EP1177384A1 - Seitenkanalmaschine - Google Patents

Seitenkanalmaschine

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EP1177384A1
EP1177384A1 EP00936659A EP00936659A EP1177384A1 EP 1177384 A1 EP1177384 A1 EP 1177384A1 EP 00936659 A EP00936659 A EP 00936659A EP 00936659 A EP00936659 A EP 00936659A EP 1177384 A1 EP1177384 A1 EP 1177384A1
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EP
European Patent Office
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side channel
contour
channel machine
housing
gap
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Withdrawn
Application number
EP00936659A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Mario Kempf
Walter Baumeister
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.)
Gardner Denver Elmo Technology GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Nash Elmo Industries GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08—Sealings
    • F04D29/10—Shaft sealings
    • F04D29/102—Shaft sealings especially adapted for elastic fluid 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
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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D29/188—Rotors specially for regenerative 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
    • F04D5/00—Pumps with circumferential or transverse flow

Definitions

  • the invention relates to a side channel machine.
  • a side channel compressor is known from DE-A 22 44 933, in which a band is inserted into an annular groove provided in the housing and extends against the end face of the support ring.
  • the band is aligned in the ring groove in such a way that the smallest possible gap between the end face of the support ring and the end of the band projecting from the ring groove results. This is intended to keep the so-called gap losses as small as possible.
  • the disadvantage here is that the manufacture of such a sealing device is very complex. Aligning the tape to achieve a uniform and narrow gap creates considerable difficulties. In the circumferential direction of the side channel compressor, a gap remains at the joint between the belt and the support ring, which still leads to pressure losses.
  • a side channel compressor which has a radially extending sealing ring on the inner circumference of the axially projecting part of the support ring, which rests on the axially projecting part of the support ring and by means of a retaining ring against one provided on the housing of the side channel compressor Contact surface is kept clamped.
  • the disadvantage here is the complex production and the large number of parts for realizing such a sealing device.
  • the invention is therefore based on the object of designing a side channel machine in such a way that there is an improved sealing of the side channel and an associated increase in efficiency of the side channel machine with less assembly and production outlay.
  • this object is achieved by a side channel machine with at least one impeller rotatably arranged in its housing, which has a support ring which is equipped with conveyor blades and which projects axially at least on one side with respect to the impeller axis with a hub part supporting it and connecting it with a drive shaft , at least in the area of the support ring between the impeller and the housing existing gap at least one edge-forming contour is provided, which serves to seal this gap, the contour being worked into the housing and / or the support ring.
  • the arrangement according to the invention of such a contour in the area of the gap creates a powerful and long-term stable sealing device.
  • An advantage here is that no additional parts have to be used, fixed and assembled to produce such a sealing device. This reduces the assembly time and the cost of storage for such sealing devices.
  • tests have shown an almost temperature-independent gap seal.
  • the same coefficients of expansion are present, and thus, regardless of the operating time of the side channel machine, a sealing system which ensures a long-term stable characteristic of the side channel machine during its operating time. An unwanted change in the working point of the side channel machine with increasing operating time is thus almost impossible, since there are no friction effects between the components forming the sealing device.
  • the contour continues essentially in the circumferential direction of the side channel machine.
  • the contour advantageously has a rectangular, trapezoidal and / or triangular shape.
  • the shape of the contour depends, among other things, on the selected manufacturing process, the media to be conveyed and the material of the housing and / or support ring.
  • the contour itself has a step-like course on the housing or on the support ring.
  • the contour on the housing and / or support ring is advantageously placed where production is particularly simple and can be carried out with little effort and where the sealing effect is best developed.
  • the housing of a double-flow side channel machine according to FIG. 1 is essentially formed by two housing halves 1, 2.
  • the housing halves 1 and 2 enclose an impeller 4 which is arranged on a drive shaft, not shown in the drawing.
  • the impeller 4 has on its outer circumference a support ring 5 on which the conveyor blades 6 of the impeller 4 are arranged.
  • the support ring 5 is arranged in a hub part which is plugged onto the drive shaft and is connected to it in a rotationally fixed manner and not shown in detail. Between the support ring 5 and one of the housing halves 1 or 2 there is a gap 3 which leads to gap losses and which must be sealed during operation.
  • each a corner recess X, Y is provided on the end face, in which there is advantageously a circumferential contour of the support ring and / or housing.
  • the contours are easy to produce, particularly in these corner cut-outs, by turning or milling.
  • FIG. 2 to FIG. 6 show possibilities for forming such contours 7 with an essentially rectangular course.
  • the contour 7 can also have a triangular or trapezoidal shape. Any combination of these contours 7 is also possible. It is crucial, however, that edges form in the area of this gap 3, so that the effect of a labyrinth seal is established.
  • a contour with a radius of approximately 0.5 mm or less is already defined as the edge, with a “sharper” edge resulting in a comparatively better sealing effect.
  • FIG. 7 and FIG. 8 show, in principle, stair-shaped contours 7, which essentially represent a repetition of a previously existing contour course and thus reinforce the labyrinth sealing effect.
  • FIG. 9 and FIG. 10 show further contour designs which, however, also serve to seal the gap 3 like the contour profiles described above.
  • Figures 3 and 5 are particularly suitable for different materials of the housing and the support ring 5, as with different coefficients of expansion (particularly housing effectively ⁇ ragring ⁇ ) on the basis of the clear width of the wound gap 3 in addition to the labyrinth seal effect a frictional contact of a housing half 1, 2 with the Support ring 5 is also avoided during longer operating times of the side channel machine.
  • No additional sealing elements have to be introduced and fixed in the gap 3 during the assembly or maintenance work.
  • Even during operation of the side channel machine there is a more than adequate sealing effect, since the thermal expansion coefficients of the materials of the housing halves 1, 2 and support ring 5 are almost identical. With identical materials, the expansion coefficients are the same and the sealing effect is improved again.

