DE19756026C2 - Zweistufiges Ringkanalgebläse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein zweistufiges Ringkanalgebläse mit zwei axial nebeneinander auf einer Antriebswelle angeordneten Gebläselaufräder und zumindest einem Ringkanal pro Gebläselaufrad gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Ringkanalgebläse ist aus der DE 731 022 bekannt. Dieses weist zu beiden Seiten des Stators jeweils einen Ringkanalabschnitt größeren Durchmessers und einen weiter außen liegenden Ringkanalabschnitt kleineren Durchmessers, somit also eine erste und eine zweite Verdichterstufe auf, wodurch sich die radiale Abmessung eines derartigen Gebläses sehr stark vergrößert.

Ein weiteres zweistufiges Ringkanalgebläse ist aus der EP 0 459 269 B1 bekannt. Bei diesem bekannten Ringkanalgebläse sind die Ringkanäle der beiden Gebläselaufräder als Auswölbungen am Außenumfangsrand dieser Räder gebildet, die im übrigen starr miteinander verbunden bzw. einstückig gebildet sind. Nachteilig an diesen zweistufigen Ringkanalgebläse ist dessen relativ große Baugröße aufgrund des unvermeidlich großen Laufraddurchmessers und die fertigungsbedingte relativ große Undichtigkeit zwischen den beiden Stufen.

Ringkanalgebläse, auch Seitenkanalgebläse bzw. Seitenkanalverdichter genannt, dienen dazu, Luft kostengünstig auf höhere Drücke zu verdichten. Abgesehen von dem eingangs genannten Ringkanalgebläsetyp werden im Fall von zweistufigen Ringkanalgebläsen die folgenden drei Grundbauarten angewendet.

Gemäß einer ersten Grundbauart sind die beiden Stufen des Ringkanalgebläses in einem einzigen Laufrad untergebracht, das am Wellenende eines Elektromotors befestigt ist. Insbesondere sind die beiden Stufen auf den entgegengesetzten Seiten des Laufrads angeordnet. Nachteilig an dieser Bauart ist, daß aufgrund der üblichen Toleranz bei der Fertigung und bei der Spalteinstellung zwischen Laufrad und Flansch eine starke Undichtigkeit zwischen beiden Stufen unvermeidlich ist.

Die zweite Grundbauart sieht vor, daß die beiden Stufen des Ringkanalgebläses in einem einzigen Laufrad untergebracht sind, das an einem Wellenende des Elektromotors befestigt ist, wobei sich die beiden Stufen auf ein und derselben Seite des Laufrads befinden und als konzentrische Ringkanäle gebildet sind. Nachteilig bei dieser Bauart ist, daß zusätzlich zu der unvermeidlichen Undichtigkeit zwischen den beiden Stufen, auf die im Zusammenhang mit der ersten Grundbauart bereits hingewiesen wurde, eine erhöhte Baugröße durch Vergrößerung des Laufraddurchmessers in Kauf werden muß. Außerdem werden die Spalttoleranzen zwischen dem Gebläselaufrad und Flansch mit steigendem Durchmesser wegen der Winkelungenauigkeit zwischen Welle und Motorlagerschild immer größer.

Die dritte Grundbauart sieht eine erste Gebläseradstufe an dem einen Wellenende des Elektromotors und die zweite Gebläseradstufe am zweiten Wellenende vor. Diese Bauart zeichnet sich zwar durch eine bessere Stufenabdichtung im Vergleich zu den beiden vorstehend erläuterten Bauarten aus, hat jedoch den Nachteil einer großen Baugröße und hoher Montagekosten, da die Montage der beiden Gebläselaufräder von zwei Seite aus erfolgen muß.

Angesichts dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein zweistufiges Ringkanalgebläse der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, das bei guter Dichtigkeit und problemloser Spalteinstellbarkeit sowie geringem Platzbedarf kostengünstig herstellbar ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Demnach sind erfindungsgemäß zwei voneinander getrennte Gebläselaufräder vorgesehen, die auf den einander zu weisenden Seiten Ringkanalabschnitte haben, die durch jeweilige Ringkanalabschnitte eines scheibenförmigen Stators zu vollständigen Ringkanälen ergänzt werden, welcher Stator zwischen den beiden Gebläselaufrädern angeordnet ist. Mit anderen Worten sind die Schaufelseiten der beiden Gebläselaufräder aufeinander zu gerichtet, und die Ringkanäle werden durch ein Zwischenstück, den Stator, zusammen mit den Gebläselaufrädern definiert, wobei der Stator zu diesem Zweck passende Ringkanal­ abschnitte aufweist.

