DE19649529A1 - Seitenkanalmaschine - Google Patents
SeitenkanalmaschineInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D23/00—Other rotary non-positive-displacement pumps
- F04D23/008—Regenerative pumps
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
- F04D17/08—Centrifugal pumps
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
- F04D17/08—Centrifugal pumps
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Description
Die Erfindung betrifft eine Seitenkanalmaschine gemäß
dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine derartige Seitenkanalmaschine ist in der DE 41 28 150 A1
beschrieben. Sie ist insbesondere für den
Einsatz im dentalen Bereich bestimmt.
Durch die vorliegende Erfindung soll eine derartige
Seitenkanalmaschine dahingehend weitergebildet werden,
daß sie mit noch besserem Wirkungsgrad arbeitet.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst mit einer Sei
tenkanalmaschine, welche die im Anspruch 1 aufgeführten
Merkmale aufweist.
Bei der erfindungsgemäßen Seitenkanalmaschine ist im
einlaßseitigen Endabschnitt des Seitenkanales ein bezüg
lich des Teilkreises des Laufrades assymetrisches Leit
element eingebaut. Durch ein solches Leitelement wird
überraschenderweise eine effektivere Mitnahme des zu
fördernden Gases erhalten, so daß sowohl der mit der
Seitenkanalmaschine erzeugbare Unterdruck als auch der
Wirkungsgrad der Maschine verbessert ist.
Vermutlich ist der verbesserte Wirkungsgrad der erfin
dungsgemäßen Seitenkanalmaschine darauf zurückzuführen,
daß durch das assymetrische Leitelement schon im Anfang
des Seitenkanales dem zu fördernden Fluid eine radiale
Bewegungskomponente aufgezwungen wird, so daß das Fluid
schneller in das wendeltorusförmige (Wendel mit kreisför
miger Mittenlinie) Strömungsbild übergeht, welches für
eine Seitenkanalmaschine typisch ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Un
teransprüchen angegeben.
Bei der Seitenkanalmaschine nach Anspruch 1 hat man
im einlaßseitigen Endabschnitt des Seitenkanales eine
Sperre, die ein in Umfangsrichtung verlaufendes Strömen
des Gases verhindert und somit zwangsweise das Gas pro
gressiv aus dem Seitenkanal in die Taschen des Laufrades
drückt.
Die Weiterbildungen der Erfindung gemäß den Ansprüchen
3 und 4 sind im Hinblick auf ein besonders wirksames
Sperren eines zunächst eher laminar in Umfangsrichtung
verlaufenden Gasstromes im Seitenkanal von Vorteil.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 5 bringt
ein kontinuierliches Umlenken des Gasstromes in einen
wendeltorusförmigen in Umfangsrichtung verlaufenden
Gasstrom.
Dabei ist die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch
6 im Hinblick auf eine Vergrößerung des Volumenstromes
von Vorteil.
Gleiches gilt für die Weiterbildung der Erfindung gemäß
Anspruch 8.
Anstellwinkel des Leitelementes, wie sie in den Ansprüchen
8 und 9 angegeben sind, haben sich besonders für eine
Erhöhung des mit der Seitenkanalmaschine erzeugbaren
Unterdruckes und eine Verbesserung des Wirkungsgrades
bewährt.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 10 gewähr
leistet, daß das zwangsweise Umlenken des Gasstromes
in eine Strömung mit radialer Bewegungskomponente über
eine eine Mehrzahl von Taschen des Laufrades entsprechen
de Strecke hin erfolgt. Dies ist im Hinblick auf ein
schonendes, effektives und mit wenig Geräusch verbunde
nes Umlenken von Vorteil.
Diese Vorteile erhält man insbesondere, wenn die Umfangs
erstreckung der Leitwand gemäß Anspruch 11 gewählt wird.
Auch die Weiterbildung der Erfindung gemäß den Ansprüchen
12 und 13 dienen einem effektiven aber von unnötigen
Wirbelbildungen freien Umlenken des zu fördernden Gases
aus der Einströmrichtung in eine Wendelströmung.
Mündet der Seitenkanal mit seinem Ende in eine Einlaß
kammer aus, so kann man die Leitwand, welche das Umlen
ken des Gasstromes in die wendelförmige Strömung begün
stigt, gemäß den Ansprüchen 14-22 ausbilden, wobei die
in den Ansprüchen 15-22 angegebenen Einzelheiten jeweils
im Hinblick auf eine weitere Verbesserung des mit der
Seitenkanalmaschine erzeugbaren Unterdruckes bzw. des
Wirkungsgrades der Seitenkanalmaschine von Vorteil sind.
