DE102007053017A1

DE102007053017A1 - Seitenkanalverdichter

Info

Publication number: DE102007053017A1
Application number: DE102007053017A
Authority: DE
Inventors: Rudi Dr. Dittmar; Thomas Grohmann; Mario Kempf
Original assignee: Gardner Denver Deutschland GmbH
Current assignee: Gardner Denver Deutschland GmbH
Priority date: 2007-11-05
Filing date: 2007-11-05
Publication date: 2009-05-07
Also published as: TW200936887A; EP2207967B1; ES2365479T3; KR101485622B1; CN101849110B; KR20100091961A; DK2207967T3; EP2207967A1; US20100221097A1; ATE509203T1; WO2009059718A1; CN101849110A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Seitenkanalverdichter zum Verdichten eines Gases, der aufweist ein Gehäuse (3), einen in dem Gehäuse (3) befindlichen Seitenkanal (30) zum Verdichten eines Gases, eine in dem Gehäuse (3) ausgebildete Gas-Einlass-Öffnung (31), die mit dem Seitenkanal (30) zur Einführung eines zu verdichtenden Gases in Strömungsverbindung steht, eine in dem Gehäuse (3) ausgebildete Gas-Auslass-Öffnung (32) zur Abführung des zu verdichtenden Gases aus dem Seitenkanal (30), wobei die Gas-Auslass-Öffnung (32) über den Seitenkanal (30) mit der Gas-Einlass-Öffnung (31) in Strömungsverbindung steht, und ein in dem Gehäuse (3) drehantreibbar gelagertes Laufrad (2) mit mindestens zwei in dem Seitenkanal (30) angeordneten Laufrad-Schaufelnn ihrem freien Rand-Bereich (47) eine Strömungs-Ausnehmung (52) besitzt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Seitenkanalverdichter zum Verdichten eines Gases. Sie bezieht sich also auf eine Arbeitsmaschine zum Komprimieren von Gasen, wie Luft oder technischen Gasen.
Bei Seitenkanalverdichtern wird im Betrieb ein breitbandiges Schallspektrum erzeugt. Dabei treten bei bekannten Seitenkanalverdichtern bei gewissen Seitenkanalverdichter-Frequenzen tonale Schallkomponenten hervor, die bei Abständen von mehr als 7 dB zu dem breitbandigen Schallspektrum als äußerst störend empfunden werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Seitenkanalverdichter bereitzustellen, der im Betrieb besonders geräuscharm ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Der Kern der Erfindung liegt darin, dass mindestens eine Laufrad-Schaufel des Seitenkanalverdichters in ihrem freien Rand-Bereich mindestens eine Strömungs-Ausnehmung besitzt. Unter dem freien Rand-Bereich wird der Bereich verstanden, der sich innerhalb des Seitenkanals befindet und von dem zu verdichtenden Gas umströmt werden kann. Durch die mindestens eine Strömungs-Ausnehmung bzw. durch den durch diese strömenden Teil des zu verdichtenden Gases werden Gas-Turbulenz-Strukturen und/oder periodische Gas-Strömungs-Strukturen im Nachlauf der Laufrad-Schaufeln reduziert. Hierdurch wird ein besonders geräuscharmer Betrieb des Seitenkanalverdichters möglich.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen mehrere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher beschrieben. Dabei zeigen:
1 eine Seitenansicht eines Seitenkanalverdichters und eines an den Seitenkanalverdichter angeflanschten Antriebs, wobei der Seitenkanalverdichter teilweise im Längsschnitt dargestellt ist,
2 eine stirnseitige Vorderansicht des in 1 dargestellten Seitenkanalverdichters,
3 eine stirnseitige Vorderansicht des in 2 dargestellten Seitenkanalverdichters, wobei dessen Gehäuse-Deckel abgenommen ist,
4 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Laufrades gemäß einer ersten Ausführungsform eines Seitenkanalverdichters,
5 im Wesentlichen eine rückseitige Ansicht einer Laufrad-Schaufel des in 4 dargestellten Laufrades,
6 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Laufrades gemäß einer zweiten Ausführungsform,
7 im Wesentlichen eine rückseitige Ansicht einer Laufrad-Schaufel des in 6 dargestellten Laufrades,
8 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Laufrades gemäß einer dritten Ausführungsform,
9 im Wesentlichen eine rückseitige Ansicht einer Laufrad-Schaufel des in 8 dargestellten Laufrades,
10 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Laufrades gemäß einer vierten Ausführungsform,
11 im Wesentlichen eine rückseitige Ansicht einer Laufrad-Schaufel des in 10 dargestellten Laufrades,
12 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Laufrades gemäß einer fünften Ausführungsform,
13 im Wesentlichen eine rückseitige Ansicht einer Laufrad-Schaufel des in 12 dargestellten Laufrades,
14 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Laufrades gemäß einer sechsten Ausführungsform,
15 im Wesentlichen eine rückseitige Ansicht einer Laufrad-Schaufel des in 14 dargestellten Laufrades,
16 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Laufrades gemäß einer siebten Ausführungsform,
17 im Wesentlichen eine rückseitige Ansicht einer Laufrad-Schaufel des in 16 dargestellten Laufrades, und
18 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Laufrades gemäß einer achten Ausführungsform.
