DE102014212926A1

DE102014212926A1 - Spiralgehäuse für einen Radialverdichter

Info

Publication number: DE102014212926A1
Application number: DE102014212926.5A
Authority: DE
Inventors: Fredi Janz; Jan Weule
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2014-07-03
Filing date: 2014-07-03
Publication date: 2016-01-07
Also published as: WO2016001179A1

Abstract

Spiralgehäuse (10) für einen Radialverdichter, mit einem in dem Spiralgehäuse (10) aufgenommenen Spiraleinsatz (11) mit daran angeformten Leitschaufeln (12) sowie einem das Spiralgehäuse (10) verschließenden Saugflansch (14), an dem der Spiraleinsatz (11) mit seiner den Leitschaufeln (12) entgegengesetzten Seite anliegt, wobei in den Spiraleinsatz (11) an seiner dem Saugflansch (14) zugewandten Seite in Axialrichtung Schrauben (16) derart eingeschraubt sind, dass gegebenenfalls vorhandenes axiales Spiel zwischen dem Spiraleinsatz (11) und dem Saugflansch (14) minimiert oder beseitigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Spiralgehäuse für einen Radialverdichter, mit einem in dem Spiralgehäuse aufgenommenen Spiraleinsatz mit daran angeformten Leitschaufeln sowie einem das Spiralgehäuse verschließenden Saugflansch, an dem der Spiraleinsatz mit seiner den Leitschaufeln entgegengesetzten Seite anliegt.
Bei Radialverdichtern werden zur Verbesserung des Wirkungsgrads und zur Vergrößerung des Fahrbereichs Nachleitapparate eingesetzt. Dabei handelt es sich um radial nach dem Laufrad angeordnete Schaufeln, die das den Radialverdichter durchströmende Fluid richten und so den Winkel beeinflussen, mit dem das Fluid in die sich daran anschließende Spirale strömt.
Ein derartiges herkömmliches Spiralgehäuse wird anhand der 1 bis 4 erläutert.
1 ist eine Draufsicht eines herkömmlichen Spiralgehäuses, 2 ist ein Schnitt entlang der Linie II-II von 1, 3 ist ein Schnitt entlang der Linie III-III von 2 und 4 zeigt ein vergrößertes Detail des in 4 gezeigten Spiralgehäuses.
Der in den 1 bis 4 gezeigte herkömmliche Turboverdichter umfasst ein Spiralgehäuse 1, das in 2 in einer geschnittenen Ansicht gezeigt ist. In dem Spiralgehäuse 1 ist ein Spiraleinsatz 2 aufgenommen, der von der in 2 linken Seite axial in das Spiralgehäuse 1 eingesetzt ist. An einer Axialseite weist der Spiraleinsatz 2 mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Leitschaufeln 3 auf, die am besten in der geschnittenen Ansicht von 3 erkennbar sind. Die ortsfesten Leitschaufeln 3 berühren eine Fläche 4 im Inneren des Spiralgehäuses 1.
Die entgegengesetzte Axialseite des Spiraleinsatzes 2 schließt bündig mit einer Fläche 5 des Spiralgehäuses 1 ab, diese Öffnung des Spiralgehäuses 1, in die der Spiraleinsatz 2 eingesetzt ist, ist durch einen Saugflansch 6 verschlossen. Der Saugflansch 6 ist mittels Bolzen 7, die in Umfangsrichtung angeordnet sind, mit dem Spiralgehäuse 1 verschraubt. An seiner Innenseite weist der Saugflansch 6 eine innere Dichtung 8 und eine äußere Dichtung 9 auf, wodurch der Saugflansch 6 gegenüber dem Spiraleinsatz 2 bzw. dem Spiralgehäuse 1 abgedichtet ist.
Während des Betriebs des Radialverdichters ist der Druck im Bereich der Leitschaufeln 3 größer als an der Innenseite des Saugflansches 6, sodass sich der Spiraleinsatz 2 an den Saugflansch 6 anliegt. Dadurch bildet sich zwischen den Leitschaufeln 3 und der Fläche 4 ein unerwünschter Spalt, der sich sowohl auf die Strömung als auch auf den Wirkungsgrad des Radialverdichters nachteilig auswirkt. Um diesen Nachteil zu beseitigen sieht man üblicherweise an der Kontaktstelle zwischen den Leitschaufeln 3 und der Innenfläche 4 des Spiralgehäuses sehr kleine Toleranzen vor, alternativ kann auch eine Stichmaßfertigung erfolgen. Beide Maßnahmen verkleinern zwar den unerwünschten Spalt, führen allerdings zu hohen Herstellungskosten und können die Entstehung eines Spalts