EP1165965B1 - Seitenkanalverdichter - Google Patents

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EP1165965B1
EP1165965B1 EP00920569A EP00920569A EP1165965B1 EP 1165965 B1 EP1165965 B1 EP 1165965B1 EP 00920569 A EP00920569 A EP 00920569A EP 00920569 A EP00920569 A EP 00920569A EP 1165965 B1 EP1165965 B1 EP 1165965B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
side channel
cross
section
outlet port
compressor according
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP00920569A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1165965A1 (de
Inventor
Dieter Rietschle
Fritz-Martin Scholz
Markus Britsche
Oliver Mayer
Reinhard Garczorz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rietschle Werner GmbH and Co KG
Werner Rietschle GmbH and Co KG
Original Assignee
Rietschle Werner GmbH and Co KG
Werner Rietschle GmbH and Co KG
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Publication date
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    • 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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a side channel compressor according to the preamble of claim 1.
  • a generic side channel compressor is known from DE-A-876 285. With this Side channel blower tapers the cross section of the side channel from the inlet opening continuously to the outlet opening. The rejuvenation is said to improve the efficiency of the Increase the side channel blower by creating an even one in the side channel Pressure increase and an increase in volume flow results.
  • the cross section of the The side channel is approximately elliptical.
  • Another side channel compressor is known from DE 197 08 952 A1.
  • This too Side channel blower tapers the cross section of the side channel from the inlet opening continuously to the outlet opening.
  • the rejuvenation is said to improve the efficiency of the Increase the side channel blower by creating an even one in the side channel Pressure increase and an increase in volume flow results.
  • the cross section of the According to this prior art, the side channel is rectangular, but with rounded corners.
  • the object of the invention is to provide a side channel compressor with an increased To achieve efficiency.
  • the flow conditions in the side channel are in the side channel compressor according to the invention optimized by the transitions of the wall areas delimiting the cross section very much are soft, so that transitions in the real sense are missing. This is through the Elliptical shape of the side channel reached.
  • the gas flows from the blades of the compressor one, based on the blade axis, axial speed component in the Side channel and is deflected in this without causing extreme losses can. This results in a higher volume flow and a higher one Compressor capacity.
  • the elliptical formation leads to thanks to the bevels associated with it a better manufacturability of the side channel by means of sand or die casting processes.
  • the section of the side channel with an elliptical cross section can extend over the entire length extend of the side channel or only over a part.
  • the section should include elliptical cross section on about half the flow path between the inlet opening and Start exhaust opening.
  • the gas to be compressed already has one in this area experience noticeable compression to which the cross section should be adapted by is reduced.
  • the section with an elliptical cross section should end in the area of the outlet opening where there is also the highest compression.
  • the optimal performance of the compressor can only be achieved by tuning the Reduction of the cross section of the side channel to the type of gas and the efficiency of the compressor, in particular its speed, can be achieved. It is e.g. Not optimal if the cross section decreases extremely or too little, because the gas flow in the the first case is blocked and in the second case the compressibility of the gas is not complete is exploited.
  • the cross-sectional area of the side channel in the section with elliptical Cross section is according to the preferred embodiment to the ratio of Adjusted density increase of the gas by reducing the cross-sectional area accordingly becomes.
  • An optimal reduction of the cross-sectional area results if one is adopted approximately adiabatic isentropic compression of the gas to be compressed, the Cross-sectional area is reduced according to the decreasing gas volume.
  • index 1 being the specific sizes at the inlet and index 2 identifies the specific sizes at the outlet of the side channel.
  • the optimal cross-sectional areas can be found on any Determine the location of the side channel.
  • Another embodiment of the invention provides that the side channel in front of the section with an elliptical cross section has a semicircular cross section. This semicircular The cross section then changes continuously into an increasingly flat ellipse.
  • the width of the side channel should preferably remain constant over its entire length, so that the reduction in cross section only over the reduced depth, but with adapted ellipse shape.
  • the side channel is horseshoe-shaped in a side view trending so that there is a large side channel length. Extensions at the ends of the Side channels form the inlet or outlet opening.
  • the side channel compressor according to the invention can be designed in one or more stages, the cross-sectional area of the inlet opening of a subsequent stage preferably that Cross-sectional area of the outlet opening corresponds to the immediately preceding stage. In order to to prevent the gas in the side channel between successive Stages undergoes a change of state.
