EP3140548B1

EP3140548B1 - Laufrad, insbesondere für eine seitenkanalmaschine

Info

Publication number: EP3140548B1
Application number: EP15712837.2A
Authority: EP
Inventors: Lars Buchholz; Antje Gennat; Ulli Kriebel; Henryk WANIEK; Achim Von Kathen
Original assignee: Gebr Becker GmbH
Current assignee: Gebr Becker GmbH
Priority date: 2014-05-08
Filing date: 2015-03-19
Publication date: 2023-05-03
Anticipated expiration: 2035-03-19
Also published as: KR20170005841A; DE102014106440A1; JP2017515042A; TWI648471B; US20170051753A1; CN106460851B; US10378543B2; EP3140548A1; WO2015169496A1; CN106460851A; TW201600730A

Description

Die Erfindung betrifft ein Laufrad nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.
Ein Laufrad der in Rede stehenden Art ist beispielsweise aus der DE 10 2005 008 388 A1 bekannt.
Weiter ist zum Stand der Technik auf die US2003/118438 A1 , die US 5 407 318 A , die US 2005/226715 A1 und die US 2003/026686 A1 zu verweisen.
Die US 5 407 318 A offenbart nach außen frei endende Schaufeln, deren Randkante deutlich zurückversetzt ist zu einem größten Radialmaß der Schaufelwände.
Ausgehend von dem genannten Stand der Technik gemäß der US2003/118438 A1 , beschäftigt sich die Erfindung mit der Aufgabenstellung, ein Laufrad der genannten Art vorteilhaft, insbesondere hinsichtlich eines verbesserten Wirkungsgrades weiterzubilden.
Diese Aufgabe ist beim Gegenstand des Anspruches 1 gelöst, wobei darauf abgestellt ist, dass das größte Versatzmaß dem 0,1-Fachen oder mehr der Differenz des zweiten und des ersten Radiusmaßes entspricht und dass die Abschlusskante im Wesentlichen einer Radiuslinie folgt und dass ein Radius der Abschlusskante von einem Kreismittelpunkt abgetragen ist, der in einer in Umfangsrichtung folgenden Schaufelkammer liegt.
Derartige Laufräder finden verbreitet Anwendung in Seitenkanalverdichtern und Seitenkanalvakuumpumpen, welche ein breites Spektrum industrieller Anwendungen, z.B. in der Druck-, Verpackungs-, Elektronik-, Umwelt-, Medizintechnik usw. ermöglichen. Diese Strömungsmaschinen besitzen zumindest einen ringförmigen Arbeitsraum mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt, in welchem ein Laufrad mit Beschaufelung, d.h. Schaufeln und zwischen diesen liegende Schaufelkammern, in Laufrad-Umfangsrichtung drehbar aufgenommen ist. Der nicht ausgefüllte, gegebenenfalls auf beiden Laufradseiten an die Beschaufelung angrenzende Querschnitt des Arbeitsraums bildet jeweils einen Seitenkanal, welcher am Umfang durch den sogenannten Unterbrecher unterbrochen wird. In Dreh- beziehungsweise Umlaufrichtung des Laufrades hinter dem Unterbrecher befindet sich ein Einlass für ein zu verdichtendes Fluid (beispielsweise Gas oder Flüssigkeit), während sich in Umlaufrichtung vor dem Unterbrecher liegend ein Auslass befindet. Durch die Rotation des Laufrades strömt das Fluid durch den Einlass in den Seitenkanal und wird von den Schaufeln des Laufrades mitgenommen. In deren Strömungsräumen wird das Fluid aufgrund der Zentrifugalkraft nach außen gedrückt und dort verdichtet. Das nachströmende Fluid drückt das verdichtete Fluid aus den Schaufeln heraus in den Seitenkanal, wo es nach radial innen geleitet wird und wieder in die Laufradbeschaufelung eintritt. Dabei gelangt das Fluid aus dem Seitenkanal laufradstirnseitig durch einen radial inneren Kammereinlassbereich in den von den Schaufelkammern berandeten Strömungsraum und nach Durchströmung der Schaufelkammer durch einen radial äußeren Kammerauslassbereich in den Seitenkanal zurück. Diese sogenannte Zirkulation wiederholt sich mehrmals, so dass das Fluid in mehreren Stufen bis zum Auslass verdichtet werden kann.
Das größte Versatzmaß entspricht bevorzugt dem 0,1- bis hin zu dem 0,6-Fachen, gegebenenfalls auch mehr, der Differenz des ersten und zweiten Radiusmaßes. So kann das größte Versatzmaß auch etwa einem Drittel der Differenz des ersten und zweiten Radiusmaßes entsprechen.
