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Die
Erfindung betrifft einen Seitenkanalverdichter mit einem ringförmigen zweischaligen
Laufradgehäuse,
das ein in ihm drehbar gelagertes Laufrad umschließt und mit
einem Luftansaug- und
einem Luftauslassstutzen versehen ist.
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Ein
typisches Beispiel für
solche Seitenkanalverdichter ist in der
DE 2 223 762 A1 beschrieben. Bei
diesem Seitenkanalverdichter besteht das Laufradgehäuse aus
zwei Gehäuseschalen,
die unterschiedlich ausgebildet sind und von denen eine eine angeformte
Wälzlageraufnahme
für das
das Laufrad lagernde Wälzlager
und einen ebenfalls angeformten Flansch zum Anflanschen des das
Laufrad antreibenden Elektromotors trägt. Die andere Gehäuseschale
ist als Deckel ausgebildet, der mittels randseitig verteilt angeordneter
Schraubenbolzen mit der das Laufrad lagernden Gehäuseschale
verschraubt ist. Beide Gehäuseschalen
sind im Bereiche ihres äußeren Randes
jeweils mit einer Planfläche
versehen, wobei im zusammengebauten Zustand die Planflächen in
einer rechtwinklig zu der Drehachse des Laufrads sich erstreckenden
Trennfläche
aneinander liegen. Die funktionsbedingt erforderliche Zentrierung des
Deckels zu der das Laufrad lagernden Gehäuseschale geschieht durch eine
passgenaue Eindrehung in dem Deckel und in dieser Gehäuseschale.
Der Luftansaug- und der Luftauslassstutzen sind an der das Laufrad
lagernden Gehäuseschale
angeformt.
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Die
Herstellung zweier unterschiedlicher Gehäuseschalen, von denen eine
mit ihrer Lagerstelle für
das Laufrad das eigentliche Gehäuse
bildet, während
die andere als Deckel ausgebildet ist, ist aufwendig. Außerdem ist
die Abdichtung der beiden Gehäuseschalen
gegeneinander im Bereiche der Trennfläche kritisch, u.a., weil fertigungsbedingt
an dem Einpassbund ein Ringspalt vorhanden ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es deshalb, einen Seitenkanalverdichter zu schaffen,
der sich durch ein preisgünstigeres
Laufradgehäuse
mit verbesserten Abdichtungseigenschaften auszeichnet.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe weist der erfindungsgemäße Seitenkanalverdichter die
Merkmale des Patentanspruchs 1 auf.
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Das
Laufradgehäuse
des neuen Seitenkanalverdichters beseht aus zwei gleich gestaltet
ausgebildeten Gehäuseschalen,
von denen jede an ihrem äußeren Rand
eine in Radialrichtung durchgehende Planfläche trägt. Die Gehäuseschalen sind mit ihren Planflächen in
einer rechtwinklig zu der Drehachse des Laufrades sich erstreckenden
Trennfläche aneinander
liegend in Achsrichtung miteinander verspannt. Im Bereiche der Planflächen ist
ein ringsum laufender Ring angeordnet, durch den die beiden Gehäuse schalen
gegeneinander zentriert sind.
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Dazu
ist zu bemerken, dass es aus der
DE 31 05 395 A1 bekannt ist, bei einer metallisch
dichtenden Rohrverbindung, insbesondere für die Lebensmittel- und Pharmaindustrie,
die im Wesentlichen aus zwei Flanschen mit in Achsrichtung äußeren Schweißenden zum
Anschluss von zwei miteinander zu verbindenden Leitungen besteht
zur Abdichtung des Spaltes zwischen den Flanschen einen metallischen
Zwischenring vorzusehen, der mit umlaufenden planen Dichtleisten
ausgestattet und in Ausdrehungen der Flansche passend eingebettet
ist. Der Zwischenring ergibt bei zusammengepressten Flanschen einen
glatten Durchgang innerhalb der Verbindung und wirkt gleichzeitig
als Zentrierring.
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Mit
der Erfindung wird der Vorteil des Wegfalls der bisher üblichen
beidseitigen Eindrehung in Gehäuse-
und Deckelhalbschale erreicht, so dass jede Halbschale als „Gehäuse" und „Deckel" verwendbar ist.
