DE20214104U1

DE20214104U1 - Seitenkanalverdichter

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Publication number: DE20214104U1
Application number: DE20214104U
Authority: DE
Original assignee: Nash Elmo Industries GmbH
Current assignee: Gardner Denver Elmo Technology GmbH
Priority date: 2002-09-12
Filing date: 2002-09-12
Publication date: 2003-04-03
Anticipated expiration: 2012-09-13
Also published as: WO2004031587A1; AU2003271574A1

Description

PatentanwälteTergau & Pohl, NürOberg,· .J J ·,.; , ; J .· Seite

2 Beschreibung

3 Seitenkanalverdichter

5 Die Erfindung betrifft einen Seitenkanalverdichter mit einem Seitenkanalgehäuse

&bgr; und einem im Seitenkanalgehäuse rotierbaren Laufrad, dessen Laufradschaufeln

7 auf einer Laufradnabe angeordnet sind, wobei sich im Bereich der Laufradnabe

&bgr; zwischen dem Laufrad und dem Seitenkanalgehäuse ein Abdichtbereich mit einer

9 laufradseitigen Dichtfäche befindet.

11 Ein derartiger Seitenkanalverdichter ist beispielsweise aus der DE 87 04 066 U1

12 zu entnehmen. Im Abdichtbereich ist zwischen den rotierbaren Teilen und den

13 feststehenden Teilen ein Dichtspalt gebildet, der mit einem vom Seitenkanalge-

14 häuse umschlossenen Seitenkanalraum, in dem die Laufradschaufeln rotieren,

15 verbunden ist. Bei der Förderung von mit Feststoff beladenen Fluiden, beispiels-

16 weise bei der Förderung von mit Staub beladenen Gasen, besteht die Gefahr,

17 dass sich im Dichtspalt Staub ablagert. Dies führt zu unerwünschten Reibungsie kräften, die unter Umständen so groß werden können, dass das Laufrad beschä-

19 digt oder sogar blockiert wird, so dass beispielsweise ein Wiederanlauf nach einer

20 Betriebspause nicht möglich ist. Gemäß der DE 87 04 066 U1 ist im Bereich des

21 Dichtungsspaltes ein am Seitenkanalgehäuse angeordneter Abstreifer vor-

22 gesehen, so dass Ablagerungen an den rotierbaren Teilen entfernt werden. Durch

23 die Anordnung des Abstreifers verringert sich die Breite des Dichtungsspalts, so

24 dass im Bereich des Abstreifers erhöhte Reibungskräfte auftreten können.

26 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen störenden Einfluss von Ablage-

27 rungen zu verhindern.

29 Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch einen Seitenkanalverdichter

so mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Danach ist vorgesehen, dass im Ab-

31 dichtbereich eine laufradseitige Dichtfläche zumindest eine schlitz- oder nutartige

32 Vertiefung aufweist.

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Patentanwälte Tergau & Pohl, Nüijiber^ · .· J*,.;,; J ,· Seite

2 Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass sich durch die Anord-

3 nung einer und vorzugsweise mehrerer Vertiefungen geeignete Strömungsver-

4 hältnisse im Abdichtbereich, also im Dichtspalt, ausbilden, so dass Ablagerungen

5 auf der Wand des Gehäuses vermieden werden. Denn aufgrund der Vertiefung &bgr; bildet sich beim Betrieb im Bereich der Laufradnabe, in der die Vertiefung ange-

7 bracht ist, eine umlaufende Strömung mit hoher Geschwindigkeit aus. Diese führt

&bgr; dazu, dass in den Dichtspalt eingetretene Partikel sich nicht ablagern und quasi in

9 Schwebe gehalten werden. Falls es dennoch zu Ablagerungen kommt, werden

10 diese aufgrund der Strömungsverhältnisse wieder abgetragen. Durch die

11 Anordnung der Vertiefung wird daher neben der Vermeidung von Ablagerungen

12 auch ein Abschab- oder Abkratzeffekt erzielt.