Der Radius der Abschlusskante ist von einem Kreismittelpunkt abgetragen, der bezogen auf einen Abstand zu der geometrischen Laufrad-Drehachse zwischen dem ersten und zweiten Radiusmaß liegt. Der Kreismittelpunkt liegt innerhalb einer Schaufelkammer, darüber hinaus in einer in Umfangsrichtung der die Abschlusskante aufweisenden Schaufelwand folgenden Schaufelkammer. So kann der Kreismittelpunkt in der in Drehrichtung des Laufrades betrachteten vorgeschalteten Schaufelkammer liegen. Weiter bevorzugt liegt der Kreismittelpunkt auf oder benachbart zu einer Radiuslinie der geometrischen Laufrad-Drehachse, welche Radiuslinie mittig zwischen dem ersten und dem zweiten Radiusmaß verläuft.
Die Abschlusskante einer Schaufelwand erstreckt sich bevorzugt auch radial außen im Wesentlichen in Richtung der Laufrad-Laufrad-Drehachse. Es ergibt sich entsprechend eine radial äußere Randkante, welche sich im Wesentlichen senkrecht zur Abschlusskante der Schaufelwand erstreckt. Die Randkante kann beispielsweise in einem Bereich von +/- 5° senkrecht zur Abschlusskante verlaufen. Weiter bestimmt diese radial äußere Randkante das Maß des größeren Radius des Laufrades, jedenfalls bei einer radial außen offenen Ausgestaltung, bei welcher sich die Schaufelkammern nach radial außen öffnen. In diesem Fall enden die Schaufeln frei nach radial außen.
Die Schaufelwand geht radial außen in eine umlaufende Abschlusswand über. Die gebildete Schaufelkammer ist in Bezug auf einen Querschnitt durch den Kammerboden und die innere und äußere Begrenzungswand beziehungsweise in Umlaufrichtung aufeinanderfolgende Schaufelwände begrenzt und bevorzugt nur im Bereich einer durch die Abschlusskanten der Schaufelwände gegebene Fläche offen ausgebildet. Eine Außenkante der radial äußeren Abschlusswand bestimmt das zweite Radiusmaß.
Die gedankliche Verbindungslinie zwischen dem Einlaufpunkt der Abschlusskante in die innere Begrenzungswand und dem radial äußeren Ende kann mit Bezug auf die Draufsicht so verlaufen, dass sie parallel ist zu einer von der geometrischen Laufrad-Drehachse ausgehenden Radialen. Insbesondere dann, wenn ein durch den inneren Einlaufpunkt oder das radial äußere Ende der Begrenzungswand gehende Radiale mit Bezug auf die Draufsicht betrachtet wird, kann die Verbindungslinie mit der Radialen einen spitzen Winkel von beispielsweise 0,05 bis 15° einschließen. Bevorzugt ist, dass die Verbindungslinie in Verlängerung in Richtung auf die geometrische Laufrad-Drehachse mit Abstand zu der geometrischen Laufrad-Drehachse verläuft.
Das senkrechte Abstandsmaß der Verbindungslinie zu der geometrischen Laufrad-Drehachse ist durch die Länge einer Senkrechten auf die Verbindungslinie gegeben, welche Senkrechte die geometrische Laufrad-Drehachse schneidet. Das senkrechte Abstandsmaß kann im Bereich von -40% bis 40% des äußeren Radiusmaßes ausgebildet sein. In einer eingeschränkten Betrachtung kann das Abstandsmaß im Bereich von -40% bis +40% der Radiusdifferenz zwischen innerem und äußerem Radius ausgebildet sein.
Es kann sowohl ein "Voreilen" des radial äußeren Endes der Abschlusswand gegenüber dem Einlaufpunkt in die innere Begrenzungswand gegeben sein wie auch ein "Nacheilen". Gesehen von dem genannten Einlaufpunkt nach radial außen kann bei einer gegebenen Drehrichtung also das radial äußere Ende der Abschlusswand in Drehrichtung voreilend ausgebildet sein wie auch entgegen der Drehrichtung nacheilend.
Das radial äußere Ende der Abschlusskante kann mit der Verbindungslinie oder einer durch das radial äußere Ende gehenden Radialen (ausgehend von der Drehachse) einen spitzen Winkel von bis zu 90° einschließen. Bevorzugt ist ein spitzer Winkel von 50 bis 75°, beispielsweise 70°. Der spitze Winkel bezieht sich auf einen Einlaufabschnitt der Abschlusskante in die Außenwand. Das radial äußere Ende der Abschlusskante läuft bevorzugt tangential in eine die radial äußeren Enden aller Abschlusskanten verbindenden Kreislinie ein, oder, wie weiter bevorzugt, in die radial äußere Abschlusswand, so dass der vorbeschriebene spitze Winkel sich zwischen einer durch den Schnittpunkt der Abschlusskante und eine dort gegebene idealisierte, d.h. gemittelte Linie der Abschlusswand gehenden Tangente und der Verbindungslinie einstellt.
Bei geradem Verlauf der Abschlusswand in dem Einlaufabschnitt bezieht sich der spitze Winkel auf den Winkel zwischen der den geraden Verlauf erbringenden Geraden und der Verbindungslinie.