Ein in 1 bis 3 dargestellter Seitenkanalverdichter zum Verdichten eines Gases umfasst ein mit Laufrad-Schaufeln 1 versehenes Laufrad 2, das in einem Gehäuse 3 um eine horizontale Längs-Mittel-Achse 4 drehbar gelagert ist. Zum Drehantrieb des Laufrads 2 in Richtung des Pfeils 5 dient ein herkömmlicher Antrieb 6. In Richtung des Pfeils 5 wird somit auch das Gas in dem Gehäuse 3 gefördert.
Das Gehäuse 3 umfasst einen Gehäuse-Körper 7 und einen abnehmbaren Gehäuse-Deckel 8, die gemäß den 1 und 2 zusammengefügt sind und gemeinsam das auf einer Antriebs-Welle 9 drehfest angeordnete, drehantreibbare Laufrad 2 mit den Laufrad-Schaufeln 1 umschließen.
Das einkränzige Laufrad 2 ist scheibenartig ausgebildet. Es umfasst eine innere Laufrad-Nabe 10 mit einer zentralen, kreisförmigen Naben-Bohrung 11. Die Laufrad-Nabe 10 ist durch einen inneren, die Naben-Bohrung 11 radial nach außen begrenzenden Naben-Fuß 12 sowie eine sich an diesen anschließende, radiale, kreisringförmige Naben-Scheibe 13 gebildet. Ferner umfasst das Laufrad 2 einen radial äußeren Trag-Ring 14, der sich außenseitig an die Naben-Scheibe 13 anschließt und diese in Richtung der Längs-Mittel-Achse 4 beidseitig überlappt. Der Trag-Ring 14 trägt in Umfangs-Richtung verteilt eine Vielzahl radial abstehender Laufrad-Schaufeln 1. Insgesamt sind hier 52 einzelne Laufrad-Schaufeln 1 vorgesehen, die vorzugsweise äquidistant angeordnet sind und somit einen angularen Abstand von etwa 7° zueinander, bezogen auf die Längs-Mittel-Achse 4, besitzen. Es sind also 6 bis 7 Laufrad-Schaufeln 1 alle 45° angeordnet. Der Naben- Fuß 12, die Naben-Scheibe 13 und der Trag-Ring 14 sind als einstückiges Gussteil ausgebildet.
Die hier verwendeten Ausdrücke „axial" und „radial" beziehen sich auf die Längs-Mittel-Achse 4. Auch die Ausdrücke „innen" und „außen" beziehen sich auf die Längs-Mittel-Achse 4. Der Ausdruck „innen" ist dabei beispielsweise so zu verstehen, dass ein innerer Bereich näher an der Längs-Mittel-Achse 4 als ein äußerer Bereich liegt.
Die zentrale Naben-Bohrung 11 dient zur Aufnahme der Antriebs-Welle 9. Zur Übertragung eines von der Antriebs-Welle 9 aufgebrachten Drehmoments auf die Laufrad-Nabe 10 zur Rotation des Laufrads 2 ist eine herkömmliche Passfeder-Verbindung zwischen der Antriebs-Welle 9 und dem Naben-Fuß 12 vorgesehen.
Der Gehäuse-Körper 7 umfasst einen zentralen Naben-Abschnitt 15, der einen Teil-Naben-Aufnahme-Raum 16 radial und axial begrenzt. Der Naben-Abschnitt 15 ist von einer zentralen Wellen-Bohrung 17 durchsetzt, die in den Teil-Naben-Aufnahme-Raum 16 mündet. An den Naben-Abschnitt 15 schließt sich eine ringförmige Seiten-Wand 18 an, die von dem Naben-Abschnitt 15 radial nach außen verläuft. An die Seiten-Wand 18 grenzt außenseitig ein umlaufender Kanal-Abschnitt 19 an. Der Naben-Abschnitt 15, die Seiten-Wand 18 und der Kanal-Abschnitt 19 sind als einstückiges Gussteil ausgebildet und bilden den Gehäuse-Körper 7. An der Außenseite des Gehäuse-Körpers 7 sind speichenartig erstreckende Rippen-Stege 20 vorgesehen, durch die die Festigkeit des Gehäuse-Körpers 7 wesentlich erhöht wird. Ferner springen von der Seiten-Wand 18 Schrauben-Ansätze 21 axial nach außen vor.
Der Gehäuse-Deckel 8, der mittels mehrerer Verbindungs-Schrauben 22 mit dem Gehäuse-Körper 7 verschraubt ist, umfasst wieder einen zentralen Naben-Abschnitt 23, der einen Teil-Naben-Aufnahme-Raum 24 radial und axial begrenzt. An den Naben-Abschnitt 23 schließt sich eine ringförmige Seiten-Wand 25 an, die radial nach außen verläuft. Mit der Seiten-Wand 25 ist außenseitig ein umlaufender Kanal-Abschnitt 26 verbunden. In dem Naben-Abschnitt 23 ist ein Wälz-Lager 27 für die Antriebs-Welle 9 angeordnet. Der Naben-Abschnitt 23, die Seiten-Wand 25 und der Kanal-Abschnitt 26 sind als einstückiges Gussteil ausgebildet und bilden den Gehäuse-Deckel 8. Auch von der Seiten-Wand 25 springen außen speichenförmig verlaufende Rippen-Stege 28 zur Versteifung des Gehäuse-Deckels 8 vor.