  • the individual stages are preferably all provided with a side channel, as before has been defined, i.e. with a continuously decreasing cross-sectional area between Inlet opening and outlet opening. Because the pressure curve with a multi-stage If the compressor is different from a single-stage compressor, the Reduction of the cross-sectional area to be adapted to this effect. So would be the same Pressure increase between the inlet and outlet of a two-stage and a one-stage Compressor in the two-stage compressor only half of the side channel taper per stage compared to that of the single-stage compressor.
  • a drive motor 10 In the side channel blower shown in FIG. 1, there is a drive motor 10, a first stage 12 and a second stage 14 integrated in one unit. With 16 a housing is designated. Impellers 20, 22 of stages 12 and 14 are attached to a drive shaft, which in turn is rotated by the drive motor 10.
  • a first housing cover 30 on the Housing 16 is screwed, has a side channel 32 of the first stage.
  • On the opposite side is connected to the housing 16, a second housing cover 26, which has a side channel 28.
  • the first stage 12 has inlet openings and Outlet openings, which will be explained with reference to Figure 2.
  • the outlet opening of the first stage is through a side channel, not shown, in the housing with the inlet opening second stage 14 connected.
  • the channel and the cross sections of the outlet opening of the first and the inlet opening of the second stage are designed so that none Cross-sectional change between the first and second stage in the area of the side channel is present.
  • the housing cover 30 is shown in FIG. 2 alone.
  • the side channel 32 formed therein is essentially horseshoe-shaped and has a 270 ° extension circular section (extending from section line A to section line E).
  • a Inlet opening 42 upstream of section line A extends over approximately 15 ° and forms one Kind of extension of the side channel 32.
  • Downstream of the section line E is also one Continuous outlet opening 44 is provided.
  • the side channel 32 has the same width from the section line A to the section line E, as can also be seen from the cutting sequence in FIG. 3, which only shows the side channel itself At the beginning, at the section line A, the side channel still has a semicircular shape Cross section, the center of the semicircle even slightly below the plane Surface 46 of the cover 30 is located, from which the side channel 32 extends into the interior of the cover extends. In FIG. 3 the distance 46 from the center M is given as 1 mm.
  • the ellipse half, the side channel defined, so to speak, is compressed with increasing length of the flow path.
  • the Decrease in cross-sectional area is the steadily reduced on the flow path specific volume of the gas to be compressed assuming an adiabatic isentropic Adjusted state change. This increases the efficiency of the side channel blower optimized.
  • the cross section of the side channel 32 which is continuous and continuous from a semicircle changed to an increasingly flat ellipse, is characterized by excellent Flow conditions in the side channel 32, since only slight flow losses occur.
  • the efficiency of the side channel blower is also so high because, as mentioned, the Cross-sectional profile of the change in state of the compressed gas is adapted.
  • FIGS A slightly modified housing cover 130 is shown in FIGS the side channel 132 has a slightly different inlet and outlet area.
  • the inlet area extends over 15 ° to 50 °, as does the outlet area.
  • Numeral 142 is the inlet of the first stage and 144 is the outlet of first stage, which leads to the inlet opening of the second stage.
  • the second stage 14 has a side channel, which is also tapered along its entire length.
  • This side channel also begins with a semicircular cross-section, whereby this Cross-section, however, has an area which corresponds to the area of the side channel at the outlet opening 44 corresponds to the elliptical cross section.
  • the side channel of the second stage then changes continuously to an increasingly flat ellipse, as shown in the figures 2 to 5 is shown.
  • FIG. 6 shows the increase that can be achieved by reducing the side channel cross section of efficiency.
  • Side channel blowers There are three different ones for the courses shown Side channel blowers have been used, which are measured at different speeds were.
  • a side channel blower labeled "Series" has one semicircular cross section without taper.
  • a modified to this Side channel compressor according to the invention with an elliptical cross section has a Cross-section reduction of 15% between inlet opening and outlet opening on and off further compressors a cross-sectional reduction of 30%.
