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Die
Erfindung betrifft einen Seitenkanalverdichter mit einem Gehäuseteil
und einem in diesem um eine axiale Drehachse drehbar angeordneten Laufrad,
welches zum Gehäuseteil
um einen Dichtspalt beabstandet ist.
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Ein
derartiger Seitenkanalverdichter ist beispielsweise aus der
DE 100 41 332 C1 oder
der
EP 0 708 248 B1 zu
entnehmen. Bei einem Seitenkanalverdichter wird der Wirkungsgrad
wesentlich mit bestimmt durch einen Leckstrom, welcher sich aufgrund der
Druckverhältnisse über den
Dichtspalt hinweg zwischen einem vom Gehäuseteil gebildeten Seitenkanal
und einer Laufradnabe des Laufrads ausbildet. Für einen möglichst hohen Wirkungsgrad
ist ein derartiger Leckstrom zu vermeiden. Hierzu wird üblicherweise
eine Dichtvorrichtung zum Verschließen des Dichtspalts zwischen
dem Laufrad und dem Gehäuseteil
vorgesehen. Gemäß der
DE 100 41 332 C1 oder
der
EP 0 708 248 B1 ist
ein als Dichtungsband ausgeführter
Dichtring aus Kunststoff oder einer Metallfolie vorgesehen, welcher
mit Hilfe eines Halterings gegen das Gehäuseteil mittels Fixierungsschrauben
verspannt ist. Gemäß der
DE 100 41 332 C1 ist
der Dichtring als ein geschlitzter Ring ausgebildet, so dass er
aufgeweitet werden kann, um den Spalt zum Laufrad hin möglichst
zu minimieren.
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Beim
Betrieb des Seitenkanalverdichters besteht allerdings aufgrund der
variierenden Temperatur- und Druckbelastung die Gefahr, dass sich
der Dichtring in nicht definierter Art und Weise bewegt, also zwischen
den Fixierungsschrauben sowohl in axialer als auch in radialer Richtung
wandert. Zum einen können
hierdurch unerwünschte
Leckströme auftreten.
Zum anderen besteht die Gefahr eines erhöhten Verschleißes des
Dichtrings, was letztendlich zu dauerhaften Einbußen des
Wirkungsgrads und zu einer dauernden Kennlinienverschlechterung
führt. Zudem
ist für
eine möglichst
genaue Abdichtung des Dichtspalts eine sehr genaue und exakte und
damit aufwändige
und kostenintensive Montage des Dichtrings mit dem Haltering und
den Fixierschrauben notwendig.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Seitenkanalverdichter
anzugeben, welcher auch über
eine lange Betriebsdauer hohe Wirkungsgrade erzielt.
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Die
Aufgabe wird gemäß der Erfindung
gelöst
durch einen Seitenkanalverdichter mit einem Gehäuseteil und einem in diesem
um eine axiale Drehachse drehbar angeordneten Laufrad, welches zum Gehäuseteil
um einen Dichtspalt beabstandet ist, wobei das Gehäuseteil
oder das Laufrad eine umlaufende und zum Dichtspalt orientierte
Nut aufweist, in der ein in den Dichtspalt reichender Dichtring
aus einem elastischen Material formschlüssig einliegt. Als elastisches
Material wird vorzugsweise ein Elastomer verwendet. Unter formschlüssig in
der Nut einliegend wird hierbei verstanden, dass die Nut entweder
U- oder halbkreisförmig
ausgebildet ist und der Dichtring sich an den gegenüberliegenden
Wandungsbereichen abstützt.
Als Dichtring wird hierbei insbesondere ein handelsüblicher
Gummi-Dichtring
verwendet.
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Die
Verwendung eines solchen hoch elastischen Dichtrings gegenüber den
bisherigen bekannten aus Teflon oder Metall bestehenden Dichtringen ist
darin zu sehen, dass er aufgrund seiner hoch elastischen Eigenschaften
dauerhaft eine sichere und zuverlässige Abdichtung des Dichtspalts
gewährleistet. Darüber hinaus
ist eine einfache Montage ohne aufwändigen Justageaufwand ermöglicht,
da sich der Gummi-Dichtring aufgrund seiner elastischen Eigenschaften
automatisch an die vorgegebene Geometrie anpasst, d.h. Fertigungstoleranzen
beim Laufrad oder beim Gehäuseteil
werden durch die Elastizität des
Dichtrings ausgeglichen.
