DE2163011C3 - Seitenkanalarbeitsmaschine - Google Patents
SeitenkanalarbeitsmaschineInfo
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Classifications
-
- 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
Description
Die Erfindung betrifft eine Seitenkanalarbeitsmaschine mit einem Laufrad, dessen Schaufeln in einem im
wesentlichen als Torus ausgebildeten Förderraum eines Gehäuses umlaufen, das einen Einlaß- und einen
Auslaßkanal und einen dazwischen angeordneten Torusunterbrecher aufweist.
Durch die DE-OS 19 21 945 ist eine Seitenkanalpumpe bekanntgeworden, die mit einer Axialströmung
arbeitet. Danach wurden Seitenkanalverdichter mit Axialströmungen bisher deshalb bevorzugt, weil sie sich
einfacher berechnen lassen. Seitenkanalverdichter mit radialer Beschallung lassen sich nach herrschender
Meinung nicht berechnen, so daß man zur Ermittlung des Zusammenhanges zwischen Volumendurchsatz und
Druck wegen der komplexen Strömung auf empirische Werte angewiesen ist.
Ein weiteres Seitenkanalgebläse zeigt die DE-OS 18 17 430. Dieses bekannte Gebläse besitzt lediglich
ebene, angestellte Laufradschaufeln, mit denen sich erfahrungsgemäß weder ein ausreichender Wirkungsgrad
noch ein guter Druckaufbau erzielen lassen. Ähnlich verhält es sich auch mit einem Verdichter, der
in der US-PS 16 19 286 beschrieben ist und ebenfalls ebene, angestellte Schaufeln aufweist
Soweit bisher bekannt wurden gekrümmte Schaufeln bei Seitenkanalverdichtern, d.h. solchen Verdichtern,
die nur mit einem Fördermedium arbeiten, noch nicht verwendet
Lediglich bei sogenannten Verdrängerpumpen, bei denen ein gasförmiges Medium, z.B. Luft, mit Hilfe
eines in einem Leit- oder Hilfskanal befindlichen Wasserringes verdichtet wird, hat man, wie bei anderen
turbinenartigen Maschinen, gekrümmte Schaufeln verwendet So ist durch die DE-PS 5 81808 eine
Wasserringpumpe bekannt, d. h. eine Kreiselpumpe mit einem umlaufenden, der Zentrifugalkraft unterworfenen
Wasserring, der die Änderung des Kammervolumens bewirkt. Eine solche Pumpe erfordert stets eine gewisse
Wasserfüllung und in aller Regel eine entsprechende Wasserzuführung und Steuerung. Sie ist nur begrenzt
einsatzfähig und ist nicht in der Lage ein trockenes Medium zu fördern, da dies stets Feuchtigkeit aus dem
Wasserring aufnehmen würde.
Die bei der bekannten Wasserringpumpe genannten Außenansteliwinkel sind nach rückwärts gestellt und
zeigen somit die schlechteste Möglichkeit für einen Verdichter überhaupt. Die bei den bekannten Wasserringpumpen
auftretenden Bedingungen und ihre Lösungsmöglichkeiten lassen sich nicht auf Seitenkanalverdichter
übertragen, wie dies auch die bisherige technische Entwicklung gezeigt hat. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, eine einfache, zuverlässige und robuste Bauform eines radiale Strömungen erzeugenden Seitenkanalverdichters
zu schaffen, dessen Schaufelstellung und Schaufelform bestmögliche Verhältnisse von
Volumendurchsatz und Druck, sowie einen stoßfreien Strömungseintritt in den Schaufelkranz gewährleistet.
Die Erfindung stützt sich auf eine aufgefundene Berechnungsweise der Schaufelwinkel, die hier nur
hinsichtlich ihres Optimalbereiches von Interesse ist. Die Erfindung wird in den kennzeichnenden Merkmalen
gesehen.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise wiedergegeben, und zwar zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Allgemeinansicht eines Seitenkanalverdichters, teilweise im Schnitt,
Fig.2 einen Querschnitt durch den Einlaß- und Auslaßteil des Verdichters.
Fig.3 eine perspektivische Darstellung eines Teiles
der Beschaufelung des Laufrades.
Fig. 1 zeigt in perspektivischer, teilweise aufgeschnittener Ansicht einen einer Föttinger-Kupplung
ähnlichen Seitenkanalverdichter mit Gehäuseteilen I und 2, sowie einem in einer Nadel 5 des Gehäuseteiles 1
gelagerten und in bekannter Weise mit einem Antriebsmotor 6 verbundenen Laufrad 3. Das Laufrad 3
weist einen endlosen, im Querschnitt halbkreisförmigen Kanal auf, mit dem ein hiermit deckungsgleicher
b5 Seitenkanal 4 im Gehäuseteil 1 zusammenwirkt. Beide
Kanäle bilden einen Torus, der an einer Stelle, wo sich die Ein- und Auslaßkanäle 8, 9 befinden, durch einen
Torusunterbrecher 10 (F i g. 2) unterbrochen ist. Mit 11
ist in F i g. 1 die im Seitenkanal erzeugte Luftströmung
schematisch dargestellt Der Einlaßkanal 8 bildet mit der Ebene des Laufrades 3 einen Winkel ε, der höchstens
45° betragen soll. Die Einströmrichtung d.;s Einlaßkanals ist entgegengesetzt der Drehrichtung 14 des
Laufrades 3.