Der Gehäuse-Körper 7 und der Gehäuse-Deckel 8 sind so miteinander verbunden, dass die beiden Teil-Naben-Aufnahme-Räume 16, 24 gemeinsam einen Naben-Aufnahme-Raum 29 begrenzen und die beiden Kanal-Abschnitte 19, 26 gemeinsam einen Seitenkanal 30 zur Verdichtung des Gases begrenzen. Die beiden Seiten-Wände 18, 25 verlaufen dabei beabstandet parallel zueinander. Der Seitenkanal 30 erstreckt sich beabstandet ringförmig um die Längs-Mittel-Achse 4 und ist durch die Kanal-Abschnitte 19, 26 begrenzt.
In dem Gehäuse-Deckel 8 ist unten eine axiale Gas-Einlass-Öffnung 31 ausgebildet, die in den Seitenkanal 30 mündet. In dem Gehäuse-Deckel 8 ist unten ferner eine axiale Gas-Auslass-Öffnung 32 vorgesehen, die ebenfalls mit dem Seitenkanal 30 in Strömungsverbindung steht und benachbart zu der Gas-Einlass-Öffnung 31 angeordnet ist. An die Gas-Einlass-Öffnung 31 ist ein vorspringender Gas-Einlass-Stutzen 33 angeschlossen, während an die Gas-Auslass-Öffnung 32 ein entsprechender vorspringender Gas-Auslass-Stutzen 34 angeschlossen ist. Zwischen der Gas-Einlass-Öffnung 31 und der Gas-Auslass-Öffnung 32 ist ein Unterbrecher 35 in dem Seitenkanal 30 angeordnet.
In dem durch die Naben-Abschnitte 15, 23 begrenzten Naben-Aufnahme-Raum 29 ist der Naben-Fuß 12 des Laufrads 2 angeordnet, wobei die Naben-Bohrung 17 von der Antriebs-Welle 9 durchdrungen ist. Die Antriebs-Welle 9 besitzt einen freien, endseitigen Lager-Zapfen 36, der in dem Wälzlager 27 in dem Gehäuse-Deckel 8 drehbar gelagert ist. Das Wälzlager 27 besitzt einen mit dem Lager-Zapfen 36 in Verbindung stehenden Innen-Ring 37 und einen mit dem Gehäuse-Deckel 8 in Verbindung stehenden Außen-Ring 38, die durch zwischengeschaltete Lager-Kugeln 39 als Wälzkörper getrennt sind. Der Innen-Ring 37 ist drehfest auf den Lager-Zapfen 36 aufgeschrumpft, während der Außen-Ring 38 drehfest an dem Gehäuse-Deckel 8 festgelegt ist. Zwischen den zueinander beabstandeten Seiten-Wänden 18, 25 des Gehäuses 3 erstreckt sich die Naben-Scheibe 13 des Laufrads 2 von dem Naben-Fuß 12 radial nach außen. Der Trag-Ring 14 und die Laufrad-Schaufeln 1 befinden sich dabei in dem umlaufenden Seitenkanal 30. Der Fuß des Trag-Rings 14 sitzt über einen gewissen Bereich in einer nach außen offenen Ausnehmung 40, die in den Kanal-Abschnitten 19, 26 benachbart zu den Seiten-Wänden 18, 25 ausgebildet ist.
Der Seitenkanal 30 besitzt eine freie Querschnitts-Fläche, die zur Förderung des Gases zur Verfügung steht und in etwa senkrecht zu dem Pfeil 5 steht. Sie nimmt von der Gas-Einlass-Öffnung 31 mit einer Querschnitts-Fläche A_E in Richtung auf die Gas-Auslass-Öffnung 32 mit einer Querschnitts-Fläche A_A ab, also A_A < A_E. Der Seitenkanal 30 kann aber auch eine konstante Querschnitts-Fläche besitzen. Er besitzt eine radiale Höhe S.
Der Antrieb 6 ist als Elektromotor ausgebildet und ist mit dem Gehäuse-Körper 7 außenseitig lösbar verbunden. Hierfür sind mehrere Befestigungs-Schrauben vorgesehen, die in die Schrauben-Ansätze 21 an dem Gehäuse-Körper 7 eingedreht sind.
Zur standsicheren Aufstellung der Einheit aus Seitenkanalverdichter und Antrieb 6 sind an dem Seitenkanalverdichter unten Stand-Füße 41 angeformt, wobei an einem Trag-Körper 42, der auch mit dem Gehäuse-Körper 7 mittels Schrauben verbunden ist und den Antrieb 6 trägt, auch Stand-Füße 43 unten angeformt sind.
Eine Vertikal-Ebene E geht durch die Längs-Mittel-Achse 4 und schneidet den Seitenkanalverdichter vertikal symmetrisch bzw. mittig der Länge nach.