Mit Bezug auf den Grundriss kann sich die Abschlusskante zumindest teilweise aus Geradabschnitten zusammensetzen. Es kann ein Geradabschnitt vorgesehen sein, darüber hinaus aber auch eine Mehrzahl von hintereinander angeordneten Geradabschnitten, so beispielsweise zwei, drei, vier oder auch zehn Geradabschnitte. Diese Geradabschnitte erstrecken sich über die kürzeste Distanz zwischen einem jeweiligen Geradabschnittanfang und einem Geradabschnittende. Ein solcher Geradabschnitt kann sich im Anschluss in einen gekrümmten Abschnitt fortsetzen. Ein Bereich zwischen zwei Geradabschnitten kann durch einen gekrümmten Bereich gebildet sein.
Mit Bezug auf den Grundriss sind bei zwei oder mehr benachbarten Geradabschnitten diese winklig zueinander angeordnet (ungeachtet eines eventuell dazwischen befindlichen gekrümmten Abschnittes). Bevorzugt ist hierbei ein stumpfer Winkel von mehr als 90° bis hin zu 179°, so beispielsweise 150 oder 160°.
Auch kann die Abschlusskante zwischen dem inneren und äußeren Radius stetig gekrümmt verlaufen. Bevorzugt ist hier eine unterbrechungsfreie Krümmung zwischen dem inneren und äußeren Radius, welche Krümmung sich aus mehreren, beispielsweise zwei, drei, vier oder zehn hintereinander angeordneten Krümmungsabschnitten zusammensetzt. Eine oder mehrere Krümmungsabschnitte können für sich kreisförmig gekrümmt verlaufen und entsprechend einem Radius folgen. Im Falle von mehreren oder allen einem Radius folgenden Krümmungsabschnitten können diese unterschiedliche Radien aufweisen, wobei bei einer Mehrzahl an Krümmungsabschnitten mehrere Krümmungsabschnitte auch gleiche Radien aufweisen können.
Bevorzugt folgt die Abschlusskante im Wesentlichen einer Radiuslinie, so dass über die Erstreckungslänge der Abschlusskante sich ein gleichbleibender, gegebenenfalls eine Abweichung von beispielsweise +/- 5% des diesbezüglichen Radiusmaß aufweisender Radius einstellt.
Bei einer Ausgestaltung der Abschlusskante entlang einer Radiuslinie ist der Radius der Abschlusskante bevorzugt von einem Kreismittelpunkt abgetragen, der bezogen auf einen Abstand zu der geometrischen Laufrad-Drehachse zwischen dem ersten und dem zweiten Radiusmaß liegt. Bevorzugt liegt der Kreismittelpunkt innerhalb einer Schaufelkammer, darüber hinaus bevorzugt in einer in Umfangsrichtung der die Abschlusskante aufweisenden Schaufelwand folgenden Schaufelkammer. So kann der Kreismittelpunkt in der in Drehrichtung des Laufrades betrachteten vorgeschalteten Schaufelkammer liegen. Weiter bevorzugt liegt der Kreismittelpunkt auf oder benachbart zu einer Radiuslinie der geometrischen Laufrad-Drehachse, welche Radiuslinie mittig zwischen dem ersten und dem zweiten Radiusmaß verläuft.
Bei einer - in der genannten Draufsicht - gekrümmt verlaufenden Abschlusskante, wie auch bei einer Abschlusskante, die sich zumindest teilweise aus Geradabschnitten zusammensetzt, können die dem ersten und dem zweiten Radiusmaß zugewandten Endabschnitte der Abschlusskante gekrümmt verlaufen.
Der Radius dieser bevorzugt tangential in die radial innere Begrenzungswand und gegebenenfalls in die radial äußere Abschlusswand einlaufenden und weiter bevorzugt kreisabschnittförmig verlaufenden Endabschnitte der Abschlusskante können kleiner oder auch größere gewählt sein als ein Radiusmaß beispielsweise einer Radiuslinie folgenden Abschlusskante. Bevorzugt entspricht der Radius der äußeren Endbereiche der Abschlusskante einem 0,5- bis 0,9-Fachen des Radius der Abschlusskante zwischen den Endbereichen.
Die Schaufelwand kann sich ausgehend von der Abschlusskante in Richtung der geometrischen Laufrad-Drehachse beziehungsweise in Richtung auf einen Kammerboden hinsichtlich einer Wandstärke vergrößern. So kann die Wandstärke der Schaufelwand nahe dem oder am Übergang zu dem Kammerboden dem 2- bis 4-Fachen, weiter bevorzugt dem 3-Fachen der Wandstärke im Bereich der Abschlusskante entsprechen.