  • Figure 6 not only shows that a significant increase in efficiency is achievable, but also that this Efficiency increase is very dependent on the speed. As explained earlier a cross-sectional reduction by 15%, for example, cannot be lead to an enormous increase in efficiency at different speeds.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Seitenkanalverdichter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein gattungsgemäßer Seitenkanalverdichter ist aus der DE-A-876 285 bekannt. Bei diesem Seitenkanalverdichter verjüngt sich der Querschnitt des Seitenkanals von der Einlaßöffnung bis zur Auslaßöffnung kontinuierlich. Die Verjüngung soll den Wirkungsgrad des Seitenkanalverdichters erhöhen, indem sich im Seitenkanal eine gleichmäßige Drucksteigerung und eine Erhöhung des Volumenstroms ergibt. Der Querschnitt des Seitenkanals ist annähernd ellipsenförmig gewählt.
Ein weiterer Seitenkanalverdichter ist aus der DE 197 08 952 A1 bekannt. Auch bei diesem Seitenkanalverdichter verjüngt sich der Querschnitt des Seitenkanals von der Einlaßöffnung bis zur Auslaßöffnung kontinuierlich. Die Verjüngung soll den Wirkungsgrad des Seitenkanalverdichters erhöhen, indem sich im Seitenkanal eine gleichmäßige Drucksteigerung und eine Erhöhung des Volumenstroms ergibt. Der Querschnitt des Seitenkanals ist nach diesem Stand der Technik rechteckig, jedoch mit abgerundeten Ecken.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Seitenkanalverdichter mit einem gesteigerten Wirkungsgrad zu erreichen.
Dies wird bei einem Seitenkanalverdichter der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die große Achse der Ellipse geringfügig innerhalb des Deckels des Seitenkanalverdichters liegt, der den Seitenkanal aufweist. Diese Ausbildung hat strömungstechnische Vorteile, die zu einem gesteigerten Wirkungsgrad führen.
Im erfindungsgemäßen Seitenkanalverdichter sind die Strömungsverhältnisse im Seitenkanal optimiert, indem die Übergänge der den Querschnitt begrenzenden Wandungsbereiche sehr weich ausgebildet sind, so daß Übergänge im eigentlichen Sinne fehlen. Dies wird durch die Ellipsenform des Seitenkanals erreicht. Das Gas strömt von den Schaufeln des Verdichters mit einer, bezogen auf die Schaufelachse, axialen Geschwindigkeitskomponente in den Seitenkanal ein und wird in diesem umgelenkt, ohne daß es zu extremen Verlusten kommen kann. Dadurch kommt es zu einem höheren Volumenstrom und einer höheren Verdichterleistung. Die elliptische Ausbildung führt dank der damit verbundenen Schrägen zu einer besseren Herstellbarkeit des Seitenkanals mittels Sand- oder Druckgußverfahren.
Der Abschnitt des Seitenkanals mit elliptischem Querschnitt kann sich über die gesamte Länge des Seitenkanals erstrecken oder auch nur über einen Teil. Spätestens sollte der Abschnitt mit elliptischem Querschnitt auf etwa dem halben Strömungsweg zwischen Einlaßöffnung und Auslaßöffnung beginnen. In diesem Bereich hat nämlich das zu verdichtende Gas bereits eine merkliche Verdichtung erfahren, an die der Querschnitt angepaßt werden sollte, indem er reduziert wird.
Der Abschnitt mit elliptischem Querschnitt sollte im Bereich der Auslaßöffnung enden, wo auch die höchste Verdichtung vorhanden ist.
Es ist zu betonen, daß die optimale Leistung des Verdichters nur durch Abstimmung der Verringerung des Querschnitts des Seitenkanals auf die Art des Gases und die Leistungsfähigkeit des Verdichters, insbesondere dessen Drehzahl, erreicht werden kann. Es ist z.B. nicht optimal, wenn sich der Querschnitt extrem stark oder zu wenig verringert, da der Gasstrom im ersten Fall blockiert wird und im zweiten Fall die Kompressibilität des Gases nicht vollständig ausgenutzt wird. Die Querschnittsfläche des Seitenkanals in dem Abschnitt mit elliptischem Querschnitt ist gemäß der bevorzugten Ausführungsform an das Verhältnis der Dichteerhöhung des Gases angepaßt, indem die Querschnittsfläche entsprechend reduziert wird. Eine optimale Verringerung der Querschnittsfläche ergibt sich bei Annahme einer annähernd adiabat isentropen Verdichtung des zu verdichtenden Gases, wobei die Querschnittsfläche entsprechend dem sich verringernden Gasvolumen reduziert wird.