Da der fertigungsbedingte Ring-spalt am Einpassbund entfällt, lässt sich
eine bessere Abdichtung der Halbschalen gegeneinander erreichen,
wobei auf einfache Weise eine formschlüssige, passgenaue Zentrierung
der beiden Gehäuseschalen
gegeneinander gewährleistet
ist. Dazu ist es zweckmäßig, dass
der Ring als Dichtring ausgebildet ist, durch den ein im Bereiche
der Trennflächen
vorhandener Spalt abgedichtet ist. Die so erzielte Abdichtung ist
in der Regel ausreichend, doch kann erforderlichenfalls im Bereich
der beiden Planflächen
zusätzlich
zu dem Ring ein weiteres Dichtmittel zur Spaltabdichtung zwischen
den beiden Planflächen
vorgesehen sein.
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Der
Ring besteht in der Regel aus Metall, insbesondere Stahl, er kann
aber auch aus einem formbeständigen
Kunststoff hergestellt sein. Er weist mit Vorteil eine im Wesentlichen
rechteckige oder quadratische Querschnittsgestalt auf. Wenn der
Ring als Dichtring ausgebildet ist, kann er einen formstabilen Ringkern
aufweisen, der eine aus einem Dichtmaterial bspw. aus Polytetrafluoräthylen bestehende
Abdichtschicht trägt.
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In
einer zweckmäßigen Ausführungsform
ist der Ring am radial äußeren Rand
der beiden Planflächen
angeordnet, doch ist es grundsätzlich
auch möglich,
den Ring am radial inneren Rand der beiden Planflächen vorzusehen.
Die beiden Gehäuseschalen
weisen im Bereiche ihrer Planfläche
jeweils eine randoffene Ringnut auf, wobei die beiden Ringnuten der
miteinander verbundenen Gehäuseschalen
sich zu einem in Umfangsrichtung erstreckenden Kanal ergänzen, in
dem der Ring angeordnet ist.
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Jede
der Gehäuseschalen
ist mit einem Ansaug- und einem Auslassstutzen ausgebildet. Im zusammengesetzten
Zustand sind die jeweils nicht benutzten Stutzen durch ein Verschlussmittel,
bspw. einen Deckel verschlossen.
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Die
vielseitige Einsatzmöglichkeit
der Gehäuseschalen
kann dadurch erhöht
werden, dass die Gehäuseschalen
auf ihrer Außenseite
jeweils Passflächen
tragen, an denen die zweischaligen Laufradgehäuse mehrerer Verdichterstufen
passgenau axial miteinander verspannbar sind. Auf diese Weise ist
es möglich
mehrstufige Seitenkanalverdichter aufzubauen, die lauter gleiche
Halbschalen enthalten. Die benachbarten Laufradgehäuse der
Verdichterstufen sind gegeneinander zentriert, wobei lediglich eine Gehäuseschale
ein Lager für
eine die Laufräder
tragende Welle enthält.
Die an den anderen gleich gestalteten Gehäuseschalen vorhandenen Lageraufnahmen
bleiben leer.
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In
jeder Gehäuseschale
kann ein auf den einander gegenüber
liegenden Schalenseiten mündender
Durchgangskanal ausgebildet sein, so dass die Durchgangskanäle nebeneinander
liegender Gehäuseschalen
sich zu einem insgesamt durchgehenden Axialkanal ergänzen. Durch
diesen Axialkanal lässt
sich bei zwei- oder mehrstufiger Ausführung eine Rückführung der
komprimierten Luft durch das Gesamtgehäuse ermöglichen. Die notwendige Umlenkung
der Luft erfolgt durch zugeordnete Umlenkmittel, bspw. in Form von
aufgesetzten oder eingefügten
Umlenkstücken.
Der Axialkanal kann auch zur Durchleitung eines Kühlmediums
dienen.
