DE10132805A1

DE10132805A1 - Seitenkanalverdichter

Info

Publication number: DE10132805A1
Application number: DE10132805A
Authority: DE
Inventors: Thomas Grohmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Gardner Denver Elmo Technology GmbH
Priority date: 2001-07-06
Filing date: 2001-07-06
Publication date: 2003-02-06
Also published as: WO2003004877A1

Abstract

Um bei einem Seitenkanalverdichter, insbesondere mit offenem Laufrad, Entspannungseffekte im Bereich der Saugseite zu verringern, wird ein zweiflutiger Seitenkanalverdichter vorgeschlagen mit zumindest einem Laufrad, das mit nach außen weisenden Laufradschaufeln besetzt ist und sich bei Drehung des Laufrades in Umfangsrichtung eine Verdichtung eines zu fördernden gasförmigen Mediums im Seitenkanal ergibt, mit einem Unterbrecher zur Trennung von Saug- und Druckseite, wobei Mittel vorhanden sind, die die Entspannungseffekte insbesondere des über den Unterbrecher zur Saugseite mitgeförderten Mediums reduzieren.

Description

Die Erfindung betrifft einen Seitenkanalverdichter.
Ein gattungsgemäßer Seitenkanalverdichter versetzt das zu fördernde Medium in eine schraubenförmige Bewegung. Dies führt im weiteren Verlauf in Umfangsrichtung des Seitenkanalverdichters zu einer Druckerhöhung des zu fördernden Mediums. Zur Erzielung eines guten Wirkungsgrades ist es notwendig, dass das Medium nach seinem Eintritt in den Seitenkanalverdichter auf kürzestem Weg und möglichst schnell die entsprechende schraubenförmige Bewegung ausführt.
Bei Seitenkanalverdichtern ist es aufgrund des Funktionsprinzips eine Trennung der Saug- und Druckseite mittels Unterbrecher erforderlich. Während des Verdichtungsvorgangs wird konstruktionsbedingt kontinuierlich ein Teil des zu verdichtenden Mediums über den Unterbrecher von der Druck- zur Saugseite transportiert. Am Unterbrecheraustritt des Laufrades, d. h. im Bereich der Saugseite tritt in Folge des Druckunterschiedes zwischen dem mitgeförderten Medium und dem angesaugten Medium im Seitenkanaleintritt, also im Bereich der Saugseite eine Expansion des mitgeförderten Mediums auf. Diese Expansion verursacht gasdynamische Effekte, die u. a. zu örtlichen Verdichtungsstößen führen.
Diese Effekte verschlechtern die Befüllung des Seitenkanalverdichters mit einem zu fördernden Medium, da die Expansion diesem Eintritt des zu fördernden Mediums entgegenwirkt.
Außerdem sind sie mit verantwortlich für die starke Geräuschbildung im Seitenkanalverdichter. Es wird dadurch zusätzlich der Wirkungsgrad des Seitenkanalverdichters verschlechtert.

Bei Seitenkanalverdichtern mit geschlossenen Laufrädern wie aus DE 19 21 945 bekannt, sitzt der Unterbrecher seitlich des Laufrades und das zu fördernde Medium expandiert am Unterbrecher schlagartig in den Bereich in den das zu fördernde Medium in den Seitenkanal eintritt. Um dies zu verhindern, wird versucht, die schlagartige Entspannung des durch den Unterbrecher mitgeförderten Mediums und die daraus resultierende Dissipation durch Entspannungsnuten am Unterbrecher zu vermindern. Trotz des nur seitlich vorhandenen Unterbrechers treten immer noch die meisten Dissipationen am Unterbrecheraustritt auf. Geschlossene Laufräder haben außerdem den Nachteil, dass die aufgrund der hohen Masse und Konzentration am Laufradaußendurchmesser nicht für hohe Drehzahlen geeignet sind.

Bei offenen Laufrädern wie aus der DE 77 12 419 bekannt, ist der Unterbrecher zweiteilig, d. h. er sitzt einerseits wie bei dem geschlossenen Laufrad seitlich des Laufrades. Außerdem befindet er sich radial außerhalb der Laufradschaufeln. Eine Expansion des durch den Unterbrecher mitgeförderten Mediums erfolgt auf dieselbe Weise wie bei Unterbrechern am geschlossenen Laufrad. Die Entspannung des mitgeförderten Mediums im unteren Teil des Unterbrechers erfolgt nach dem gleichen Prinzip des seitlichen Unterbrechers. Im Gegenteil zum geschlossenen Laufrad treten die Entspannungseffekte auch radial nach außen auf. Bei offenen Laufrädern erschwert sich im Vergleich zu den geschlossenen Laufrädern die Befüllung der Schaufelzellen, da die radial auftretende Fliehkraftwirkung auf das zu fördernde Medium z. B. Gas wirkt und eine gleichmäßige Befüllung insbesondere der zweiten Fluten des Seitenkanalverdichters kaum möglich ist.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, bei Seitenkanalverdichtern, insbesondere mit offenem Laufrad die obengenannten Nachteile zu vermeiden, und außerdem die Expansion des mitgeförderten Mediums durch den Unterbrecher zu reduzieren, so dass eine Neubefüllung des Seitenkanals nicht mehr durch auftretende Entspannungseffekte beeinträchtigt wird.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch einen zweiflutigen Seitenkanalverdichter mit zumindest einem Laufrad, das mit nach außen weisenden Laufradschaufeln besetzt ist und sich bei Drehung des Laufrades in Umfangsrichtung eine Verdichtung eines zu fördernden gasförmigen Mediums im Seitenkanal ergibt, mit einem Unterbrecher zur Trennung von Saug- und Druckseite, wobei Mittel vorhanden sind, die Entspannungseffekte insbesondere des über den Unterbrecher zur Saugseite mitgeförderten Mediums reduzieren.

