DE10032984A1

DE10032984A1 - Method for sealing rotary compressor has magnets each side to maintain the position of the rotor and prevent variations in the gap between rotor and housing

Info

Publication number: DE10032984A1
Application number: DE10032984A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Radermacher; Frank Diedrichsen; Carl Dieter Hollmann; Olaf Heisler
Original assignee: Gebr Becker GmbH; Gebr Becker GmbH and Co KG
Current assignee: Gebr Becker GmbH; Gebr Becker GmbH and Co KG
Priority date: 2000-07-06
Filing date: 2000-07-06
Publication date: 2002-01-17

Abstract

A method for maintaining the gap between the rotor and housing of a rotary compressor has the rotor flanked by magnets which hold the position of the rotor to within a fraction of a millimetre. The rotor can be made of ferromagnetic material or has ferromagnetic elements embedded in its structure. The magnets can be permanent magnets or electro-magnets. In the latter case the gap is monitored by a sensor incorporated into the compressor.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kreiselverdichter wie Radialverdichter oder Seitenkanalverdichter mit einem Laufrad, einer Laufradwelle und einem Verdichtergehäu se, wobei zwischen dem Laufrad und dem Gehäuse ein Dichtspalt gegeben ist.The invention relates to a centrifugal compressor such as Centrifugal or side channel blowers with one Impeller, an impeller shaft and a compressor housing se, being between the impeller and the housing Sealing gap is given.

Kreiselverdichter der in Rede stehenden Art sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Das Laufrad ist zur axialen und radialen Positionierung über die Laufradwelle mittels mechanisch wirkender Wälzlagern derart gelagert, dass sich zwischen dem Gehäuse und dem Laufrad ein Dichtspalt einstellt. Diese Lösungen sind hinsichtlich der Positionierung, das heißt der Spaltein stellung mechanisch aufwendig und stellen hohe Anforde rungen an die Bauteiltoleranzen. Durch Temperaturerhö hung im Betrieb längt sich die Welle in Axialrichtung von der Position des axialen Festlagers ausgehend, wodurch sich das Laufrad axial zum Gehäuse verschiebt. Hierdurch wandert das Laufrad aus der gewünschten Lage zwischen den axialen Gehäusewänden, was zu einer Verän derung des Dichtspaltes führt. Entsprechend muss der Dichtspalt so ausgelegt werden, dass diese Verschiebung nicht zu einem Anlaufen führt. Der Dichtspalt wird demnach größer als notwendig gewählt. Darüber hinaus erweisen sich die bekannten Lösungen dahingehend als nachteilig, dass die mechanischen Lager einem Ver schleiß unterliegen. Zudem zeigt sich unzulässiger Austritt von Schmiermitteln aus den Lagern als nachtei lig.Centrifugal compressors of the type in question are in known various embodiments. The impeller is for axial and radial positioning over the Impeller shaft using mechanically acting roller bearings stored so that between the housing and the Impeller sets a sealing gap. These solutions are in terms of positioning, i.e. the column position mechanically complex and make high demands component tolerances. By increasing the temperature During operation, the shaft lengthens in the axial direction starting from the position of the axial fixed bearing, whereby the impeller moves axially to the housing. This causes the impeller to move out of the desired position between the axial housing walls, causing a change leads to a change in the sealing gap. Accordingly, the Sealing gap can be designed so that this displacement does not lead to tarnishing. The sealing gap is therefore chosen larger than necessary. Furthermore the known solutions turn out to be disadvantageous that the mechanical bearings a Ver subject to wear. It also shows itself to be inadmissible Leakage of lubricants from the bearings as a disadvantage lig.

