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DE202004019506U1 - Seitenkanalverdichter - Google Patents

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DE202004019506U1
DE202004019506U1 DE202004019506U DE202004019506U DE202004019506U1 DE 202004019506 U1 DE202004019506 U1 DE 202004019506U1 DE 202004019506 U DE202004019506 U DE 202004019506U DE 202004019506 U DE202004019506 U DE 202004019506U DE 202004019506 U1 DE202004019506 U1 DE 202004019506U1
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compressor according
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radial direction
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Nash Elmo Industries GmbH
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D23/00Other rotary non-positive-displacement pumps
    • F04D23/008Regenerative pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08Centrifugal pumps
    • F04D17/16Centrifugal pumps for displacing without appreciable compression
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Abstract

Seitenkanalverdichter mit einem in einem Gehäuse (6, 8) angeordneten und um eine axiale Drehachse (48) rotierbar gelagerten Laufrad (12), welches in Radialrichtung (14) endseitig einen Tragring (18) mit einer Mehrzahl von Laufradschaufeln (20) aufweist, die sich in einem Seitenkanal (2, 2A, 2B) mit einer elliptischen Querschnittsgeometrie befinden, wobei der Seitenkanal (2, 2A, 2B) begrenzt ist von einem Innenwandbereich (28) des Gehäuses (6, 8) sowie von einem Teilbereich des Tragrings (18) und wobei die Querschnittsfläche des Seitenkanals (2, 2A, 2B) sich von einer Saugseite zu einer Druckseite verjüngt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Seitenkanalverdichter.
  • Bei einem Seitenkanalverdichter oder auch Gasringverdichter wird ein zu verdichtendes Gas in mindestens einem ringartigen Seitenkanal mittels eines rotierenden und von einem Antriebsaggregat angetriebenen Laufrads in eine schraubenlinienförmige Bewegung versetzt und dabei von einem Ansaugstutzen zu einem Druckstutzen verdichtet. Das am Ansaugstutzen angesaugte Gas wird aufgrund des im Seitenkanal rotierenden Laufrads mitgerissen, dabei in die schraubenlinienförmige Bewegung in Umfangsrichtung versetzt und nach annähernd 360° wieder über den Druckstutzen ausgestoßen. Der Seitenkanalverdichter kann sowohl als Kompressor als auch als Vakuumpumpe eingesetzt werden. Der Seitenkanalverdichter ist aufgrund seines einfachen Verdichtungsprinzips sehr robust und wird vorzugsweise für solche Anwendungen eingesetzt, bei denen es auf hohe Volumenströme des Gases ankommt. Besondere Vorteile des Seitenkanalverdichters sind seine Wartungsfreiheit, die ölfreie Verdichtung, ein niedriges Geräusch und seine hohe Lebensdauer.
  • Bei einigen Bauformen des Seitenkanalverdichters sind die einzelnen Laufradschaufeln an drei Seiten zum Seitenkanal hin offen. Im Vergleich zu Bauformen mit „geschlossenen" Laufrädern, bei denen die Laufschaufeln nur an ihren beiden gegenüberliegenden Axialseiten zum Seitenkanal hin offen sind, werden nur geringere Wirkungsgrade erreicht. Allerdings sind „geschlossene" Laufräder für Flusen und Staub anfällig und zudem sinkt deren Wirkungsgrad mit steigender Umfangsgeschwindigkeit. Darüber hinaus ist bei den geschlossenen Bauformen bei vielen Anwendungen erforderlich, dass Vorfilter für Staub und Flusen eingesetzt werden, die zu einem zusätzlichen Druckverlust und somit zu einer zusätzlichen Wirkungsgradverschlechterung führen. Insbesondere bei Seitenkanal verdichtern, deren Umfangsgeschwindigkeit geregelt wird, werden gegenwärtig die geringeren Wirkungsgrade bei höheren Umlaufdrehzahlen in Kauf genommen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen insbesondere drehzahlgeregelten Seitenkanalverdichter mit einem möglichst gleichbleibend hohen Wirkungsgrad selbst bei unterschiedlichen Umlaufgeschwindigkeiten anzugeben.
  • Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch einen Seitenkanalverdichter mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Der Seitenkanalverdichter weist ein in einem Gehäuse angeordnetes und um eine Axialachse rotierbar gelagertes Laufrad auf, das in Radialrichtung endseitig einen Tragring mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Laufradschaufeln aufweist, die sich in einem Seitenkanal befinden. Dieser weist eine elliptische Querschnittsgeometrie auf und verjüngt sich von einer Saugseite zu einer Druckseite hin. Die elliptische Querschnittsgeometrie ist hierbei gebildet von einem Innenwandbereich des Gehäuses sowie von einem Teilbereich des Tragrings.
  • Der besondere Vorteil dieser Ausgestaltung ist in der Kombination der elliptischen Querschnittsgeometrie und der sich verjüngenden Querschnittsfläche des Seitenkanals zu sehen. Aufgrund der sich verjüngenden Querschnittsfläche des Seitenkanals wird die Verdichtung des Gases unterstützt, wodurch eine Verbesserung des Wirkungsgrads erreicht wird. Von besonderer Bedeutung ist weiterhin, dass die elliptische Querschnittsgeometrie sowohl von dem Gehäuse als auch von dem Tragring gebildet wird. Dies führt dazu, dass der Seitenkanal nahezu allseitig geschlossen ist und eine definierte elliptische Geometrie aufweist. Der Zwischenraum zwischen zwei in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Laufradschaufeln weist daher eine abgeschlossene elliptische Querschnittsgeometrie auf. Dies unterstützt eine möglichst verlustfreie Ausbildung der schraubenlinienförmigen Strömung (Zirkulationsströmung) des Gases innerhalb des Seitenkanals. Den Wirkungsgrad beeinträchtigende Turbulenzen sind hierdurch weitgehend vermieden.
  • Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Innenwandbereich des Gehäuses in Radialrichtung gesehen gegenüberliegend zum Tragring einen nach innen in den Seitenkanal hineingezogenen Teilbereich umfasst. Durch diese Maßnahme wird ein Großteil der die elliptische Querschnittsgeometrie bestimmenden Wandbereiche durch das Gehäuse gebildet. Der Innenwandbereich des Gehäuses umfasst hierbei insbesondere etwa 3/4 des Wandungsbereichs der elliptischen Querschnittsgeometrie. Der Seitenkanal ist daher zum größten Teil definiert durch das feststehende Gehäuse. Nur ein vergleichsweise geringer Teilbereich wird durch das rotierende Laufrad mit dem Tragring definiert, was nicht zuletzt im Hinblick auf die mechanische Stabilität des rotierenden Laufrads von Vorteil ist.
  • Um eine möglichst geschlossene elliptische Querschnittsgeometrie zu erhalten, die allseitig von einem Wandungsbereich begrenzt ist, ist in einer zweckdienlichen Weiterbildung vorgesehen, dass der Tragring einen sich in Radialrichtung erstreckenden Steg umfasst, der sich bis zum gegenüberliegenden Innenwandbereich des Gehäuses erstreckt.
  • Zweckdienlicherweise trennt der Tragring mit dem Steg zwei in Axialrichtung nebeneinander angeordnete Seitenkanäle voneinander. Der Seitenkanalverdichter ist daher bei dieser Ausgangsvariante als doppelflutiger Verdichter ausgebildet. Die beiden Seitenkanäle werden im Folgenden als Fluten berzeichnet.
  • Zur Ausbildung der elliptischen Querschnittsgeometrie ist gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung vorgesehen, dass sich der Steg in Radialrichtung zunächst verjüngt und anschließend wieder verbreitert. Der Steg weist daher – im Querschnitt gesehen – eine Einschnürung oder Taille auf, ist also zu dem Seitenkanal hin konkav gekrümmt. Der Steg ist hierbei vorzugsweise symmetrisch zu den beiden nebeneinander angeordneten Fluten ausgebildet.
  • Im Hinblick auf eine möglichst turbulenzfreie Zirkulationsströmung geht der durch den Steg definierte Wandungsbereich möglichst homogen in den durch das Gehäuse definierten Wandungsbereich des Seitenkanals über. Hierzu ist vorgesehen, dass die beiden gekrümmten Wandungsbereiche des Gehäuses und des Tragrings vorzugsweise an beiden Übergangsstellen miteinander fluchten und frei von Stufen sind.
