DE2163011A1 - Seitenkanalverdichter - Google Patents

Description

Dipl.-Im-. Ulrich R ο h s, 51G5 Laurensberg,

Bezeichnung: Seitenkanal verdichter

Die Erfinrk:nn betrifft einen Seitenkanalverdichter mit einem Laufrad, dessen Schaufein in einem im wesentlichen als Torus ausrebi1deten Förderraum des Verdientergehäuses umlaufen.

DLirch riis DT-OS 1 921 94 5 i^t eine Seihenkanslpumpe bekannt η e uj orden, die mit finer A χ i glstrnmung arbeitet. IU i e in der Einleiturn zu dieser OffenlegungsEchrift ausgeführt ist, durden bisher Seitenkanalverdichter mit Axialströmunqen deshalb bevorzugt, in eil sie sich einfacher berechnen ließen. Seitenkanalverdichter mit radialer Beschaufelung lassen sich nach herrschender Meinung nicht berechnen, so daß man zur Ermittelung des Zusammenhanges zwischen Uolumendurchsatz und Druck wegen der komplexen Strömung auf empirische Daten angewiesen ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache robuste Bau^Fnrm eines radiale Strömungen erzeugenden

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Seitenkanalverdichter zu schiffen, dessen Schaufel stel lung bestmögliche Verhältnisse von Volumendurchsatz und Druck snuiie einen stoßfreien S trömunqspi η t ri tt in den Sch?iufeJ-krnnz gewährleistet.

Die Erfindung qeht von einer aufgefundenen Berechnungnu/eise der Schaufeluiinkel aus, die hier lediglich hinsichtlich ihres Optimalbereiches von Interesse ist.

Die Erfindung ujird darin gesehen, daß die Schaufeln nach v/onuärts gekrümmte Radialschaufeln sind und daß die Außenanste1 Iminkel der Schaufeln kleiner sind als die Innenans te 1 1 winkel . Dabei sind die Außenanstel Iwinkel zweckmäßig kleiner als 45 , vorzugsweise 3D - 15 , und die Innenanstellwinkel größer als 45 , vorzugsweise 60 - 15

Innerhalb dieser Rereiche stellen sich optimale Strömungszυstände ein.

Ein weiteres wesentliches (Ylerkmal der Erfindung besteht darin, daß der Einlaß für das Fördermedium entgegengesetzt der Strömungsrichtung, d.h. der Drehrichtung des Laufrades, angeordnet ist. Durch diese Maßnahme wird ein stoßfreier Eintritt des Strömungsmediums in den Schauf elkr .-anz erzielt.

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Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der Winkel zwischen dem EinlaßkanaJ und der Drehebene des Laufrades kleiner ader = 45 an der inneren Torushälfte ist, wobei der Einlaßkanal zweckmäßig als iflündung ausgebildet ist.

Um zu vermeiden, daß ein solcher Verdichter bei höheren

Drehzahlen ein unerwünschtes heulendes Geräusch erzeugt, ist f ernerivorgesehen, daß die Teilung der Schaufeln auf ' dem Laufrad ungleichförmig ist, derart, daß Schaufelgruppen über verschiedene untereinander nicht teilbare Sektoriuinkel verteilt sind und daß die Teilung der Schaufeln innerhalb einer Schaufelgruppe unterschiedlich ist. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Schaufelabstände innerhalb, jeder Schaufelgruppe entgegengesetzt der Drehrichtung des Laufrades zunehmen und wenn jede Hälfte des Laufrades ein diametrales Komplement jeder Schaufel besitzt. \ %

Es hat sich überraschend gezeigt, daß hierdurch eine Resonanziuirkung unterbunden wird.

Um am Torusunterbrecher zwischen Auslaß- und Einlaßkanal einen schlagartigen DruCkabbau zu vermeiden, ist erfindungsgemäß vor dem Eingangskanal eine Schnaupe vorgesehen, deren Länge mindestens derjenigen der größten Schaufelkammer entspricht .

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jr~ ^_n r 7p'chnurn irt die Frf¹" ·~~ki-> ; ^kfi r ,.i n1 r-ipi ^r inieder-qprphpr :!nd 7 Ui ar ζ e i π e η :

Fig. 1 pine ρ π r β η p. k t i \/ i s r h e A ] ] r> r m ρ i η a η s i c h t ri^ppf Seitenkanalverdichter·"". t.p.i ]uni°e im Srhnitt

Fin. ? einen Ql.!5"^Pchⁿitt di'"ch ripn Fi π IpR- und η 11r _ laßt ei¹ ήρ<? \'prdicht<?r^c

Fin. ^ pine pe^^pekti wische D^rstpllunn eines TrjIr ripr Bepchaufe1 urn des L aufrarieF und

f ic. 4 eine ^Thematische Dar<rtelJu^n dpr Srhai.'f pI-

iihpr den l.iipf η π π de ° i. ai'f rsrier .