Im Hinblick auf den zuvor beschriebenen Stand der Tech nik wird eine technische Problematik der Erfindung darin gesehen, einen Kreiselverdichter der in Rede stehenden Art derart in vorteilhafterweise weiterzubil den, dass bei gleichzeitiger Verbesserung der Lagerei genschaften eine Veränderung der Wellenlänge durch Erwärmung kompensiert wird und dass eine Anwendung in hochempfindlichen Bereichen ermöglicht ist. Diese Problematik ist zunächst und im Wesentlichen beim Gegenstand des Anspruches 1 gelöst, wobei darauf abge stellt ist, dass eine Einstellung des Dichtspaltes durch auf das insoweit beweglich angeordnete Laufrad in Axialrichtung der Laufradwelle wirkende Magnetkraft erreicht ist. Zufolge dieser Ausgestaltung ist eine Verstellbarkeit der Laufradposition im Gebläsebetrieb gegeben. Eine Laufradwellenänderung durch Temperaturer höhung während des Betriebes wird durch eine dieser entgegenwirkenden Laufradpositionierung mittels Magnet kraft kompensiert. Die Laufradwelle bzw. das Laufrad ist hierzu in Axialrichtung beweglich angeordnet, so dass eine durch die Längenveränderung der Laufradwelle gegebene Verringerung des im Zehntel-Millimeterbereich liegenden Dichtspaltes zwischen Laufrad und Gehäuse durch eine mittels Magnetkraft erreichte Rückverlage rung des Laufrades beziehungsweise der Laufradwelle aufgehoben wird. Bedingt durch das erfindungsgemäße Einwirken auf das Laufrad mittels Magnetkraft sind gegenüber dem bekannten Stand der Technik engere Dicht spalte möglich, was zu einem verbesserten Wirkungsgrad beiträgt. Zudem sind keine aufwendigen mechanische Axial-Wälzlager nötig, da die Axiallagerung durch Ma gnetkraft ersetzt wird. Hieraus ergibt sich in vorteil hafterweise eine verschleißfreie Axiallagerung des Laufrads beziehungsweise der Laufradwelle, welche zu gleich fettfrei ist, was sich insbesondere bei Anwendun gen in hochempfindlichen Bereichen, beispielsweise in Laserbereichen sich vorteilhaft auswirkt. In einer Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist vorgese hen, dass das Laufrad ferromagnetisch ausgebildet ist und dass in dem Gehäuse auf das Laufrad wirkende Perma nent- oder/und Elektromagnete angeordnet sind. Die in dem Gehäuse angeordneten Magnete wirken direkt auf das Laufrad ein, zur Einhaltung eines vorgegebenen Dicht spaltes. Bei einer durch Temperaturerhöhung gegebenen Längenveränderung der Laufradwelle wird über die ent sprechende Ansteuerung der Elektromagnete der Axialaus gleich vorgenommen. Alternativ zu einem vollständig ferromagnetisch ausgebildeten Laufrad kann auch vorgese hen sein, dass das Laufrad aus einem unmagnetischen Grundkörper besteht und in dem Grundkörper Magnete oder magnetisierbare Elemente eingebettet sind. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein Laufrad aus Aluminium handeln, auf deren - in Achsrichtung betrachtet - Ober- und Unterflächen magnetisierbare und/oder magnetische Elemente eingelassen sind. Bevorzugt fluchten hierbei die Oberflächen der eingelassenen Magnete mit der zuge ordneten Oberfläche des Laufrades. Als besonders vor teilhaft erweist es sich, dass ein Sensor vorgesehen ist zur Erfassung der Axialposition der Welle. Über einen solchen Lagesensor regelt eine Steuereinheit die Elektromagnete in Abhängigkeit zur Dichtspaltgröße, so dass das Laufrad durch die magnetischen Kräfte immer exakt in der gewünschten Sollposition gehalten wird. Um eine Absicherung des Laufrades bei Ausfall der Elektro nik anzugeben, kann vorgesehen sein, dass die Welle mittels axialverschieblicher Wälzlager in dem Gehäuse gelagert ist. Bevorzugt wird eine Ausgestaltung, bei welcher die Laufradwelle in radial abstützenden Wälzla gern axial verschiebbar aufgenommen ist, wodurch mit tels dieser, Fanglager ausbildenden Wälzlager die Axial beweglichkeit der Laufradwelle zur Kompensierung der Dichtspaltveränderung ermöglicht wird. Die axiale Ver schiebbarkeit der Laufradwelle ist hierbei anschlagbe grenzt. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Laufradwelle in den Wälzlagern mit radialem Spiel aufge nommen ist. In einer Weiterentwicklung des Erfindungsge genstandes ist vorgesehen, dass die Welle durch radial wirkende Elektromagnete gelagert ist. Zufolge dieser Ausgestaltung kann auch auf mechanische Radial-Wälzla ger verzichtet werden. Gegebenenfalls werden zur Absi cherung bei Ausfall der Elektronik radiale Fanglager eingesetzt. Zufolge dessen ist auch die radiale Aus richtung von Laufrad und Laufradwelle über radial wir kende Elektromagnete exakt einstellbar. Aufwendige Lager sowie hohe Anforderungen an die Bauteiltoleranzen können somit entfallen. Auch ist von Vorteil, dass die Magnete zur Einstellung des Dichtspaltes in ihrer Ma gnetkraft einstellbar sind. Die Einstellung der Magnet kraft erfolgt bevorzugt über die elektronisch ausgewer teten Ergebnisse der Sensor-Abstandsermittlung. Darüber hinaus ist es auch denkbar, je nach Gegebenheiten wäh rend des Betriebs über die einstellbare Magnetkraft den Dichtspalt bewusst zu ändern. Gleichfalls wird auch bevorzugt die radial wirkenden Elektromagnete in ihrer Magnetkraft einstellbar, so dass die, die Radiallage rung von Laufrad und Laufradwelle beeinflussenden Kompo nenten entsprechend kompensiert werden können. Durch die erfindungsgemäße Anordnung von Elektromagneten im Gehäuse sowie Magnete im Laufrad ergibt sich in vorteil hafterweise die Möglichkeit, dass die Elektromagnete des Gehäuses in Bezug auf das Laufrad als Lineanrotor geschaltet sein können. Zufolge dessen ergibt sich eine Anordnung der magnetischen beziehungsweise magnetisier baren Elemente und Ausführung der Steuerung der Elektro magneten derart, dass das Laufrad nicht nur exakt posi tioniert sondern darüber hinaus gleichzeitig in Drehung versetzt wird. Zufolge dessen ist eine Integration von Positionierung, Lagerung, Antrieb und Leistungserzeu gung in einer Funktionseinheit gegeben. Es liegen durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung geringe bewegte Massen vor, wodurch hohe Drehzahlen ermöglicht sind. In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Welle feststehend ist und dass das Laufrad als eine um die feststehende Welle drehbare Kreisringscheibe ausgebildet ist. Auch hier wirken bevorzugt Permanent- oder/und Elektromagnete auf das Laufrad ein, zur axialen Positionierung desselben. Diesbezüglich erweist es sich als vorteilhaft, dass die Welle einen radial auf das Laufrad einwirkenden Magne ten aufweist, welcher zum Einen der exakten Radial-Posi tion des Laufrades dient. Darüber hinaus können auf der Welle angeordnete und radial auf das Laufrad einwirken de Elektromagnete zum Antrieb des Laufrades als Linear motor geschaltet sein.With regard to the prior art described above nik becomes a technical problem of the invention seen in it a centrifugal compressor in the speech standing kind in such an advantageous way that while improving the warehouse change the wavelength Heating is compensated for and that an application in highly sensitive areas. This problem is first and foremost with Subject of claim 1 solved, being abge is that an adjustment of the sealing gap by moving the impeller in Axial direction of the impeller shaft acting magnetic force is reached. As a result of this configuration is a Adjustment of the impeller position in fan mode given. An impeller shaft change caused by temperature increase during operation is due to one of these counteracting impeller positioning by means of a magnet force compensated. The impeller shaft or the impeller is arranged movably in the axial direction, so that one by changing the length of the impeller shaft given reduction in the tenths of a millimeter sealing gap between the impeller and housing through a re-publisher achieved by magnetic force tion of the impeller or the impeller shaft will be annulled. Due to the invention Are acting on the impeller by means of magnetic force closer seal compared to the known prior art split possible, resulting in improved efficiency contributes. In addition, there are no complex mechanical Axial roller bearings are necessary because the axial bearing is supported by Ma gnet power is replaced. This results in an advantage unfortunately a wear-free axial bearing of the Impeller or the impeller shaft, which too is fat-free, which is particularly the conditions in highly sensitive areas, for example in Laser areas has an advantageous effect. In a Further development of the subject matter of the invention is provided hen that the impeller is ferromagnetic and that in the housing perma acting on the impeller nent- and / or electromagnets are arranged. In the The magnets arranged in the