Im endlosen Kanal des Laufrades 3 sind am Laufrad ■-adiale Schaufeln 7 befestigt bei denen es sich durchweg
durch nach vorn gekrümmte und räumlich verwundene Schaufeln mit unterschiedlichem Innen- und Außenanstellwinkel
«i und Ä2 handelt Diese Schaufeln 7 bilden
Teile von Zylinderflächen, die entsprechend schräg abgeschnitten sind. Schaufeln mit dieser Form lassen
sich auf einfache Weise über einen zylindrischen Dorn biegen.
In dem Torus wird bei umlaufendem Laufrad 3 ein Zirkularwirbel erzeugt Die Strömung muß stoßfrei in
der Schaufelkranz eintreten. Dies wird durch entsprechende Anordnung und Gestaltung der Schaufeln 7
erreicht indem die Außenanstellwinkel xi kleiner
gewählt sind als die Innenanstellwinkel «ι, wobei
letztere möglichst größer als 45° sein sollen.
Je nach der gewollten Betriebsdrehzahl sind die optimalen Anstellwinkel verschieden. Mit zunehmender
Drehzahl werden die Außenanstellwinkel X2 kleiner und
gegebenenfalls sogar negativ, während die Innenanstellwinkel «i zunehmen (F i g. 3).
Bei schnell laufenden Verdichtern mit einer Strömungsgeschwindigkeit
von etwa 200 m/s und einer Umfangsgeschwindigkeit von etwa 70 m/s haben sich Außenanstellwinkel Oi2 von 0 bis 30° and Innenanstellwinkel
«i von 50 bis 70° als optimal erwiesen. Die
entsprechenden Winkel betragen 15 bis 45° bzw. 45 bis 60° für langsam laufende Verdichter mit einer
Strömungsgeschwindigkeit von 100 m/s und einer Umfangsgeschwindigkeit von etwa 40 m's.
Wie Fig. 2 zeigt, ist der Torusunterbrecher 10 se
ίο ausgebildet, daß er Iaufradseitig eine sich in der
Drehrichtung vergrößernde schnaupenförmige Ausneh mung 12 aufweist, die sich über mindestens eine,
vorzugsweise über die größte von zwei Laufradschaufeln 7 gebildete Kammer 13 erstreckt.
is In der Schnaupe 12 erfolgt eine Strömung durch das
expandierende Fördermedium, das im Bereich des Torusunterbrechers 12 von der Druckseite zur Ansaugseite
transportiert wird. Durch die Schnaupe 12 wird eine starke Unstetigkeit am Ende des Torusunterbrechers
10 in der Strömung vermieden, was direkt der Strömung im Seitenkanal 4 zugute kommt.
Der Einlaßkanal 8 mündet zweckmäßig in einer Düse, insbesondere eine"- konvergenten Düse 15, wie sie zur
Erzeugung von Strömungsgeschwindigkeiten im Unter-Schallgeschwindigkeitsbereich bekannt sind. Hierdurch
wird ein größerer Impulsaustausch zwischen dem Fördermedium und dem Laufrad erzielt.
Hierzu 2 ßlatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Seitenkanalarbeitsmaschine für radiale Durchströmung
mit einem Laufrad, dessen Schaufeln nach vorwärts gekrümmt sind und in einem im wesentlichen
als Torus ausgebildeten Förderraum eines Gehäuses umlaufen, das einen Einlaß- und einen
Auslaßkanal sowie einen dazwischen angeordneten Torusunterbrecheraufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Außenanstellwinkel (1x2) der
Schaufeln (7) kleiner sind als die Innenanstellwinkel (αϊ) und daß die Außenanstellwinkel (0C2) kleiner als
45°, und die Innenanstellwinkel («1) größer als 45° sind.
2. Seitenkanalarbeitsmaschine mit einem Laufrad, dessen Schaufeln nach vorwärts gekrümmt sind und
in einem im wesentlichen als Tcais ausgebildeten Förderraum eines Gehäuses umlaufen, das einen
Einlaß- und einen Auslaßkanal sowie einen dazwischen angeordneten Torusunterbrecher aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Außenanstellwinkel ((X2) der Schaufeln (7) 30 ±15° und die
InnenanstellwinkeI(<xi)60±15° betragen.
3. Seitenkanalarbeitsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Schaufeln
(7) Teile von Zylinderflächen sind.
4. Seitenkanalarbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Einlaßkanal (8) für das Fördermedium entgegengesetzt der Strömungsrichtung (14) d. h. der Drehrichtung
des Laufrades (3) angeordnet ist.
5. Seitenkanalarbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Winkel (ε) zwischen dem Einlaßkanal (8) und der Drehebene des Laufrades (3) S 45° an der inneren
Torushälfte ist.
6. Seitenkanalarbeitsmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal (8) für
das Fördermedium als Düse (15) ausgebildet ist.
7. Seitenkanalarbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am
Torusunterbrecher zwischen dem Auslaß- und dem Einlaßkanal (9 bzw. 8) vor dem Einlaßkanal (8) eine
Schnaupe (12) vorgesehen ist, deren Länge mindestens derjenigen der größten Schaufelkammer (13)
entspricht.
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