Bezugnehmend auf die 4 und 5 werden nun die Laufrad-Schaufeln 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung detaillierter beschrieben. Jede Laufrad-Schaufel 1 ist im Wesentlichen plattenartig ausgebildet und besitzt eine im Wesentlichen rechteckige Gestalt mit einer entsprechenden Kontur. Die Laufrad-Schaufeln 1 sind identisch ausgebildet und sind bezüglich einer Symmetrie-Ebene X symmetrisch ausgebildet, die senkrecht zu der Vertikal-Ebene E orientiert ist und mittig durch die Naben-Scheibe 13 geht. Ferner weist jede Laufrad-Schaufel 1 einen Rand auf, der sich aus einem radial äußeren Rand-Bereich 45, einem diesem gegenüberliegenden radial inneren Rand-Bereich 46 und diese miteinander verbindenden, seitlichen Rand-Bereichen 47 zusammensetzt. Der innere Rand-Bereich 46 steht mit dem Trag-Ring 14 in direkter Verbindung und kann als Fuß-Bereich der Laufrad-Schaufel 1 angesehen werden, während sich der Rand-Bereich 45 – der als Kopf-Bereich der Laufrad-Schaufel 1 be trachtet werden kann – voll in dem Seitenkanal 30 befindet und im Wesentlichen parallel zu der Längs-Mittel-Achse 4 orientiert ist. Die seitlichen Rand-Bereiche 47 verlaufen im Wesentlichen parallel zueinander und erstrecken sich von dem inneren Rand-Bereich 46 im Wesentlichen radial nach außen. Die Rand-Bereiche 45 und 47 sind dabei frei, da sich an selbige nichts mehr anschließt. Der innere Rand-Bereich 46 ist dagegen nicht frei, da an diesen der Trag-Ring 14 angrenzt. Durch die Rand-Bereiche 45, 46, 47 wird eine in Richtung des Pfeils 5 gewandte Vorder-Fläche 48 und eine dieser gegenüberliegende, entgegen des Pfeils 5 zeigende Rück-Fläche 49 begrenzt. Jede Laufrad-Schaufel 1 besitzt ferner einen an den inneren Rand-Bereich 46 angrenzenden, inneren Rand-Abschnitt 50 und einen an den äußeren Rand-Bereich 45 angrenzenden, äußeren Rand-Abschnitt 51. Der innere Rand-Abschnitt 50 verläuft von dem inneren Rand-Bereich 46 radial nach außen, während der äußere Rand-Abschnitt 51 aus Strömungs-Gründen leicht nach vorne, also in Richtung des Pfeils 5, gegenüber dem inneren Rand-Abschnitt 50 geneigt ist. Der äußere Rand-Abschnitt 51 verjüngt sich dabei auch in seiner Dicke in Umfangs-Richtung auf den äußeren Rand-Bereich 45 hin.
Durch den Abstand zwischen dem äußeren Rand-Bereich 45 und dem inneren Rand-Bereich 46 wird eine radiale Höhe H einer Laufrad-Schaufel 1 bestimmt, wobei die radiale Höhe des inneren Rand-Abschnitts 50 vorzugsweise 55% bis 75% der radialen Höhe H beträgt. Die radiale Höhe H liegt dabei in den seitlichen Rand-Bereichen 47 vor. Jede Laufrad-Schaufel 1 besitzt ferner eine axiale Breite B, die durch die Abstände der einander gegenüberliegenden Rand-Bereiche 47 bestimmt wird.
Die radiale Höhe H einer Laufrad-Schaufel 1 ist kleiner als die radiale Tiefe S des Seitenkanals 30. Die radiale Höhe H beträgt in etwa 50% bis 75 %, bevorzugt etwa 60%, der radialen Tiefe S des Seitenkanals 30. Ferner ist die axiale Breite B einer Laufrad-Schaufel 1 stets wesentlich kleiner als die entsprechende, axiale Breite des Seitenkanals 30.
In jedem seitlichen Rand-Bereich 47 einer Laufrad-Schaufel 1 ist hier ferner eine im Querschnitt im Wesentlichen rechteckig ausgebildete Reduktions-Nut 52 vorgesehen, die axial nach außen offen und parallel zu dem äußeren Rand-Bereich 45 verläuft. Diese Reduktions-Nuten 52 sind in den 1 bis 3 nicht dargestellt. Jede Reduktions-Nut 52 mündet in der entsprechenden Vorder-Fläche 48 und der Rück-Fläche 49 einer Laufrad-Schaufel 1, so dass sie die Laufrad-Schaufel 1 seitlich außen vollständig durchsetzt. Die einander gegenüberliegenden Reduktions-Nuten 52 verlaufen dabei auf einer gemeinsamen Höhe in dem inneren Rand-Abschnitt 50. Sie befinden sich in der unteren Hälfte des inneren Rand-Abschnitts 50 beabstandet zu dem inneren Rand-Bereich 46 und weisen jeweils eine radiale Höhe A auf, die ungefähr 5% bis 20%, vorzugsweise 10% bis 15%, der radialen Höhe H einer Laufrad-Schaufel 1 beträgt. Die axiale Tiefe T einer Reduktions-Nut 52 beträgt in etwa 2% bis 12%, vorzugsweise 5% bis 9%, der axialen Breite B einer Laufrad-Schaufel 1.
