (24) mit der Exzenterscheibe (23) und dem Verdrängerkörper (2-4) angeordnet ist.
Verdrängermaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Verdränger (2-4) abgewandten Seite des Elektromotors ein Zwischengehäuse (71) am Gehäuse (66) des Elektromotors angebracht ist, in welches Zwischengehäuse die mit einer Schmiermittel-Fördervorrichtung (72) versehene Antriebswelle hineinragt, und dass am Zwischengehäuse (71) ein Gehäuse (68) für einen Schmiermitttelvorrat (69) befestigt ist.
Verdrängermaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (24) eine Bohrung (76) zur Aufnahme eines ebenfalls hohl ausgebildeten Einsatzes (75) aufweist, welcher in der mittleren Partie an der äusseren Oberfläche verjüngt ist, wodurch um das Rotationszentrum (30) der Antriebswelle (24) herum zwei axiale Schmiermittel-Führungskanäle (74, 77) entstehen, wovon ein Hochdruckkanal (74) über einen Druckraum (73) mit der Schmiermittel-Fördervorrichtung (72) einerseits und über einen Raum (74') und einer Bohrung (75') in der Exzenterscheibe (23) mit einem Exzenterlager (17) andererseits verbunden ist.
Verdrängermaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Rückfluss des Schmiermittels aus dem Exzenterlager (17) in den Schmiermittelvorrat (69) beidseitig des Lagers ein Niederdruckraum (80) resp. ein Lagerinnenraum (53c) vorgesehen sind, welche über je eine Bohrung (81) in der Exzenterscheibe (23) mit dem in der Antriebswelle (24) angeordneten Schmiermittel-Rückflusskanal (77) verbunden sind.
Verdrängermaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Förderung eines Kühlluftstromes (85) auf der Antriebswelle (24) innerhalb des Gehäuses (66) des Elektromotors ein Lüfterrad (67) angeordnet ist, wobei dieser Kühlluftstrom über Durchbrüche (65) im Gehäuse (66) durch den Innenraum (63) des Elektromotors hindurch und über Luftführungsmittel (84) auf Kühlflächen (70), die am Gehäuse (68) des Schmiermittelvorrates (69) angeordnet sind, gerichtet ist.
Verdrängermaschine nach Anspruch 1, bei welcher der Verdrängerkörper (2-4) durch eine beabstandete zweite Exzenteranordnung geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Exzenterwellen gleich grosse Zahnräder (100, 102) tragen, welche durch ein drittes Zahnrad (101) angetrieben und synchronisiert werden, wobei das dritte Zahnrad vorzugsweise kleiner ist und auf der Welle eines Antriebsmotors angeordnet ist, und wobei der Antriebsmotor als schnell drehender Elektromotor ausgeführt ist.