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Als
Material für
das Laufrad bzw. das Gehäuseteil
wird üblicherweise
Aluminium verwendet. Ein weiterer Vorteil des in den Dichtspalt
hinein reichenden Dichtrings im Vergleich zum Stand der Technik ist
in verbesserten Notlaufeigenschaften zu sehen. Die Notlaufeigenschaften
werden nämlich
durch die Materialpaarung Aluminium/Elastomer günstig beeinflusst, d.h. bei
einer – im
normalen Betrieb unerwünschten – Berührung. zwischen
dem Dichtring und dem rotierenden Laufrad kommt es nicht zu einem übermäßig hohen
Verschleiß und
es tritt keine gravierende Schädigung
des Seitenkanalverdichters auf.
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Vorzugsweise
sind zur Befestigung des Dichtrings keine Befestigungselemente vorgesehen und
der Dichtring wird alleine aufgrund seiner elastischen Eigenschaften
in der Nut gehalten.
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Zweckdienlicherweise
ist der Dichtring derart beschaffen und angeordnet, dass er bei
einer Volumenänderung
des Gehäuseteils
bzw. des Laufrads während
des Betriebs des Seitenkanalverdichters automatisch diese Volumenänderung
ausgleicht. Die insbesondere durch Erwärmung entstehende Ausdehnung
der stehenden und rotierenden Teile des Seitenkanalverdichters führt daher
nicht zum An- oder Abschleifen des Dichtrings. Ein solches An- oder
Abschleifen würde
unter Umständen
zum Ausfall des Seitenkanalverdichters führen. Aufgrund seiner elastischen
Eigenschaften wächst
daher der Dichtring bei einer Volumenzunahme mit bzw. schrumpft
anschließend
wieder bei einer Volumenreduzierung.
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Insbesondere
aufgrund des sich an die Volumenänderung
automatisch anpassenden Dichtrings können sehr geringe Spaltmaße zwischen
dem Dichtring und dem rotierenden Laufrad eingestellt werden, ohne
dass die Gefahr einer Beschädigung
besteht. Auch erlauben die guten Notlaufeigenschaften sehr geringe
Spaltmaße.
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Zweckdienlicherweise
ist vorgesehen, dass die Nut im feststehenden Gehäuseteil
angeordnet ist. Diese Nut wird in einfacher Weise durch eine Drehoperation
in den Aluminiumkörper
des Gehäuseteils eingebracht.
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Aufgrund
der Abdichtung über
den in der Nut einliegenden Dichtring sind darüber hinaus keine aufwändigen Geometrien
des Gehäuseteils
bzw. des Laufrads erforderlich, wie beispielsweise Vorsprünge und
Eingriffe nach Art von Labyrinth- Dichtungen o.dgl.
Insgesamt ist daher die Unterseite des Laufrads, mit der dieser
das Gehäuseteil
mit dem darin einliegenden Dichtring überragt, als plane, zylindrische
Fläche
ausgebildet. Insgesamt zeichnet sich der Seitenkanalverdichter daher
durch eine einfache geometrische Ausbildung des Laufrads sowie des Gehäuseteils
im Dichtungsbereich aus.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird anhand der einzigen Figur näher erläutert. Diese zeigt beispielhaft
anhand einer schematischen Querschnittsdarstellung einen Ausschnitt
aus einem Seitenkanalverdichter im Bereich des Seitenkanals.
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Der
Seitenkanalverdichter weist ein zweiteiliges Gehäuse mit einem Gehäusegnandteil 2 und
einem Gehäusedeckel 4 auf.
Im Gehäuse
ist ein Laufrad 6 angeordnet, welches um eine axiale Drehachse drehbar
gelagert ist. In der Figur ist die Axialrichtung 8 durch
einen Doppelpfeil angedeutet. Das Laufrad 6 wird über einen
hier nicht dargestellten Antriebsmotor und über eine Antriebswelle angetrieben.