Die Zunahme der Wandstärke kann - bezogen auf die Umfangsrichtung - unterschiedlich sein. So können bezogen auf einen Querschnitt durch die Schaufelwand, in Umfangsrichtung des Laufrades, radial zwischen dem inneren Einlaufpunkt und dem äußeren Ende der Schaufelwand, beispielsweise der Mitte zwischen dem ersten Radiusmaß und dem zweiten Radiusmaß, die Schaufelwandkanten mit einer parallel zu der geometrischen Laufrad-Drehachse verlaufenden Geraden unterschiedliche spitze Winkel einschließen. Bezogen auf die vorbeschriebene Gerade kann der Winkel einer Schaufelwandkante 1 bis 10° aufweisen, während der Winkel der gegenüberliegenden Schaufelwandkante zu der Geraden 11 bis 30° beträgt.
Der spitze Winkel der Schaufelwandkante entgegen der Drehrichtung ist hierbei bevorzugt größer als der spitze Winkel der Schaufelwandkante in der Drehrichtung. Es kann ein Verhältnis zwischen diesen unterschiedlichen Winkeln von 1:3 bis 1:10 gegeben sein.
Die Schaufelwand kann in Drehrichtung betrachtet konvex verlaufen. Entsprechend öffnet sich die im Grundriss gekrümmt verlaufende Schaufelwand in Drehrichtung.
Der Kammerboden kann in einem Querschnitt in der Verbindungslinie oder parallel dazu kreis- oder ellipsenförmig verlaufen. Bevorzugt ist bei einem kreisförmigen Verlauf die Kreisform mit über die Erstreckungslänge des Kammerbodens im Querschnitt gleichbleibendem Radius. Auch kann über die Erstreckungslänge eine Krümmung mit unterschiedlichen Radien vorgesehen sein.
Jedenfalls radial innen kann der Kammerboden, beispielsweise einer Kreis- oder Ellipsenlinie folgend, bis in eine Oberkante der inneren Abschlusswand verlaufen.
Es kann sich in einem Querschnitt in der Verbindungslinie oder parallel dazu eine halbkreisscheibenförmige Ausgestaltung der Schaufelkammer ergeben.
Die größte Tiefe des Kammerbodens entspricht bevorzugt dem 0,25- bis 0,75-Fachen der Radiusdifferenz zwischen innerem und äußerem Radius. In einer Ausführung entspricht die Tiefe der halben Radiusdifferenz. Die Tiefe ist hierbei ausgehend von einer (gegebenenfalls größten) Höhe der Abschlusskante in Richtung der Drehachse gemessen.
Durch die bevorzugte Krümmung der insgesamt zumindest annähernd radial ausgerichteten Schaufeln ist im Betrieb gegenüber den bekannten Lösungen beim Druckaufbau neben der Umfangsgeschwindigkeit auch die Radialgeschwindigkeit erhöht. Der Druckaufbau ist verbessert. Zudem bietet die vorgeschlagene Lösung die Möglichkeit eines radial außen geschlossenen Laufrades, womit ein zweistufiger Betrieb mit nur einem Laufrad realisiert werden kann.
Die vor- und nachstehend angegebenen Bereiche beziehungsweise Wertebereiche oder Mehrfachbereiche schließen hinsichtlich der Offenbarung auch sämtliche Zwischenwerte ein, insbesondere in 1/10- Schritten der jeweiligen Dimension, gegebenenfalls also auch dimensionslos. Beispielsweise beinhaltet die Angabe 0,1- bis 0,5-Fachen auch die Offenbarung von 0,11- bis 0,5-Fach, 0,1- bis 0,49-Fach, 0,12- bis 0,5-Fach, 0,12- bis 0,9-Fach, 0,12- bis 0,48-Fach, 0,1- bis 0,48-Fach etc., die Offenbarung von 15 bis 40% auch die Offenbarung von 15,1 bis 40%, 15 bis 39,9%, 15,1 bis 39,9%, 15,2 bis 40%, 15,2 bis 39,9%, 15,2 bis 39,8%, 15 bis 39,8% etc., die Offenbarung von 60° bis 89° auch die Offenbarung von 60,1° bis 89°, 60° bis 88,9°, 60,2° bis 89°, 60,2° bis 88,9°, 60,2° bis 88,8°, 60° bis 88,8° etc. Diese Offenbarung kann einerseits zur Eingrenzung einer genannten Bereichsgrenze von unten und/oder oben, alternativ oder ergänzend aber zur Offenbarung eines oder mehrerer singulärer Werte aus einem jeweilig angegebenen Bereich dienen.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung erläutert, die aber lediglich Ausführungsbeispiele darstellt. Ein Teil, das nur bezogen auf eines der Ausführungsbeispiele erläutert ist und bei einem weiteren Ausführungsbeispiel aufgrund der dort herausgestellten Besonderheit nicht (gerade) durch ein anderes Teil ersetzt ist, ist damit auch für dieses weitere Ausführungsbeispiel als jedenfalls mögliches vorhandenes Teil beschrieben. Auf der Zeichnung zeigt:

Fig. 1: ein Laufrad in Draufsicht;
Fig. 2: den Schnitt gemäß der Linie II-II in Figur 1;
Fig. 3: die Unteransicht des Laufrades;
Fig. 4: die Herausvergrößerung des Bereiches IV in Figur 1, eine erste Ausführungsform einer Schaufelwand betreffend;
Fig. 5: eine der Figur 4 entsprechende Darstellung, eine alternative Ausführungsform der Schaufelwand betreffend;
Fig. 6: den Schnitt gemäß der Linie VI-VI in Figur 3;
Fig. 7: den Schnitt gemäß der Linie VII-VII in Figur 6;
Fig. 8: eine Schnittdarstellung gemäß Figur 7, jedoch eine weitere Ausführungsform der Schaufelwand betreffend;
Fig. 9: eine der Figur 6 entsprechende Darstellung bezüglich einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 10: eine weitere, der Figur 6 entsprechende Darstellung in einer weiteren Ausführungsform (keine Ausführungsform gemäß der Erfindung).