14 In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Vertiefung im Wesentlichen quer zu

is einer Rotationsrichtung des Laufrades orientiert. Durch diese Maßnahme werden

is besonders effiziente Strömungsverhältnisse ausgebildet und zudem kann die Ver-

17 tiefung in einfacher Weise den gesamten kritischen Bereich der Dichtfläche que-

18 rend ausgebildet werden.

20 Bevorzugt ist die Vertiefung zu dem vom Seitenkanalgehäuse umschlossenen

21 Seitenkanalraum, in dem die Laufradschaufeln beim Betrieb rotieren, offen. Es ist

22 also ein offener Strömungsweg zwischen der Vertiefung und dem Seitenkanal-

23 raum gebildet, was von Vorteil für die Ausbildung der gewünschten umlaufenden

24 Strömung im Bereich der Laufradnabe ist.

26 In einer zweckdienlichen Weiterbildung erstreckt sich die Vertiefung über den ge-

27 samten Abdichtbereich, also über die gesamte laufradseitige Dichtfläche. Dadurch

28 ist gewährleistet, dass sich an keiner Stelle Ablagerungen ausbilden. Alternativ

29 hierzu kann die Vertiefung natürlich auch nur auf besonders kritische Teilbereiche so begrenzt sein.

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Patentanwälte Tergau& Pohl, Nürpberg_# ' _# · ··,.·,· J" ,· ^Seite

&igr; Üblicherweise ist die Laufradnabe gebildet durch ein scheibenförmiges Nabenteil

2 und einem schaufelseitigen, sich an den Rand des Nabenteils anschließenden

3 Tragring, auf dem die einzelnen Laufradschaufeln angeordnet sind. Der Tragring

4 überragt das Nabenteil beidseitig, so dass die Laufradnabe im Querschnitt gese-

5 hen im Übergangsbereich zwischen Tragring und Nabenteil T-förmig ausgebildet

6 ist. Das Seitenkanalgehäuse ist komplementär hierzu ausgebildet, so dass der

7 Abdichtbereich und damit der Dichtspalt einen stufenförmigen Verlauf einnimmt.

&bgr; Zweckdienlicherweise ist die Vertiefung an den stufenförmigen Verlauf angepasst.

9 Hierdurch strömt die sich ausbildende umlaufende Strömung in der Nabe mög-

10 liehst nahe an der gehäuseseitigen Dichtfläche vorbei und verhindert ein dortiges

11 Ablagern in effizienter Weise.

13 Bevorzugt weist dabei die Vertiefung in durch den stufenförmigen Verlauf gebil-

14 deten Teildichtflächen unterschiedliche Tiefen auf. Durch diese Maßnahme der is unterschiedlichen Tiefen können die Strömungsverhältnisse innerhalb der Ver-16 tiefung an die jeweiligen Erfordernisses angepasst und eingestellt werden.

18 In einer alternativen Ausgestaltung folgt die Vertiefung dem stufenförmigen Ver-

19 lauf nur näherungsweise und unter Vermeidung von abrupten Umlenkungen. Da-

20 durch wird eine homogene, gleichmäßige Strömung ausgebildet und das Entste-

21 hen von Wirbelgebieten oder Toträumen, in denen die Gefahr von Anbackungen

22 besteht, vermieden.

24 Vorzugsweise verläuft zur Vermeidung von abrupten Umlenkungen die Vertiefung

25 schräg in Richtung zu dem vom Seitenkanalgehäuse umschlossenen Seitenkanal-

26 raum. Weiterhin ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Vertiefung unter Ausbil-

27 dung einer Rundung von einem radialen Verlauf in Richtung des Laufrads entlang

28 des Nabenteils in den schrägen Verlauf übergeht.