Dieser Verlauf wird wie folgt errechnet, wobei der Index 1 die spezifischen Größen am Einlaß und der Index 2 die spezifischen Größen am Auslaß des Seitenkanals kennzeichnet.
Für den Verdichtungsverlauf entlang des Seitenkanals gilt m1=m2=konst.
Mit der idealen Gasgleichung: pV=m RT ergibt sich P 1 V 1 T 1 = P 2 V 2 T 2 oder V2=V1• P 1 P 2 • T 2 T 1
Mit der zusätzlichen Bedingung C 1= C 2 = konst.
erhält man: A2=A1• P 1 P 2 • T 2 T 1
Für eine adiabat isentrope Verdichtung gilt unter der Annahme: χ=1,4 Δp=200 mbar P1= 970 mbar T1=20 °C
Figure 00040001
T1=(20 + 273)K= 293 K.
Für Druckbetrieb ergibt sich:
Figure 00040002
Für Saugbetrieb ergibt sich:
Figure 00040003
Daraus folgt bei Druckbetrieb ein Querschnittsverhältnis des Seitenkanals zwischen Auslaßund Einlaßöffnung: A1 A1 = P1 P2 • T2 T1 =970970+200 •390293 =87% und bei Saugbetrieb ein Querschnittsverhältnis: A2 A1 =970-200970 •312293 =85%
Mit den obigen Formeln lassen sich die optimalen Querschnittsflächen an jeder beliebigen Stelle des Seitenkanals bestimmen.
Die Optimierung des Verlaufs der Verjüngung der Querschnittsfläche über die Länge des Seitenkanals unter Annahme einer adiabat isentropen Verdichtung ist nicht zwingend auf die elliptische Seitenkanalquerschnittsform beschränkt. Vielmehr kann diese entsprechende Verringerung des Querschnitts auch bei anderen Seitenkanalformen zu einer Optimierung des Wirkungsgrades führen.
Es sind zwar andere Gaszustandsänderungen in einem Seitenkanalverdichter denkbar, z.B. eine isotherme Verdichtung, jedoch hat sich die adiabat isentrope Verdichtung in diesem Zusammenhang zur Erreichung eines hohen Wirkungsgrads bewährt.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Seitenkanal vor dem Abschnitt mit elliptischem Querschnitt einen halbkreisförmigen Querschnitt hat. Dieser halbkreisförmige Querschnitt geht dann stufenlos in eine immer flacher werdende Ellipse über.
Die Breite des Seitenkanals sollte vorzugsweise über seine gesamte Länge konstant bleiben, so daß die Querschnittsverringerung ausschließlich über die verringerte Tiefe, jedoch mit angepaßter Ellipsenform, erfolgt.
Der Seitenkanal ist gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung in Seitenansicht hufeisenförmig verlaufend, so daß sich eine große Seitenkanallänge ergibt. Fortsätze an den Enden des Seitenkanals bilden die Einlaß- bzw. die Auslaßöffnung.
Der erfindungsgemäße Seitenkanalverdichter kann einstufig oder mehrstufig ausgebildet sein, wobei die Querschnittsfläche der Einlaßöffnung einer nachfolgenden Stufe vorzugsweise der Querschnittsfläche der Auslaßöffnung der unmittelbar vorhergehenden Stufe entspricht. Damit soll verhindert werden, daß das Gas in dem Seitenkanal zwischen aufeinanderfolgenden Stufen eine Zustandsänderung erfährt.
