DE2405890A1 - Seitenkanal-ringverdichter - Google Patents

Description

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SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Erlangen,

Berlin und München Werner-von-Siemens-Str.

Unser Zeichen: VPA 74/3015 Ch/Ar

Seitenkanal-Ringverdichter

Die Erfindung bezieht sich auf einen Seitenkanal-Ringverdichter zum Fördern und Verdichten von gas- und/oder dampfförmigen Medien im Vakuum und/oder Überdruckbereich.

Ringverdichter zum Fördern von Gasen und Dämpfen sind in mannigfacher Ausführung bekannt. Hierbei durchströmt das zu fördernde Medium den Verdichter auf einer schraubenförmigen Bahn, wobei durch die mehrfachen Beschleunigungen Drucksteigerungen erreicht werden, die 10 bis 15 mal höher sind als bei herkömmlichen Radialgebläsen gleicher Abmessung und gleicher Drehzahl.

Ein besonderes Problem bei derartigen Ringverdichtern ist die Geräuschbildung an den Ein- und Auslaßöffnungen, zu deren Unterdrückung normalerweise serienmäßig Schalldämpfer mit in die Ringverdichter eingebaut werden. In kritischen Einzelfällen, z.B. bei Ringverdichtern, die im Dauerbetrieb unmittelbar neben Bedxenungspersonen laufen, muß der Schallpegel dann häufig nochmals durch einen zusätzlichen Schalldämpfer gesenkt werden. Schalldämmende Konstruktionen für derartige Pumpen sind beispielsweise aus dem deutschen Gebrauchsmuster 1 884 542 zu entnehmen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Seitenkanal-Ringverdichter zu schaffen, bei dem zur Schalldämpfung auf gesonderte zusätzliche Schalldämmvorrichtungen weitgehend verzichtet werden kann.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine derartige Wahl des Produktes aus Schaufeldrehzahl und Betriebsdrehzahl des Laufrades, daiS die Schwingungsmaxima des geförderten Mediums an den Saug- und Drucköffnungen der-Pumpe eine über der Hörschwelle des menschlichen Ohres und eine unterhalb von 100 kHz liegende Frequenz aufweisen.

Dieser vorstehend geschilderten Konstruktion liegt die Erkenntnis zugrunde, was auch durch Versuche belegt ist, daß das Schalldruckpegelmaximuni durch das Produkt aus Drehzahl und Schaufelzahl gegeben ist, d.h. daß bei einer Drehzahl von ca. 300 U/min und ca. 40 Schaufeln die Maxima der Schvingungsfrequenz bei ca. 2000 Hz liegen und daß demgemäß durch eine Erhöung des Produktes, z.B. durch Verzehnfachung der Schaufelzahl ein weit geräuschärmerer Betrieb zu erreichen ist.

Bei einer Pumpe dieser Konstruktion läßt sich ein herkömmlicher Drehstromantrieb, z.B. mit 3000 U/min verwenden, wenn die Schaufeizahl sehr hoch gewählt ist. Damit kommt man zv, Schaufelabständen unter 2 mm und zu einer Schaufeldicke von unter 0,5 mm. Die bekannte Ausführung der Räder als ein Gußstück erscheint dann unter diesen Umständen etwas problematisch, es sollten vorteilhafterweise die z.B. 0,2 mm dicken Schaufelbleche inder Nabe z.B. durch Kxeben oder Eingießen befestigt werden. Die Schaufelbleche sollten dabei aus möglichst korrosionsbeständigem Material, z.B. rostfreiem Stahl oder Kunststoff gefertigt und gleichzeitig mit Vorteil noch elastisch sein. Hierfür in Frage kommende Schaufelblechmaterialien entsprächen dann z.B. dem für Rasierklingen verwendeten Blechmaterial.

Anstelle oder zusätzlich zu einer Vermehrung der Schaufelzahl ist es für viele Fälle auch sehr vorteilhaft

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die Betriebsdrehzahl des Laufrades, z.B. durch besondere Antriebe, wie Elektronikmotoren, über die Drehzahlen hinaus zu erhöhen, die sich bei der Verwendung von normalen, am Netz hängenden Drehstrommotoren ergeben.