Wählt man bei einer erfindungsgemäßen Seitenkanalmaschine
die Winkelerstreckung der Seitenkanäle bzw. des ihre
Enden trennenden Steges gemäß Anspruch 23, so hat man
zum einen noch eine ausreichende Abdichtung zwischen
einlaßseitigem Endabschnitt und auslaßseitigem Endab
schnitt der Seitenkanäle, andererseits eine große Um
fangserstreckung der Seitenkanäle, was im Hinblick auf
eine weitere Verbesserung der Leistung der Seitenkanal
maschine von Vorteil ist.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungs
beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher
erläutert. In dieser zeigen:
Fig. 1 einen axialen Schnitt durch eine zweistufige
Seitenkanal-Saugmaschine mit auf der Gehäuse
achse liegender Einlaßöffnung und einer zusätz
lichen einlaßseitigen Vorverdichter- und Umlenk
stufe, die in das Laufrad integriert ist;
Fig. 2 eine Aufsicht auf die Unterseite eines oberen
Gehäuseteiles der Saugmaschine nach Fig. 1,
wobei in einem Quadranten zusätzlich eine
Aufsicht auf die Unterseite des Laufrades
wiedergegeben ist;
Fig. 3 eine Aufsicht auf die Oberseite eines unteren
Gehäuseteiles der in Fig. 1 gezeigten Saug
maschine, wobei in einem Quadranten zusätzlich
eine Aufsicht auf die Oberseite des Laufrades
wiedergegeben ist;
Fig. 4 einen radialen Schnitt durch das Laufrad
der in Fig. 1 gezeigten Saugmaschine;
Fig. 5 einen längs einer Sekanten des Laufrades
gelegten Schnitt in vergrößertem Maßstab;
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines einlaßsei
tigen Endabschnittes des Seitenkanales der
zweiten Stufe der Saugmaschine;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines einlaßsei
tigen Abschnittes des Seitenkanales einer
ersten Stufe der Seitenkanal-Saugmaschine
nach Fig. 1;
Fig. 8 ein Diagramm, in welchem der mit der Seiten
kanalmaschine erzeugbare Unterdruck über
dem Volumenstrom für praktische Ausführungs
beispiele einer erfindungsgemäßen Saugmaschine
und einer gleich dimensionierten Saugmaschine
nach dem eingangs genannten Stand der Technik
wiedergegeben sind; und
Fig. 9-12 perspektivische Ansichten des einlaßseitigen
Endabschnittes eines Seitenkanales unter
schiedlicher abgewandelter Seitenkanal-Saug
maschinen.
Die Zeichnung zeigt eine insgesamt mit 10 bezeichnete
Seitenkanal-Saugmaschine für dentale Einsatzzwecke mit
einem Gehäuse, welches ein oberes Gehäuseteil 12, sowie
ein eine Umfangswand 14 aufweisendes schalenförmiges
unteres Gehäuseteil 16 aufweist. Letzteres trägt einen
mittigen Einlaßstutzen 18, der mit dem Auslaß einer
nur gestrichelt bei 20 angedeuteten Abscheideeinheit
verbunden ist. Letztere scheidet aus der vom zahnärzt
lichen Arbeitsplatz kommenden Luft flüssige und feste
Bestandteile ab, so daß die Saugmaschine 10 nur mit
trockener Luft beaufschlagt ist.
Die Gehäuseteile 12 und 16 begrenzen zusammen eine Pum
penkammer 22, in welcher ein Laufrad 24 umläuft.
Das Laufrad 24 ist fliegend auf dem Ende einer Motor
welle 26 gelagert, die zu einem an der Oberseite des
oberen Gehäuseteiles 12 angebrachten Elektromotor 28
gehört. Dessen oberes Motorgehäuseteil ist mit 30 be
zeichnet. Ein oberer Endabschnitt der Motorwelle 26
trägt ein Lüfterrad 32. Auf radialen Rippen des Motor
gehäuseteiles 30 ist ein Außengehäuse 34 aufgesetzt,
welches den vom Lüfterrad 32 erzeugten Luftstrom über
die Außenfläche des Motorgehäuseteiles 30 führt.