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Weitere
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Seitenkanalverdichters
sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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In
der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des
Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
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1 einen Seitenkanalverdichter,
gemäß der Erfindung,
in perspektivischer Darstellung,
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2 den Seitenkanalverdichter
nach 1 in einer Seitenansicht,
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3 den Seitenkanalverdichter
nach 1 in einer Seitenansicht
auf die Motorseite und
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4 den Seitenkanalverdichter
nach 1 in zweistufiger
Ausführung,
in einer Schnittdarstellung entsprechend der Linie IV-IV der 3 und
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5 den Seitenkanalverdichter
nach 4 in einer perspektivischen
Explosionsdarstellung.
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Der
in den 1 und 2 dargestellte Seitenkanalverdichter
weist ein im Wesentlichen ringförmiges
Laufradgehäuse 1 auf,
das aus zwei identischen Gehäuseschalen 2 besteht
und ein in 4 bei 3 dargestelltes
Laufrad umschließt.
Das Laufrad 3 ist von einem Elektromotor 4 angetrieben,
der seitlich und koaxial an das Laufradgehäuse 1 angeflanscht ist.
Die das Laufradgehäuse 1 bildenden
beiden Gehäuseschalen 2 sind
identisch ausgebildet. Jede der Gehäuseschalen 2 weist
einen das Laufrad 3 aufnehmenden Seitenkanal 5 auf,
der sich über
den größten Teil
des Umfangs erstreckt und einen angeformten Lufteinlassstutzen 6 mit
einem angeformten Luftauslassstutzen 7 verbindet. Zwischen
dem Lufteinlassstutzen 6 und dem Luftauslassstutzen 7 ist
ein Sperrstück 8 angeordnet,
wie dies bei Seitenkanalverdichtern an sich bekannt ist. Der Luftansaugstutzen 6 und der
Luftauslassstutzen 7 sind in einem gemeinsamen Gehäuseteil 9 ausgebildet,
das einstückig
an der Gehäuseschale 2 angeformt
ist und beidseitig eine ebene, rechtwinklig zu der Laufradachse 10 verlaufende Passfläche 11,
bzw. 11a trägt.
In dem Gehäuseteil 9 ist
zwischen dem Luftansaugstutzen 6 und dem Luftauslassstutzen 7 ein
Durchgangskanal 12 ausgebildet, der sich über die
ganze axiale Länge
der Gehäuseschale 2 erstreckt
und in den beiden einander gegenüberliegenden
und zueinander parallelen Passflächen 11, 11a mündet. Der
Durchgangskanal 12 ist im Bereiche des Sperrstücks 8 angeordnet
und steht mit dem Seitenkanal 5 nicht in Verbindung.
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Der
teilringförmige
Seitenkanal 5 erstreckt sich rings um ein scheibenförmiges Nabenteil 13 der Gehäuseschale 2,
an dem ein zentrisches Lagergehäuse 14 ausgebildet
ist, das zur Aufnahme eines Wälzlagers 16 für die das
Laufrad 3 tragende Welle 10 bestimmt ist (vgl. 4). Das Wälzlager 16 ist durch
einen aufgeschraubten Lagerdeckel 17 nach außen zu abgeschlossen.
Im radialen Abstand ist das Lagergehäuse 14 von einem rohrförmigen,
im Wesentlichen zylindrischen Ringflansch 19 umgeben, der
an seiner außenliegenden
Stirnseite eine ebene Passfläche 20 trägt, die
parallel zu der Passfläche 11 an
dem Gehäuseteil 9 ausgerichtet
ist und mit dieser in einer gemeinsamen Ebene liegt. An dem zu der Laufradachse 100 koaxialen
Ringflansch 19 einer Gehäuseschale 2 des Laufradgehäuses 1 ist,
wie aus 4 zu erse hen,
der Elektromotor 4 angeflanscht, während auf der dem Elektromotor 4 gegenüber liegenden
Laufradgehäuseaußenseite
auf den Ringflansch 19 der entsprechenden Gehäuseschale 2 ein Deckel 21,
gegenüber
der Passfläche 20 abgedichtet aufgeschraubt
ist.
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Auf
der dem Gehäuseteil 9 diametral
gegenüberliegenden
Seite ist an der Gehäuseschale 2 ein Abstützblock 22 angeformt,
der zwischen zwei Kühlrippen 23 liegt,
die den den Seitenkanal 5 enthaltenden Gehäuseschalenteil
außen
in der bspw. aus 1, 4 ersichtlichen Weise umgeben.