Die einzelnen Stufen sind vorzugsweise alle mit einem Seitenkanal versehen, wie er zuvor definiert worden ist, also mit einer sich kontinuierlich verringernden Querschnittsfläche zwischen Einlaßöffnung und Auslaßöffnung. Da der Druckverlauf bei einem mehrstufigen Verdichter anders als bei einem einstufigen Verdichter ist, muß selbstverständlich die Verringerung der Querschnittsfläche an diesen Effekt angepaßt sein. So würde bei gleicher Drucksteigerung zwischen Einlaß und Auslaß eines zweistufigen und eines einstufigen Verdichters beim zweistufigen Verdichter pro Stufe nur die Hälfte der Seitenkanalverjüngung gegenüber der des einstufigen Verdichters notwendig sein.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
  • Figur 1 eine Längsschnittansicht durch einen zweistufigen Seitenkanalversichter nach der Erfindung,
  • Figur 2 eine Seitenansicht eines in Figur 1 dargestellten Deckels mit einem Seitenkanal,
  • Figur 3 aufeinanderfolgende Querschnitte des Seitenkanals längs der in Figur 2 dargestellten Schnittlinien A, B, C, D und E,
  • Figur 4 eine Seitenansicht eines geringfügig modifizierten Deckels mit modifiziertem Seitenkanal,
  • Figur 5. aufeinanderfolgende Querschnitte des Seitenkanals längs der in Figur 4 dargestellten Schnittlinien A-I, und
  • Figur 6 verschiedene Wirkungsgradverläufe bei verschiedenen Drehzahlen von Seitenkanalverdichtern ohne, mit 15%iger Querschnittsverjüngung und mit 30%iger Querschnittsverjüngung.
    • Bei dem in Figur 1 gezeigten Seitenkanalverdichter sind ein Antriebsmotor 10, eine erste Stufe 12 und eine zweite Stufe 14 in einer Baueinheit integriert. Mit 16 ist ein Gehäuse bezeichnet. Laufräder 20, 22 der Stufen 12 bzw. 14 sind auf einer Antriebswelle befestigt, die wiederum vom Antriebsmotor 10 in Drehung versetzt wird. Ein erster Gehäusedeckel 30, der an dem Gehäuse 16 angeschraubt ist, weist einen Seitenkanal 32 der ersten Stufe auf. Auf der gegenüberliegenden Seite ist mit dem Gehäuse 16 ein zweiter Gehäusedeckel 26 verbunden, welcher einen Seitenkanal 28 aufweist. Die erste Stufe 12 hat Einlaßöffnungen und Auslaßöffnungen, die anhand von Figur 2 noch erläutert werden. Die Auslaßöffnung der ersten Stufe ist durch einen nicht gezeigten Seitenkanal im Gehäuse mit der Einlaßöffnung der zweiten Stufe 14 verbunden. Der Kanal sowie die Querschnitte der Auslaßöffnung der ersten und der Einlaßöffnung der zweiten Stufe sind so ausgebildet, daß keine Querschnittsveränderung zwischen erster und zweiter Stufe im Bereich des Seitenkanals vorliegt.
    Der Gehäusedeckel 30 ist in Figur 2 allein dargestellt. Der darin ausgebildete Seitenkanal 32 ist im wesentlichen hufeisenförmig und hat einen sich über 270° erstreckenden kreisringförmigen Abschnitt (von der Schnittlinie A bis zur Schnittlinie E reichend). Eine Einlaßöffnung 42 stromaufwärts der Schnittlinie A erstreckt sich über etwa 15° und bildet eine Art Fortsatz des Seitenkanals 32. Stromabwärts der Schnittlinie E ist ebenfalls eine fortsatzartige Auslaßöffnung 44 vorgesehen.
    Der Seitenkanal 32 weist von der Schnittlinie A bis zur Schnittlinie E die gleiche Breite auf, wie auch anhand der Schnittsequenz in Figur 3, die nur den Seitenkanal selbst zeigt, zu sehen ist Der Seitenkanal hat zu Beginn, bei der Schnittlinie A, noch einen halbkreisförmigen Querschnitt, wobei der Mittelpunkt des Halbkreises sogar noch etwas unterhalb der ebenen Fläche 46 des Deckels 30 liegt, von der aus sich der Seitenkanal 32 in das Innere des Deckels erstreckt. In den Figuren 3 ist als Abstand der Fläche 46 vom Mittelpunkt M 1 mm angegeben.