Das Laufrad 24 hat zwei planparallele Stirnflächen. In
die obere Stirnfläche sind im Randbereich in radialer
Schnittansicht gesehen großzügig an den Ecken gerundet
rechteckigen bzw. in der Mitte gestreckten halbkreisför
migen Querschnitt aufweisende Taschen 36 eingestochen,
zwischen denen Seitenkanal-Verdichterschaufeln 38 verblei
ben. Fluchtend, jedoch um eine halbe Teilung versetzt
(vgl. Fig. 5) sind in den Randbereich der unteren Stirn
fläche des Laufrades 24 Taschen 40 eingestochen, zwischen
denen Seitenkanal-Verdichterschaufeln 42 verbleiben. Wie
aus Fig. 5 ersichtlich, ist das in Drehrichtung gesehene
hintere Ende der Stirnfläche der Verdichterflügel 38
jeweils unter 45° schräg zur Mittelebene des Laufrades
24 zurückspringend ausgebildet.
Mit der Bahn der Verdichterschaufel 38 fluchtend ist
in der Unterseite des oberen Gehäuseteiles 12 ein er
ster Seitenkanal 44 ausgebildet, dessen Winkelerstrec
kung (gemessen bei seiner in Umfangsrichtung verlaufenden
Mittellinie) etwa 330° beträgt. Der Seitenkanal 44 hat
einen radial schräg nach außen verlaufenden Auslaßabschnitt
46, der mit einem axialen Verbindungskanal 48 des unteren
Gehäuseteiles 14 in Verbindung steht und zu einem Einlaß
abschnitt 50 eines zweiten Seitenkanales 52 führt, der
in der Oberseite des unteren Gehäuseteiles 16 vorgesehen
ist und mit der Bahn der Verdichterschaufeln 42 fluchtet.
Die Umfangserstreckung des Seitenkanales 52 beträgt wieder
etwa 330°, wie aus Fig. 3 ersichtlich. Ein Auslaßab
schnitt 54 des Seitenkanales 52 steht mit einem Auslaß
stutzen 56 des unteren Gehäuseteiles 16 in Verbindung.
Damit haben Stege 45 bzw. 53, welche zwischen den Enden
der Seitenkanäle 44, 52 stehenbleiben, eine Umfangser
streckung von 30° (wieder gemessen bei ihrer radialen
Mitte). Diese Winkelerstreckung kann bei anderen Aus
führungsbeispielen zwischen etwa 20° und etwa 40°
liegen. Bei dieser Wahl der Winkelerstreckung der Stege
45 und 53 hat man einerseits eine zufriedenstellende Ab
dichtung der unter unterschiedlichem Druck stehenden Enden
der beiden Seitenkanäle gegeneinander, andererseits eine
große Umfangserstreckung der Seitenkanäle, die im Hinblick
auf die Erzeugung hoher Druckunterschiede bzw. hohen Wir
kungsgrad der Seitenkanalmaschine vorteilhaft ist.
In den Auslaßstutzen 56 ist ein Schalldämpfer 58 einge
setzt, der von einem Dämpfergehäuse 60 umgeben ist,
welches eine nur schematisch angedeutete Auslaßöffnung
62 aufweist, die mit einer gebäudeseitigen Abluftleitung
verbunden wird.
In einem mittigen Bereich des Laufrades 24 sind in Dreh
richtung gekrümmte Verdichterschaufeln 64 einer Vorver
dichtungsstufe vorgesehen, die von einer gekrümmten
rotationssymmetrischen Leitwand 66 überdeckt sind, deren
einlaßseitiger Endabschnitt achsparallel ist, während ihr
auslaßseitiger Abschnitt unter nur geringem Winkel zu
einer transversalen Ebene angestellt ist. Die unteren
Stirnflächen der Verdichterschaufeln 64 fallen vom Rand
nach innen zu einem Nabenabschnitt 68 des Laufrades 24
ab.
Das einlaßseitige Ende der Leitwand 66 fluchtet mit
dem oberen Rand einer kegelförmigen Einlaßöffnung 70 des
Gehäuses, die im Boden des unteren Gehäuseteiles 16
vorgesehen ist. Die Innenfläche der Einlaßöffnung 70
stellt im wesentlichen eine glatte Fortsetzung eines
kegelförmig aufgeweiteten Endabschnittes des Einlaßstutzens
18 dar, der über eine Dichtung 72 auf das untere Gehäuse
teil 12 dicht aufgesetzt ist und dort mit einem axialen
Randabschnitt 74 über eine kreisförmige Positionierrippe
76 positioniert ist.