Anhand einer Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 die Frequenz des Schalldruckmaximums, aufgetragen über der Drehzahl η des Laufrades für verschiedene Schaufelzahlen z,

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf einen Seitenkanal-Ringverdichter und

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Seitenkanal-Ringverdichter samt Antriebsmotor.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, die die Frequenz f des Schalldruckmaximums über der Betriebsdrehzahl η des Laufrades zeigt, ist für die Realisierung des erfindungsgemäßen Gedankens -vor allem der oberhalb der gestrichelt gezeichneten Linie L liegende Teil der Kurven mit der angegebenen Zahl ζ der Laufradschaufeln interessant. Durch Verlagerung der Schwingungsmaxima in diesen Bereich ist gewährleistet, daß die für den Menschen störenden Geräusche, die durch das Vorbeilaufen der Schaufeln an den Ein- und Auslaßöffnungen des Verdichters hervorgerufen werden, weitgehend beseitigt sind. Auf der"anderen Seite sind die dadurch im Ultraschallbereich liegenden Schalldruckpegel bei einer Pumpe nicht so hoch, als daß sie bis zu einer Frequenz von 100 kHz zu Schäden bei Menschen führen könnten.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, die einen Ringverdichter samt Antriebsmotor 1 zeigt, wird die in Richtung des Pfeiles 7 durch die Saugöffnung 6 angesaugte Luft durch die Drehung des Laufrades 2 in Ri chtmcj d<?s Pfe^s 5 auf einer schrau-

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benförmigen Bahn längs des Laufradumfanges geführt. Dabei werden durch die mehrfachen Beschleunigungen erhebliche Drucksteigerungen erzielt. Das geförderte Medium verläßt die laufradschaufeln dann durch eine nicht gezeigte, der Ansaugöffnung benachbarte Drucköffnung. Das Laufrad 2 mit seinen Schaufeln 3 ist dabei beidseitig zur Führung der Strömung mit Seitenkanälen 4 versehen, die zwischen Aus- und Einlaßöffnung unterbrochen sind. Die Zahl ζ der Schaufeln 3 ist bei der vorliegenden Konstruktion so gewählt, daß das Produkt aus dieser Schaufelzahl ζ mit der Drehzahl η des Laufrades 2 eine Schalldruckschwingung an den Ein- und Auslaßöffnungen 6 ergibt, die oberhalb des menschlichen Hörbereiches liegt. Als beispielsweise Konstruktionsdaten seien eine Schaufelzahl von 400, eine Drehzahl von 3000 bei einem Abstand a der Schaufeln von

2 mm und einer Dicke der Schaufeln 3von 0,3 nun genannt.

Diese vorstehend beschriebene Konstruktion mit relativ kleinen Schaufelräumen hat überdies noch den Vorteil, daß durch die Dämpfung in den relativ kleinen Schaufelräumen das Geräusch an sich bereits erheblich herabgesetzt wird. In der vorstehend gezeigten Ausführung ist ein Rad mit nur verhältnismäßig wenigen Schaufeln dargestellt, um das Prinzip der Erfindung übersichtlicher zu gestalten. In Wirklichkeit wird natürlich bei einer Drehzahl von z.B. 3000 Umdrehungen eine weit höhere als die dargestellte Schaufelzahl zu wählen sein.

3 Ansprüche
3 Figuren

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Claims (3)

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   Patentansprüche

   [1J Seitenkanal-Ringverdichter zum Fördern und/oder Verdichten von gas- und/oder dampfförmigen Medien im Vakuum und/der Überdruckbereich, gekennzeichnet durch eine derartige Wahl des Produktes aus Schaufeldrehzahl (n) und Betriebsdrehzahl des Laufrades (2), daß die Schwingungsmaxima des geförderten Mediums an den Saug- und Drucköffnungen (6) der Pumpe eine über der Hörschwelle des menschlichen Ohres und eine unterhalb von 100 kHz liegende Frequenz (f ) aufweisen.
2. 2. Seitenkanal-Ringverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Schaufeln (3) an der Wabe kleiner als · 2 mm ist und die Schaufeldicke (a) unter 0,5 mm liegt.
3. 3. Seitenkanal-Ringverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln des Laufrades (2) als hochelastischem Material ausgebildet sind.

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