Nachfolgend wird die Funktion des erfindungsgemäßen Seitenkanalverdichters beschrieben. Durch den Antrieb 6 wird die Antriebs-Welle 9 in Richtung des Pfeils 5 um die Längs-Mittel-Achse 4 in Drehung versetzt. Dadurch wird auch das mit der Antriebs-Welle 9 drehfest gekoppelte Laufrad 2 mit den Laufrad-Schaufeln 1 in Richtung des Pfeils 5 zur Rotation gebracht. Die eng an der Gas-Einlass-Öffnung 31 vorbeistreichenden Laufrad-Schaufeln 1 saugen das zu verdichtende Gas über den Gas-Einlass-Stutzen 33 und die Gas-Eintritts-Öffnung 31 in den Seitenkanal 30. Die Laufrad-Schaufeln 1 beschleunigen das in dem Seitenkanal 30 befindliche Gas in Richtung des Pfeils 5, der somit auch als Transport-Pfeil bezeichnet werden kann. Dabei sind die Vorder-Flächen 48 der Laufrad-Schaufeln 1 in Richtung des Pfeils 5 nach vorne gewandt und dienen zum Transport des in dem Seitenkanal 30 befindlichen Gases. Das Gas ist bei dem Transport quasi in Zellen 44 eingeschlossen, die innenseitig durch den Trag-Ring 14 und in Umfangs-Richtung durch benachbarte Laufrad-Schaufeln 1 begrenzt sind. Insbesondere ist eine Zelle 44 durch die Vorder-Fläche 48 einer Laufrad-Schaufel 1 und die Rück-Fläche 49 einer benachbart angeordneten Laufrad-Schaufel 1 begrenzt. Das Gas kann um die Rand-Bereiche 45, 47 strömen bzw. diese passieren, da diese frei sind.
Durch die Reduktions-Nuten 52 werden die Vorder-Flächen 48 und die Rück-Flächen 49 der Laufrad-Schaufeln 1 gegenüber herkömmlichen, ungenuteten Laufrad-Schaufeln in ihrer Fläche reduziert. Ein Teil des Gases kann durch die Strömungs-Kanäle bildenden Reduktions-Nuten 52 von einer Zelle 44 in eine, entgegen des Pfeils 5 gelegene, nachfolgende Zelle 44 gelangen. Die Reduktions-Nuten 52 wirken somit auch als seitliche Strömungs-Nuten, durch welche ein Teil des Gases strömen kann. Durch die Reduktions-Nuten 52 bzw. durch den durch diese strömenden Teil des Gases werden Turbulenz-Strukturen des Gases im Nachlauf der Laufrad-Schaufeln 1 reduziert. Insbesondere werden die Größe und die Intensität der Gas-Turbulenz-Strukturen in dem Seitenkanal 30 reduziert, wodurch auch Druck-Schwankungen vermindert werden. Hierdurch wird auch das Betriebs-Geräusch des Seitenkanalverdichters gemindert. Am Ende des Umlaufs schieben die Laufrad-Schaufeln 1 dann das verdichtete Gas über die Gas-Auslass-Öffnung 32 und den Gas-Auslass-Stutzen 34 wieder aus dem Seitenkanal 30 aus. Es hat dabei in dem Seitenkanalverdichter einen angularen Weg von etwa 300° zurückgelegt. Der Unterbrecher 35 verhindert, dass das von dem Laufrad 2 transportierte Gas innerhalb des Seiten kanals 30 von der Gas-Auslass-Öffnung 32 weiter zu der Gas-Einlass-Öffnung 31 transportiert wird.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 6 und 7 eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei der in 4 und 5 dargestellten, ersten Ausführungsform, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten a. Das in 6 dargestellte Laufrad 2a unterscheidet sich von dem in 4 dargestellten Laufrad 1 durch seine Laufrad-Schaufeln 1a, die hier auch wieder bezüglich der Symmetrie-Ebene X symmetrisch sind. Im Gegensatz zu den Laufrad-Schaufeln 1 gemäß den 4 und 5 sind hier in jedem Rand-Bereich 47a zwei voneinander beabstandet angeordnete, identische Reduktions-Nuten 52 vorgesehen, die parallel zueinander und zu dem äußeren Rand-Bereich 45 verlaufen. Die Reduktions-Nuten 52 befinden sich jeweils in dem inneren Rand-Abschnitt 50 und sind übereinander angeordnet. Sie durchdringen wieder die Laufrad-Schaufeln 1a vollständig und bilden quasi Strömungs-Kanäle. Die untere Reduktions-Nut 52 ist beabstandet zu dem unterem Rand-Bereich 46 angeordnet, während die obere Reduktions-Nut 52 beabstandet zu dem Rand-Abschnitt 51 ist. Bezüglich der Gestalt, der Dimension und der Funktion der Reduktions-Nuten 52 wird auf die vorherige Ausführungsform verwiesen. Im Gegensatz zu der vorherigen Ausführungsform werden die Flächen 48a, 49a der Laufrad-Schaufeln 1a gegenüber den Laufrad-Schaufeln 1 gemäß der ersten Ausführungsform noch weiter reduziert und es kann aufgrund der Verdoppelung der Reduktions-Nuten 52 auch ungefähr doppelt soviel Gas von Zelle 44 zu Zelle 44 strömen. Die Gas-Turbulenz-Strukturen im Nachlauf werden noch weiter reduziert.