Dargestellt und beschrieben ist zunächst mit Bezug zu Figur 1 ein Laufrad 1 für eine Seitenkanalmaschine, wie einen Seitenkanalverdichter oder eine Seitenkanal-Vakuumpumpe.
Das Laufrad 1 weist eine im Zentrum liegende Nabe 2 mit einer Durchgangsbohrung 3 auf, welche zur Befestigung des Laufrades 1 an einer nicht dargestellten Antriebswelle einer Seitenkanalmaschine dient.
In Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt weist das Laufrad 1 zu einer mit Bezug zu Figur 2 oberen Öffnungsebene E hin offene Schaufelkammern 4 auf. Diese sind in Umfangsrichtung betrachtet seitlich berandet von Schaufeln 5 bildenden Schaufelwänden 6.
Die Schaufeln 5 wie auch die Schaufelkammern 4 sind in einem radial äußeren Bereich des Laufrades 1 ausgebildet. Bevorzugt und beim Ausführungsbeispiel bilden die Schaufeln 5, gegebenenfalls mit Ausnahme einer Abschlusswand, wie nachstehend erläutert, die radial äußere Begrenzung des Laufrades 1.
Die insbesondere in den Figuren 1 bis 9 dargestellten Ausführungsformen betreffen ein Laufrad 1 zur Ausbildung einer zweistufigen Seitenkanalmaschine. Entsprechend sind mit Bezug auf eine parallel zur Öffnungsebene E verlaufende Mittelebene, die die geometrische Laufrad-Drehachse x senkrecht schneidet, beidseitig der Mittelebene Schaufeln 5 zur Ausbildung von Schaufelkammern 4 ausgeformt.
Radial innen sind die Schaufelkammern 4 begrenzt durch eine innere, umlaufende Begrenzungswand 7. Diese endet mit Bezug auf einen Querschnitt unter Ausbildung einer Begrenzungswandkante 8 in der Öffnungsebene E.
Entlang der Umfangsrandkante 9, bevorzugt diese auch bildend, ist umlaufend eine Abschlusswand 10 ausgeformt. Auch diese erstreckt sich beispielsweise gemäß Figur 6 bis in die Öffnungsebene E unter Ausbildung einer in der Öffnungsebene E verlaufenden Abschlusswandkante 11.
Die innere Begrenzungswand 7 verläuft entlang eines ersten, inneren Radiusmaßes r₁. Dieses Radiusmaß r₁ bezieht sich bevorzugt auf eine radiale Innenkante der Begrenzungswand 7 und entspricht in den dargestellten Ausführungsbeispielen bevorzugt zwei Drittel eines Radiusmaßes r₂ einer radial äußeren Kante der Abschlusswand 10.
Zwischen der radial inneren Begrenzungswand 7 und der radial äußeren Abschlusswand 10 erstrecken sich die Schaufelwände 6, welche in Drehrichtung d betrachtet (gesehen von einer vorhergehenden Schaufelwand auf die in der Drehrichtung folgende Schaufelwand) jeweils konvex verlaufen.
Es können über den Umfang gleichmäßig verteilt beispielsweise dreißig bis fünfundvierzig Schaufeln 5 vorgesehen sein, so beispielsweise fünfunddreißig Schaufeln 5.
Jede Schaufelwand 6 weist eine freiliegende obere und sich in der Öffnungsebene E erstreckende Abschlusskante 12 auf. Diese Abschlusskante 12 läuft radial innen in die innere Begrenzungswand, insbesondere in die Begrenzungswandkante 8 ein und endet radial außen in der Umfangsrandkante 9, insbesondere in der Abschlusswandkante 11 der Abschlusswand 10.
Zwischen dem radial inneren Einlaufpunkt der Schaufelwand 6 in die Begrenzungswand 7 und dem radial äußeren Ende der Schaufelwand 6, beispielsweise dem in die Abschlusswand 10 einlaufenden Ende der Schaufelwand 6, kann eine gedankliche Verbindungslinie V gezogen werden (vergleiche beispielsweise Figur 4).