30 Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung ist zusätzlich auch auf der gehäuse-

31 seitigen Dichtfläche zumindest eine nutartige Vertiefung angeordnet. Durch die

32 Anordnung einer gehäuseseitigen Vertiefung werden Ablagerungen auf den rotie-

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Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg· .; ··..·.· J " .* ^Seite

&igr; renden Teilen vermieden. Für die gehäuseseitige Vertiefung gelten die gleichen

2 Überlegungen wie für die laufradseitigen Vertiefungen. Diese gehäuseseitige Ver-

3 tiefung weist daher bevorzugt die gleichen vorteilhaften Ausgestaltungen wie die

4 laufradseitige Vertiefung auf.

6 Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung

7 näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischen Darstellungen:

9 Fig. 1 eine ausschnittsweise Schnittansicht durch einen Seitenkanalver-

10 dichter,

11 Fig. 2a eine Schnittansicht im Bereich der Laufradschaufel gemäß einer er-

12 sten Ausführungsform und

&eegr; Fig. 2b eine Ansicht dieser ersten Ausführungsform in Blickrichtung llb-llb &eegr; gemäß Fig. 2a,

is Fig. 3a,3b zu den Fig. 2a,2b korrespondierende Ansichten einer zweiten Aus-16 führungsform.

18 Nach Fig. 1 umfasst ein Seitenkanalverdichter 2 eine Antriebseinheit 4, über die

ig eine Welle 6 antreibbar ist. Mit der Welle 6 ist eine Laufradnabe 8 eines Lauf-

20 rads 10 verbunden. Die Laufradnabe 8 umfasst ein scheibenförmiges Naben-

21 teil 12, das randseitig in einen Tragring 14 übergeht. Auf dem Tragring 14 sind

22 Laufradschaufeln 16 angeordnet. Beim Betrieb werden über die sich in Axial-

23 richtung 18 erstreckende Welle 6 das Laufrad 10 mit seinem sich in Radialrich-

24 tung 20 erstreckenden Nabenteil 12 und damit die Laufradschaufeln 16 in Ro-

25 tationsrichtung 22 angetrieben.

27 Das Laufrad 10 ist in einem zweiteiligen Seitenkanalgehäuse 24 angeordnet, wel-

28 ches im Bereich der Laufradschaufeln 16 einen Seitenkanalraum 26 umschließt,

29 in dem die Laufradschaufeln 16 beim Betrieb rotieren. Die beiden Gehäuseteile

so des Seitenkanalgehäuses 24 sowie das Seitenkanalgehäuse 24 und die Antriebs-

31 einheit 4 sind mit Verbindungselementen 28 aneinander befestigt.

(N:\AN\02489G.doc) IeIaJe Speicherung:

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&igr; Der Tragring 14 weist eine größere Breite als das Nabenteil 12 auf und überlappt

2 dieses beidseitig symmetrisch, so dass im Verbindungsbereich zwischen Trag-

3 ring 14 und Nabenteil 12 das Laufrad 10 eine in etwa T-förmige Querschnitts-

4 geometrie ausbildet. Das Seitenkanalgehäuse 24 folgt dieser T-förmigen Geome-

5 trie und ist im Bereich der Laufradnabe 8 unter Ausbildung eines Abdichtbe-

6 reichs 29 der Kontur der Laufradnabe 8 angepasst. Der Abdichtbereich 29 weist

7 einen Dichtspalt 30 auf, der von einer laufradseitigen Dichtfläche 31 und einer &bgr; gehäuseseitigen Dichtfläche 31b begrenzt ist.