Das zu fördernde Medium wird erfindungsgemäß bei der Befüllung seitlich und/oder radial in den Seitenkanal eingeströmt. Bei der seitlichen Befüllung wird das zu fördernde Medium durch die Drehbewegung sofort beschleunigt und in die für den Impulsaustausch erforderliche spiralförmige Bahn versetzt wird. Bei der radialen Befüllung wird die Ausbildung der spiralförmigen Strömung vorerst verhindert, da das eintretende Medium nicht durch das Laufrad beschleunigt werden kann.

Es wird außerdem das Befüllen der zweiten Flut des Seitenkanalverdichters erleichtert, da das zu fördernde Medium auch dorthin vorzugsweise seitlich zuzuführen ist. Durch das gegenüber herkömmlichen Seitenkanalverdichtern verbesserte Expansionsverhalten durch eine insbesondere langsamere Spaltvergrößerung, ausgehend vom Unterbrecher bis zum eigentlichen Seitenkanal, wird das zu fördernde Medium somit in Umfangsrichtung geführt und die durch die Expansion frei werdende Energie kann gemäß einem Turbinenprinzip zum Antrieb des Laufrades genutzt werden. Die Dissipationen, verursacht durch den Unterbrecher minimieren sich somit und der Wirkungsgrad des Seitenkanalverdichters steigt. Das optimierte Expansionsverhalten reduziert außerdem die Geräuschentwicklung.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind anhand der folgenden schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 einen Teilquerschnitt eines Seitenkanalverdichters,
Fig. 2 einen weiteren Querschnitt durch den Seitenkanal des Verdichters,
Fig. 3 ein Formteil im Bereich der Saugseite des Seitenkanalverdichters,
Fig. 4 ein weiteres Formteil im Bereich des Saugteils des Verdichters.
Fig. 1 zeigt einen nicht näher dargestellten Seitenkanalverdichter. Der in Fig. 1 dargestellte Ausschnitt zeigt den Bereich eines Unterbrechers 1 im Bereich der Saugseite 2 des Seitenkanalverdichters und ein Teil eines Laufrades 3 mit Laufradschaufeln 4. Die Laufradschaufeln 4 bilden einzelne Kammern 5. Im Betrieb des Seitenkanalverdichters wird auf der nicht näher dargestellten Druckseite des Seitenkanalverdichters das verdichtete Medium z. B. Gas ausgestoßen. Über die Kammern 5 die durch den Unterbrecher 1 führen, wird aber ein mitgeförderter Massestrom über den Unterbrecher 1 zur Saugseite gefördert. Auf der Saugseite 2 würde nunmehr das mitgeförderte Gas expandieren. Durch ein Einschubblech oder einen angegossenen Steg am Unterbrecher 6 wird diese Expansion verringert. Dies erleichtert die Zufuhr des zu fördernden Mediums in diesem Bereich.
Fig. 2 zeigt in einer anderen Darstellung den zweiflutigen Seitenkanal 7 mit den Fluten 7.1 und 7.2, in dem sich das Laufrad 3 mit seinen Laufradschaufeln 4 bewegt. Von der Saugseite 2 strömt wie durch Pfeile dargestellt das zu fördernde Medium in den Seitenkanal. Durch den Steg 6 ist eine Expansion des über den Unterbrecher 1 mitgeförderten Gases nicht möglich. Das zu fördernde Medium kann somit sowohl in die erste Flut 8 als auch in die zweite Flut 9 nahezu ungehindert eindringen und sofort in die spiralförmige Rotation des Laufrades 3 versetzt werden.
Fig. 3 zeigt eine beispielhafte Ausführung eines Steges bzw. Einschubbleches 6, das in Nuten 10 des Gehäuses 11 des Seitenkanalverdichters eingeschoben bzw. eingesetzt werden kann. Das Einsetzen des Steges bzw. Einschubbleches 6 in die Nuten wird erleichtert, in dem das Gehäuse 11 mehrteilig aufgebaut ist.
Fig. 4 zeigt die Möglichkeit wie der Unterbrecher 1, der als Gussteil ausgeführt ist, durch eine Verlängerung 1.1 in den Bereich der Saugseite eine Expansion des mitgeförderten Mediums verhindert und somit den Wirkungsgrad des Seitenkanalverdichters erhöht.

Claims

1. Zweiflutiger Seitenkanalverdichter mit zumindest einem Laufrad (3), das mit nach außen weisenden Laufradschaufeln (4) besetzt ist und sich bei Drehung des Laufrades (3) in Umfangsrichtung eine Verdichtung eines zu fördernden gasförmigen Mediums im Seitenkanal (7) ergibt, mit einem Unterbrecher (1) zur Trennung von Saug- und Druckseite, wobei Mittel vorhanden sind, die Entspannungseffekte insbesondere des über den Unterbrecher (1) zur Saugseite mitgeförderten Mediums reduzieren.

2. Zweiflutiger Seitenkanalverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel derart gestaltet sind, dass nur eine seitliche Einströmung des zu fördernden Mediums in den Seitenkanal (7) im Bereich der Saugseite möglich ist.

3. Zweiflutiger Seitenkanalverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Einschubelement (6) radial außerhalb des Laufrades (3) insbesondere im Bereich der Saugseite befindet.

4. Zweiflutiger Seitenkanalverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein radial außerhalb der Laufradschaufeln (4) befindlicher Formteil als Teil des Gehäuses des Seitenkanalverdichters ausgebildet ist.