Axial über den auslaßseitigen Enden der Verdichterschau
feln 64 ist ein Zwischenkanal 78 in der Unterseite des
oberen Gehäuseteiles 12 vorgesehen, dessen Tiefe propor
tional zu seiner Winkelerstreckung in Richtung zu einem
koplanaren Verbindungskanal 80 hin zunimmt, der nach
außen zu einem Einlaßabschnitt 82 des ersten Seitenkana
les 44 führt. Der Verbindungskanal 80 steht mit einem
achsparallelen Nebenluftkanal 84 in Verbindung, an wel
chen eine Nebenluft-Steuereinheit 86 angeschlossen ist,
wie in Fig. 1 schematisch angedeutet. Über letztere
kann unter Umgehung der durch die Verdichterschaufeln
64 gebildeten Verdichtereingangsstufe Nebenluft direkt
dem zweiten Einlaß des zweistufigen Seitenkanalverdich
ters zugeführt werden, der durch die Verdichterschaufeln
38, 42 und die Seitenkanäle 44, 52 gebildet ist.
Wie aus der obenstehenden Beschreibung und auch aus
Fig. 1 ersichtlich ist, werden durch die im mittigen
Bereich des Laufrades 24 vorgesehenen Verdichterschau
feln 64 weder die axialen noch die radialen Abmessungen
der Saugmaschine vergrößert. Das Gehäuse der Saugmaschi
ne besteht nur aus zwei Gehäuseteilen 12 und 16, die
sich leicht durch Gießen herstellen lassen.
Eine obere in Umfangsrichtung verlaufende Wand 90 des
oberen Gehäuseteiles 12 bildet zusammen mit der Decken
wand des Gehäuseteiles 12 ein unteres Motorgehäuseteil.
Von der Wand 90 springen Positionierrippen 92 radial nach
innen über, die beim Gußrohling für das Gehäuseteil
12 Übermaß aufweisen und dann auf Endmaß so abgedreht
werden, daß sie den Stator 94 des Elektromotors 28 form
schlüssig aufnehmen. Dadurch, daß man die Positionier
rippen 92 unterschiedlich weit abdreht, kann die Wand
90 ein unteres Motorgehäuseteil für Elektromotoren un
terschiedlicher Leistung bilden.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, mündet der Verbindungskanal
80 in die radial innenliegende Begrenzungswand 96 des
Einlaßabschnittes 82 des Seitenkanales 44. Der Anstell
winkel zu diesem Abschnitt der Begrenzungswand beträgt
etwa 60°, und die radial außenliegende Wand des Verbin
dungskanales 80 geht durch den Eckpunkt, welche die
radial innenliegende Begrenzungswand 96 mit einer hinteren
Begrenzungswand 98 des Einlaßabschnittes 82 einschließen
würde, wenn die Begrenzungswand 96 durchgezogen wäre. Die
radial innenliegende Begrenzungswand des Verbindungskanales
80 geht über eine den Kanal aufweitende Schrägfläche 100
in die radial innenliegende Begrenzungswand 96 des Seiten
kanales 44 unter Bildung eines Winkels von etwa 30° über.
Von derjenigen Stelle, an welcher die Schrägfläche 100
die radial innenliegende Begrenzungswand 96 des Seiten
kanales 44 trifft, geht eine verglichen mit der Breite
der Laufradtaschen schmale Leitwand 102 aus, die gegenüber
einem durch ihre Mitte gehenden Radiusstrahl einen Winkel
w von etwa 40° einschließt. Zugleich steht die Leitwand
102 im wesentlichen senkrecht auf der Längsachse des
Verbindungskanales 80.
Die Leitwand 102 ist mit ihrem unteren Ende an den Boden
des Seitenkanales 44 angeformt und erstreckt sich mit
ihrer Stirnfläche bis exakt in die Stirnfläche des Ge
häuseteiles 12. Die stromabwärtige Kante der Leitwand
102 ist mit einer Anfasung 104 versehen.
