DE1628366C3 - Seitenkanalverdichter - Google Patents

Description

ren axialen Dimensionen des Motors und der Laufräder beschränkt werden kann, während andererseits die jeweilige Betriebsweise der Verdichterstufen sehr einfach geändert werden kann. Der Verdichter ist zudem aus wenigen Grundbestandteilen herstellbar.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Gehäuse aus zwei einzelnen Teilen gebildet, von denen jede einen allgemein ringförmigen Kanal aufweist, der in mit entsprechenden Einlaß- und Auslaßleitungen kommunizierende Einlaß- und Auslaßteile unterteilt ist. Wenn die Gehäuseteile montiert sind, bilden die ringförmigen Kanäle einen den Motor umschließenden zentralen Hohlraum. Bei dieser Ausführungsform können die beiden Gehäuseteile derart zueinander drehbar sein, daß die Einlaß- und Auslaßteile des ringförmigen Kanals in jedem Gehäuseteil so angeordnet werden, daß das Fördermedium zu dem jeweils gewünschten der Einlaß- und Auslaßleitungen im anderen Gehäuseteil gelenkt werden kann, wodurch verschiedene Möglichkeiten der Zusammenschaltung der Stufen entstehen.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels. Die Zeichnung zeigt in

F i g. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Kompressor-Grundeinheit längs der Ebene 1-1 der F i g. 2A und 2B,

F i g. 2A und 2B Draufsichten auf die einzelnen Teile des Kompressorgehäuses in entgegengesetzten Richtungen von den Ebenen A-A bzw. B-B der F i g. 1 her gesehen, welche die Unterteilung des zentralen Hohlraumes für eine Parallelschaltung der einzelnen Kompressorstufen zeigen,

F i g. 3A und 3B Draufsichten auf die Einzelteile des Kompressorgehäuses in entgegengesetzten Richtungen von den Ebenen A-A bzw. B-Bder F i g. 1 her gesehen, welche die Unterteilung des Hohlraumes für eine Serienschaltung der einzelnen Kompressorstufen zeigen und

F i g. 4A und 4B Draufsichten auf die Einzelteile des Kompressorgehäuses, ebenfalls in entgegengesetzten Richtungen von den Ebenen A-A bzw. B-B der F i g. 1 her gesehen, welche die Unterteilung des zentralen Hohlraumes für einen unabhängigen Betrieb der einzelnen Kompressorstufen zeigen.

In F i g. 1 sind die Grundmerkmale eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäß ausgebildeten Kompressors dargestellt. Der Kompressor weist ein aus einem Paar ähnlicher Gehäuseteile 10.7 und 10ό gebildetes Gehäuse 10 sowie an jedem äußeren Ende des Gehäuses toroide oder ringförmige Verdichterkammern 11, 12 von halbkreisförmigem Querschnitt auf. Wie noch näher erläutert wird, stellt jede Verdichterkammer 11, 12 den Ständerteil einer individuellen Kompressorstufe dar. Die Gehäuse-Teile 10a und 106 sind auf beliebige Weise aneinander befestigt, z. B. mittels Schrauben 13, die in das eine Gehäuse-Teil 10«? eingesetzt sind und in ein Gewindeloch im anderen Gehäuseteil 106 eingreifen. Im Inneren des Gehäuses zwischen den Verdichterkammern 11, 12 befindet sich ein Motor 14, welcher nur schematisch dargestellt ist und einen Rotor 14a sowie einen Ständer 146 aufweist, wobei der Rotor auf einer in Lagern 17, 18 laufenden Welle 16 sitzt.