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 8 und 9 eine dritte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei der zweiten, in den 6 und 7 dargestellten Ausführungsform, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten b. Im Gegensatz zu der vorherigen, in den 6 und 7 dargestellten Ausführungsform ist hier auch eine Reduktions-Nut 52 in dem äußeren Rand-Abschnitt 51b vorgesehen. In jedem Rand-Bereich 47b sind insgesamt drei identische Reduktions-Nuten 52 vorgesehen, die jeweils beabstandet zueinander verlaufen. Sie erstrecken sich parallel zueinander und zu dem äußeren Rand-Bereich 45. Die oberste Reduktions-Nut 52 in dem Rand-Abschnitt 51b ist beabstandet zu dem äußeren Rand-Bereich 45 angeordnet. Die Reduktions-Nuten 52 sind übereinander angeordnet und weisen jeweils einen identischen Abstand zueinander auf. Die Laufrad-Schaufeln 1b sind wieder bezüglich der Symmetrie-Ebene X symmetrisch. Bezüglich der Dimensionierung, Gestalt und Funktion der Reduktions-Nuten 52 wird auf die vorherige Ausführungsform verwiesen. Im Gegensatz zu der zweiten Ausführungsform werden Turbulenz-Strukturen im Nachlauf noch weiter reduziert, da durch die weiteren Reduktions-Nuten 52 die Flächen 48b, 49b noch kleiner sind und noch mehr Gas durch die Reduktions-Nuten 52 strömen kann.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 10 und 11 eine vierte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei der in den 8 und 9 dargestellten, dritten Ausführungsform, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten c. Verglichen mit der dritten Ausführungsform gemäß den 8 und 9 sind hier nur die Reduktions- Nuten 52c im Querschnitt nicht rechteckig, sondern halbkreisförmig ausgebildet. Sie sind wieder axial nach außen offen und durchsetzen die Laufrad-Schaufeln 1c vollständig. Sie sind übereinander angeordnet und weisen eine maximale Tiefe auf, die der Tiefe T entspricht. Ihre maximale Höhe entspricht außen in etwa der Höhe A. Bezüglich der Anordnung und Funktion der Reduktions-Nuten 52c wird auf die dritte Ausführungsform verwiesen. Bei dieser Ausgestaltung tritt eine besonders niedrige Kerbwirkung in den Laufrad-Schaufeln 1c auf. Auch für die erste und zweite Ausführungsform sind halbkreisförmige Reduktions-Nuten 52c geeignet.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 12 und 13 eine fünfte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei der in den 4 und 5 dargestellten, ersten Ausführungsform, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten d. Im Gegensatz zu der in den 4 und 5 dargestellten, ersten Ausführungsform sind hier in den seitlichen Rand-Bereichen 47d keine Reduktions-Nuten vorgesehen. Dagegen sind hier in dem äußeren Rand-Bereich 45d vier voneinander beabstandet angeordnete, identische Reduktions-Nuten 52 vorgesehen, die die Laufrad-Schaufeln 1d vollständig durchsetzen und nebeneinander angeordnet sind. Die Strömungs-Kanäle bildenden Reduktions-Nuten 52 verlaufen hier nur in dem äußeren Rand-Abschnitt 51 und weisen eine radiale Tiefe auf, die im Wesentlichen der Tiefe T entspricht. Auch ihre Breite entspricht im Wesentlichen der Höhe A, sodass die Querschnittsfläche einer Reduktions-Nut 52 hier der Querschnittsfläche einer in den 4 und 5 dargestellten Reduktions-Nut 52 entspricht. Die im Querschnitt rechteckigen Reduktions-Nuten 52 sind nach radial außen offen. Sie weisen einen identischen Abstand zueinander auf. Die Laufrad-Schaufeln 1d sind bezüglich der E bene X symmetrisch ausgestaltet. Auch durch diese Ausgestaltung werden Gas-Turbulenz-Strukturen im Nachlauf reduziert. Bezüglich der Dimensionierung und Gestalt der Reduktions-Nuten 52 wird auf die erste Ausführungsform verwiesen. Anstelle der vier Reduktions-Nuten 52 kann auch nur eine mittige Reduktions-Nut 52 vorgesehen sein. Es können aber auch zwei oder drei oder noch mehr Reduktions-Nuten 52 in jeder Laufrad-Schaufel 1d vorhanden sein, die auch dann vorzugsweise symmetrisch anzuordnen sind. Statt der hier gezeigten rechteckigen Gestalt können auch andere Formen Anwendung finden, wie eine halbkreisförmige Gestalt.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 14 und 15 eine sechste Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei den in den 8 und 9 sowie den 12 und 13 dargestellten dritten bzw. fünften Ausführungsformen, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten e. Dieses Laufrad 2e besitzt Laufrad-Schaufeln 1e, die im Wesentlichen eine Kombination aus den in 8, 9 und 12, 13 dargestellten Laufrad-Schaufeln 1b und 1d sind. Hier weist nämlich jede Laufrad-Schaufel 1e in ihren seitlichen Rand-Bereichen 47b jeweils drei voneinander beabstandete, übereinander angeordnete Reduktions-Nuten 52 und in ihrem radial äußeren Rand-Bereich 45d vier voneinander beabstandete, nebeneinander angeordnete Reduktions-Nuten 52 auf. Bezüglich der Dimensionierung, Anordnung und Gestalt der Reduktions-Nuten 52 wird auf die erste, dritte und fünfte Ausführungsform verwiesen. Sämtliche freien Rand-Bereiche 45d, 47b sind hier somit genutet, sodass hier eine besonders geringe Turbulenz-Struktur im Nachlauf erzeugt wird, da besonders viele Reduktions-Nuten 52 vorliegen und die Flächen 48e, 49e besonders klein sind. Die Laufrad-Schaufeln 1e sind wieder bezüglich der Symmetrie- Ebene X symmetrisch. Die halbkreisförmigen Reduktions-Nuten 52c können auch hier wieder alternativ Anwendung finden. Ferner kann in den Rand-Bereichen 45d und/oder 47b auch jeweils eine andere Anzahl von Reduktions-Nuten 52 vorgesehen sein.