  • Um eine möglichst definierte Zirkulationsströmung zu erzeugen, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die in Radialrichtung gesehen endseitige Stirnfläche des Stegs und die stirnseitigen Schaufelflanken der Laufradschaufeln im Wesentlichen miteinander fluchten, das heißt, sie liegen im Wesentlichen auf einer gemeinsamen Umlauffläche. Beim Übergang oder der Verbindung zwischen den Schaufelflanken zum Steg sind daher keine Unstetigkeitsstellen ausgebildet.
  • Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung ist weiterhin vorgesehen, dass zwischen dem Steg und dem diesen gegenüberliegenden Innenwandbereich ein Spalt ausgebildet ist. Dieser Spalt ist hierbei vergleichsweise breit bemessen, um ein Festsetzen von Flusen und Staub zwischen dem rotierenden Laufrad und dem Gehäuse zu vermeiden. Die Spaltbreite liegt hierbei vorzugsweise im Bereich von 1 mm bis 3 mm bzw. zwischen 0,3 % und 1,5 % des Außendurchmessers des Stegs.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist weiterhin vorgesehen, dass der Steg an seiner radialen Stirnseite zumindest einen Nut und vorzugsweise zwei um 180° zueinander versetzt angeordnete Nuten aufweist. Diese erstrecken sich in Axialrichtung. Gegebenenfalls sind diese Nuten auch unter einem Winkel von bis zu 45° schräg zur Axialrichtung ausgerichtet
  • Für eine effektive Ausbildung der Zirkulationsströmung ist vorgesehen, dass mindestens die halbe Seitenkanaltiefe von den Laufradschaufeln überdeckt ist. Unter Seitenkanaltiefe wird hierbei die maximale lichte Innenweite des Seitenkanals, gesehen in Axialrichtung, verstanden. Hierzu fallen die Schaufelflanken der Laufradschaufeln mit der einen der beiden Halbachsen der elliptischen Quer schnittsfläche zusammen. Gegebenenfalls verläuft diese sich in Radialrichtung erstreckende Halbachse auch innerhalb der Laufradschaufeln.
  • Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung sind die Laufradschaufeln in ihrer radialen Erstreckungsrichtung gekrümmt. Durch diese Krümmung wird die Ausbildung der Zirkulationsströmung unterstützt, in dem der sich ausbildenden Strömung in Radialrichtung eine günstige Strömungskomponente aufgeprägt wird. Das Gas strömt in radialer Richtung aus dem Laufradzwischenraum in den Seitenkanal aus.
  • Um ein gleichmäßiges Anfüllen der beiden Seitenkanäle mit dem angesaugten Gas zu gewährleisten und einen möglichst frühzeitigen Druckaufbau herbeizuführen, ist in einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass etwa die halbe Querschnittsfläche einer in den Seitenkanal mündenden Saugöffnung die Laufradschaufeln überdeckt. Das heißt, die Laufradschaufeln streichen etwa an der halben Saugöffnung vorbei, wobei die verbleibende Hälfte der Saugöffnung in einen Teilbereich des Seitenkanals mündet, an dem die Laufradschaufeln nicht vorbeilaufen. Zweckdienlicherweise ist hierbei vorgesehen, dass die Saugöffnung einen Radius aufweist, welcher in etwa der Höhe der Laufradschaufeln entspricht.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischen Darstellungen:
  • 1 eine ausschnittsweise Darstellung eines doppelflutigen Seitenkanalverdichters im Bereich des zweiflutigen Seitenkanals mit Blickrichtung in Umfangsrichtung des Laufrads,
  • 2 eine Seitenansicht einer Laufradschaufel mit Blickrichtung in Axialrichtung,
  • 3 eine Aufsicht auf ein Laufrad mit Blickrichtung in Axialrichtung,
  • 4 eine Aufsicht auf ein geöffnetes Gehäuse des Seitenkanalverdichters mit Blickrichtung in Axialrichtung,
  • 5 eine schematische Darstellung mit mehreren übereinandergelegten Querschnitten durch den Seitenkanal an verschiedenen in Umfangsrichtung gesehenen Winkelpositionen, und
  • 6 eine schematische und ausschnittsweise Darstellung eines Laufrads mit angedeuteter Saugöffnung mit Blickrichtung in Axialrichtung.