Die Verbindungslinie V verläuft hierbei in der Öffnungsebene E oder in einer Parallelebene hierzu.
Insbesondere die Abschlusskante 12 einer jeden Schaufelwand 6 verläuft senkrecht zu der Verbindungslinie V mit unterschiedlichem Versatzmaß a. Das größte Versatzmaß a ergibt sich bevorzugt mittig zwischen der radial inneren Begrenzungswand 7 und der radial äußeren Abschlusswand 10 beziehungsweise der Umfangsrandkante 9.
Das Versatzmaß a entspricht in den dargestellten Ausführungsbeispielen etwa einem Drittel des Differenzmaßes c von zweitem Radiusmaß r₂ und erstem Radiusmaß r₁.
Die Schaufelwände 6 gemäß der Erfindung sind so ausgebildet, dass deren Abschlusskanten 12 im Wesentlichen einer Radiuslinie folgen. Der Radius r₃ - bezogen auf die dem Radiusmittelpunkt zugewandte innere Randkante der Abschlussrandkante - ist von einem Kreismittelpunkt P abgetragen, der in einer in Drehrichtung d vorgelagerten Schaufelkammer 4 oder in der die vorgeordnete Schaufelkammer 4 von der beschriebenen Schaufelkammer 4 trennenden Schaufelwand 6 liegt.
Weiter mit Bezug insbesondere auf die in einem Grundriss gemäß Figur 4 dem Kreismittelpunkt P zugewandte Randkante der Abschlusskante 12 verlaufen die Enden der Abschlusskante 12 bevorzugt tangential einlaufend in die zugewandte Begrenzungswand 7 beziehungsweise Abschlusswand 10. Hierzu können die Endabschnitte der Abschlusskante 12 mit einem gegenüber dem Radius r₃ veränderten Radius versehen sein, insbesondere mit einem demgegenüber kleineren Radius, dessen Kreismittelpunkt in der durch die beschriebene Schaufelwand 6 begrenzten Schaufelkammer 4 liegt.
Der Kreismittelpunkt P des Radius r₃ kann auf der die Schaufelkammer 4 in Radialrichtung zwischen Begrenzungswand 7 und Abschlusswand 10 halbierenden Radiuslinie r₄ liegen.
In einer Ausführungsform ist der Kreismittelpunkt P in Radialrichtung zur geometrischen Laufrad-Drehachse x um ein Maß z gegenüber der Radiuslinie r₄ nach radial außen versetzt. Das Maß z entspricht etwa einem Zehntel bis einem Fünftel des Differenzmaßes c.
Auch kann sich die Schaufelwand 6, insbesondere die Abschlusskante 12 zumindest teilweise aus Geradabschnitten 13 zusammensetzen, die im Grundriss gemäß Figur 5 jeweils unterschiedliche spitze Winkel zu einer Radialen einnehmen. Die Geradabschnitte 13 sind insgesamt so angeordnet, dass sich insgesamt ein in Drehrichtung d des Laufrades 1 gesehen konvexer Verlauf ergibt.
Jeweils endseitig kann eine so gestaltete Abschlusskante 12 mit einer Radiuslinie tangential in die Begrenzungswand 7 und in die Umfangsrandkante 9 beziehungsweise in die Abschlusswand 10 einlaufen.
Das radial äußere Ende der Abschlusskante 12, gegebenenfalls eine durch den Schnittpunkt der Abschlusskante 12 und der Abschlusswand 10 gehende Tangente T, kann mit der Verbindungslinie V bevorzugt einen spitzen Winkel α von etwa 70° einschließen (vergleiche Figur 4). Das radial äußere Ende der Abschlusskante 12 ist bei flächiger Ausgestaltung der Abschlusskante 12, wie bevorzugt und auch für die Ausführungsbeispiele gegeben, durch eine Krümmungsrandlinie der Abschlusskante 12 gegeben.
Die Verbindungslinie V verläuft in Verlängerung in Richtung auf die geometrische Laufrad-Drehachse x mit einem Abstand b (vergleiche beispielsweise Figur 1) zu der geometrischen Laufrad-Drehachse x, welches senkrechte Abstandsmaß b etwa einem Zwanzigstel bis einem Fünfzehntel des äußeren Radius r2 entspricht.
Der sich zwischen zwei in Drehrichtung d gesehen hintereinander angeordneten Schaufelwänden 6 und der inneren Begrenzungswand 7 sowie in einer Ausführungsform auch der radial äußeren Abschlusswand 10 ergebende Kammerboden 14 verläuft in einem Querschnitt, in welchem Querschnitt sich die Laufrad-Drehachse x als Linie darstellt, kreisabschnittförmig (vergleiche Figur 6). Der Kreismittelpunkt der den Kammerboden 14 beschreibenden Kreislinie liegt bevorzugt innerhalb der Öffnungsebene E.