Durch eine axial seitliche und/oder radial äußere Nutung der Laufrad-Schaufeln werden unter Bildung von Strömungs-Kanälen die Vorder- und Rück-Flächen derselben reduziert und Turbulenz-Strukturen im Nachlauf vermindert. Die Reduktions-Nuten können eine beliebige Gestalt aufweisen. Es ist dabei mindestens eine Reduktions-Nut je Laufrad-Schaufel vorgesehen. Die Nuten können in den seitlichen Rand-Bereichen und/oder in den radial äußeren Rand-Bereichen in jeweils beliebiger Anzahl vorliegen sein. Es können auch verschiedene Reduktions-Nuten-Gestalten in einer Laufrad-Schaufel vorhanden sein. Mindestens eine Reduktions-Nut in jedem seitlichen Rand-Bereich und/oder mindestens eine Reduktions-Nut in jedem äußeren Rand-Bereich ist vorgesehen, wobei die entsprechende Anzahl in den betreffenden Rand-Bereichen jeweils unabhängig voneinander, beliebig gewählt werden kann. Eine symmetrische Gestaltung der Laufrad-Schaufeln bzw. Anordnung der Reduktions-Nuten ist bevorzugt.
Alternativ zu den beschriebenen Nutungen können die seitlichen Rand-Bereiche abgeschrägt sein, also zurückgesetzte Schaufel-Flanken besitzen, und/oder auch die radial äußeren Rand-Bereiche abgeschrägt sein. Diese Abschrägungen bilden wieder Strömungs-Ausnehmungen, die die Vorder- und/oder Rück-Flächen der Laufrad-Schaufeln reduzieren und Turbulenz-Strukturen im Nachlauf minimieren. Die seitlichen Strömungs-Ausnehmungen können dabei so orientiert sein, dass sich die Laufrad-Schaufeln von ihrer Vorder-Fläche zu ihrer Rück-Fläche hin erweitern oder verjüngen. Die Laufrad-Schaufeln bzw. seitlichen Rand-Bereiche können auch nach oben hin bzw. nach radial außen zusammenlaufen, sodass der äußere Rand-Abschnitt beispielsweise im Wesentlichen eine trapezförmige Gestalt besitzt. Es liegen also dann radial und seitlich außen Strömungs-Ausnehmungen vor.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 16 und 17 eine siebte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten f. Bei allen vorherigen Ausführungsformen hat das Laufrad 2 einen einfachen Schaufel-Kranz. Hier ist das Laufrad 2f dagegen als doppelter Schaufel-Kranz ausgebildet und besitzt somit noch einen äußeren Trag-Ring 53, der die Zellen 44 radial nach außen abschließt und an den äußeren Rand-Bereich 45f der Laufrad-Schaufeln 1f angrenzt. Ansonsten bestehen keine großen Unterschiede zu der ersten Ausführungsform. Die einzelnen Laufrad-Schaufeln 2f sind wieder bezüglich einer Symmetrie-Ebene X symmetrisch. Wie bei der ersten Ausführungsform ist hier jeweils eine Reduktions-Nut 52 in jedem Rand-Bereich 47f vorgesehen. Die Reduktions-Nuten 52 verlaufen benachbart zu dem entsprechenden Rand-Bereich 46f. Bezüglich Gestalt, Dimensionierung und Anordnung derselben wird auf die erste Ausführungsform verwiesen. Gemäß alternativen Ausführungsformen ist jeweils mehr als eine Reduktions-Nut 52 in einem seitlichen Rand-Bereich 47f vorgesehen. Alternativ sind die Reduktions-Nuten 52 wieder mit einem anderen Querschnitt, wie halbkreisförmig, ausgestaltet. Auch andere Ausnehmungen, wie Abschrägungen, in den Rand-Bereichen 47f sind wieder möglich.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 18 eine achte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei der in den 4 und 5 dargestellten Ausführungsform, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform ist hier nicht jede Laufrad-Schaufel 1 seitlich in den Rand-Bereichen 47 genutet, sondern nur etwa 30% bis 70%, vorzugsweise 40% bis 60%, aller Laufrad-Schaufeln. Laufrad-Schaufeln 1 mit Reduktions-Nuten 52 gemäß der ersten Ausführungsform sind hier zwischen Laufrad-Schaufeln ohne Reduktions-Nuten angeordnet. Die Anordnung der genuteten Laufrad-Schaufeln 1 ist zufällig, d. h. stochastisch. Wie aus 18 oben hervorgeht, sind zwischen zwei genuteten Laufrad-Schaufeln 1 drei normale, also ungenutete Laufrad-Schaufeln vorgesehen. Seitlich oben sind dagegen zwischen zwei genuteten Laufrad-Schaufeln 1 nur zwei normale Laufrad-Schaufeln vorgesehen. Es ist aber auch denkbar, dass zwei genutete Laufrad-Schaufeln 1 direkt hintereinander angeordnet sind. Die Reduktions-Nuten 52 wirken hier als Reduzier-Nuten zum Reduzieren periodischer Strömungs-Strukturen. Hierdurch wird also die Ausbildung regelmäßiger, harmonischer Strömungs-Strukturen unterbunden, wodurch ein besonders geräuscharmer Betrieb des Seitenkanalverdichters möglich wird. Aber auch die Gas-Turbulenz-Strukturen im Nachlauf werden wieder reduziert.