  • In den Figuren sind gleichwirkende Teil mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Der in 1 ausschnittsweise dargestellte Seitenkanalverdichter weist einen doppelflutigen Seitenkanal 2 mit zwei in Axialrichtung 4 benachbart zueinander angeordneten Fluten 2A, 2B auf. Der Seitenkanalverdichter umfasst ein zweiteiliges Gehäuse, das ein Gehäusegrundteil 6 sowie einen Gehäusedeckel 8 umfasst. Im Gehäuse 6, 8 ist ein Laufrad 12 um eine sich in Axialrichtung 4 erstreckende Drehachse rotierbar gelagert. Das Laufrad 12 wird über eine hier nicht näher dargestellte Antriebswelle und über einen Antriebsmotor angetrieben. Das Laufrad 12 erstreckt sich in Radialrichtung 14 und umfasst eine Laufradnabe 16, an die sich ein Tragring 18 anschließt, auf dem in Umfangsrichtung oder Drehrichtung des Laufrads 12 eine Vielzahl von Laufradschaufeln 20 angeordnet sind. Der Tragring 18 übersteht mit seiner Unterseite in Axialrichtung 4 beidseitig die Laufradnabe 16. Er weist einen sich in Radialrichtung 14 erstreckenden Steg 22 auf, welcher die beiden Fluten 2A, 2B voneinander trennt und gegeneinander abgrenzt. Zwischen dem Gehäuse 6, 8 und dem Laufrad 12 befindet sich ein Spalt, welcher über eine Dichtungsvorrichtung 24 abgedichtet ist. Diese ist mit Schrauben 26 in Axialrichtung 4 fixiert.
  • Die elliptische Querschnittsfläche der beiden Fluten 2A, 2B ist begrenzt durch einen Innenwandbereich 28 der Gehäuseteile 6, 8 sowie durch einen entsprechenden Wandbereich des Stegs 22. Sowohl der Innenwandbereich 28 als auch der Steg 22 bilden daher gekrümmte Oberflächen aus, um die elliptische Querschnittskontur zu erzeugen. Die Krümmungen des Innenwandbereichs 28 sowie des Stegs 22 sind dabei derart gewählt und aufeinander angepasst, dass die Wandungsbereiche möglichst homogen und ansatzfrei ineinander übergehen. Die einzelnen Wandungsbereiche sind daher im Wesentlichen fluchtend zueinander angeordnet.
  • In der Mitte zwischen den beiden Fluten 2A, 2B ist ein schraffiert dargestellter Teilbereich 30 des Gehäusegrundteils 6 – entweder als integraler Bestandteil des Gehäusegrundteils 6 oder als separates Einlegeteil – vorgesehen, der für beide Fluten 2A, 2B gleichzeitig ein Teilstück des Innenwandbereichs 28 bildet. Der Teilbereich 30 ist in Radialrichtung 14 gegenüberliegend zum Steg 22 angeordnet. Insgesamt wird die elliptische Querschnittsgeometrie daher zum größten Teil durch das Gehäuse 6, 8 festgelegt. Durch den Teilbereich 30 wird insbesondere erreicht, dass der Seitenkanal 2 oberhalb der stirnseitigen Begrenzung der Laufradschaufeln 20 weitergeführt ist, so dass ein zu verdichtendes Gas auch im Wesentlichen in Radialrichtung in den Seitenkanal 2 einströmen kann, um eine Zirkulationsbewegung 32 auszubilden, wie sie durch den Pfeil angedeutet ist.
  • Die große Halbachse 34A der elliptischen Querschnittsfläche erstreckt sich in Radialrichtung 14 und fluchtet mit einer jeweiligen Schaufelflanke 36 der Laufradschaufeln 20. Senkrecht zu der großen Halbachse 34A und damit in Axialrichtung 4 ist im Ausführungsbeispiel die kleine Halbachse 34B orientiert. Die größte Ausdehnung entlang der großen Halbachse 34A definiert hierbei die Seitenkanalhöhe h und die größte Ausbreitung in Richtung der kleinere Halbachse 34B definiert die Seitenkanaltiefe t, also die Tiefe der jeweiligen Flut 2A, 2B.