Abstract

Um den Wirkungsgrad einer Seitenkanalmaschine bei gleichzeitig reduziertem Montage- und Fertigungsaufwand zu verbessern, wird eine Seitenkanalmaschine vorgeschlagen, mit wenigstens einem in seinem Gehäuse (1, 2) drehbar angeordneten Laufrad (4), das einen mit Förderschaufeln besetzten Tragring (5) aufweist, der ein ihn tragendes und mit einer Antriebswelle verbindendes Nabenteil zumindest auf einer Seite axial bezüglich der Laufradachse überragt, wobei zumindest im Bereich des Tragringes (5) zwischen dem Laufrad (4) und dem Gehäuse (1, 2) bestehenden Spaltes (3) wenigstens eine kantenbildende Kontur (7) vorgesehen ist, die der Abdichtung dieses Spaltes (3) dient, wobei die Kontur (7) in das Gehäuse und/oder den Tragring (5) eingearbeitet ist.

Description

Beschreibung
Seitenkanalmaschine
Die Erfindung betrifft eine Seitenkanalmaschine.
Aus der DE-A 22 44 933 ist ein Seitenkanalverdichter bekannt, bei dem ein Band in eine im Gehäuse vorgesehene Ringnut eingelegt ist, das sich gegen die Stirnseite des Tragringes er- streckt. Das Band wird dabei in der Ringnut derart ausgerichtet, daß sich ein möglichst kleiner Spalt zwischen der Stirnseite des Tragringes und dem aus der Ringnut vorstehenden Ende des Bandes ergibt. Dadurch sollen die sogenannten Spaltverluste möglichst klein gehalten werden. Nachteilig dabei ist, daß die Fertigung einer derartigen Abdichtungsvorrichtung sehr aufwendig ist. Das Ausrichten des Bandes zur Erzielung eines gleichmäßigen und engen Spaltes bereitet dabei erhebliche Schwierigkeiten. In ümfangsrichtung des Seitenkanal- verdichters verbleibt an der Stoßstelle Band - Tragring ein Spalt, der weiterhin zu Druckverlusten führt.
Aus der EP 0 708 248 A2 ist ein Seitenkanalverdichter bekannt, der am Innenumfang des axial überstehenden Teiles des Tragringes einen sich radial erstreckenden Dichtungsring auf- weist, der an dem axial überstehenden Teil des Tragringes anliegt und mittels eines Halteringes gegen eine am Gehäuse des Seitenkanalverdichters vorgesehene Anlagefläche eingespannt gehalten ist. Nachteilig dabei ist die aufwendige Fertigung und der große Teileaufwand zur Realisierung einer derartigen Abdichtungsvorrichtung.
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine Seitenkanalmaschine so auszubilden, daß sich eine verbesserte Abdichtung des Seitenkanals und eine damit verbundene Wir- kungsgraderhöhung der Seitenkanalmaschine bei geringerem Montage- und Fertigungsaufwand ergibt. Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch eine Seitenkanalmaschine, mit wenigstens einem in seinem Gehäuse drehbar angeordneten Laufrad, das einen mit Förderschaufeln besetzten Tragring aufweist, der ein ihn tragen- des und mit einer Antriebswelle verbindendes Nabenteil zumindest auf eine Seite axial bezüglich der Laufradachse überragt, wobei zumindest im Bereich des Tragringes zwischen dem Laufrad und dem Gehäuse bestehenden Spaltes wenigstens eine kantenbildende Kontur vorgesehen ist, die der Abdichtung die- ses Spaltes dient, wobei die Kontur in das Gehäuse und/oder den Tragring eingearbeitet ist.