10 Beim Fördern von feststoffbeladenen Fluiden besteht die Gefahr, dass in den

11 Dichtspalt 30 Feststoffteile eindringen, sich dort ablagern und damit zu einer Stö-

12 rung des Betriebs führen können. Um diese Ablagerungen zu vermeiden und -

13 sofern welche entstehen sollten - die Ablagerungen auch zu entfernen, sind

14 Vertiefungen 32 vorgesehen, wie sie in den Fig. 2a,2b, 3a,3b dargestellt sind. Die is Vertiefungen 32 sind in den dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils an der

16 laufradseitigen Dichtfläche 31a ausgebildet. Sie sind lediglich an einer Seite der

&igr;? Laufradnabe 8 dargestellt. Um Ablagerungen auf beiden Seiten bezüglich der

18 durch das Nabenteil 12 gebildeten Symmetrieebene zu verhindern, sind die

19 Vertiefungen 32 beidseitig dieser Symmetrieebene ausgebildet. Dabei können die

20 Vertiefungen 32 auf den beiden Seiten der Symmetrieebene in Rotationsrichtung

21 22 versetzt zueinander oder auch gleichlaufend zueinander angeordnet sein. Die

22 einzelnen Vertiefungen 32 sind dabei bevorzugt unter bestimmten

23 Winkelabständen insbesondere äquidistant zueinander um den gesamten Umfang

24 der Laufradnabe 8 angeordnet. Die Vertiefungen 32 verlaufen senkrecht zur

25 Rotationsrichtung 22 und erstrecken sich jeweils über den gesamten

26 Abdichtbereich und insbesondere bis zum Seitenkanalraum 26, sind also zu

27 diesem hin offen. Sie weisen eine Nuttiefe t und eine Nutbreite b auf.

29 Neben den dargestellten Vertiefungen 32 in der laufradseitigen Dichtfläche 31a

so sind vorzugsweise zusätzlich weitere, nicht dargestellte Vertiefungen auf der

31 gehäuseseitigen Dichtfläche 31 b angeordnet, die ähnlich oder identisch zu den

32 laufradseitigen Vertiefungen 32 ausgebildet sind.

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2 Wie sich insbesondere aus der Fig. 2a entnehmen lässt, weist der Abdichtbe-

3 reich 29 einen in etwa stufenförmigen Verlauf auf. Und zwar erstreckt er sich zu-

4 nächst in Radialrichtung 20 entlang des Nabenteils 12, verläuft anschließend in

5 Axialrichtung 18 an der Unterseite des Tragrings 14 entlang, um anschließend

&bgr; wieder in ein radiales Teilstück überzugehen. Wie aus Fig. 2a zu entnehmen ist,

7 ist die Vertiefung 32 diesem stufenförmigen Verlauf angepasst. Dabei sind für die

&bgr; unterschiedlichen Teilstücke unterschiedliche Nuttiefen t vorgesehen. Und zwar ist

9 entlang des Nabenteils 12 eine deutlich geringere Nuttiefe t als unterhalb des

10 Tragrings 14 vorgesehen. Die Vertiefung 32 weist in ihren Übergangsbereichen

11 zwischen ihren axialen und radialen Teilstücken jeweils Rundungen 36 auf.

13 Beim Betrieb wird durch die Rotation des Laufrads 10 im Nabenbereich aufgrund

&mgr; der Anordnung der Vertiefungen 32 eine in Rotationsrichtung 22 umlaufende

is Strömung ausgebildet. Durch diese Strömung werden Staubpartikel, die in den

16 Dichtspalt 30 gelangen, in Schwebe gehalten und aufgewirbelt, so dass sie sich

&eegr; nicht an den Wänden des Seitenkanalgehäuses 24 ablagern können bzw. derar-

18 tige Ablagerungen abkratzen oder abtragen.

20 Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3a ist die Vertiefung 32 dem stufenförmi-

21 gen Verlauf nur näherungsweise angepasst. Und zwar verläuft der Boden der

22 Vertiefung 32 an der Unterseite des Tragrings 14 nicht in Axialrichtung 18, wie

23 dies bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2a vorgesehen ist, sondern er ver-

24 läuft zu dieser Axialrichtung 18 schräg, weist also zu dieser einen Winkel &agr; auf.