  • Der Steg 22 erstreckt sich in Radialrichtung 14 etwa über 3/4 der Seitenkanalhöhe h. Die in Radialrichtung 14 endseitige Stirnfläche 38 des Stegs 10 ist um einen Spalt 40 von dem Teilbereich 30 beabstandet. Der Spalt 40 weist eine relativ große Spaltbreite auf, um in diesem Bereich ein Ansammeln von Staub oder Flusen zu vermeiden. Die Stirnfläche 38 fluchtet zumindest annährend mit der stirnseitigen Schaufelflanke 39 der Laufradschaufeln 20, so dass die stirnseitigen Schaufelflanken 39 und die Stirnfläche 38 im Wesentlichen innerhalb einer gemeinsamen Umfangsebene liegen.
  • Wie aus 2 zu entnehmen ist, sind die Laufradschaufeln 20 gekrümmt ausgebildet, weisen also ein gekrümmtes Schaufelblatt 42 auf, welches an einem Schaufelfuß 44 befestigt ist. Das Schaufelblatt 42 geht jeweils über einen Radius r kantenfrei in den Schaufelfuß 44 über. Das Schaufelrad 42 ist am Schaufelfuß 44 zu diesem und damit zur Horizontalen unter einem Schaufelwinkel β1 orientiert. Am oberen Ende ist das Schaufelblatt 42 unter einem weiteren Schaufelwinkel β2 bezüglich der Horizontalen orientiert, welcher vom Betrag her im Ausführungsbeispiel in etwa den gleichen Winkel wie der Schaufelwinkel β1 aufweist und etwa in der Größenordnung von 60° liegt. Das Schaufelblatt 42 selbst weist einen Krümmungsradius R auf.
  • Die gekrümmte Ausbildung der Laufradschaufeln 20 sowie deren bündiger Abschluss mit dem Steg 10 ist noch einmal gut anhand der Aufsicht gemäß 3 zu erkennen. Wie dieser Darstellung weiterhin zu entnehmen ist, sind zwei um 180° zueinander versetzt angeordnete Nuten 46 in die Stirnfläche 38 des Stegs 22 eingearbeitet. Durch diese Nuten 46 werden Ablagerungen von Staub oder Flusen im Spalt 40 zwischen dem Steg 22 und dem Teilbereich 30 vermieden. Im Betrieb rotiert das Laufrad 20 um die Drehachse 48 in Drehrichtung 50.
  • Gemäß 4, die einen Blick in das Gehäuseinnere des Gehäusegrundteils 6 ohne den Gehäusedeckel 8 zeigt, ist an dem Gehäusegrundteil 6 ein Saugstutzen 52 sowie ein Druckstutzen 54 angeschlossen. Beim Betrieb rotiert das hier nicht dargestellte Laufrad 12 in Drehrichtung 50 und verdichtet das über den Saugstutzen 52 angesaugte Gas in Richtung zum Druckstutzen 54 hin kontinuierlich und stößt das verdichtet Gas über den Druckstutzen 54 aus. Zwischen den beiden Stutzen 52, 54 ist ein Unterbrecher 56 angeordnet. Die beiden Stutzen liegen im Ausführungsbeispiel etwa 60° auseinander.
  • Im Hinblick auf einen hohen Wirkungsgrad und eine effektive Verdichtung verjüngt sich der Seitenkanal 2 in Drehrichtung 50 vom Saugstutzen 52 zum Druckstutzen 54 hin. Die Verjüngung erfolgt hierbei insbesondere stetig und kontinuierlich, bei spielsweise linear. Je nach Anwendungsfall und Einsatzgebiet wird die Reduktion des Seitenkanalquerschnitts geeignet gewählt. Die Reduzierung des Seitenkanalquerschnitts erfolgt beispielsweise ausschließlich durch eine Reduzierung der Seitenkanaltiefe t, wie insbesondere anhand der 5 deutlich wird. Gemäß dieser sind insgesamt 3 Schnitte durch den Seitenkanal 2 gegenübergestellt, und zwar ein Schnitt im Bereich des Saugstutzens 52 (Kurve a) ein Schnitt etwa in der Seitenkanalmitte bei 180° (Kurve b) sowie ein Schnitt am Seitenkanalende im Bereich des Druckstutzens 54 (Kurve c). Im Ausführungsbeispiel der 5 verringert sich die Seitenkanaltiefe t etwa um 1/4. Alternativ zu der Verjüngung lediglich der Seitenkanaltiefe t kann zusätzlich oder alternativ auch die Seitenkanalhöhe h verringert werden. Die Reduzierung der Seitenkanaltiefe t und/oder Seitenkanalhöhe h erfolgt hierbei insbesondere linear. Abhängig vom gewünschten Druckaufbau, dem jeweiligen Kühlungsverhältnis und der gewünschten Kennlinie wird die Verringerung der Tiefe t bzw. Höhe h geeignet gewählt, beispielsweise entsprechend einem parabolischen oder exponentiellen Verlauf.