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung einer derartigen Kontur im Bereich des Spaltes, ist eine leistungsfähige und lang- zeitstabile Abdichtungsvorrichtung geschaffen. Ein Vorteil dabei ist, daß zur Herstellung einer derartigen Abdichtungsvorrichtung keine zusätzlichen Teile eingesetzt, fixiert und montiert werden müssen. Somit reduziert sich die Montagezeit als auch der Aufwand der Lagerhaltung für derartige Abdich- tungvorrichtungen. Während des Betriebes der Seitenkanalmaschine, der eine Erwärmung der Komponenten insbesondere des Tragrings und Gehäuses der Seitenkanalmaschine zur Folge hat, ergaben Versuche eine nahezu temperaturunabhängige Spaltabdichtung. Somit liegen insbesondere bei gleichen Materialien von Tragring und Gehäuse gleiche Ausdehnungskoeffizienten vor, und damit unabhängig von der Betriebszeit der Seitenkanalmaschine ein Dichtungssystem, das eine langzeitstabile Kennlinie der Seitenkanalmaschine während ihrer Betriebszeit gewährleistet. Eine ungewollte Veränderung des Arbeitspunktes der Seitenkanalmaschine mit zunehmender Betriebsdauer ist damit nahezu ausgeschlossen, da keine Reibungseffekte zwischen den die Abdichtungsvorrichtung bildenden Komponenten auftreten.
Um eine wirkungsvolle Abdichtung des Spaltes zu erhalten, setzt sich der Verlauf der Kontur im wesentlich in Umfangs- richtung der Seitenkanalmaschine fort. Die Kontur weist vorteilhafterweise einen rechteckigen, trapezförmigen und/oder dreieckförmigen Verlauf auf. Die Formgebung der Kontur hängt dabei u.a. von dem gewählten Herstelverfahren, den zu förderden Medien als auch vom Material des Gehäuses und/oder Tragrings ab.
Die Kontur selbst, weist in einer anderen vorteilhaften Ausführung am Gehäuse oder am Tragring einen treppenförmigen Verlauf auf.
Die Kontur an Gehäuse und/oder Tragring ist vorteilhafterweise dort plaziert, wo die Herstellung besonders einfach und mit geringem Aufwand zu realisieren ist und sich die Dichtwirkung am besten entfaltet.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der ünteransprüche werden im folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
FIG 1 einen Teillängsschnitt einer zweiflutigen Seitenkanalmaschine,
FIG 2 bis FIG 10 Detailausschnitte X und Y der Dichtungsanordnung einer zweiflutigen Seitenkanalmaschine.
Das Gehäuse einer zweiflutigen Seitenkanalmaschine gemäß FIG 1 wird im wesentlichen durch zwei Gehäusehälften 1, 2 gebildet. Die Gehäusehälften 1 und 2 umschließen ein Laufrad 4, das auf einer in der Zeichnung nicht näher dargestellten An- triebswelle angeordnet ist. Das Laufrad 4 weist an seinem Außenumfang einen Tragring 5 auf, an dem die Förderschaufeln 6 des Laufrades 4 angeordnet sind. Der Tragring 5 ist in einem auf der Antriebswelle aufgesteckten und drehfest mit diesem verbundenen, nicht näher dargestellten, Nabenteil angeordnet. Zwischen Tragring 5 und einer der Gehäusehälften 1 oder 2 befindet sich ein Spalt 3, der zu Spaltverlusten führt und den es gilt im Betrieb abzudichten. An dem Tragring 5 ist auf je- der Stirnseite eine Eckaussparung X, Y vorgesehen, in der sich vorteilhafterweise eine in Umfangsrichtung verlaufende Kontur des Tragrings und/oder Gehäuses befindet. Die Konturen sind insbesondere in diesen Eckaussparungen einfach durch Drehen oder Fräsen herzustellen.
FIG 2 bis FIG 6 zeigen Möglichkeiten derartige Konturen 7 mit im wesentlichen rechteckigem Verlauf auszubilden. Die Kontur 7 kann ebenso einen dreieckigen oder trapezförmigen Verlauf- aufweisen. Ebenso sind beliebige Kombinationen dieser Konturen 7 möglich. Entscheidend aber ist, daß sich Kanten im Bereich dieses Spaltes 3 ausbilden, so daß sich die Wirkung einer Labyrinthdichtung einstellt. Erfindungsgemäß wird dabei als Kante bereits eine Kontur mit Radius von ca. 0,5 mm oder kleiner definiert, wobei sich mit „schärferer" Kante eine vergleichsmäßig bessere Dichtwirkung einstellt.