An den Enden der Welle 16 sind Laufräder 20, 22 angeordnet, von denen jedes eine Kammer mit halbkreisförmigem Querschnitt aufweist, welche das Gegenstück zu der entsprechenden zugehörigen Verdichterkammer 11 bzw. 12 darstellt. Jedes er Laufräder 20, 22 ist mit einer Mehrzahl beabstandeter radialer Schaufeln 20a, 22a versehen, welche die Kammern der Laufräder in einzelne Hohlräume unterteilen, die dem Fördermedium die erforderliche Bewegung erteilen. An den Enden des Gehäuses 10 vorgesehene Abdeckkappen 23, 24 umschließen die Laufräder 22 bzw. 20, schützen diese vor Beschädigungen oder Fehlausrichtung und dichten das Gehäuse 10 gegen die Außenluft

ίο ab.

Zwischen den Verdichterkammern 11, 12 befindet sich ein den Motor umschließender zentraler, allgemein ringförmiger Hohlraum 25, welcher aus den an den inneren Enden der Gehäuseteile 10a bzw. 106 aneinander angrenzenden Kanälen 26 und 27 gebildet wird. Für einen luftdichten Sitz der beiden Gehäuseteile 10a und 106 aufeinander ist ein O-Dichtungsring 29 vorgesehen. Längs Teilen der gegenüberliegenden Flächen 26a und 27a der ringförmigen Kanäle 26, 27 befinden sich Schalldämpfer 28, die aus irgendeinem schallabsorbierenden Stoff bestehen und durch perforierte Haltescheiben 31 und 32 in ihrer Lage gehalten werden, wie auch in den F i g. 2A und 2B zu sehen ist.

Wie besser in den übrigen Figuren der Zeichnung zu erkennen ist, ist jede der toroiden Verdichter-Kammern 11, 12 mit dem zentralen Hohlraum 25 über Saug- und Drucköffnungen verbunden, welche gegeneinander durch Trennplatten isoliert sind, die im zentralen Hohlraum 25 angeordnet sind und diesen in zwei oder mehr Sekundärkammern unterteilen. Bei Drehung der Laufräder 20, 22 entsteht in den Verdichter-Kammern 11 und 12 zwischen den jeweiligen Saug- und Drucköffnungen ein Druck, so daß durch den Kompressor eine Strömung entsteht. Jeder der toroiden Verdichter-Kammern 11, 12 bildet mit dem zugehörigen Laufrad 20 bzw. 22 eine individuelle Kompressorstufe, welche durch entspredhendes Einstellen der jeweiligen Saug- und Drucköffnungen jeder der einzelnen Stufen relaitv zueinander und durch entsprechende Anordnung der den zentralen Hohlraum 25 in Einlaß- und Auslaß-Hohlraumbereiche unterteilenden Trennplatten mit der anderen Stufe für einen unabhängigen, parallelen oder Serienbetrieb zusammengeschaltet werden kann.
Die in den F i g. 2A und 2B dargestellte relative Stellung der Saug- und Drucköffnungen jeder Kompressorstufe und die Anordnung der den Hohlraum unterteilenden Trennplatten sind derart, daß die einzelnen Kompressorstufen parallel geschaltet sind. In Fig.2A ist das rechte Gehäuseteil 10a dargestellt, welches eine Saugöffnung 35 und eine Drucköffnung 36 aufweist, die sich beide vom Kanal 27 in die ringförmige Verdichter-Kammer 12 erstrecken, ferner führen in den Kanal 27 ein Eintrittskanal 38 und ein Austrittskanal 40. In ähnlicher Weise befinden sich im linken Gehäuseteil 106 (F i g. 2B) eine Saugöffnung 42 und eine Drucköffnung 44, die den Kanal 26 mit der toroiden Verdichter-Kammer 11 verbinden. Wie aus der Darstellung ersichtlich ist, sind die gegenüberliegenden Flächen 26a, 27a der Kanäle 26, 27 in der Nähe der Einlaß- und Auslaßleitungen so geformt, daß eine übermäßige Strömungsturbulenz vermieden wird. Das in der Zeichnung dargestellte Gehäuse 10 besteht aus Metall, doch versteht sich, daß zum Ausbilden der Kammer- und Hohlraumflächen das Metallgehäuse auch so gegossen werden kann, daß die Kammern und Kanäle überdimensioniert sind, worauf dann die Kammer- und Kanalwände mit einem hart abbindenden Kunststoff oder einer Epoxydharzverbindung überzogen werden, um ihnen die richti-

gen Maße zu geben, wodurch gleichzeitig eine durch Gießen nur schwer erreichbare glatte Oberfläche entsteht.