Bei laufendem Betrieb wird der in Umfangsrichtung verlau
fende Zwischenkanal 78 mit vorverdichteter Luft beauf
schlagt, wie oben beschrieben wurde. Der vom Verbindungs
kanal 80 abgegebene Luftstrom kann sich in den Einlaß
abschnitt 82 hin auffächern und auch auf Grund der Schräg
fläche 100 auffächern. Auf Grund der Leitwand 102 wird
die Luftströmung gestaut und in zur Zeichenebene von
Fig. 2 senkrechter Richtung nach oben (also in Fig. 1
nach unten) umgelenkt. Die umgelenkte Luft gelangt somit
in die Taschen 40, die in der Oberseite des Laufrades 24
vorgesehen sind.
Da die Leitwand 102 senkrecht auf der Längsachse des
Verbindungskanales 80 steht, hat man eine gute Stauwir
kung. Da umgekehrt die Leitwand 102 bezüglich des mit
106 gekennzeichneten Teilkreises des Laufrades und damit
auch der gebogenen Längsachse des Seitenkanales 44 ge
kippt ist, erfolgt das Umlenken des Luftstromes in Dreh
richtung des Laufrades gesehen progressiv. Durch diese
asymmetrische Anordnung der Leitwand 102 wird somit
die Ausbildung einer wendelförmigen Strömung begünstigt,
wie sie sich im stationären Betrieb des Seitenkanal
verdichters erst nach Drehung des Laufrades um einen
größeren Winkel 24 ergeben würde.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, entspricht die Um
fangserstreckung der Leitwand 102 der Umfangserstreckung
von etwa drei aufeinanderfolgenden Taschen 40 (gleich der
dreier Taschen 36).
Durch die bessere Mitnahme von Luft aus dem Zwischen
kanal 80 ergibt sich ein besseren Wirkungsgrad und ein
besserer Unterdruck.
Wie Fig. 2 zeigt, ist eine stromabseitige Endwand 107
des Seitenkanales 44 unter einem Winkel e gegen einen
durch ihre Mitte gehende Radiusstrahl gekippt, der beim
gezeigten Ausführungsbeispiel 35° beträgt. Auf diese
Weise wird die verdichtete Luft zunehmend aus dem Lauf
rad ausgekoppelt und in radiale Richtung umgelenkt.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel betrug
der Anstellwinkel w der Leitwand 102 40°. In der Praxis
wurden mit Anstellwinkeln, die zwischen 20° und 50°
liegen, Verbesserungen gegenüber dem Stand der Technik
erzielt, wobei der Bereich zwischen 35° und 45°, ins
besondere 40° die besten Ergebnisse lieferte.
Fig. 3 zeigt eine ähnliche Einkopplung der zu fördern
den Luft in den Einlaßabschnitt 50 der zweiten Verdich
terstufe. Der Verbindungskanal 48 steht mit einem radia
len Kanalabschnitt 108 in Verbindung, der das Ende des
Seitenkanales 52 in radialer Einwärtsrichtung schneidet.
Eine Leitwand 110 ist gegenüber einem durch ihre Mitte
gehenden Radiusstrahl um einen Winkel W angestellt. Dieser
ist beim hier betrachteten Ausführungsbeispiel gleich dem
Winkel w, also 40°. Die obere Stirnfläche der Leitwand
110 hat wieder eine stromabseitige Anfasung 112.
Der Schnittpunkt der Leitwand 110 und des mit 114 be
zeichneten Teilkreises für die unteren Laufrad-Taschen
36 bzw. den unteren Seitenkanal 52 liegt in Drehrichtung
gesehen geringfügig hinter der stromabseitigen Begren
zungswand des Kanalabschnittes 108. Damit überdeckt etwa
das obere Drittel der Leitwand 110 den Kanalabschnitt 108
und in diesem Bereich ist die Wand des Seitenkanales 52
auch durchbrechungsfrei bis zur Leitwand 110 durchgezogen.
Derjenige Teil des Kanalabschnittes 108, der in Drehrich
tung gesehen vor der radialen Mittellinie des Kanalab
schnittes 108 und radial außerhalb des Teilkreises 114
liegt, ist durch einen Steg 116 überdeckt. Von der Längs
mittelebene des Kanalabschnittes 108 geht die Randkante
des Steges 116 dann geradlinig in radialer Richtung
nach außen zum äußeren Ende der Leitwand 106, wie bei 118
gezeigt.
Durch diese Ausbildung des Überganges zwischen dem Kanal
abschnitt 108 und dem Seitenkanal 52 wird ebenfalls
ein bezogen auf den Teilkreis 114 asymmetrisches An
strömen der Taschen 36 des Laufrades 24 begünstigt.