25 Durch diese Maßnahme nimmt die Nuttiefe t in Richtung zum Seitenkanalraum

26 kontinuierlich zu. Gleichzeitig sind durch diese Maßnahme abrupte Übergänge

27 zwischen den einzelnen Teilstücken der Vertiefung 32 vermieden. Wie auch be-

28 reits beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2a geht das radiale Teilstück unter Aus-

29 bildung einer Rundung 36 in das nunmehr schräge Teilstück über.

31 Die Wahl der Nuttiefe t, der Nutbreite b und des Winkels &agr; sind innerhalb von

32 Randbedingungen weitgehend frei wählbar. Diese Randbedingungen sind ins-

(N:\AN\02489G.doc) letz* Sf*icji£i;ijig;

Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg· .· J ·&ldquor;.{.· j " ,*

&igr; besondere der gewünschte Effekt der Vermeidung von Ablagerungen und die Beibehaltung einer gewünschten Kennlinie des Seitenkanalverdichters 2.

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Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg* , : j ·.,· . · * * ,· Seite -|

Bezugszeichenliste

2	Seitenkanalverdichter
4	Antriebseinheit
6	Welle
8	Laufradnabe
10	Laufrad
12	Nabenteil
14	Tragring
16	Laufradschaufel
18	Axialrichtung
20	Radialrichtung
22	Rotationsrichtung
24	Seitenkanalgehäuse
26	Seitenkanalraum
28	Verbindungselemente
29	Abdichtbereich
30	Dichtspalt
31a	laufradseitige Dichtfläche
31b	gehäuseseitige Dichtfläche
32	Vertiefung
34	Dichtfläche
36	Rundung
t	Nuttiefe
b	Nutbreite
a	Winkel

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Claims

1. Seitenkanalverdichter (2) mit einem Seitenkanalgehäuse (24) und einem im Seitenkanalgehäuse (24) rotierbaren Laufrad (10), dessen Laufradschaufeln (16) auf einer Laufradnabe (8) angeordnet sind, wobei sich im Bereich der Laufradnabe (8) zwischen dem Laufrad (10) und dem Seitenkanalgehäuse (24) ein Abdichtbereich (29) mit einer laufradseitigen Dichtfläche (31a) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass die laufradseitige Dichtfläche (31a) zumindest eine nutartige Vertiefung (32) aufweist.

2. Seitenkanalverdichter (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (32) im Wesentlichen quer zu einer Rotationsrichtung (22) des Laufrads (10) orientiert ist.

3. Seitenkanalverdichter (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (32) zu einem vom Seitenkanalgehäuse (24) umschlossenen Seitenkanalraum (26) offen ist.

4. Seitenkanalverdichter (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (32) sich über den gesamten Abdichtbereich (29) erstreckt.

5. Seitenkanalverdichter (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (31a) im Querschnitt gesehen einen stufenförmigen Verlauf aufweist und die Vertiefung (32) an den stufenförmigen Verlauf angepasst ist.

6. Seitenkanalverdichter (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (32) in durch den stufenförmigen Verlauf gebildeten Teildichtflächen unterschiedliche Tiefen (t) aufweist.

7. Seitenkanalverdichter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (31a) im Querschnitt gesehen einen stufenförmigen Verlauf aufweist, die Vertiefung (32) diesem stufenförmigen Verlauf jedoch nur näherungsweise und unter Vermeidung von abrupten Umlenkungen folgt.

8. Seitenkanalverdichter (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (32) schräg in Richtung zu dem vom Seitenkanalgehäuse (24) umschlossenen Seitenkanalraum (26) verläuft.

9. Seitenkanalverdichter (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (32) sich zunächst in Radialrichtung (30) des Laufrads (10) erstreckt und anschließend unter Ausbildung einer Rundung (36) in den schrägen Verlauf in Richtung Seitenkanalraum (26) übergeht.

10. Seitenkanalverdichter (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer gehäuseseitigen Dichtfläche (31b) zumindest eine nutartige Vertiefung angeordnet ist.