Zwischen den Saug- und Drucköffnungen der beiden einzelnen Kompressorstufen befindet sich eine Trennplatte die aus den Trennplattenteilen 45a und 456 der beiden Gehäuseteile gebildet wird und sich quer durch den aus den beiden Kanälen 26 und 27 gebildeten Hohlraum 25 erstreckt. Die Trennplatte sperrt jeden Strömungsfluß durch den Hohlraum zwischen den Saug- und Drucköffnungen 35, 36 und 42, 44. Senkrecht zu den Trennplattenteilen 45a und 456 ist eine aus den entsprechenden Trennplattenteilen 46a und 466 gebildete zweite Trennplatte angeordnet. Diese Trennplattenteile 46a und 466 verhindern auch eine Strömung durch den Hohlraum 25 zwischen dem Eintrittskanal 38 und dem Austrittskanal 40 und unterteilen somit die den Hohlraum 25 bildenden Kanäle 26 bzw. 27 in einen mit dem Eintrittskanal 38 kommunizierenden Einlaßteil und einen mit dem Austrittskanal 40 kommunizierenden Auslaßteil.

Die Trennplattenteile können entweder als integraler Bestandteil den Gehäuseteilen 10a, 106 angeformt sein, wie in F i g. 1 mit den Trenn-Plattenteilen 45a, 456 dargestellt ist, oder auf sonstige Weise an den Gehäuseteilen befestigt werden, beispielsweise mit Schrauben (nicht dargestellt), die durch die Ränder der Plattenteile gesteckt werden und in Gewindelöcher in den gegenüberliegenden Flächen der ringförmigen Kanäle eingreifen. Obwohl dies im einzelnen nicht dargestellt ist, sind die anliegenden Ränder der Trennplattenteile vorzugsweise mit einer Schicht oder Manschette aus elastischem oder abdichtendem Werkstoff versehen, damit beim Befestigen der Gehäuseteile 10a, 106 aneinander eine gute Dichtung und sicherer Sitz gewährleistet sind.

In der Zeichnung sind Strömungslinien durch den Kompressor mittels durchgehender und unterbrochener Linien angedeutet, wobei die durchgehenden Linien den Strömungsweg des Fördermediums im Hohlraum 25 und die unterbrochenen Linien den Strömungsweg durch die ringförmigen Verdichter-Kammern U und 12 zeigen. Wie in der Zeichnung zu sehen ist, nehmen die Saugöffnungen 35 und 42 der entsprechenden Kompressorstufen beide aus dem Eintrittskanal 38 eine Eingangsströmung auf, während die Aus-Drucköffnungen 36 und 44 beide mit dem zum Austrittskanal 40 führenden Auslaßteil des Hohlraums 25 kommunizieren. Das Fördermedium tritt durch den Eintrittskanal in denjenigen Bereich oder diejenige Sekundärkammer des Hohlraums 25 ein, welche mit den Saugöffnungen 35 und 42 verbunden ist, und strömt dann in die toroiden Verdichter-Kammern 11 und 12. Bei Drehung der Laufräder in Strömungsrichtung wird das Fördermedium komprimiert und aus den Drucköffnungen 36 und 44 in den zum Austrittskanal 40 führenden Bereich des Hohlraums 25 ausgestoßen. Die beiden einzelnen Kompressorstufen arbeiten also parallel, wobei der Druck zwischen den Einlaß- und Auslaßleitungen jeder Stufe komprimiert ist und das gesamte Fördervolumen durch die Kompressoreinheit erhöht wird.