Der Abstützblock 22 ragt
axial etwas über
die Kühlrippen 23 vor und
trägt auf
seiner Außenseite
eine ebene Passfläche 24,
die mit der Passfläche 11 des
Gehäuseteils 9 und
der Passfläche 20 des
Ringflansches 19 in einer gemeinsamen Ebene liegt.
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Ein
am äußeren Rand
der Gehäuseschale 2 angeordneter
Flansch 18 trägt
auf seiner dem Ringflansch 19 abgewandten Seite eine ebene
Planfläche 25,
die rechtwinklig zu der Laufradachse 100 verläuft und
in einer Ebene mit der zugeordneten Passfläche 11 des Gehäuseteils 9 liegt.
Im Bereiche der Passfläche 25 ist
in dem Flansch 18 eine randoffene Ringnut 26 ausgebildet,
die einen L-förmigen
Querschnitt aufweist und von zwei Flächen begrenzt ist, von denen eine
rechtwinklig und die andere parallel zu der Laufradachse 100 verläuft. Im
zusammengebauten Zustand liegen die beiden Gehäuseschalen 2 eines Laufradgehäuses 1 mit
ihren Passflächen 25 aneinander
an, so dass die beiden Ringnuten 26 sich zu einem in Umfangsrichtung
erstreckenden Kanal 27 ergänzen, der eine rechteckige
Querschnittsgestalt aufweist. In den Kanal 27 ist ein geschlossener
formstabiler Ring 28 eng toleriert eingepasst, der die
beiden Gehäuseschalen 2 gegeneinander
zentriert.
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Der
Ring 28 besteht aus Aluminium oder bspw. aus Stahl, Messing
oder auch aus Kunststoff und ist mit einem Dichtmaterial, insbesondere
aus Polytetrafluoräthylen
beschichtet, so dass er als Dichtring wirkt. Im Bereiche des Luftansaugstutzens 6 und
des Luftauslassstutzens 7 ist der Ring 28, wie bei 29 in 5 für den Luftansaugstutzen 6 dargestellt,
mit einem die jeweilige Stutzenbohrung umschließenden ösenartigen Teil ausgebildet.
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Die
beiden Gehäuseschalen 2 sind
durch rings um den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnete Schraubenbolzen
axial miteinander verspannt, die im Einzelnen nicht dargestellt
sind und durch zugeordnete Axialbohrungen 30 verlaufen,
welche den Flansch 18 und das Gehäuseteil 9 durchdringen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Anordnung so getroffen, dass auch der Ring 28 mit
Bohrungen 30 versehen ist. Bei axial miteinander verspannten
Gehäuseschalen 2 des
Laufradgehäuses 1 sind, wie
bereit erwähnt,
die Gehäuseschalen
mit ihren Passflächen 25 gegeneinander
gepresst und über den
Ring 28 radial gegeneinander zentriert, wobei der Ring 28 gleichzeitig
die Abdichtung des Laufradgehäuses 1 im
Bereiche der rechtwinklig zu der Laufradachse 10 sich erstreckenden
Trennfläche
zwischen den beiden Gehäuseschalen
bewirkt. Diese Abdichtung ist sehr wirksam, weil die von den axial
in die Bohrungen 30 eingesetzten Schraubenbolzen erzeugte
Anpresskraft unmittelbar auf den Ring 28 übertragen
wird.
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Während in
den 1 und 2 ein einstufiger Seitenkanalverdichter
dargestellt ist, der lediglich ein aus zwei identischen Gehäuseschalen 2 zusammengesetztes
Laufradgehäuse 1 aufweist,
zeigen die 4, 5 eine zweistufige Ausführungsform,
bei der zwei identische Laufradgehäuse 1, 1a,
von denen jedes ein eigenes Laufrad 3 umschließt, axial
miteinander verbunden sind. wie insbesondere aus 4 zu entnehmen, sind die einander benachbarten
Gehäuseschalen 2 der
Laufradgehäuse 1, 1a mit
ihren in einer gemeinsamen Ebene liegenden Passflächen 11, 20 und 24 satt
aneinander anliegend durch Zuganker 31 axial gegeneinander
verspannt. Außerdem
sind diese beiden Gehäuseschalen 2 durch
einen zu der Laufradachse 10 koaxialen innen liegenden
aus Stahl bestehenden Zentrierring 32 radial zentriert. Der
Zentrierring 32 greift formschlüssig in im Querschnitt L-förmige, randoffene
Ausdrehungen auf der Innenseite des Ringflansches 19 ein.
