Isothermer Scheibenverdichter: Druck braucht man überall.

Druckluft begleitet nicht nur den Alltag zu Hause, beispielsweise beim Aufpumpen der Fahradreifen, sondern auch viele Industrie- und Gewerbeprozesse. Die notwendigen Kompressoren tragen stark zum industriellen Energiebedarf bei, hier sind energiesparende Innovationen gesucht. 

Nutzt man eine Scheibenturbine anders herum, wirkt sie als Kompressor - schon NikolaTesla besaß hierzu die Patentrechte. Forschungsergebnisse zeigen, dass Scheiben-Verdichter effektiver sind als die üblichen Kolbenmaschinen. Der isotherme Verdichter löst dazu noch weiteres Problem: Kompression erwärmt Luft und vergrößert ihr Volumen, das behindert die weitere Kompression. Der Scheibenverdichter hält die Luft 'gleich-warm', also 'iso-therm', und ist deswegen leistungsfähiger.


Kolbenverdichter sind beschränkt.

Pumpt man einen Fahrradreifen auf, hält man einen kleinen Kolbenverdichter in einer Hand nd drückt mit der anderen die eingesperrte Luft zusammen. Kompressoren machen das elektrisch und etwas schneller, aber wie mit der Hand muss jede Kolbenbewegung aufhören und in die Gegenrichtung wechseln - das ist nicht effektiv.

Pumpräder, die sich ohne Unterbrechung auf Wellen drehen, wurden schon vor 500 Jahren erfunden, seit 1700 verbreiten sich Kreiselpumpen in Europa. Sie drängen Wasser aus ihrer hohlen Welle in ein Pumpenrad, beschleunigen es bis zum Außenumfang und pressen es in das Druckrohr. Scheibenpumpen sind genau so aufgebaut, nutzen aber ein anderes Prinzip - die Reibung von Gas oder Flüssigkeit zwischen den Scheiben.


Additive Fertigung bringt Freiheitsgrade

Die komplizierten Kühlkanäle im Inneren der Scheiben kann man nur durch additive Fertigung aufbauen, etwa wie der Deckel vorne auf dem Motorenblock der Abbildung. Die wirksame Reibungs-Oberfläche der Scheiben und die hohen Drehzahlen von 40.000U/min fordern CNC-Maschinen der neuesten Generation zur Fertigung. In ihrer Komplexität sind die Herstellungs­gänge noch nicht bekannt - darum entwickelt die TU Chemnitz die innovative Herstellung mit den Fertigern gemeinsam.

Rolf Lenk Werkzeug- und Maschinen­bau aus Ahrensburg wird Welle und Scheiben mit ihrer inneren Kühltechnik additiv fertigen, La Mont aus Berlin stellt die Grundkonstruktionen und plant die thermische Wirkung der Kühlung bei der hohen Drehzahlen, Renner Kompressoren aus Güglingen sichert durch Peripherie und Steuerung den Wirkungsgrad und die TU Chemnitz konstruiert und simuliert die Wirksamkeit der aktiven Friktions-Oberflächen unter den Prämissen der Herstellbarkeit.

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