Hinzu kommt die Wirkung der Leitwand 110, welche als
bezüglich des Teilkreises 114 asymmetrisches Stauwehr
dient. Die schräge vordere Kante 118 des Steges 116
hat sich im Hinblick auf gute Strömungsverhältnisse
und geringe Geräuschentwicklung bewährt.
Die Leitwand 110 hat wieder eine der Dicke der Verdich
terschaufeln 38, 42 entsprechende gegenüber der Taschen
breite kleine Dicke und erstreckt sich wieder in Umfangs
richtung über drei Taschen des Laufrades.
Wie ebenfalls aus Fig. 3 ersichtlich, ist die in Dreh
richtung gesehen vorne liegende Endwand 120 des Seiten
kanales 52 gegenüber einem durch ihre Mitte gehenden
Radiusstrahl um einen Winkel gekippt, der in der Zeich
nung mit E bezeichnet ist. Dieser Winkel beträgt beim
dargestellten Ausführungsbeispiel etwa 35° Hierdurch
wird das Auskoppeln der Luft aus dem durch das Laufrad
24 und dem Seitenkanal 52 gebildeten Führungssystem und
sein Umlenken in radiale Richtung begünstigt.
Fig. 6 zeigt eine perspektivische Darstellung des Über
gangsabschnittes zwischen dem Einlaßabschnitt 50 des
Seitenkanales 52 und dem Kanalabschnitt 108 des Verbin
dungskanales 48. Aus dieser Darstellung wird der Steg
116 nochmals besonders deutlich.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 zeigt eine abge
wandelte Übergangsstelle zwischen dem Verbindungskanal
80 und dem Seitenkanal 44 der ersten Verdichterstufe.
Die Leitwand 102 hat nun einen radial innenliegenden
Wandabschnitt 122, der in Drehrichtung gesehen konkav
gekrümmt ist. Das Ende des Wandabschnittes 122 stimmt
im wesentlichen mit einer Radiuslinie überein. Durch
diese Ausbildung der Leitwand 102 wird ein erhöhter
Volumendurchsatz erreicht.
In Fig. 8 zeigt eine Kurve 124 den über dem Volumen
strom aufgetragenen Unterdruck, wie er mit einer Seiten
kanal-Saugmaschine gemäß der DE 41 28 150 A1 erhalten
wird.
Eine Kurve 126 entspricht einer Seitenkanal-Saugmaschine
mit gleichen Abmessungen, bei welcher jedoch in den
Einlaßabschnitten der Seitenkanäle die Leitwände 102
und 110 vorgesehen waren. Man erkennt eine deutliche
Verbesserung der Saugleistung und des auf der rechten
Ordinaten ablesbaren Wirkungsgrades.
Seitenkanalmaschinen erfordern generell ein sehr kleines
Spiel der einander gegenüberliegenden gegeneinander
bewegten Flächen. Dies bedingt hohe Fertigungskosten.
Die Kurve 128 zeigt nun die Arbeitscharakteristik einer
Seitenkanal-Saugmaschine, welche der zur Gewinnung der
Kurve 126 verwendeten Saugmaschine entspricht, mit dem
einzigen Unterschied, daß das radiale Spiel um 0,15 mm
vergrößert wurde und die Spalte um 0,1 mm vergrößert
wurde. Man erkennt, daß diese auf Grund des deutlich
höheren Spiels viel kostengünstiger herstellbare Saug
maschine in ihrer Leistung immer noch über der als Aus
gangspunkt dienenden teuerer herzustellenden Saugmaschine
verbessert ist, welche der Kurve 124 entspricht.
Bei manchen Seitenkanalmaschinen wird aus konstrukti
ven Gründen gewünscht, daß der Seitenkanal in eine Ein
laßkammer des Gehäuses ausmündet. Eine solche Einlaß
kammer ist in Fig. 9 bei 130 gezeigt. Eine halbzylindri
sche Wand 132 stellt in der Einlaßkammer 130 eine Fort
setzung des Seitenkanals dar.
Eine Bodenwand 134 der Einlaßkammer 130 hat eine Aus
nehmung 136, die zu den Taschen 138 eines Laufrades
140 hin offen ist.