housing act directly on the Impeller on, to maintain a specified seal gap. With a given by temperature increase Change in length of the impeller shaft is via the ent Talking control of the solenoids of the Axialaus made immediately. Alternatively to one completely Ferromagnetic-trained impeller can also be voreseed hen be that the impeller from a non-magnetic Base body exists and in the base body magnets or magnetizable elements are embedded. This can it is, for example, an aluminum impeller act on whose - viewed in the axial direction - upper and surfaces magnetizable and / or magnetic Elements are embedded. In this case, preferably aligned the surfaces of the embedded magnets with the drawn arranged surface of the impeller. As special before It proves in part that a sensor is provided is for detecting the axial position of the shaft. about such a position sensor is controlled by a control unit Electromagnets depending on the size of the sealing gap, see above that the impeller is getting through the magnetic forces is held exactly in the desired position. Around protection of the impeller in the event of electrical failure nik can specify that the shaft by means of axially displaceable rolling bearings in the housing is stored. An embodiment is preferred for which the impeller shaft in radially supporting Wälzla likes to be axially displaceable, so with The axial of these rolling bearing bearings Mobility of the impeller shaft to compensate for the Sealing gap change is made possible. The axial ver the impeller shaft can be pushed borders. In addition, it can be provided that the Impeller shaft in the roller bearings with radial play is taken. In a further development of the invention It is envisaged that the shaft by radial acting electromagnet is stored. As a result of this Design can also be based on mechanical radial Wälzla be dispensed with. If necessary, the Absi Radial safety bearings if the electronics fail used. As a result, the radial is also out Direction of impeller and impeller shaft via radial we kend electromagnets exactly adjustable. costly Bearings and high demands on component tolerances can thus be omitted. It is also advantageous that the Magnets for adjusting the sealing gap in their dimensions magnetic force are adjustable. The setting of the magnet Power is preferably given via the electronically evaluated Results of the sensor distance determination. About that It is also conceivable, depending on the circumstances during operation via the adjustable magnetic force Change the sealing gap consciously. Likewise, too prefers the radially acting electromagnets in their Magnetic force adjustable so that the radial position Component influencing impeller and impeller shaft can be compensated accordingly. By the inventive arrangement of electromagnets in Housing and magnets in the impeller are advantageous the possibility that the electromagnets of the housing in relation to the impeller as a linear rotor can be switched. As a result, there is one Arrangement of the magnetic or magnetized baren elements and execution of the control of the electrical magnets in such a way that the impeller is not just exactly posi but also rotates at the same time is transferred. As a result, is an integration of Positioning, storage, drive and power generation given in a functional unit. It's through the inventive design moved little Masses, which enables high speeds. In an alternative embodiment of the invention provided that the shaft is fixed and that the Impeller as a rotatable around the fixed shaft Annular disk is formed. Work here too preferably permanent or / and electromagnets on the Impeller on, for axial positioning of the same. In this regard, it proves advantageous that the Wave a magnet acting radially on the impeller ten, which on the one hand the exact radial posi tion of the impeller is used. In addition, on the Shaft arranged and act radially on the impeller de Electromagnets for driving the impeller as a linear be switched motor.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen, welche lediglich mehrere Ausführungsbei spiele darstellen, näher erläutert. Es zeigt:The invention is hereinafter based on the accompanying Drawings, which are only several embodiments represent games, explained in more detail. It shows:

Fig. 1 eine geschnittene Darstellung durch einen . Kreiselverdichter der in Rede stehenden Art, eine erste Ausführungsform betreffend; Fig. 1 is a sectional view through a. Centrifugal compressors of the type in question, relating to a first embodiment;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Regelsy stems zur axialen Lagerung eines Laufrades und einer Laufradwelle mittels Elektromagneten; Figure 2 is a schematic representation of a Regelsy stems for the axial mounting of an impeller and an impeller shaft by means of electromagnets.

Fig. 3 eine Schnittdarstellung gemäß Fig. 1, eine zweite Ausführungsform betreffend; FIG. 3 shows a sectional illustration according to FIG. 1, relating to a second embodiment;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Mess- und Regelsystems der Ausführungsform des Kreisel verdichters gemäß Fig. 3; Fig. 4 is a schematic representation of a measuring and control system of the embodiment of the centrifugal compressor according to Fig. 3;

Fig. 5 eine weitere der Fig. 1 entsprechende Darstel lung, eine dritte Ausführungsform betreffend. Fig. 5 shows another of Fig. 1 corresponding presen- tation regarding a third embodiment.

Dargestellt und beschrieben ist zunächst mit Bezug zu Fig. 1 ein Kreiselverdichter 1 in Form eines Seitenka nalverdichters mit einem Laufrad 2 und einer mit dem Laufrad 2 drehfest verbundenen Laufradwelle 3.Shown and described is first with reference to FIG. 1, a centrifugal compressor 1 in the form of a Seitenka channel compressor with an impeller 2 and an impeller shaft 3 rotatably connected to the impeller 2 .

Das von einem Elektromotor 4 angetriebene Laufrad 2 ist von einem Gehäuse 5 umschlossen, in welchem Gehäuse 5 ein Seitenkanal 6 in üblicher Weise ausgebildet ist.The impeller 2 driven by an electric motor 4 is enclosed by a housing 5 , in which housing 5 a side channel 6 is formed in the usual way.

Die Laufradwelle 3 ist als abgestufter Abschnitt der Motorwelle 8 gebildet, welche mittels radial wirkender Kugellager 9 gelagert ist. Zwischen Laufrad 2 und ei nem, diesem zugewandten Kugellager 9 ist eine, den Laufradwellenabschnitt umfassende Hülse 7 positioniert, über welche mittels einer stirnseitigen Schraube 30 eine Verspannung der Welle erfolgt. Die Laufradwelle 3 bzw. Motorwelle 8 ist zusammen mit dem Läufer 4' des Elektromotors 4 in Axialrichtung (siehe Doppelpfeil r in Fig. 1) beweglich gestaltet.The impeller shaft 3 is formed as a stepped section of the motor shaft 8 , which is supported by means of radially acting ball bearings 9 . Between the impeller 2 and egg nem, this facing ball bearing 9 , a sleeve 7 comprising the impeller shaft section is positioned, via which the shaft is braced by means of an end screw 30 . The impeller shaft 3 or motor shaft 8 is designed to be movable together with the rotor 4 'of the electric motor 4 in the axial direction (see double arrow r in FIG. 1).

Zwischen dem Laufrad 2 und dem Verdichtergehäuse 5 sind in Axialrichtung betrachtet den beiden scheibenförmigen Oberflächen des Laufrades 2 zugeordnet Dichtspalte 10 vorgesehen, welche zum optimalen Betrieb des Kreiselver dichters 1 exakt einzuhalten sind.Between the impeller 2 and the compressor housing 5 , viewed in the axial direction, the two disk-shaped surfaces of the impeller 2 are assigned sealing gaps 10 , which are to be strictly observed for optimal operation of the Kreiselver poet 1 .

Das Laufrad 2 besteht aus einem unmagnetischen Grundkör per 11, beispielsweise aus Aluminium, in welchem Grund körper 11, den Dichtspalten 10 zugewandt, Magnete 12 oder magnetisierbare Elemente (z. B. Eisen) eingebettet sind. Die Oberflächen der Magnete 12 fluchten hierbei mit der jeweiligen Oberfläche des Grundkörpers 11. The impeller 2 consists of a non-magnetic base body 11 , for example made of aluminum, in which base body 11 , facing the sealing gaps 10 , magnets 12 or magnetizable elements (eg iron) are embedded. The surfaces of the magnets 12 are aligned with the respective surface of the base body 11 .

Den Laufrad-Magneten 12 gegenüberliegend sind in dem Gehäuse, auf das Laufrad 2 einwirkende Permanent- oder - wie dargestellt - Elektromagnete 13 angeordnet.Opposite the impeller magnets 12 , permanent magnets or - as shown - electromagnets 13 are arranged in the housing on the impeller 2 .

Die Laufrad-Magnete 12 und die gehäuseseitigen Elektro magnete 13 dienen bei Einhaltung eines vorgegebenen Dichtspaltes 10 der axialen Lagerung der ansonsten in axialer Richtung r beweglichen Laufradwelle 3 und somit des Laufrades 2.The impeller magnets 12 and the housing-side electric magnets 13 are used with the maintenance of a predetermined sealing gap 10 of the axial mounting of the otherwise in the axial direction r movable impeller shaft 3 and thus the impeller 2 .

Die axiale Position des Laufrades 2 wird überwacht von einem Lagesensor 14, wobei die aktuelle Axialposition des Laufrades 2 Rückschlüsse auf die Größe des Dicht spaltes 10 zulässt.The axial position of the impeller 2 is monitored by a position sensor 14, wherein the current axial position of the impeller 2 conclusions as to the size of the sealing gap 10 permits.