Das Laufrad 6 weist ein Nabenteil 10 auf, welches
sich in Radialrichtung 12 erstreckt und endseitig in einem Tragring 14 endet,
auf den über
den Umfang verteilt eine Vielzahl von einzelnen Förderschaufeln 16 angeordnet
sind. Der Tragring 14 übersteht
im Ausführungsbeispiel
beidseitig in Axialrihtung 8 das Nabenteil 10.
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Zwischen
dem Laufrad 6 und den beiden Gehäuseteilen 2,4 befindet
sich ein als Dichtspalt 18 bezeichneter Spalt, welcher
zur Vermeidung von Leckströmen
abzudichten ist. Die Gehäuseteile 2,4 sind im
Wesentlichen der Kontur des Laufrads 6 angepasst und zwar
insbesondere im Bereich des Nabenteils 10 sowie des Tragrings 14.
Hierdurch überragt das
Laufrad 6 mit seinem Tragring 14 beidseitig in Axialrichtung 8 sowohl
eine Teilfläche
des Gehäusegrundteils 2 als
auch eine Teilfläche
des Gehäusedeckels 4.
Diese beiden Teilflächen
der Gehäuseteile 2,4 erstrecken
sich daher in Axialrichtung 8 und sind umlaufend als im
Wesentlichen zylindrische Flächen ausgebildet.
In diesen umlaufenden Flächen
ist eine im Querschnitt gesehen U-förmige oder halbkreisförmige Nut 20 eingearbeitet.
In jeder dieser Nuten 20 liegt jeweils ein Gummi-Dichtring 22 ein.
Dieser ragt hierbei in den Dichtspalt 18 hinein und verringert
somit den verbleibenden Spalt zwischen den Teilflächen der
Gehäuseteilen 2,4 und
der Unterseite 24 des Tragrings 14. Diese Unterseite 24 ist
hierbei als eine plane zylindrische Fläche ausgebildet.
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Aufgrund
seiner elastischen Eigenschaften liegt der Dichtring 22 mit
Spannung in der Nut 20 ein. Bei der Montage wird der Dichtring 22 daher
in einfacher Weise zunächst
etwas aufgedehnt, um sich dann in der Nut 20 wieder zusammenzuziehen.
Die Montage ist daher denkbar einfach und bedarf keiner besonderer
Justiermaßnahmen.
Ein wesentlicher Vorteil des Gummi-Dichtrngs 22 ist darin
zu sehen, dass er bei Volumenänderung,
insbesondere infolge von Temperaturschwankungen beim Betrieb, mitwächst bzw.
mitschrumpft. Der verbleibenden Spalt zur Unterseite 24 hin
bleibt daher weitgehend unverändert.
Aufgrund der an die Volumenänderung
angepassten Änderung
des Dichtrings 22 besteht keine Gefahr einer unkontrollierten
Bewegung. Insbesondere ist aufgrund des formschlüssigen Einliegens in der Nut 20 ein
axiales Ausweichen nicht ermöglicht. Aufgrund
des Mitwachsens bzw. Mitschrumpfens ist die Gefahr des Anschleifens
und Abschleifens des Dichtrings 22 gering. Darüber hinaus
sind aufgrund der Materialpaarung Aluminium/Elastomer gute Notlaufeigenschaften
erzielt, d.h. selbst wenn der Tragring 14 auf den Dichtring 22 schleift,
ist noch ein Notbetrieb ohne gravierende Schadensfolgen möglich.
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Im
Ausführungsbeispiel
ist die Nut 20 mit dem Dichtring 22 an der sich
in Axialrichtung 8 erstreckenden Teilfläche der beiden Gehäuseteil 2,4 angeordnet.
Prinzipiell besteht die Möglichkeit,
die Nut 20 mit dem einliegenden Dichtring 22 an
der Unterseite 24 des Tragrings 14 vorzusehen.
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- 2
- Gehäusegrundteil
- 4
- Gehäusedeckel
- 6
- Laufrad
- 8
- Axialrichtung
- 10
- Nabenteil
- 12
- Radialrichtung
- 14
- Tragring
- 16
- Förderschaufel
- 18
- Dichtspalt
- 20
- Nut
- 22
- Dichtring
- 24
- Unterseite