Überdeckt man die Ausnehmung 136 mit einer Leitwand
142, welche die Form eines Viertels eines am schmalen
Ende geschlossenen Kegelstumpfes hat, wie in Fig. 10
gezeigt, so werden die Taschen 138 wieder assymmetrisch
mit Luft beaufschlagt, was der raschen Ausbildung einer
wendeltorusförmigen Strömung förderlich ist.
Diese Asymmetrie kann man noch dadurch verstärken, daß
man die Ausnehmung 136 im nicht überdeckten Bereich
vergrößert, wie in Fig. 10 durch die gestrichelte Linie
144 angedeutet.
Die Wirkung der Leitwand 142 kann man dann in einem
weiteren Schritt nochmals verstärken, indem man an die
Leitwand 142 eine herabhängende Leitwand 146 anhängt,
die im wesentlichen dem Teilkreis des Laufrades folgt.
Zur weiter verbesserten Füllung der Taschen 138 kann
man dann gemäß Fig. 12 die noch freiliegende restliche
Stirnfläche der Wand 132 in Drehrichtung gesehen von
oben nach unten zurückspringen lassen, wie bei 148 ge
zeigt, und das Ende der Leitwand 142 mit einer nach
unten und in Drehrichtung offenen Randausnehmung 150
versehen.
Auch die Leitwandanordnungen nach den Fig. 10 bis 12
führen zu einer deutlichen Verbesserung des von der
Saugmaschine erzeugten Unterdruckes und ihres Wirkungs
grades.
Claims (23)
1. Seitenkanalmaschine mit einem umlaufenden scheiben
förmigen Laufrad (24), bei dem in mindestens einer
der Stirnflächen eine Vielzahl auf einem gemeinsamen
Teilkreis (106; 114) in Umfangsrichtung verteilter Taschen
(36; 40) ausgebildet ist, mit einem Gehäuse (12, 16),
welches eine das Laufrad (24) aufnehmende Arbeitskammer
(22) aufweist, wobei in den Taschen (36; 40) des Laufrades
(24) gegenüberliegenden Stirnwänden der Arbeitskammer (22)
die Bahnen der Taschen (36; 40) des Laufrades (24) über
deckende Seitenkanäle (44; 52) ausgebildet sind, welche
eine Winkelerstreckung von weniger als 360° aufweisen,
so daß zwischen den Endabschnitten der Seitenkanäle Stege
stehen bleiben, und wobei die Endabschnitte der Seiten
kanäle jeweils mit einem Einlaßkanal (80; 108) in Verbin
dung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß im einlaßseitigen
Endabschnitt (50; 82) zumindest eines der Seitenkanäle
(44; 52) ein zum Teilkreis (106; 114) der Taschen (36;
40) des Laufrades (24) asymmetrisches Leitelement (102;
110) angeordnet ist.
2. Seitenkanalmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Leitelement (102; 110) eine senk
recht zur Oberfläche der Arbeitskammer-Stirnwand verlau
fende Leitwand ist.
3. Seitenkanalmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Leitwand (102; 110) bis an den
Grund des Seitenkanales (44; 52) verläuft.
4. Seitenkanalmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Stirnfläche der Leitwand
(102; 110) bis in die Oberfläche der Arbeitskammer-Stirn
wand geführt ist.
5. Seitenkanalmaschine nach einem der Ansprüche 2-4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Leitwand (102; 110)
gegenüber einem Radiusstrahl schräg angestellt ist und
zumindest in einem Hauptabschnitt im wesentlichen eben
ist.
6. Seitenkanalmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein radial innenliegender Abschnitt
(122) der Leitwand (102) in Drehrichtung des Laufrades (22)
gesehen konkav gekrümmt ist.
7. Seitenkanalmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein radial innenliegender Fußabschnitt
des konkav gekrümmten Wandabschnittes (122) der Leit
wand (102) im wesentlichen in radialer Richtung verläuft.
8. Seitenkanalmaschine nach einem der Ansprüche 1-7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Leitwand (102; 110)
mit einem durch ihre Mitte gehenden Radiusstrahl einen
Anstellwinkel von etwa 20° bis etwa 50°einschließt,
wobei das radial außenliegende Ende der Leitwand (102;
110) in Drehrichtung gesehen vor dem radial innen
liegenden Ende liegt.
9. Seitenkanalmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Anstellwinkel zwischen 30 und 45°,
vorzugsweise bei etwa 35° bis etwa 40° liegt.