    Von der Einlaßöffnung 42 zur Auslaßöffnung 44 ergibt sich eine Hauptströmungsrichtung, die durch einen Pfeil in Figur 2 dargestellt ist. Auf diesem Weg wird, wie Figur 3 zu entnehmen ist, die Querschnittsfläche des Seitenkanals 32 kontinuierlich bis zur Auslaßöffnung 44 geringer. Der Abschnitt des Seitenkanals 32 von der Schnittlinie A bis zur Schnittlinie E bildet einen Abschnitt mit elliptischem Seitenkanalquerschnitt. Der Querschnitt des Seitenkanals 32 ändert sich von einem Halbkreis an der Schnittlinie A zu einer Ellipse mit immer geringer werdender Tiefe. Die Tiefe ist an der Schnittlinie B mit h1, an der Schnittlinie C mit h2, an der Schnittlinie D mit h3 und an der Schnittlinie E mit h4 dargestellt. Die Ellipsenhälfte, die den Seitenkanal definiert, wird sozusagen mit zunehmender Länge des Strömungsweges gestaucht. Die Abnahme der Querschnittsfläche ist dem auf dem Strömungsweg stetig reduzierten spezifischen Volumen des zu verdichtenden Gases unter Annahme einer adiabaten isentropen Zustandsänderung angepaßt. Dadurch wird der Wirkungsgrad des Seitenkanalverdichters optimiert.
    Im übrigen liegt, wie anhand der Schnittsequenzen zu den Schnittlinien B bis E zu sehen ist, auch die große Achse der Ellipse um etwa 1 mm innerhalb des Deckels.
    Der Querschnitt des Seitenkanals 32, der sich stufenlos und kontinuierlich von einem Halbkreis bis zu einer immer flacher werdenden Ellipse verändert, zeichnet sich durch hervorragende Strömungsverhältnisse im Seitenkanal 32 aus, da nur geringe Strömungsverluste auftreten. Der Wirkungsgrad des Seitenkanalverdichters ist auch deswegen so hoch, weil, wie erwähnt, der Querschnittsverlauf der Zustandsänderung des verdichteten Gases angepaßt ist.
    In den Figuren 4 und 5 ist ein geringfügig modifizierter Gehäusedeckel 130 dargestellt, bei dem der Seitenkanal 132 einen etwas anders gestalteten Einlaß- und Auslaßbereich hat. Der Einlaßbereich erstreckt sich über 15° bis 50°, ebenso wie der Auslaßbereich. Mit dem Bezugszeichen 142 ist die Einlaßöffnung der ersten Stufe und mit 144 die Auslaßöffnung der ersten Stufe, die zur Einlaßöffnung der zweiten Stufe führt, bezeichnet.
    Ansonsten ist in Figur 5 anhand der Schnittsequenz zu sehen, daß der Seitenkanal 132 von einem Kreisquerschnitt zu einer immer flacher werdenden Ellipsenquerschnitt wird.
    Die zweite Stufe 14 hat einen Seitenkanal, der ebenfalls auf seiner gesamten Länge verjüngt ist. Auch dieser Seitenkanal beginnt mit einem halbkreisförmigen Querschnitt, wobei dieser Querschnitt aber eine Fläche hat, die der Fläche des Seitenkanals an der Auslaßöffnung 44 mit dem elliptischen Querschnitt entspricht. Der Seitenkanal der zweiten Stufe verändert sich dann kontinuierlich zu einer immer flacher werdenden Ellipse, wie dies entsprechend in den Figuren 2 bis 5 dargestellt ist.
    Figur 6 zeigt die durch die Verringerung des Seitenkanalquerschnitts erreichbare Steigerung des Wirkungsgrades. Es sind für die dargestellten Verläufe drei verschiedene Seitenkanalverdichter eingesetzt worden, die bei unterschiedlichen Drehzahlen gemessen wurden. Ein Seitenkanalverdichter, der mit "Serie" bezeichnet ist, weist einen halbkreisförmigen Querschnitts ohne Verjüngung auf. Ein hierzu modifizierter Seitenkanalverdichter nach der Erfindung mit elliptischem Querschnitt weist eine Querschnittsverringerung um 15% zwischen Einlaßöffnung und Auslaßöffnung auf und ein weiter Verdichter eine Querschnittsverringerung von 30%. Figur 6 zeigt nicht nur, daß eine deutliche Wirkungsgradsteigerung erreichbar ist, sondern auch, daß diese Wirkungsgradsteigerung sehr stark von der Drehzahl abhängig ist. Wie bereits zuvor erläutert worden ist, kann nämlich nicht pauschal eine Querschnittsverringerung um beispielsweise 15% bei unterschiedlichen Drehzahlen zu einer enormen Wirkungsgradsteigerung führen. Vielmehr ist die Querschnittsverringerung der Zustandsänderung des Gases anzupassen, die wiederum aber von den geometrischen Verhältnissen im Seitenkanal und im Laufrad sowie vom Volumenstrom und damit von der Drehzahl abhängig ist. Es kann damit durchaus sein, daß bei bestimmten Drehzahlen und bestimmten Geometrien des Laufrades samt Schaufeln wesentlich geringere oder wesentlich höhere Querschnittsverringerungen erfolgen müssen, um eine optimale Wirkungsgradsteigerung zu erreichen.