Die F i g. 3A und 3B zeigen die Anordnungen der individuellen Kompressorstufen in Serienschaltung. Bei dieser Betriebsweise befindet sich eine aus Trennplattenteilen 48a und 486 bestehende zusätzliche Trennplatte gegenüber der Trennplatte 45, und das linke Ge- fts häuseteil 106 wurde bezüglich des rechten Gehäusetciles 10a um 180° gedreht. Die Lage der Saug- und Drucköffnungen im komplementären Gehäuseteil sind in dieser und den folgenden Figuren durch Strich-Punkt-Linien angedeutet. Wie in Fig.3B zu sehen ist, trennen die Trenn-Plattenteile 48a und 456 die Saug- und Drucköffnungen 42, 44 im Gehäuseteil 106 und schaffen beim Zusammensetzen der beiden Kompressorhälften im Hohlraum 25 eine dritte Sekundärkammer.

Den Strömungslinien durch den Kompressor folgend, tritt das Fördermedium durch den Eintrittskanal 38 ein und fließt dann in die Saugöffnung 42 im Gehäuseteil 106. Nach Kompression in der linken Kompressorstufe fließt das Fördermedium aus der Drucköffnung 44 heraus und kommt danach durch einen Teil des Hohlraums 25 in die Saugöffnung 35 (Fig.3A) der rechten Kompressorstufe, wo das Fördermedium nun weiter komprimiert wird. Anschließend fließt es von der Drucköffnung 36, die mit den zwischen den Trennplatten 45 und 46 gebildeten Sekundärkammer kommuniziert, zum Austrittskanal 40. Wie bei der Parallelschaltung wird also auch bei der Serienschaltung die Strömung ausschließlich durch das Innere des Kompressors geleitet.

Bei der Darstellung der F i g. 4A und 4B wird ein unabhängiger Betrieb beider Kompressorstufen dadurch erreicht, daß zusätzlich eine aus den Trenn-Plattenteilen 50a und 506 bestehende vierte Trennplatte 50 sowie ein zusätzliches Paar von Eintritts- und Austrittskanälen 52 bzw. 54 vorgesehen werden. Der Strömung durch die rechte Kompressorstufe folgend tritt das Fördermedium durch den Eintrittskanal 52 und die Saugöffnung 35 ein, wird in der Verdichterkammer 12 komprimiert und kommt aus der Drucköffnung 36 in die mit dem Austrittskanal 40 kommunizierende Sekundärkammer. Nichts von dem in den Eintrittskanal 52 eintretenden Fördermedium erreicht die linke Kompressorstufe, da die Trennplatte 46 und die Trenn-Plattenteile 48a, 456 die Saugöffnung 42 gegen die übrigen Saug- und Drucköffnungen isolieren. In ähnlicher Weise isolieren die Trenn-Plattenteile 48a, 456 und die Trennplatte 50 gemeinsam die Drucköffnung 44, die Trennplatte 50 und die Trenn-Plattenteile 45a, 486 die Saugöffnung 35 und die Trennplatte 46 und die Teile 45a, 486 die Drucköffnung 36.

Im linken Kompressorteil wird das Fördermedium durch den Eintrittskanal 38 aufgenommen und fließt durch die Saugöffnung 42 in die ringförmige Verdichterkammer 11, wo es komprimiert wird. Anschließend wird es von der Drucköffnung 44 in die Sekundärkammer zwischen den Trennplatten 48 und 50 ausgestoßen und tritt durch den Austrittskanal 54 aus dem Kompressor aus.