Die erfindungsgemäße Anordnung mit getrennten Gebläselaufrädern und sandwichartig dazwischen angeordnetem scheibenförmigen Stator erlaubt problemlos eine genaue Spalteinstellung zwischen den beiden Gebläselaufrädern und dem dazwischenliegenden Stator. Außerdem gewährleistet diese Anordnung eine sehr gute Abdichtung der Gebläsestufen in bezug aufeinander. Durch die Aufteilung einer ersten Gebläsestufe zu einer Seite des Stators und einer zweiten Gebläsestufe zur anderen Seite des Stators ist eine äußerst kompakte Anordnung für eine zweistufige Verdichtung geschaffen worden. Dabei überlappen sich die Ringkanäle des Stators in der axialen Projektion annähernd zur Hälfte, wodurch ein kompakter Aufbau des Ringkanalgebläses geschaffen wird. Ferner ist eine derartige Anordnung Gebläselaufrad/Stator/Gebläselaufrad kostengünstig herstellbar und montierbar. Wenn diese Anordnung aus Gebläselaufrad/Stator/Gebläselaufrad außerdem am Ende einer Antriebswelle angeordnet ist, wird ein kompakter Aufbau des zweistufigen Ringkanalgebläses gewährleistet.

Durch den erfindungsgemäß zwischen den beiden Gebläselaufrädern angeordneten Stator wird außerdem der Vorteil erzielt, die beiden Ringkanalgebläsestufen durch einen kurzen Verbindungskanal problemlos verbinden zu können, der sich durch den Stator hindurch zwischen den auf den beiden Statorseiten gebildeten Ringkanalabschnitten erstreckt. Vorteilhafterweise ist der Verbindungskanal für diese Ringkanalabschnitte auf kürzest möglichem Weg gebildet. Zusätzliche externe Leitungsverbindungen entfallen dabei vollständig, wodurch Stömungsverluste minimiert werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Anordnung Gebläselaufrad/Stator/Gebläselaufrad von einem mit dem Stator fest verbundenen Gehäuse umschlossen. Dieses Gehäuse kann beispielsweise zweiteilig gebildet sein, wobei das eine Gehäuseteil über seinen Außenrand mit der einen Statorseite und das andere Gehäuseteil mit der anderen Statorseite in derselben Weise verbunden ist. Auch diese Ausbildung des Gehäuses trägt zu einer genauen Spalteinstellung zwischen Gebläselaufrädern und zugehörigem Ringkanal bei.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der vorliegenden Erfindung durchsetzt die Antriebswelle eine zentrale Bohrung im Stator, und der in diesem Bereich vorgesehene Spalt kann zusätzlich durch eine Ringdichtung abgedichtet werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert; die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen teilweisen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße zweistufige Ringkanalgebläse.

Das in der Figur gezeigte zweistufige Ringkanalgebläse umfaßt eine Antriebswelle 1, die bevorzugt die Abtriebswelle eines nicht gezeigten Elektromotors bildet, der in einem Gehäusesockel 2 enthalten ist. Die Antriebswelle 1 trägt zwei getrennte Gebläselaufräder 3 und 4, von denen das Gebläselaufrad 3 am Abschlußende der Antriebswelle 1 angeordnet ist, während das andere Gebläselaufrad 4 einwärts von diesem Wellenende angeordnet ist. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die kreisscheibenförmigen Gebläselaufräder 3 und 4 zumindest in etwa gleich groß gebildet.

Zwischen den beiden Gebläselaufrädern 3 und 4 ist erfindungsgemäß ein scheibenförmiger, bevorzugt kreisscheibenförmiger Stator 5 angeordnet, dessen zentrale Bohrung unter Belassung eines Ringspalts von der Antriebswelle 1 durchsetzt ist und bei der dargestellten Ausführungsform sitzt in diesem Ringspalt eine Ringdichtung 6, die jedoch nicht obligatorisch ist.

Die Anordnung aus Gebläselaufrad 3/Stator 5/Gebläselaufrad 4 ist von einem zweiteiligen Gehäuse umschlossen, von welchem ein in der Zeichnung unteres Gehäuseteil 7 einstückig mit dem Gehäusesockel 2 gebildet ist, in welchem der Elektromotor aufgenommen ist. Dieses untere Gehäuseteil 7 ist fest mit der Unterseite des Stators 5 verbunden und so dimensioniert, daß zwischen dem unteren Gehäuseteil 7 und dem in diesem aufgenommenen Gebläuselaufrad 4 ein Spaltraum 9 verbleibt. Das obere Gehäuseteil 8 ist mit der Oberseite des Stators 5 fest verbunden und zwischen dem im oberen Gehäuseteil 8 aufgenommenen Gebläselaufrad 3 und dem oberen Gehäuseteil ist ein Spaltraum 10 belassen. Die Bezeichnungen "obere" und "untere" beziehen sich ausschließlich auf die zeichnerische Darstellung; Das Ringkanalgebläse ist selbstverständlich auch in anderen Gebrauchspositionen einsetzbar.