  • Der hier beschriebene Seitenkanalverdichter zeichnet sich insbesondere durch die spezielle Geometrie des Seitenkanals 2 mit seiner elliptischen Querschnittsgeometrie und der sich in Drehrichtung 50 verjüngenden Querschnittsfläche aus. Durch diese beiden Merkmale ist ein im Ausführungsbeispiel doppelflutiger Seitenkanalverdichter geschaffen, welcher die „geschlossene" mit der „offenen" Bauform eines Seitenkanalverdichters kombiniert. Unter geschlossener Bauform wird hierbei eine Bauform verstanden, bei der die Laufradschaufel 20 lediglich in Axialrichtung 4 zu dem Seitenkanal 2 hin offen sind. Demgegenüber sind bei einer offenen Bauform drei Seiten der Laufradschaufeln 20 zum Seitenkanal 2 hin offen. Der hier beschriebene Seitenkanalverdichter verbindet die zwei Bauformen insoweit, als dass die Laufradschaufeln 20 an ihren Stirnseiten 39 zum Seitenkanal 2 hin offen sind, gleichzeitig jedoch über den Steg 22 in ihrem mittleren Bereich zum Teilbereich 30 hin (vgl. 1) geschlossen sind. Durch diese spezielle Ausgestaltung insbesondere in Verbindung mit der weitgehend allseitigen elliptischen Begrenzung des Seitenkanals 2 ist ein hoher und gleichbleibend guter Wirkungsgrad erzielt. Ein derartiger Seitenkanalverdichter bietet sich daher insbe sondere bei Anwendungsfällen an, bei denen eine Drehzahlregelung gewünscht ist, da der Wirkungsgrad unabhängig von der jeweils gewählten Drehzahl weitgehend konstant ist. Der gute Wirkungsgrad wird aufgrund einer gezielten und weitgehend turbulenzfreien Strömungsführung zur Erzeugung der Zirkularbewegung 32 erreicht, die insbesondere durch die spezielle Geometrie des Seitenkanals 2 in Verbindung mit der Geometrie der Laufradschaufeln 20 hervorgerufen wird. Mitentscheidend hierfür ist der homogene Übergang zwischen dem Steg 22 und dem Innenwandbereich 28. Aufgrund des vergleichsweise breiten Spalts 40 (1) sowie der beiden Nuten 46 (3) ist der Seitenkanalverdichter zudem unempfindlich gegen Staub und Flusen.
  • Um ein möglichst gleichmäßiges Füllen der beiden Fluten 2A, 2B und einen gewünschten frühzeitigen Druckaufbau zu erreichen, ist vorgesehen, dass eine Saugöffnung 58, mit der der Saugstutzen 52 in den Seitenkanal 2 mündet, etwa zur Hälfte von dem Laufrad 12 im Bereich der Laufradschaufeln überdeckt ist, wie in 6 schematisch skizziert ist. Der Radius der Saugöffnung 59 entspricht hierbei in etwa der radialen Höhe der Laufradschaufeln 20.