FIG 7 und FIG 8 zeigen im Prinzip treppenförmig angeordnete Konturen 7, die im wesentlichen eine Wiederholung eines vorab bereits vorhandenen Konturenverlaufs darstellen und so die Labyrinthdichtwirkung verstärken.
FIG 9 und FIG 10 zeigen weiterführende Konturenausbildungen, die aber ebenfalls wie die vorher beschriebenen Konturenver- laufe der Abdichtung des Spaltes 3 dienen.
Durch die Gestaltung der Konturen 7 am Tragring 5 und/oder an den Gehäusehälften 1, 2 wird die Montage eines derartigen Seitenkanalverdichters wesentlich vereinfacht.
FIG 3 und FIG 5 eignen sich insbesondere für unterschiedliche Materialien von Gehäuse und Tragring 5, da bei unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten (insbesondere ηGehäuse <ητragring) aufgrund der lichten Weite des gewundenen Spaltes 3 außer der Labyrinthdichtwirkung auch ein Reibkontakt einer Gehäusehälfte 1, 2 mit dem Tragring 5 auch bei längeren Betriebszeiten der Seitenkanalmaschine unterbleibt. Es müssen während den Montage- oder Wartungsarbeiten keine zusätzliche Dichtelemente in den Spalt 3 eingebracht und fixiert werden. Auch im Betrieb der Seitenkanalmaschine stellt sich eine mehr als ausreichende Dichtwirkung ein, da die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Materialien von Gehäusehälften 1, 2 und Tragring 5 nahezu identisch sind. Bei identischen Materialien sind die Ausdehnungskoeffizienten gleich und es stellt sich damit eine erneut verbesserte Dichtwirkung ein.
Somit kann auch über einen längeren Betriebszeitraum eine stabile Betriebskennlinie der Seitenkanalmaschine gewährleistet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Seitenkanalmaschine, mit wenigstens einem in seinem Gehäuse (1,2) drehbar angeordneten Laufrad (4), das einen mit För- derschaufeln besetzten Tragring (5) aufweist, der ein ihn tragendes und mit einer Antriebswelle verbindendes Nabenteil zumindest auf einer Seite axial bezüglich der Laufradachse überragt, wobei zumindest im Bereich des Tragringes (5) zwischen dem Laufrad (4) und dem Gehäuse (1,2) bestehenden Spal- tes (3) wenigstens eine kantenbildende Kontur (7) vorgesehen ist, die der Abdichtung dieses Spaltes (3) dient, wobei die Kontur (7) in das Gehäuse und/oder den Tragring (5) eingearbeitet ist.
2. Seitenkanalmaschine nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sich der Verlauf der Kontur (7) im wesentlichen in Umfangsrichtung der Seitenkanalmaschine fortsetzt.
3. Seitenkanalmaschine nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sich der in Umfangsrichtung fortsetzende Verlauf der Kontur (7) zumindest einen Teil des Umfang der Seitenkanalmaschine einnimmt.
4. Seitenkanalmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h e t , daß die Kontur (7) zumindest einen rechteckigen und/oder trapezförmigen und/oder dreiecksförmigen Verlauf aufweist.
5. Seitenkanalmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kontur (7) im wesentlichen treppenförmig verläuft. β. Seitenkanalmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kontur (7), insbesondere an den Anfangsund/oder Endbereichen des Spaltes (3) ausgebildet ist.
EP00936659A 1999-05-11 2000-05-02 Seitenkanalmaschine Withdrawn EP1177384A1 (de)

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