In den aneinander grenzenden Seitenflächen des Gebläselaufrads 3, des Gebläselaufrads 4 und des dazwischen angeordneten Stators 5 sind Ringkanäle gebildet. Diese Ringkanäle bestehen jeweils aus einem feststehenden Ringkanalabschnitt auf Seiten des Stators 5 und einem rotierenden Ringkanalabschnitt 11 bzw. 13 auf Seiten der Gebläselaufräder 3 und 4, welche Ringkanalabschnitte gemeinsam die jeweiligen Ringkanäle festlegen. Auf der zum Stator 5 weisenden Seite des Gebläselaufrads 3 ist ein kreisförmiger Ringkanalabschnitt 11 halbkreisförmigen Querschnitts gebildet, der seine Entsprechung auf der angrenzenden Statorseite in einem kreisförmigen Ringkanalabschnitt 12 mit halbkreisförmigen Querschnitt findet.

In ähnlicher Weise ist in der zum Stator 5 weisenden Seite des Gebläselaufrads 4 ein kreisförmiger Ringkanalabschnitt 13 halbkreisförmigen Querschnitts gebildet, der seine Entsprechung auf der angrenzenden Seite des Stators 5 findet, wo ein kreisförmiger Ringkanalabschnitt 14 halbkreisförmigen Querschnitts gebildet ist. Die der Luftförderung dienende Beschaufelung ist in den rotierenden Ringkanalabschnitten 11 bzw. 13 vorgesehen. Der durch die Ringkanalabschnitte 11 und 12 gebildete Ringkanal weist einen größeren Durchmesser auf als der durch die Ringkanalabschnitte 13 und 14 gebildete Ringkanal, während letzterer einen größeren Querschnitt hat als der durch die Ringkanalabschnitte 11 und 12 gebildete Ringkanal. In dem aus den Ringkanalabschnitten 11 und 12 gebildeten Ringkanal ist somit eine höhere Verdichtung (2. Stufe) möglich, als in dem aus den Ringkanalabschnitten 13 und 14 gebildeten Ringkanal der ersten Verdichtungsstufe.

Zwischen dem Ringkanalabschnitt 14 auf der Unterseite des Stators 5 und dem Ringkanalabschnitt 12 auf der Oberseite des Stators 5 ist auf kürzestem Weg ein Verbindungskanal 15 vorgesehen, um Luft aus dem Ringkanal 13, 14 zum Ringkanal 11, 12 zu übertragen.

Zwischen dem Stator 5 und den angrenzenden Gebläselaufrädern 3 und 4 ist jeweils ein schmaler Spalt belassen.

In den Ringkanal 13, 14 mündet ein Lufteinlaßkanal 16, der in die Unterseite des Stators 5 eingelassen ist und radial, ggfs. mit einer tangentialen Komponente, verläuft. In ähnlicher Weise ist an einer zum Lufteinlaßkanal 16 benachbarten Stelle des Ringkanalgebläses ein Luftauslaßkanal 17 gebildet, der ebenfalls radial, ggfs. mit einer tangentialen Komponente ausmündet. Der Lufteinlaßkanal 16 und der Luftauslaßkanal 17 steht jeweils in Übertragungsverbindung mit dem Ringkanal 13, 14.

In ähnlicher Weise steht ein Luftauslaßkanal 18 in Verbindung mit dem Ringkanal 11, 12 und ist in die Oberseite des Stators 5 eingelassen.

Das erfindungsgemäße Ringkanalgebläse kann in verschiedenen Varianten ausgeführt sein. In der dargestellten Ausführungsform mit einem Lufteinlaßkanal 16 für den Ringkanal 13, 14, zwei Luftauslaßkanälen 17 bzw. 18 und dem Verbindungskanal 15 wird Luft über den Lufteinlaßkanal 16 angesaugt und im Ringkanal 13, 14 der ersten Stufe verdichtet. Ein erster Teil der verdichteten Luft wird über den Luftauslaßkanal 17 unmittelbar genutzt, während ein zweiter Teil über den Verbindungskanal 15 in einer zweiten Druckstufe im Ringkanal 11 bzw. 12 weiter verdichtet und über den Auslaßkanal 18 einer anderen Verwendung zugeführt wird.

Die in der Figur dargestellte Ausführungsform ist beispielsweise dazu geeignet, einen mit einer Niederdruck-Zerstäuberdüse arbeitenden Brenner zu betreiben, wobei die aus dem ersten Auslaufkanal 17 austretende Teilluftmenge als Sekundärluft im Außenbereich um die Düse herum eingeführt wird, während der höher verdichtete zweite Teil der Luft über den Auslaßkanal 18 der Düse zur Zerstäubung des Brennstoffs als Primärluft zugeführt wird.