Insbesondere radial innen verläuft die den Kammerboden 14 beschreibende Kreislinie bis in die Begrenzungsrandkante 8.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung mit nach radial außen geschlossenen Schaufelkammern 4 gemäß den Darstellungen in den Figuren 1 bis 9 verläuft diese Kreislinie bevorzugt auch nach radial außen bis in die sich in der Öffnungsebene E erstreckende Abschlussrandkante 11.
Alternativ kann der Kammerboden 14 gemäß der Darstellung in Figur 9 auch in Form eines halben Rechtecks mit gerundeten Ecken 15 ausgebildet sein. Der Kammerboden 14 ist hierbei bevorzugt parallel verlaufend zur Öffnungsebene E ausgebildet. Von den dem Kammerboden 14 abgewandten Bereichen der gerundeten Ecken 15 erstrecken sich Wandungsabschnitte bis in die Öffnungsebene E, welche Wandungsabschnitte parallel zu der Laufrad-Drehachse x verlaufen oder einen spitzen Winkel hierzu einschließen.
Die in Richtung der Laufrad-Drehachse x betrachtete größte Tiefe u einer Schaufelkammer 4 - abgetragen ausgehend von der Öffnungsebene E - kann dem 0,5-Fachen des Differenzmaßes c zwischen dem zweiten Radiusmaß r₂ und dem ersten Radiusmaß r₁ entsprechen.
Mit Bezug auf einen Querschnitt durch eine Schaufelwand 6 gemäß der Darstellung in Figur 7 ist ersichtlich, dass sich die Schaufelwand 6 ausgehend von der Öffnungsebene E und somit von der Abschlusskante 12 ausgehend in Richtung auf den Kammerboden 14 hinsichtlich der Wandstärke w vergrößert.
So ist im Übergang zum Kammerboden 14 eine Wandstärke w angegeben, welche etwa dem 3-Fachen der Wandstärke w im Bereich der Abschlusskante 12 entspricht.
Mit Bezug auf eine, im Querschnitt die Abschlusskante 12 mittig durchsetzende, parallel zur Laufrad-Drehachse x verlaufende Gerade schließen die Schaufelwandkanten 16 insbesondere im Bereich der Radiuslinie r₄ gleiche spitze Winkel zu der Geraden ein.
Eine alternative Ausgestaltung zeigt Figur 8.
Hier schließen bezogen auf einen Querschnitt durch die Schaufelwand 6 zwischen dem inneren Einlaufpunkt und dem äußeren Ende, beispielsweise der Mittel zwischen dem ersten Radiusmaß r₁ und dem zweiten Radiusmaß r₂, die Schaufelwandkanten 16 mit der Geraden unterschiedliche spitze Winkel ein. So schließt die entgegen der Drehrichtung d weisende Schaufelwandkante 16 einen spitzen Winkel β₁ von beispielsweise 15 bis 30, insbesondere etwa 20° zu der Geraden ein, während die in Drehrichtung d weitere Schaufelwandkante 16 einen spitzen Winkel β₂ zu der Geraden von beispielsweise 2 bis 5° einschließt.

Gemäß der Darstellung in Figur 10 (keine Darstellung gemäß der Erfindung) können die Schaufelkammern 4 auch nach radial außen offen gestaltet sein. Die radial außen frei endende Schaufelwand 6 erstreckt sich hierbei radial außen in Richtung der Laufrad-Drehachse d und bestimmt das Maß des zweiten Radiusmaßes r₂.