Fin. 1 7 ρ i π t piipi SeitenkanaJuerdirhtBr rip.r ρ r f i mJißpn Bauart, dip einer Föttinger Kunpliino ähpp] t . in t ρ i 1 φ ρ j ρ e nPFchnittpner Persnpktiyriarstel^mn. ^ujirchpn de ^ ^γρ-häijrrr. t R i ■" ^ · ^ ι!" d ? i^t e"'n laufrad 3 R^nmrdrpt, dar ρ^Ί'ηρη irr Quprrchnitt hq l hkre i sf örmi gen enriloren Kanal au^u'eirt. Das Cphäusp.t ei 1 ¹ uieipt pinen hirrmit r^rkiinosg ] eichen Kanal, den Seitenkanal 4 auf.

Das Laufrad 3 ist. in einer Nabe 5 des Cehäusntci.! p.s 1 n<?- lanert und in bekannter Weise mit einem Antr5ebsmntnr 6 vprhundpn.

In dem enrilornn Kanal des Laufrade? 3 ^ind -1 rl i ^ I r I τ .f-¹^ a d''r h a ι j F ρ ] π 7 ρ i ^η η ρ ? ρ t 71, man u π. t e ^η π ο r h η^:>^ "^τ " γ ι -ι > j * · · > τ-1.

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Der won dem Kanal des Laufrades 3 und dem Seitenkanal 4 gebildete Turus ist an einer Stelle unterbrncnen. Dort befinden sicn die Einlaß- und Auslaßkanäle 8, 9, zwischen dene- ein Unterbrecher Iu angeordnet ist (Fig. 2). lYlit 11 ist in Fig. 1 die im Seitenkanal 4 erzeugte Luftströmung schematisch dargestellt.

Wie Fig. 2 zeigt, besitzt der Unterbrecher 10 laufradseitig eine sich in der Drehrichtung vergrößernde schnaupenformige Ausnehmung 12, die sich über mindestens eine, vorzugsweise die größte, won zwei Laufradschaufeln 7 gebildete Kammer 13 erstreckt.

Der Einlaßkanal 8 bildet mit der Ebene des Laufrades 3 einen Winkel £ , der höchstens etwa 45 betragen soll. Die Richtung des Einlaßkanal es ist entgegengesetzt der Drehrichtung 14 des Laufrades 3. f

Bei den Laufradschaufeln 7 handelt es sich um durchweg nach vorn gekrümmte räumlich verwundene Schaufeln mit unterschieldichem Ein- und Auslaßwinkel C^* ι und dt»2 · Dabei sind die Schaufeln so gekrümmt, daß sie Teile von Zylinderflächen bilden und somit über einen Dorn biegbar sind.

In dem Torus wird bei umlaufendem Laufrad 3 ein Zirkularwirbel erzeugt. Die Strömung muß stoßfrei in den Schaufel-

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kranz eintreten. Dies erreicht man durch entsprechende Gestaltung der Laufradschaufel. Eine stoßfreie Strömung uiird erzielt, wenn die Außenanstellwinkel cJL 2 kleiner als die I nnenanstel l'Hinkel öL 1 sind, uiobei letztere möglichst größer al 3 45 sein sollen.

3e nach der gewählten Betr i ßb.srirehzahl sind die optimalen Anstelltuinkel verschieden. lYlit zunehmender Drehzahl werden die Außenanste I luiinkel ^J* 2 kleiner, gegebenenfalls sogar negativ und die T nnenanstel lujinkel größer (Fig. 3).

Für den Fall, daß ein nicht stoßfreier Betrieb zugunsten einer billigeren Herstellung bevorzugt wird, können im Extremfall auch ebene Schaufeln mit einem Anstellwinkel gewählt uierden, der dem für die betreffende Drehzahl sich ergebenden arithmetischen mittel der Innen- und Außenan-A stellujinkel entspricht.

Bei schnell laufenden Verdichtern mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 200 m/s und einer Umfangsgeschwindigkeit von 70 m/s haben sich Außenanstel luiinkel von 0-30 und InnenanstslIwinkel von ß% - pQ als optimal erwiesen.

