Eine neue Drehkolbenmaschine nach dem Wolfhart Prinzip

mit einem lagerfreien Kolbentriebwerk für absolute Ölfreiheit und mit neuen Arbeitsverfahren.

Dipl.-Phys. Wolfhart Willimczik

Das Wolfhart Prinzip für ölfreie Kompressoren hoher Leistung

Ein neues Arbeitsverfahren für Kompressoren wird hier verwendet. Beide Rotoren der Wolfhart Maschine laufen unter Wasser - genau wie bei einer Wasserpumpe. Die Grenze zwischen Pumpen und Kompressoren verschwimmt hier. Diese Pumpen können (im Gegensatz zu gewöhnlichen Pumpen oder Kompressoren) Gemische aus Wasser und Luft fördern. Läßt man diese Pumpen nur Luft ansaugen und beläßt etwas Wasser im Gehäuse hinter den Rotoren, erhöht sich das Ansaugvermögen. Dann sind diese Pumpen praktisch schon Kompressoren, allerdings noch ohne innere Verdichtung. Das Wasser wirkt mehrfach: Es dichtet ab, kühlt direkt und beseitigt durch seine Anwesenheit und Inkompressibilität das "tote Volumen" in den Zylindern fast vollständig, d.h., es beseitigt sämtliche Gründe, die bisher die Erzeugung eines beliebig hohen Luftdruckes in einem einstufigen Verdichtungsvorgang verhindert hatten. Es beseitigt die Leckage für die Gaskomponente vollständig, weil dem Gas in allen Dichtspalten Wasser mit höherem Druck entgegensteht. Das in den Arbeitsraum eindringende kalte Wasser wird durch die langgestreckten Dichtspalte (die früher ein Nachteil waren) wie durch eine langgestreckte Düse fein verteilt und kühlt die Luft intensiv schon während des Verdichtungsprozesses. (Eine absolute Dichtheit ist hier also gar nicht erwünscht.) Einer quasi-isothermen Verdichtung kommt man so am nächsten und erziehlt entsprechend gute Wirkungsgrade.

Das erste Versuchsmodell eines Wolfhart Kompressors mit den beiden Rotoren.

Die Kolben sind hier Scheiben mit einer Manschette und fest an den Kolbenträger angeschraubt. Dieser Kolbenträger könnte auch in einer Taumelscheibenmaschine verwendet werden, die immer aus dieser Drehkolbenmaschine entsteht, wenn man den Zylinderrotor festhält, wenn er also stationär ist. Schon das erste Versuchsmodell ist leiser als vergleichbare Kompressoren. Der Schall wird hier nicht nur gedämpft, sondern die Entstehung von starken Schallwellen wird hier durch die Anwesenheit von Wasser verhindert. Im Zylinder ist ein Luft-Wasser Gemisch, was hier zum Glück ein ganz schlechter Schallerzeuger ist.

Das zweite Versuchsmodell eines Wolfhart-Kompressors erzeugt einstufig bis zu 20bar ölfreie Druckluft.

Dies sind die beiden Hauptteile, der Zylinder- und der Kolbenrotor
 

Das erste Versuchsmodell zeigte die Tragfähigkeit dieses Prinzips. Das zweite Modell erreichte schon einen Druck von 20bar ölfreie Druckluft (einstufig). Das Gehäuse ist gleichzeitig der Druckluftbehälter, der halbvoll mit Wasser gefüllt ist. (Das Wasser kann leicht an einen Kühlkreislauf angeschlossen werden.) Die Luft über dem Wasserspiegel nimmt nicht mehr Feuchtigkeit auf, als bei einem normalen Kompressor auch. (Ob die austretende Luft Wassertropfen enthält oder nicht, wird durch den Taupunkt der Luft bestimmt, d.h., wenn die Temperatur unter den Taupunkt fällt, bilden sich - unabhängig von der Art des Kompressors - immer Wassertropfen.)

Dieses Prinzip kann leicht für große Volumenströme gebaut werden, liefert ölfreie Druckluft für jeden gewünschten Druck bei höchstem Wirkungsgrad und ist dabei wesentlich einfacher und kleiner als gewöhnliche Kolbenkompressoren. Eine ausführliche Funktionsbeschreibung ist in Patent US-6,152,014