Wie in der Fig. 2 schematisch dargestellt wird der über den Sensor 14 und über ein Lagemesssystem 15 ermittelte Wert mit dem Sollwert des Dichtspaltes 10 verglichen, wonach gegebenenfalls über einen Regler 16 und einen Verstärker 17 die Elektromagnete 13 im Gehäuse 5 in ihrer Magnetkraft so eingestellt werden, dass eine axiale Verlagerung des Laufrades 2 und somit auch der Laufradwelle 3 in die Dichtspalt-Sollstellung erfolgt.As shown schematically in FIG. 2, the value determined via the sensor 14 and a position measuring system 15 is compared with the setpoint value of the sealing gap 10 , after which the electromagnets 13 in the housing 5 are adjusted in their magnetic force in this way via a controller 16 and an amplifier 17 be that there is an axial displacement of the impeller 2 and thus also the impeller shaft 3 in the desired sealing gap position.

Zufolge dieser Ausgestaltung ist eine Verstellbarkeit der Laufradposition im Gebläsebetrieb gegeben, womit sich keine Spaltveränderung durch Wellenlängung bei steigender Temperatur einstellt. Darüber hinaus sind zur Erhöhung eines verbesserten Wirkungsgrades engere Dichtspalte 10 möglich. Weiter ist die axiale Lagerung des Laufrades 2 verschleißarm und darüber hinaus fett frei ausgebildet.As a result of this configuration, the impeller position can be adjusted in the blower mode, with the result that there is no change in the gap due to wavelength elongation with increasing temperature. In addition, tighter sealing gaps 10 are possible to increase an improved efficiency. Furthermore, the axial bearing of the impeller 2 is low in wear and is also designed to be fat-free.

Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 3 dargestellt, bei welcher neben der wie zuvor beschriebenen axialen Magnetlagerung auch eine in radialer Richtung wirkende Magnetlagerungen vorgesehen sind.A further embodiment is shown in FIG. 3, in which, in addition to the axial magnetic bearing as described above, a magnetic bearing acting in the radial direction is also provided.

Das Laufrad 2 ist in gleicher Weise wie in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel in axialer Richtung r mittels in dem Laufrad 2 eingelassener Magnete 12 und auf diese einwirkende, im Gehäuse 5 angeordneter Elek tromagnete 13 derart gelagert, dass ein Dichtspalt 10 mit vorgegebener Spaltgröße eingehalten wird. Der Lage sensor 14 zur Erfassung der Axialposition des Laufrades 2 ist in dem Gehäuse 5 eingelassen und wirkt auf eine Laufradoberfläche.The impeller 2 is mounted in the same way as in the previously described embodiment in the axial direction r by means of magnets 12 embedded in the impeller 2 and acting on them, arranged in the housing 5 electromagnets 13 such that a sealing gap 10 with a predetermined gap size is maintained. The position sensor 14 for detecting the axial position of the impeller 2 is embedded in the housing 5 and acts on an impeller surface.

Die mit dem Laufrad 2 drehfest verbundene Laufradwelle 3 ragt beiderends, dass Verdichtergehäuse 5 durchset zend in Gehäuseaufsätze 18 ein, in welchen die verjüng ten Enden 19 der Laufradwelle 3 in, eine axiale Ver schiebbarkeit und ein radiales Spiel der Laufradwelle 3 ermöglichenden Fanglagern 19 gehalten sind. Letztere dienen der axialen und radialen Absicherung der Laufrad welle 3 beziehungsweise des Laufrades 2 bei Ausfall der Elektronik.The associated impeller shaft in rotation with the impeller 2 3 projects at both ends, that the compressor housing 5 durchset zend in housing attachments 18 a in which the verjüng th ends 19 of impeller shaft 3 in an axial Ver pushability and a radial play of the rotor shaft are held for 3 enabling up bearings 19 , The latter serve the axial and radial protection of the impeller shaft 3 or the impeller 2 in the event of failure of the electronics.