Aus dem Obigen geht hervor, daß die beschriebene Kompressoreinheit außerordentlich vielseitig und kompakt ist und daher optimale Förderleistung mit minimalem Raumbedarf verbindet. Da jede Kompressorstufe eine Leitung zu einem zentralen Hohlraum besitzt, sind durch Unterteilung des Hohlraumes auf einfache Weise die verschiedenen Arten der Stufenzusammenschaltung möglich, indem die Strömung zwischen den Saug- und Drucköffnungen in der jeweils gewünschten Weise gelenkt wird. Die Ausführung oder Umwandlung der Einheit für Parallel-.Serien- oder unabhängigen Betrieb der einzelnen Kompressorstufen wird durch einfache und schnelle, an einer oder beiden der Gehäusegrundteile vorgenommene Änderungen erzielt. So können durch Zufügung einer Trennplatte und durch relaitve Drehung eines Gehäuseteiles um 180°, wie es in den F i g. 3A und 3B dargestellt ist, die Stufen der Korn-

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Seitenkanalverdichter, in dessen Gehäuse zwei getrennte ringförmige Verdichterkammern ausgebildet sind, die zwei von einem Motor angetriebenen Laufrädern zugeordnet und jeweils über Saug- und Drucköffnungen mit mindestens einem Eintrittskanal und mindestens einem Austrittskanal des Gehäuses verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Saug- und Drucköffnungen (35 und 36 bzw. 42 und 44) beider Verdichterkammern (12,11) in einen zentralen Hohlraum (25) führen, der den Motor (14) zwischen den Verdichterkammern ringförmig umgibt und durch Trennplatten (45, 46, 48, 50) je nach Betriebsart in mehrere getrennte Kammern unterteilt ist, in die ein Eintritts- bzw. Austrittskanal (38,52 bzw. 40, 54) mündet.

2. Seitenkanalverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für Parallelbetrieb die Saugöffnungen (35; 42) der Verdichterkammern (11, 12) und der Eintrittskanal (38) mit einer ersten gemeinsamen Kammer und die Drucköffnungen (36, 44) und der Austrittskanal (40) mit einer zweiten gemeinsamen Kammer des zentralen Hohlraums (25) kommunizieren (F i g. 2).

3. Seitenkanalverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für einen Serienbetrieb die Saugöffnung (35) der einen Verdichterkammer (12) und die Drucköffnung (44) der anderen Verdichterkammer (11) mit einer ersten gemeinsamen Kammer des zentralen Hohlraums (25) in Verbindung stehen, daß die Drucköffnung (36) der einen Verdichterkamrnmer (12) mit dem Austrittskanal (40) über eine zweite gemeinsame Kammer verbunden ist und daß die Saugöffnung (42) der anderen Verdichterkammer (11) mit dem Eintrittskanal (38) über eine dritte gemeinsame Kammer verbunden ist (F ig. 3). ·

4. Seitenkanalverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für einen voneinander unabhängigen Betrieb beider Verdichterhälften die Saug- und Drucköffnungen der einen Verdichterkammer von denjenigen der anderen Verdichterkammer isoliert sind, daß der Eintritts- bzw. der Austrittskanal (38, 40) mit der Saug- bzw. Drucköffnung (35,36) der einen Verdichterkammer (12) über getrennte Kammern des Hohlraums (25) kommunizieren und daß ein weiteres Paar von Eintritts- und Austrittskanälen (52, 54) vorhanden ist, welche mit der Saug- bzw. Drucköffnung (42, 44) der anderen Verdichterkammer (11) über weitere getrennte Kammern des Hohlraums (25) kommunizieren (F ig. 4).

5. Seitenkanalverdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gehäuseteile (10a, iOb) vorgesehen sind, von denen jedes an seinem äußeren Ende eine der Verdichterkammern (11, 12) und am inneren Ende eine Hälfte des ringförmigen Hohlraums (25) enthält, daß die beiden Gehäuseteile (10a, 106) relativ zueinander drehbar sind und daß die Trennplatten (45,46, 48, 50) lösbar an für Serienbetrieb, Parallelbetrieb oder unabhängigen Betrieb erforderlichen Stellen im ringförmigen Hohlraum (25) befestigt sind.