Er ist unter Vorspannung spielfrei eingesetzt und ergibt zusammen mit
den Passflächen 11, 20, 24 eine
exakt zentrierte und bezüglich
der Laufradwelle 10 genau rechtwinklig ausgerichtete Orientierung
der beiden Laufradgehäuse 1, 1a.
Die Laufradwelle 10 ist durch die beiden nebeneinander
liegenden Laufradgehäuse 1, 1a durchgehend
ausgebildet und trägt
beide Laufräder 3,
während
der Elektromotor 4 an die außenliegende Gehäuseschale 2 des
Laufradgehäuses 1a angeflanscht
ist und der außenliegende
Ringflansch 19 des anderen Laufwerkgehäuses 1 durch den Deckel 21 verschlossen
ist.
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4 zeigt außerdem,
dass die Laufradwelle 10 auf der Laufradseite lediglich
in einem einzigen Wälzlager 16 gelagert
ist, das auf der dem Elektromotor 4 zugewandten Seite in
der entsprechenden Gehäuseschale 2 des
Laufradgehäuses 1 angeordnet
ist. Eine zweite Lagerstelle der Laufradwelle 10 ist in
dem Lagerschild 34 des Elektromotors 4 vorhanden
und durch ein Wälzlager 35 gebildet.
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Ähnlich der
anhand der 4, 5 beschriebenen zweistufigen
Ausbildung des Seitenkanalverdichters sind auch Ausführungsformen
möglich,
bei denen in entsprechender Weise mehrere Laufradgehäuse 1, 1a axial
aneinander angeflanscht sind, um Seitenkanalverdichter mit mehr
als zwei Verdichterstufen zu schaffen. Bei allen diesen mehrstufigen Seitenkanalverdichtern
sind die Durchgangskanäle 12 der
einzelnen Gehäuseschalen 2 miteinander fluchtend
abgedichtet, stumpf aneinander stoßend miteinander verbunden,
so dass sich ein über
die ganze Axiallänge
des Verdichters durchgehender Axialkanal ergibt (vgl. 4). Endseitig aufgesetzte Umlenkstücke 36 erlauben
es, den Luftauslassstutzen 7 einer Verdichterstufe mit
dem Lufteinlassstutzen 6 einer nachfolgenden Verdichterstufe
zu verbinden, um eine Verwendungsmöglichkeit des durchgehenden
Axialkanals zu erwähnen.
Eine andere Verwendungsmöglichkeit
besteht darin, Kühlmittel
durch den Kanal durchzuleiten, um anfallende Verdichtungswärme abzuführen. Davon
abgesehen, kann der in diesem Fall nicht benutzte Durchgangskanal 12 durch
einen an der außenliegenden
Gehäuseschale 2 des
Laufradgehäuses 1 angebrachten
Deckel 37 (1, 5) verschlossen werden.
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Der
Deckel 37 ist mit zwei Deckelteilen 38 ausgebildet,
die den nicht benutzten Luftansaugstutzen 6 und den ebenfalls
nicht benutzten Luftauslassstutzen 7 an dieser Gehäuseschale 2 abgedichtet verschließen. Gleichzeitig
sind an dem Deckelteil 37 zwei Standfüße 39 für den Seitenkanalverdichter
angeformt, die eine ebene Standfläche 40 und Bohrungen 41 für Verankerungsschrauben
aufweisen.
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An
den Luftansaugstutzen 6 und den Luftauslassstutzen 7 der
gegenüberliegenden,
mit dem Elektromotor 4 verschraubten Gehäuseschale 2 sind zwei
Schalldämpfer 42 angeschlossen,
die an ihren freien Stirnseiten Anschlussflansche 43 für Luftzu- bzw.