Bezugszeichenliste:

1	Laufrad	α	Winkel
2	Nabe	β₁	Winkel
3	Durchgangsbohrung	β₂	Winkel
4	Schaufelkammer	a	Versatzmaß
5	Schaufel	b	Abstand
6	Schaufelwand	c	Differenzmaß
7	Begrenzungswand	d	Drehrichtung
8	Begrenzungswandkante	r₁	Radiusmaß
9	Umfangsrandkante	r₂	Radiusmaß
10	Abschlusswand	r₃	Radius
11	Abschlusswandkante	r₄	Radiuslinie
12	Abschlusskante	u	Tiefe
13	Geradabschnitt	w	Wandstärke
14	Kammerboden	x	Laufrad-Drehachse
15	Ecke	z	Maß
16	Schaufelwandkante
		E	Öffnungsebene
		P	Kreismittelpunkt
		T	Tangente
		V	Verbindungslinie

Claims

Laufrad (1) für eine Seitenkanalmaschine wie einen Seitenkanalverdichter oder eine Seitenkanalvakuumpumpe aufweisend in Umfangsrichtung verteilt angeordnete, durch jeweils eine Schaufelwand (6) gebildete Schaufeln (5), die in einer Draufsicht auf das Laufrad (1), in welcher Draufsicht sich eine geometrische Laufrad-Drehachse (x) punktförmig abbildet, offene Schaufelkammern (4) bilden, wobei eine Schaufelwand (6) in der Draufsicht an einem ersten Radiusmaß (r₁) bezogen auf die geometrische Laufrad-Drehachse (x) beginnt, welches erste Radiusmaß (r₁) der Hälfte oder mehr eines zweiten Radiusmaßes (r₂) entspricht, welches zweite Radiusmaß (r₂) eine Umfangsrandkante (9) des Laufrades (1) bestimmt und wobei das erste Radiusmaß (r₁) eine radial innere Begrenzungswand (7) der Schaufelkammer (4) bestimmt, wobei weiter eine Schaufelwand (6) eine freiliegende obere Abschlusskante (12) aufweist, die entsprechend radial innen in die innere Begrenzungswand (7) einläuft und in der Draufsicht radial außen in der Umfangsrandkante (9) endet, wobei zwischen einem Einlaufpunkt der Abschlusskante (12) in die innere Begrenzungswand (7) und einem radial äußeren Ende der Abschlusskante (12) eine gedankliche Verbindungslinie (V) gezogen werden kann und die Abschlusskante (12) senkrecht zu der Verbindungslinie (V) mit einem unterschiedlichen Versatzmaß (a) verläuft, wobei ein größtes Versatzmaß (a) gegeben ist, wobei die Schaufelwand (6) radial außen in eine umlaufende Abschlusswand (10) übergeht und eine Außenkante der Abschlusswand (10) das zweite Radiusmaß (r₂) bestimmt,
dadurch gekennzeichnet, dass das größte Versatzmaß (a) dem 0,1-Fachen oder mehr der Differenz des zweiten (r₂) und des ersten Radiusmaßes (r₁) entspricht und dass die Abschlusskante (12) im Wesentlichen einer Radiuslinie folgt und dass ein Radius (r₃) der Abschlusskante (12) von einem Kreismittelpunkt (P) abgetragen ist, der in einer in Umfangsrichtung folgenden Schaufelkammern (4) liegt.
Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das größte Versatzmaß (a) dem 0,1- bis hin zu dem 0,6-Fachen der Differenz (c) des zweiten (r₂) und des ersten Radiusmaßes (r₁) entspricht.
Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlusskante (12) sich radial außen in Richtung der Laufrad-Drehachse (x) erstreckt.
Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungslinie (V) in Verlängerung in Richtung auf die geometrische Laufrad-Drehachse (x) mit einem senkrechten Abstandsmaß (b) zu der geometrischen Laufrad-Drehachse (x) verläuft.
Laufrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das senkrechte Abstandsmaß (b) der Verbindungslinie (V) zu der geometrischen Laufrad-Drehachse (x) im Bereich von -40% bis +40% des Radiusmaßes (r₂) ausgebildet ist.
Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das radial äußere Ende der Abschlusskante (12), gegebenenfalls eine durch den Schnittpunkt der Abschlusskante (12) und der Abschlusswand (10) gehende Tangente (T), mit der Verbindungslinie (V) einen spitzen Winkel (α) von bis zu 90° einschließt.
Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlusskante (12) sich zumindest teilweise aus Geradabschnitten (13) zusammensetzt.
Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlusskante (12) zwischen dem ersten (r₁) und dem zweiten Radiusmaß (r₂) stetig gekrümmt verläuft.
Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufelwand (6) ausgehend von der Abschlusskante (12) sich in Richtung der geometrischen Laufrad-Drehachse (x) hinsichtlich einer Wandstärke (w) vergrößert.
Laufrad nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zunahme der Wandstärke (w) bezogen auf die Umfangsrichtung unterschiedlich ist.
Laufrad nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass bezogen auf einen Querschnitt durch die Schaufelwand (6) zwischen dem inneren Einlaufpunkt und dem äußeren Ende, beispielsweise in einer Mitte zwischen dem ersten Radiusmaß (r₁) und dem zweiten Radiusmaß (r₂), Schaufelwandkanten (16) mit einer parallel zu der geometrischen Laufrad-Drehachse (x) verlaufenden Geraden unterschiedliche spitze Winkel (β₁, β₂) einschließen.
Laufrad nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein spitzer Winkel (β₁) der Schaufelwandkante (16) entgegen der Drehrichtung (d) größer ist als ein spitzer Winkel (β₂) der Schaufelwandkante (16) in der Drehrichtung.
Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaufelwand (6) in Drehrichtung (d) konvex verläuft.
Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kammerboden (14) einer Schaufelkammer (4) in einem Querschnitt in der Verbindungslinie (V) oder parallel dazu kreis- oder ellipsenförmig verläuft, wobei jedenfalls radial innen die Kreis- oder Ellipsenlinie bis in eine Oberkante der inneren Abschlusswand (10) verläuft.
Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine größte Tiefe (u) eines Kammerbodens (14) dem 0,25- bis 0,75-Fachen der Radiusdifferenz (c) entspricht.