Die radiale Lagerung der Laufradwelle 3 erfolgt durch radial auf die Laufradwelle 3 einwirkende, in den Gehäu seaufsätzen 18 angeordnete Elektromagnete 20, wobei die Laufradwelle 3 ferromagnetisch ausgebildet ist. Bevor zugt sind über den Umfang der Laufradwelle 3 vier oder sechs radial wirkende Elektromagnete 20 angeordnet.The radial mounting of the impeller shaft 3 is carried out by electromagnets 20 which act radially on the impeller shaft 3 and are arranged in the housings 18 , the impeller shaft 3 being of ferromagnetic design. Before given four or six radially acting electromagnets 20 are arranged over the circumference of the impeller shaft 3 .

In Fig. 4 ist eine Mess- und Regelschaltung zur Steue rung des Kreiselverdichters 1 gemäß dem Ausführungsbei spiel in Fig. 3 schematisch dargestellt. Die über radial angeordnete Lagesensoren 21 ermittelten Abstandwerte zur Laufradwelle 3 werden als X- und Y-Messwerte einem Lagemesssystem 15 zugeführt. Diese Werte werden mit denen eines Sollwertgenerators 22 verglichen, wonach gegebenenfalls über einen Regler 16 und einen Verstär ker 17 die radial auf die Laufradwelle 3 einwirkenden Elektromagnete 20 entsprechend angesteuert werden.In Fig. 4, a measurement and control circuit for control of the centrifugal compressor 1 according to the exemplary embodiment in Fig. 3 is shown schematically. The distance values to the impeller shaft 3 determined via radially arranged position sensors 21 are fed as X and Y measured values to a position measuring system 15 . These values are compared with those of a setpoint generator 22 , according to which the radially acting on the impeller shaft 3 electromagnets 20 are controlled accordingly via a controller 16 and an amplifier 17 .

Zufolge der sowohl in axialer als auch in radialer Richtung wirkenden Magnetlagerungen ist eine fettfreie Lagerung der Laufradwelle 3 sowie des Laufrades 2 gege ben, welche Lagerungen eine vorgegebene Solllage auch bei steigenden Temperaturen im Zuge des Betriebes ge währleisten.As a result of the magnetic bearings acting both in the axial and in the radial direction, a grease-free bearing of the impeller shaft 3 and the impeller 2 is ben, which bearings ensure a predetermined target position even with increasing temperatures during operation.

Darüber hinaus sind die Elektromagnete, beispielsweise die radial wirkenden Elektromagnete 20 derart geschal tet, das diese in Bezug auf das Laufrad 2 beziehungswei se auf die Laufradwelle 3 als Linearmotor wirken. Zufol ge dessen kann auf einen gesonderten Elektromotor ver zichtet werden. Hierdurch ist eine Integration von Positionierung, Lagerung, Antrieb und Leistungserzeu gung in einer Funktionseinheit geschaffen.In addition, the electromagnets, for example the radially acting electromagnets 20, are switched in such a way that they act on the impeller shaft 3 as a linear motor with respect to the impeller 2 . Zufol ge of which can be dispensed with a separate electric motor. This creates an integration of positioning, storage, drive and power generation in one functional unit.

Fig. 5 zeigt eine alternative Ausführungsform eines sowohl in axialer als auch in radialer Richtung magnet gelagerten Laufrades 2, welches darüber hinaus mittels der radial auf diese einwirkenden Elektromagnete 20, welche als Linearmotor geschaltet sind, in Drehung versetzt wird. FIG. 5 shows an alternative embodiment of an impeller 2 which is magnetically mounted in the axial as well as in the radial direction and which is also rotated by means of the electromagnets 20 acting radially thereon, which are connected as a linear motor.

Hierzu ist die Laufradwelle 3 feststehend in dem Ver dichtergehäuse 5 angeordnet. Das Laufrad 2 ist als eine um die feststehende Laufradwelle 3 drehbare Kreisring scheibe 23 ausgebildet. For this purpose, the impeller shaft 3 is arranged in the compressor housing 5 Ver. The impeller 2 is designed as a circular disk 23 rotatable about the fixed impeller shaft 3 .