  • 2
    Seitenkanal
    2A,2B
    Fluten
    4
    Axialrichtung
    6
    Gehäusegrundteil
    8
    Gehäusedeckel
    12
    Laufrad
    14
    Radialrichtung
    16
    Laufradnabe
    18
    Tragring
    20
    Laufradschaufel
    22
    Steg
    24
    Dichtungsvorrichtung
    26
    Schraube
    28
    Innenwandbereich
    30
    Teilbereich
    32
    Zirkulationsbewegung
    34A
    große Halbachse
    34B
    kleine Halbachse
    36
    Schaufelflanke
    38
    Stirnfläche
    39
    stirnseitige Schaufelflanke
    40
    Spalt
    42
    Schaufelblatt
    44
    Schaufelfuß
    46
    Nut
    48
    Drehachse
    50
    Drehrichtung
    52
    Saugstutzen
    54
    Druckstutzen
    56
    Unterbrecher
    58
    Saugöffnung
    h
    Seitenkanalhöhe
    t
    Seitenkanaltiefe
    r
    Radius
    R
    Krümmungsradius
    β12
    Schaufelwinkel

Claims (12)

  1. Seitenkanalverdichter mit einem in einem Gehäuse (6, 8) angeordneten und um eine axiale Drehachse (48) rotierbar gelagerten Laufrad (12), welches in Radialrichtung (14) endseitig einen Tragring (18) mit einer Mehrzahl von Laufradschaufeln (20) aufweist, die sich in einem Seitenkanal (2, 2A, 2B) mit einer elliptischen Querschnittsgeometrie befinden, wobei der Seitenkanal (2, 2A, 2B) begrenzt ist von einem Innenwandbereich (28) des Gehäuses (6, 8) sowie von einem Teilbereich des Tragrings (18) und wobei die Querschnittsfläche des Seitenkanals (2, 2A, 2B) sich von einer Saugseite zu einer Druckseite verjüngt.
  2. Seitenkanalverdichter nach Anspruch 1, bei dem der Innenwandbereich (28) in Radialrichtung (14) gegenüberliegend zum Tragring (18) zur Ausbildung der elliptischen Querschnittsgeometrie einen nach innen gezogenen Teilbereich (30) umfasst.
  3. Seitenkanalverdichter nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Tragring (18) einen sich in Radialrichtung (14) erstreckenden Steg (22) umfasst, der sich bis zum gegenüberliegenden Innenwandbereich (28) des Gehäuses (6, 8) erstreckt.
  4. Seitenkanalverdichter nach Anspruch 3, bei dem durch den Steg (22) zwei in Axialrichtung (4) nebeneinander angeordnete Fluten (2A, 2B) des Seitenkanals (2, 2A, 2B) ausgebildet und zueinander abgegrenzt sind.
  5. Seitenkanalverdichter nach Anspruch 3 oder 4, bei dem der gekrümmte Steg (22) mit dem gekrümmten Innenwandbereich (28) fluchtet.
  6. Seitenkanalverdichter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem sich der Steg (22) zur Ausbildung der elliptischen Querschnittsgeometrie in Radialrichtung (14) zunächst verjüngt und anschließend wieder verbreitert.
  7. Seitenkanalverdichter nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei dem die in Radialrichtung (14) endseitige Stirnfläche (38) des Stegs (22) und die stirnseitigen Schaufelflanken (39) der Laufradschaufeln (20) im Wesentlichen miteinander fluchten.
  8. Seitenkanalverdichter nach einem der Ansprüche 3 bis 7, bei dem zwischen dem Steg (22) und dem gegenüberliegenden Innenwandbereich (28) ein Spalt (40) ausgebildet ist, dessen Breite in etwa im Bereich 0,3 bis 1,5 % des Außendurchmessers des Stegs liegt.
  9. Seitenkanalverdichter nach einem der Ansprüche 3 bis 8, bei dem der Steg (22) an seiner radialen Stirnfläche (38) zumindest eine Nut (46), vorzugsweise zwei um 180° zueinander versetzt angeordnete Nuten (26) aufweist, die sich in Axialrichtung (4) oder unter einem Winkel kleiner ... schräg zur Axialrichtung (4) erstrecken.
  10. Seitenkanalverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine der beiden Halbachsen (34A) der elliptischen Querschnittsfläche des Seitenkanals (2, 2A, 2B) sich in Radialrichtung (14) erstreckt und entlang von Schaufelflanken (36) der Laufradschaufeln (20) oder im Bereich der Laufradschaufeln (20) verläuft.
  11. Seitenkanalverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Laufradschaufeln (20) in ihrer radialen Erstreckung gekrümmt sind.
  12. Seitenkanalverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem saugseitig eine Saugöffnung (58) in den Seitenkanal (2, 2A, 2B) mündet, die etwa mit ihrer halben Querschnittsfläche das sich in den Seitenkanal (2, 2A, 2B) erstreckende Laufrad (12) überdeckt.
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DE202004019506U1 true DE202004019506U1 (de) 2006-04-20

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