Das erfindungsgemäße Ringkanalgebläse kann jedoch auch zur ausschließlich zweistufigen Verdichtung von Luft verwendet werden. Dabei fällt in einer solchen Variante der Luftauslaßkanal 17 weg. Die im Ringkanal 13 bzw. 14 in einer ersten Stufe verdichtete Luft wird dann komplett über den Verbindungskanal 15 in die zweite Verdichtungsstufe, d. h. in dem Ringkanal 11 bzw. 12 überführt und tritt aus diesem in der höheren Verdichtung am Luftauslaßkanal 18 aus.

Gemäß einer weiteren Variante kann das erfindungsgemäße Ringkanalgebläse auch als zweiflutiges Gebläse verwendet werden, wobei sowohl der Ringkanal 13 bzw. 14 als auch der Ringkanal 11 bzw. 12 jeweils über einen Lufteinlaß und einem Luftauslaß verfügen. Die Ringkanäle können dabei gleiche Abmessungen oder auch unterschiedliche Abmessungen bezüglich Querschnitt und Durchmesser aufweisen, sodaß an den Luftauslaßkanälen 17 und 18 im ersten Falle eine Luftmenge gleichen Drucks und im letzteren Falle Luftmengen unterschiedlichen Drucks bereitgestellt werden.

In der zeichnerischen Darstellung liegen der Lufteinlaßkanal 16 und der Luftauslaßkanal 18 um 180° versetzt zueinander; dies ist in der Praxis nicht der Fall. Vielmehr liegen Lufteinlaßkanal 16 und Luftauslaßkanal 17 bevorzugt sehr nahe beieinander, sodaß ein möglichst großer Umfangswinkel für die Verdichtung nutzbar ist. Der Verbindungskanal 15 würde dann bevorzugt relativ kurz vor dem Luftauslaßkanal 17 angeordnet sein.

Es ist denkbar, um ein Gebläse für verschiedene Luftmengen bzw. Luftdrücke verwendbar zu machen, wenn der Luftauslaßkanal 17 und/oder der Verbindungskanal 15 mit ihrer Querschnitte regulierenden Mitteln versehen sind. Hierfür kommen beispielsweise Schrauben oder verschiebbare Blenden in Frage.

Statt der beschriebenen axialen Anordnung der Gehäuseteile 7 und 8 und des dazwischenliegenden Stators 5 kommt ggfs. auch eine in Umfangsrichtung geteilte Gehäuseanordnung mit achsparallelen Trennlinien in Frage. Die gezeigte Anordnung mit zwei beidseits eines feststehenden Stators angeordneten Laufrädern 3 bzw. 4 hat den Vorteil, daß das Spiel der Laufräder 3 bzw. 4 zum Stator 5 einzeln einstellbar ist, ohne daß dabei das Spiel des jeweils anderen Laufrades mit beeinflußt würde.

Claims (5)

1. Zweistufiges Ringkanalgebläse mit zwei axial nebeneinander auf einer Antriebswelle (1) angeordneten Gebläselaufrädern (3, 4) und zumindest einem Ringkanal (11, 12; 13, 14) pro Gebläselaufrad (3; 4), wobei zwischen den beiden Gebläselaufrädern (3, 4) ein scheibenförmiger Stator (5) angeordnet ist, in dessen Außenseiten jeweils Ringkanalabschnitte (12, 14) vorgesehen sind, die mit entsprechenden Ringkanalabschnitten (11, 13) in den angrenzenden Außenseiten der Gebläselaufräder (3, 4) die Ringkanäle (11, 12; 13, 14) festlegen, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Gebläselaufräder (4) mit seinem Ringkanalabschnitt (13) und dem ihm zugewandten Ringkanalabschnitt (14) des Stators (5) ausschließlich eine erste Verdichterstufe bildet, während das andere Gebläselaufrad (3) mit seinem Ringkanalabschnitt (11) und dem ihm zugewandten Ringkanalabschnitt (12) des Stators (5) ausschließlich eine zweite Verdichterstufe bildet, und wobei im Stator (5) zumindest ein Verbindungskanal (15) gebildet ist, der die Ringkanalabschnitte (12, 14) auf den beiden Stator-Außenseiten verbindet.

2. Ringkanalgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal (15) die Stator-Ringkanalabschnitte (12, 14) auf kürzest möglichem Weg verbindet.

3. Ringkanalgebläse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung Gebläselaufrad/Stator/Gebläselaufrad (3, 5, 4) von einem mit dem Stator (5) fest verbundenen Gehäuse (7, 8) umschlossen ist.

4. Ringkanalgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung Gebläselaufrad/Stator/Gebläselaufrad (3, 5, 4) an einem Ende der Antriebswelle (1) angeordnet ist.

5. Ringkanalgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (1) eine zentrale Bohrung im Stator (5) durchsetzt und der dort verbleibende Spalt durch eine Ringdichtung (6) abgedichtet ist.