nicht vollständig verhindern. Falls die Anlageflächen des Spiraleinsatzes 2 und die entsprechenden Gegenflächen im Spiralgehäuse 1 nicht exakt parallel sind, kann auch der Fall eintreten, dass die Leitschaufeln 3 einseitig anliegen, während auf der Gegenseite ein Spalt vorhanden ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Spiralgehäuse anzugeben, bei dem ein unerwünschter Spalt zwischen den Leitschaufeln und einer Innenfläche des Spiralgehäuses vermieden wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Spiralgehäuse der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass in dem Spiraleinsatz an seiner dem Saugflansch zugewandten Seite in Axialrichtung Schrauben derart eingeschraubt sind, dass gegebenenfalls vorhandenes axiales Spiel zwischen dem Spiraleinsatz und dem Saugflansch minimiert oder beseitigt ist.
Das erfindungsgemäße Spiralgehäuse beruht auf der Erkenntnis, dass ein gegebenenfalls vorhandener Spalt zwischen der Beschaufelung und einer Innenfläche des Spiralgehäuses durch axial justierbare Schrauben ausgeglichen werden kann. Indem die Schrauben an einem Ende des Spiraleinsatzes mehr oder weniger in den Spiraleinsatz eingeschraubt werden, kann der Spiraleinsatz, der an seinem axial entgegengesetzten Ende die Leitschaufeln aufweist, axial mit hoher Genauigkeit justiert werden, so dass die Leitschaufeln und die Innenfläche des Spiralgehäuses einander spaltfrei berühren. Vorzugsweise sind die Schrauben lediglich teilweise in Gewindesacklöcher des Spiraleinsatzes eingeschraubt.
Es wird besonders bevorzugt, dass die Schraubenköpfe sich in derselben Ebene wie die Anlagefläche des Spiralgehäuses am Saugflansch befinden. Ebenso könnten sich die Schraubenköpfe in einer dazu parallelen Ebene befinden, falls der Saugflansch eine Stufe aufweist.
Um die eingestellte Position des Spiraleinsatzes und der Leitschaufeln dauerhaft zu fixieren, kann es bei dem erfindungsgemäßen Spiralgehäuse vorgesehen sein, dass die in Axialrichtung ausgerichteten Schrauben mittels einer Schweißverbindung mit dem Spiraleinsatz verbunden sind. Demnach werden die Schrauben mittels eines Schweißpunkts gesichert, damit die vorgenommene Ausrichtung dauerhaft erhalten bleibt.
Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass bei dem erfindungsgemäßen Spiralgehäuse zwischen dem Spiraleinsatz und dem Spiralgehäuse eine Radialdichtung angeordnet ist. Diese Radialdichtung ersetzt die bei dem herkömmlichen Spiralgehäuse vorgesehene axiale interne Dichtung.
Das erfindungsgemäße Spiralgehäuse zeichnet sich dadurch aus, dass die Schrauben derart axial justiert sind, dass die Leitschaufeln spaltfrei an einer Innenfläche des Spiralgehäuses anliegen. Da an dieser Stelle kein Spalt vorhanden ist, weist das erfindungsgemäße Spiralgehäuse einen höheren Wirkungsgrad im Vergleich zu einem herkömmlichen Spiralgehäuse auf, bei dem der Spiraleinsatz und die daran angeformten Leitschaufeln potentiell gegenüber einer Innenfläche des Spiralgehäuses bewegbar sind bzw. diese Fläche unter Bildung eines Spalts nicht berühren.
Daneben betrifft die Erfindung einen Radialverdichter mit einem Spiralgehäuse der beschriebenen Art und einem darin aufgenommenen Laufrad.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
1 eine Draufsicht eines herkömmlichen Spiralgehäuses;
2 einen Schnitt durch das in 1 gezeigte Spiralgehäuse entlang der Linie II-II;
3 einen Schnitt entlang der Linie III-III von 2;
4 ein vergrößertes Detail des in 2 gezeigten Spiralgehäuses;
5 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Spiralgehäuses;
6 einen Schnitt durch das in 5 gezeigte Spiralgehäuse entlang der Linie VI-VI; und
7 ein Detail des in 6 gezeigten erfindungsgemäßen Spiralgehäuses.