Anstelle der hier gezeigten Laufrad-Schaufeln 1 gemäß der in den 4 und 5 dargestellten Ausführungsform können auch die vorherigen, anderen Laufrad-Schaufeln Anwendung finden. Es können auch mehrere verschiedene Laufrad-Schaufeln der vorherigen Ausführungsformen in einem einzigen Laufrad vorgesehen sein. Wiederholungen in der Abfolge sind möglich. Es können aber auch identische genutete Laufrad-Schaufeln mehrmals hintereinander auftreten. Die Abfolge ist also rein zufällig. Wesentlich ist, dass die Laufrad-Schaufeln unterschiedlich ausgebildet sind. Dies ist beispielsweise durch Form und/oder Größe möglich. Die Laufrad-Schaufeln können sich auch nur durch ihre Höhe und/oder Breite unterscheiden. Sie sind vorzugsweise äquidistant angeordnet.

Claims

Seitenkanalverdichter zum Verdichten eines Gases, a) mit einem Gehäuse (3), b) mit einem in dem Gehäuse (3) befindlichen Seitenkanal (30) zum Verdichten eines Gases, c) mit einer in dem Gehäuse (3) ausgebildeten Gas-Einlass-Öffnung (31), die mit dem Seitenkanal (30) zur Einführung eines zu verdichtenden Gases in Strömungsverbindung steht, d) mit einer in dem Gehäuse (3) ausgebildeten Gas-Auslass-Öffnung (32) zur Abführung des zu verdichtenden Gases aus dem Seitenkanal (30), wobei die Gas-Auslass-Öffnung (32) über den Seitenkanal (30) mit der Gas-Einlass-Öffnung (31) in Strömungsverbindung steht, und e) mit einem in dem Gehäuse (3) drehantreibbar gelagerten Laufrad (2; 2a; 2b ...; 2g) mit mindestens zwei in dem Seitenkanal (30) angeordneten Laufrad-Schaufeln (1; 1a; 1b ...; 1f), wobei mindestens eine Laufrad-Schaufel (1; 1a; 1b ...; 1f) in ihrem freien Rand-Bereich (45d; 47; 47a; 47b; 47c; 47f) mindestens eine Strömungs-Ausnehmung (52, 52c) besitzt.
Seitenkanalverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Laufrad-Schaufel (1; 1a; 1b ...; 1f) Seiten-Ränder (47; 47a; 47b; 47c; 47d; 47f) aufweist, wobei in den Seiten-Rändern (47; 47a; 47b; 47c; 47f) Strömungs-Ausnehmungen (52, 52c) zum Reduzieren von Gas-Turbulenz-Strukturen vorgesehen sind.
Seitenkanalverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Seiten-Rand (47; 47a; 47b; 47c; 47f) mindestens eine Strömungs-Ausnehmung (52, 52c) vorgesehen ist.
Seitenkanalverdichter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Laufrad-Schaufel (1; 1a; 1b ...; 1f) einen Kopf-Rand (45; 45d) aufweist, wobei in den Kopf-Rändern (45d) Strömungs-Ausnehmungen (52; 52c) zum Reduzieren von Gas-Turbulenz-Strukturen vorgesehen sind.
Seitenkanalverdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Kopf-Rand (45d) mindestens eine Strömungs-Ausnehmung (52; 52c) vorgesehen ist.
Seitenkanalverdichter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungs-Ausnehmungen (52; 52c) als Strömungs-Nuten ausgebildet sind.
Seitenkanalverdichter nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungs-Ausnehmungen als Strömungs-Abschrägungen ausgebildet sind.
Seitenkanalverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich mindestens zwei Laufrad-Schaufeln (1; 1a; 1b; ...; 1f) zum Reduzieren periodischer Strömungs-Strukturen voneinander unterscheiden.
Seitenkanalverdichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede Laufrad-Schaufel (1; 1a; 1b; ...; 1f) einen Kopf-Rand (45; 45d) aufweist, wobei sich die mindestens zwei Laufrad-Schaufeln (1; 1a; 1b; ...; 1f) durch ihre Kopf-Ränder (45; 45d) unterscheiden.
Seitenkanalverdichter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kopf-Ränder (45; 45d) durch Strömungs-Ausnehmungen (52; 52c) voneinander unterscheiden.
Seitenkanalverdichter nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufrad-Schaufeln (1; 1a; 1b; ...; 1f) Seiten-Ränder (47; 47a; 47b; 47c; 47d; 47f) besitzen, wobei sich die mindestens zwei Laufrad-Schaufeln (1; 1a; 1b; ...; 1f) durch ihre Seiten-Ränder (47; 47a; 47b; 47c; 47d; 47f) unterscheiden.
Seitenkanalverdichter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Seiten-Ränder (47; 47a; 47b; 47c; 47d; 47f) durch Strömungs-Ausnehmungen (52; 52c) voneinander unterscheiden.
Seitenkanalverdichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Laufrad-Schaufeln durch ihre Größe voneinander unterscheiden.
Seitenkanalverdichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Laufrad-Schaufeln (1; 1a; 1b; ...; 1f) in zufälliger Abfolge angeordnet sind.