Die Erfindung betrifft einen Seitenkanalverdichter, in dessen Gehäuse zwei getrennte ringförmige Verdichterkammern ausgebildet sind, die zwei von einem Motor angetriebenen Laufrädern zugeordnet und jeweils über Saug- und Drucköffnungen mit mindestens einem Eintrittskanal und mindestens einem Austrittskanal des Gehäuses verbunden sind.

Es ist bekannt, daß man zwei oder mehrere einzelne Flüssigkeitskompressoren oder Pumpen parallel oder in Reihe schalten kann, um entweder ein größeres Fördervolumen oder einen höheren Flüssigkeitsdruck zu erhalten. Dies war jedoch bei den meisten bekannten Seitenkanalverdichtern nur dadurch möglich, daß völlig getrennte Einheiten über Ventile, Leitungen usw. gekoppelt wurden. Ein offensichtlicher Nachteil der Verwendung zweier getrennter Einheiten besteht darin, daß zur Lenkung des Fördergutes durch die verschiedenen Verdichterstufen zusätzliche Vorrichtungen erforderlich sind und eine gedrungene Bauweise nicht möglich ist. Außerdem erfordern zwei getrennte Einheiten einen größeren Herstellungsaufwand als eine einzige Einheit.

Aus der DT-PS 8 68 956 ist ein nach dem Seitenkanalprinzip arbeitender Ringverdichter bekannt, der in einem gemeinsamen Gehäuse zwei getrennte Verdichterstufen aus je einer ringförmigen Verdichterkammer, einem zugehörigen Teil eines zentral zwischen den Verdichterkammern angeordneten Laufrades und Zufluß- und Abflußkanälen enthält. Durch entsprechende Verbindung der Zufluß- und Abflußkanäle können die beiden Stufen parallel oder in Seire geschaltet werden. Der bekannte Verdichter hat einen relativ geringen Außendurchmesser, ist aber insbesondere in axialer Richtung recht sperrig. Außerdem ist ein Wechsel zwisehen Parallel- und Serienbetrieb nicht so einfach, wie es an sich wünschenswert wäre. Beispielsweise muß für eine Reihenschaltung ein als Leitrad dienendes, die Zuführungskanäle enthaltendes zusätzliches Gehäuseteil zwischengeschaltet werden.

Aus der DT-PS 8 70 004 ist es bei einer doppelstufigen sogenannten Flüssigkeitsringluftpumpe mit zwei getrennten, hintereinandergeschalteten Flügelrädern an sich bekannt, eine Drucköffnung der ersten Stufe über eine zentral zwischen den beiden Flügelrädern Hegende Zwischenkammer mit der Saugöffnung der zweiten Stufe zu verbinden. Die Drucköffnung der zweiten Stufe und die Saugöffnung der ersten Stufe führen in einen Druck- bzw. Saugstutzen. Hierbei handelt es sich aber nicht um einen Seitenkanalverdichter, ferner befindet sich der Antriebsmotor außerhalb des Pumpengehäuses und vor allem ist die bekannte Pumpe nur für Serienbetrieb geeignet. Auch eine aus der US-PS 31 95 468 bekannte Zentrifugalwasserpumpe mit zwei zu beiden Seiten eines Motors angeordneten Laufrädem ist nur für Serienbetrieb ausgelegt, wobei das Wasser aus der Pumpkammer der ersten Stufe über längs des Motors laufende Kanäle in die Pumpkammer der zweiten Stufe fließt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen zweistufigen Verdichter mit sehr kompakter Konstruktion anzugeben, der mit weniger Änderungen am Gehäuse als bisher je nach Bedarf für Parallel- oder Serienbetrieb oder auch für unabhängigen Betrieb der einzelnen Stufen umgebaut werden kann.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den im Patentanspruch 1 angegebenen Seitenkanalverdichter.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß die axiale Länge des Verdichters praktisch auf die nicht unterschreitba-