4-ΕΓ Go Die entsprechenden Winkel betragen 15 - 45 bzw. ß& - ßfl für langsam laufende Verdichter mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 100 m/s und einer Umfanosyesc» mindigkeit

von etwa 40 m/s. geändert gemäß Eingabe

eingegangen am £ · ^t ■ ψ Ζ

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Der Fin!?ßkanal 8 endet zuierknaQiq in einer !"ündunn 1S. wodurch ein größerer Impulsaustau^ch zu¹ isehen dem Fördermedium und dem Laufrad erzielt uiird.

Versuche haben ergeben, daß sich eiⁿ starkes hochfreque~te Geräusch erneben kann. Um dies zu v/ermeiden, i~t, uile Fin. veranschaulicht, vorgesehen, d^P Hip ^c-hauf el t ft 1'jpg iedn !. au ~i Tdhälf te ungleichförmig ist. [« nat r-ic^ nl ·■ -erteil hpt t ermiuren, uienn dip Lauf r^dschauf ein ? zu Sch^ufelgruppen 16, i7, 18 bzw. 16·, 17', 18' zusammengefaßt werden, die über uerschiedene, untereinander nicht teilbare Sekt or winkel verteilt sind, uicbe: auch die Teilung innerhalb jeder Gruppe unterschiedlich ict, vorteilhaft in dem Sinne, daß sie innerhalb jeder Schaufel gruppe entgegengesetzt der Drehrichtung des Laufrades zunimmt. Dadurch wird der Aufbau von Resonanzschwingungen weitgehend vermieden.

Versuche haben gezeigt, daß ein Seitenkanalverdichter der erfindungsgemäßen Bauart einen sehr nuten Uli rkunqsgrad besitzt und den bisher bekannten Sei t enkanal Verdichtern ü lcqen ist.

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Claims (10)

-B- Patentansprüche--

1.)Seitenkanalverdichter mit einem Laufrad, dessen Schaufeln in einem im tuesen ti i chen al? Torus ausgebildeten Förderraum des Verdichtergehäuses umlaufen, dadurch gekennzeichnet, daßdie Schaufeln (7) nach vorwärts gekrümmte Radialschaufeln sind und daß die Außenanstellwinkel (<jl/2 ) der Schaufeln (7) kleiner sind als die Innenanstellwinkel (<JL> 1 ) ·

2.Seitenkanalverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der AuBenanstel1 winkel (*k 2) kleiner als 45 ist, Vorzugs in eise 30 - 15 betränt und daß der Innenanstell tu inkel (** 1 ) größer als 45 ist, vorzugsweise 6Π - 15 beträgt.

3. Sei tenkanal verdi enter nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c hn e t, daß bei Wer iu end u ng ebener Schaufeln die Innen- und Außenanstelluiinkel (et 1,c>L.2) 30° '- 15° betragen.

4. Seitenkanalverdichter nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der EinlaQkanal (8) für das Fördermedium entgegengesetzt der Strömungsrichtung (14), d.h. der Drehrichtung des I aufrades (3), angeordnet ist.

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5. Seitenkanalverdichter nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (£J zwischen dem Einlaßkanal (8) der Drehebene des Laufrades (3) kleiner ader = 45 an der inneren Torushälfte ist.

6. Seitenkanalverdichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal (8) für das Fördermedium als Mündung (15) ausgebildet ist.

7. Seitenkanalverdichter nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilung der Schaufeln (7) auf dem Laufrad ungleichförmig ist, derart, daß Schaufelgruppen (16_? 17, 18^ 16', 17', 18") über verschiedenen, untereinander nicht teilbare Sektorujinkel verteilt sind und daß die Teilung der Schaufeln (7) innerhalb einer Schaufelgruppe unter- ' schiedlich ist.

8. Seitenkanalverdichter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufelabstände innerhalb jeder Schaufelgruppe entgegengesetzt der Drehrichtung (14) des Laufrades (3) zunehmen.

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9. Saitsnkanalv/erdichter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daQ jede Hälfte des Laufrades (3) ein diametrales Komplement jeder Schaufel (7) besitzt.

10. Seitenkanalv/erdichter nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß am Torusunterbrecher zwischen dsm Auslaß- und dem Einlaßkanal (9 bzuj.8) vor dem Einlaßkanal (8) eine Schnaupe (12) vorgesehen ist, deren Länge mindestens derjenigen der- größten Schaufelkammer (13) entspricht.

Für Dipl.-yrfo. Ulrich Rohs:

Dipl.-Ing. ÜJoTfging K. Rauh PATENTANWALT

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L e e r s e i t e