10. Seitenkanalmaschine nach einem der Ansprüche 2-9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtumfangser
streckung der Leitwand (102; 110) der Umfangserstreckung
einer Mehrzahl von Taschen (36, 40) des Laufrades (24)
entspricht.
11. Seitenkanalmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Gesamtumfangserstreckung der
Leitwand (102; 110) im wesentlichen der Umfangserstreckung
von 2 bis 6 Taschen des Laufrades (24) entspricht, vor
zugsweise der Umfangserstreckung von drei Taschen (36, 40)
des Laufrades (24) entspricht.
12. Seitenkanalmaschine nach einem der Ansprüche 2-11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Leitwand (102; 110)
verglichen mit der Umfangserstreckung einer Tasche (36, 40)
des Laufrades (24) kleine Dicke aufweist.
13. Seitenkanalmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Dicke der Leitwand (102; 110) im we
sentlichen der Dicke der zwischen benachbarten Taschen
(36, 40) liegenden Verdichterschaufeln (38, 40) des Lauf
rades (24) entspricht.
14. Seitenkanalmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der einlaßseitige Endabschnitt minde
stens eines der Seitenkanäle mit einer Einlaßkammer (130)
in Verbindung steht, ferner über eine Verbindungsöff
nung (136), die in der einer Arbeitskammer-Stirnwand (134)
ausgebildet ist, mit der Stirnfläche des Laufrades (24)
in Verbindung steht, und daß ein in Umfangsrichtung
verlaufender Teilabschnitt der Verbindungsöffnung (136)
durch eine im Umfangsrichtung verlaufende Leitwand (142)
überdeckt ist.
15. Seitenkanalmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Leitwand (142) die Form eines Kegel
stumpfsegmentes hat, welches bei seiner Basisfläche
mit dem Ende der Seitenkanalwand (132) verbunden ist.
16. Seitenkanalmaschine nach Anspruch 14 oder 15, dadurch
gekennzeichnet, daß die radiale Erstreckung der
Leitwand (142) etwa der Hälfte der radialen Erstreckung
der Verbindungsöffnung (136) entspricht.
17. Seitenkanalmaschine nach einem der Ansprüche 14-16,
dadurch gekennzeichnet, daß die Leitwand (142) am
vom Ende des Seitenkanales (132) abgelegenen Ende ver
schlossen ist.
18. Seitenkanalmaschine nach einem der Ansprüche 14-17,
dadurch gekennzeichnet, daß mit der freien Längskan
te der Leitwand (142) eine zweite in etwa dem Taschen-
Teilkreis folgende Leitwand (146) verbunden ist, welche
senkrecht auf der Ebene der Arbeitskammer-Stirnwand
(134) steht.
19. Seitenkanalmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekenn
zeichnet, daß die laufradseitige Stirnfläche der
zweiten Leitwand (146) bis in die Ebene der Arbeitskammer-
Stirnwand (134) geführt ist.
20. Seitenkanalmaschine nach Anspruch 18 oder 19, dadurch
gekennzeichnet, daß am in Drehrichtung gesehenen
hinteren Ende der zweiten Leitwand (146) eine Randaus
nehmung (150) vorgesehen ist.
21. Seitenkanalmaschine nach einem der Ansprüche 18-20,
dadurch gekennzeichnet, daß das einlaßseitige Ende
des Seitenkanales durch eine in die Einlaßkammer (130)
gezogene halbzylindrische Wand (132) gebildet ist und
diese in dem nicht mit der Leitwand verbundenen Ab
schnitt eine Stirnfläche (148) hat, welche von der Schei
tellinie des Seitenkanales zu dessen Rand hin in Dreh
richtung zurückspringt.
22. Seitenkanalmaschine nach einem der Ansprüche 14-21,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (136)
im wesentlichen die Form eines Rechteckes mit in Dreh
richtung verlaufender langer Achse aufweist.
23. Seitenkanalmaschine nach einem der Ansprüche 1-22,
dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Endab
schnitten (46, 82; 50,54) der Seitenkanäle (44; 52) jeweils
stehenbleibenden Stege (45; 53) eine Winkelerstreckung
von 20° bis etwa 40°, vorzugsweise von etwa 30° auf
weisen, so daß die Seitenkanäle (44; 52) eine Winkeler
streckung von entsprechend 340° bis 320°, vorzugsweise
etwa 330° aufweisen.
Priority Applications (3)
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