Abfuhrleitungen aufweisen (vgl. 3).
Zwischen dem jeweiligen Schalldämpfer 42 und
dem Gehäuseteil 9 der
zugeordneten Gehäuseschale 2 ist ein
separates Fußteil 44 (1, 2) vorgesehen, das auf einen rohrförmigen Ansatz 45 des
jeweiligen Schalldämpfers 42 aufgesetzt
und gegen das Gehäuseteil 9 verspannt
ist. Das Fußteil 44 weist
ebenfalls eine Aufstellfläche 40 und
Ver tikalbohrungen 41 für
Verankerungsschrauben auf. Die rohrförmigen Ansätze 45 sind bspw.
mit einem Außengewinde
versehen und in ein Innengewinde des jeweiligen Stutzens 6, 7 eingeschraubt.
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Da
alle Gehäuseschalen 2 identisch
ausgebildet sind und die bei ein- oder mehrstufiger Ausführung des
Seitenkanalverdichters jeweils axial außen liegenden Gehäuseschalen 2 konstruktiv
gleich gestalteten Lufteinlassstutzen 6 und Luftauslassstutzen 7 tragen,
können
die Schalldämpfer 42 mit
dem Fußteil 44 und
der Deckel 37 auch gegeneinander vertauscht werden, d.h.
dass die Schalldämpfer 42,
bezogen auf die 1, 2 auf der rechten Seite des Laufradgehäuses 1 zu
liegen kommen, wenn dies die besonderen Einbauverhältnisse
des Seitenkanalverdichters zweckmäßig erscheinen lassen. Selbstverständlich können anstelle
der Schalldämpfer 42 und/oder
zusätzlich
dazu auch andere Luftleitelemente, bspw. Anschlussrohre oder -schläuche, Ventile,
Rohrbögen
und dergleichen treten, wie dies an sich bekannt ist.
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Während bei
der dargestellten Ausführungsform
die beiden jeweils ein Laufradgehäuse 1 oder 1a bildenden
Gehäuseschalen 2 durch
den radial außen liegenden
Ring 28 gegeneinander zentriert sind, könnte die Anordnung auch so
getroffen werden, dass der Ring 28 auf der Innenseite der
Gehäuseschalen 2,
d.h. im Bereiche der Seitenkanäle 5 angeordnet
ist, so dass sich eine ähnliche
Anordnung wie bei dem Zentrierring 32 zwischen den beiden
Laufradgehäuse 1, 1a ergibt.
Dazu ist zu bemerken, dass auch der Zentrierring 32 radial
außen
liegend angeordnet sein könnte,
d.h. entsprechend dem Ring 28.
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Die
Laufradwelle 10 ist bei der dargestellten zweistufigen
Ausführungsform
nach 4 einstückig über die
Länge der
beiden Verdichterstufen durchgehend dargestellt und, wie erläutert, lediglich
in einem einzigen Wälzlager 16 gelagert.
Es sind aber auch Ausführungsformen
denkbar, bei denen jeder der beiden Verdichterstufen eine eigene
Laufradwelle zugeordnet ist und die Wellen jeweils durch einen stirnseitigen
Mitnehmer in Form einer formschlüssigen Wellenkupplung
koaxial miteinander verbunden sind. In diesem Falle ist die in dem
Laufradgehäuse 1 enthaltene
Laufradwelle in zwei Wälzlagern 16 gelagert, die
in die beiden Lagergehäuse 14 dieses
Laufradgehäuses 1 eingesetzt
sind. Bei dem dargestellen zweistufigen Ausführungsbeispiel genügt für das andere Laufradgehäuse 1a eine
einzige Lagerstelle, die insbesondere durch ein in das dem Elektromotor 4 benachbarte
Lagergehäuse 14 eingesetztes
Wälzlager 16 gebildet
ist. Die Wellenkupplung im Bereiche der Trennfläche zwischen den beiden Laufradgehäusen 1, 1a ist
zweckmäßigerweise
so ausgebildet, dass sie etwa vorhandene unvermeidbare Fluchtungsfehler zwischen
den Wellen in den beiden Laufradgehäusen 1, 1a ausgleicht.