    Claims (10)

    1. Seitenkanalverdichter mit
         einer Einlaßöffnung (42; 142) für Gas und
         einer Auslaßöffnung (44; 144) für verdichtetes Gas sowie
         einem Seitenkanal (32; 132), der die Einlaßöffnung (42; 142) mit der Auslaßöffnung (44; 144) strömungsmäßig verbindet,
         wobei sich der Querschnitt des Seitenkanals (32; 132) zwischen der Einlaßöffnung (42; 142) und der Auslaßöffnung (44; 144) verringert und
         wobei der Seitenkanal (32; 132) wenigstens einen Abschnitt hat, in dem er einen Querschnitt in Form einer Ellipsenhälfte aufweist und in dem sich die maximale Tiefe des Seitenkanals (32; 132) in Richtung zur Auslaßöffnung (44; 144) kontinuierlich verringert,
      dadurch gekennzeichnet, daß
         die große Achse der den Querschnitt bestimmenden Ellipse geringfügig innerhalb des Deckels (26, 30) des Seitenkanalverdichters liegt, der den Seitenkanal (32; 132) aufweist.
    2. Seitenkanalverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt mit elliptischem Querschnitt im Bereich der Auslaßöffnung (44; 144) endet.
    3. Seitenkanalverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt mit elliptischem Querschnitt spätestens auf dem halben Strömungsweg zwischen Einlaßöffnung (42; 142) und Auslaßöffnung (44; 144) beginnt.
    4. Seitenkanalverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Seitenkanal (32; 132) vor dem Abschnitt mit elliptischem Querschnitt einen halbkreisförmigen Querschnitt hat.
    5. Seitenkanalverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Seitenkanals (32; 132) über seine gesamte Länge konstant bleibt.
    6. Seitenkanalverdichter nach einem der vorhergehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des Seitenkanals (32; 132) in dem Abschnitt mit elliptischem Querschnitt dem Verhältnis der Dichteerhöhung des Gases entsprechend stetig reduziert ist.
    7. Seitenkanalverdichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des Seitenkanals (32; 132) in seinem Abschnitt mit elliptischem Querschnitt unter der Annahme einer annähernd adiabat isentropen Verdichtung des zu verdichtenden Gases dem sich verringernden Gasvolumen entsprechend verringert wird.
    8. Seitenkanalverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Seitenkanal (32; 132) in Seitenansicht im wesentlichen hufeisenförmig verläuft.
    9. Seitenkanalverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichter mehrstufig ausgebildet ist und die Querschnittsfläche der Einlaßöffnung einer nachfolgenden Stufe der Querschnittsfläche der Auslaßöffnung (44; 144) der unmittelbar vorhergehenden Stufe entspricht
    10. Seitenkanalverdichter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in mehreren, vorzugsweise allen Stufen die Querschnittsfläche zwischen Auslaßöffnung (44; 144) und Einlaßöffnung (42; 142) entsprechend der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.
    EP00920569A 1999-03-26 2000-03-24 Seitenkanalverdichter Expired - Lifetime EP1165965B1 (de)

    Applications Claiming Priority (3)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    DE19913950A DE19913950A1 (de) 1999-03-26 1999-03-26 Seitenkanalverdichter
    DE19913950 1999-03-26
    PCT/EP2000/002624 WO2000058629A1 (de) 1999-03-26 2000-03-24 Seitenkanalverdichter

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP1165965A1 EP1165965A1 (de) 2002-01-02
    EP1165965B1 true EP1165965B1 (de) 2003-07-30

    Family

    ID=7902649

    Family Applications (1)

    Application Number Title Priority Date Filing Date
    EP00920569A Expired - Lifetime EP1165965B1 (de) 1999-03-26 2000-03-24 Seitenkanalverdichter

    Country Status (11)

    Country Link
    US (1) US6779968B1 (de)
    EP (1) EP1165965B1 (de)
    JP (1) JP2002540350A (de)
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