Die axiale Lagerung des Laufrades 2 erfolgt in gleicher Weise wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispie len mittels in dem Laufrad 2 integriertes Magnete 12 und axial auf diese einwirkender, im Gehäuse 5 eingelas sener Elektromagnete 13.The axial mounting of the impeller 2 takes place in the same manner as in the previously described Ausführungsbeispie len by means of integrated in the impeller 2 magnets 12 and axially acting on this, in the housing 5 let sensen electromagnets 13th

Im Nabenbereich ist die Kreisringscheibe 23 des Laufra des 2 mit weiteren Magneten 24 versehen. Auf diese Magnete 24 wirken über den Umfang der feststehenden Laufradwelle 3 gleichmäßig verteilt angeordnete Elektro magnete 20 radial ein. Die Spaltgröße zwischen den an der feststehenden Laufradwelle 3 angeordneten Elektroma gneten 20 und den Magneten 24 des Laufrades 2 wird von einem Sensor 21 erfasst. Über eine entsprechende Mess- und Regeleinrichtung werden die radial wirkenden Elek tromagnete zur exakten Radialpositionierung des Laufra des 2 angesteuert.In the hub area, the annular disk 23 of the running wheel of FIG. 2 is provided with further magnets 24 . On these magnets 24 act on the circumference of the fixed impeller shaft 3 evenly distributed electro magnets 20 radially. The gap size between the electromagnets 20 arranged on the fixed impeller shaft 3 and the magnets 24 of the impeller 2 is detected by a sensor 21 . The radially acting electromagnets for exact radial positioning of the rotor of the 2 are controlled via an appropriate measuring and control device.

Auch hier sind die radial wirkenden Elektromagnete 20 als Linearmotor geschaltet. Wie in Fig. 5 zu erkennen, ergibt sich hieraus eine kompakte Bauform, wobei, be dingt durch die geringe zu bewegende Masse, hohe Dreh zahlen ermöglicht sind.Here, too, the radially acting electromagnets 20 are connected as a linear motor. As can be seen in Fig. 5, this results in a compact design, where, due to the small mass to be moved, high speeds are possible.

Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswe sentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) voll inhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.All features disclosed are (by themselves) fiction sentlich. In the disclosure of the registration is hereby also the disclosure content of the associated / attached Priority documents (copy of pre-registration) full included in content, also for the purpose of characteristics of these documents in claims of the present application to include.

Claims

1. The centrifugal compressor (1) as a radial compressor or side channel compressor with an impeller 2, a running wheel shaft (3) and a compressor housing (5), wherein between the impeller (2) and the compressor housing (5), a sealing gap (10) is provided, characterized characterized in that an adjustment of the sealing gap ( 10 ) is achieved by magnetic force acting on the impeller ( 2 ), which is arranged so far movable, in the axial direction (r) of the shaft ( 3 ).

2. Centrifugal compressor according to claim 1 or in particular according thereto, characterized in that the impeller ( 2 ) is ferromagnetic and that in the housing ( 5 ) on the impeller ( 2 ) acting permanent and / or electromagnets ( 13 ) are arranged.

3. Centrifugal compressor according to one or more of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that the impeller ( 2 ) consists of an unmagne table base body ( 11 ) and in the base body ( 11 ) magnets or magnetizable elements ( 12 ) are embedded ,

4. Centrifugal compressor according to one or more of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that a sensor ( 14 ) is provided for detecting the axial position of the impeller shaft ( 3 ).

5. Centrifugal compressor according to one or more of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that the impeller shaft ( 3 ) is mounted in the compressor housing ( 5 ) by means of axially displaceable rolling bearings.

6. Centrifugal compressor according to one or more of the preceding claims or in particular according to that the impeller shaft ( 3 ) is received in axially displaceable rolling bearings ( 19 ).

7. Centrifugal compressor according to one or more of the preceding claims or in particular according to that the impeller shaft ( 3 ) in the rolling bearing ( 19 ) is received with radial play.

8. Centrifugal compressor according to one or more of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that the rotor shaft ( 3 ) is supported by radially acting electromagnets ( 20 ).

9. Centrifugal compressor according to one or more of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that the magnets ( 13 , 20 ) for adjusting the sealing gap ( 10 ) are adjustable in their magnetic force.

10. Centrifugal compressor according to one or more of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that the electromagnets ( 13 , 20 ) of the compressor housing ( 5 ) are connected as a linear motor with respect to the impeller ( 2 ).

11. Centrifugal compressor according to one or more of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that the rotor shaft ( 3 ) is fixed and that the impeller ( 2 ) is formed as a ring disk ( 23 ) rotatable about the stationary rotor shaft ( 3 ) ,

12. Centrifugal compressor according to one or more of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that the impeller shaft ( 3 ) has a radially acting on the impeller ( 2 ) magnet ( 20 ).