Das in 5 in einer Draufsicht gezeigte Spiralgehäuse entspricht hinsichtlich seiner äußeren Abmessungen dem in 1 gezeigten herkömmlichen Spiralgehäuse 1. In der geschnittenen Ansicht von 6 erkennt man den im Inneren des Spiralgehäuses 10 eingesetzten Spiraleinsatz 11, der an einem axialen Ende die Leitschaufeln 12 aufweist. In Axialrichtung berühren die Leitschaufeln 12 an dieser Stelle eine Innenfläche 13 des Spiralgehäuses 10.
Ein Saugflansch 14 verschließt die zum Einsetzen des Spiraleinsatzes 11 in das Spiralgehäuse 10 erforderliche Öffnung. Der Saugflansch 14 ist in Umfangsrichtung mittels Bolzen 15 mit dem Spiralgehäuse 10 verschraubt.
In der Detailansicht von 7 erkennt man, dass der Spiraleinsatz 11 in Axialrichtung eingeschraubte Schrauben 16 aufweist, dazu weist der Spiraleinsatz 11 entsprechende, in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Gewindesacklöcher 17 auf. Zwischen dem Saugflansch 14 und dem Spiralgehäuse 10 ist eine Anlagefläche 18 gebildet, die durch eine Dichtung 19, die in eine Nut 20 des Saugflansches 14 eingesetzt ist, abgedichtet ist.
Um den Spiraleinsatz 11 mit den an seinem Ende angeformten Leitschaufeln 12 axial so zu justieren, dass die Leitschaufeln 12 spaltfrei an der Innenfläche 13 des Spiralgehäuses 10 anliegen, werden die Schrauben 16 soweit in die Gewindesacklöcher 17 eingeschraubt, bis sich ihre Schraubenköpfe 21 in derselben Ebene wie die Anlagefläche 18 zwischen dem Spiralgehäuse 10 und dem Saugflansch 14 befinden. Nach dieser axialen Justierung werden die Schrauben 16 jeweils mit einem Schweißpunkt 22 gesichert, so dass sie fest und unlösbar mit dem Spiraleinsatz 11 verbunden sind. Auf diese Weise kann bei Bedarf ein Ausgleich von Fertigungstoleranzen erfolgen, wodurch sichergestellt werden kann, dass die Leitschaufeln 12 über den gesamten Umfang an der Innenfläche 13 des Spiralgehäuses 10 anliegen, ohne dass irgendwo ein Spalt vorhanden ist.
In 7 erkennt man, dass der Spiraleinsatz 11 eine radial angeordnete interne Dichtung 23 aufweist, die die bei dem herkömmlichen Spiralgehäuse vorhandene axiale interne Dichtung ersetzt.
Das in den 5 bis 7 gezeigte Spiralgehäuse bildet mit einem eingesetzten Laufrad einen Radialverdichter.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Spiralgehäuse (10) für einen Radialverdichter, mit einem in dem Spiralgehäuse (10) aufgenommenen Spiraleinsatz (11) mit daran angeformten Leitschaufeln (12) sowie einem das Spiralgehäuse (10) verschließenden Saugflansch (14), an dem der Spiraleinsatz (11) mit seiner den Leitschaufeln (12) entgegengesetzten Seite anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass in den Spiraleinsatz (11) an seiner dem Saugflansch (14) zugewandten Seite in Axialrichtung Schrauben (16) derart eingeschraubt sind, dass gegebenenfalls vorhandenes axiales Spiel zwischen dem Spiraleinsatz (11) und dem Saugflansch (14) minimiert oder beseitigt ist.
Spiralgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrauben (16) lediglich teilweise in Gewindesacklöcher (17) des Spiraleinsatzes (11) eingeschraubt sind.
Spiralgehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Schraubenköpfe (21) oder Schrauben (16) sich in derselben Ebene wie eine Anlagefläche (18) des Spiralgehäuses (10) am Saugflansch (14) befinden.
Spiralgehäuse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in Axialrichtung ausgerichteten Schrauben (16) mittels einer Schweißverbindung mit dem Spiraleinsatz (11) verbunden sind.
Spiralgehäuse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Spiraleinsatz (11) und dem Spiralgehäuse (10) eine Radialdichtung (23) angeordnet ist.
Spiralgehäuse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrauben (16) derart axial justiert sind, dass die Leitschaufeln (12) spaltfrei an einer Innenfläche (13) des Spiralgehäuses (10) anliegen.
Radialverdichter mit einem Spiralgehäuse (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und einem darin aufgenommenen Laufrad.