EP3227560B1 - Verdichter mit einem dichtkanal - Google Patents

Verdichter mit einem dichtkanal Download PDF

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EP3227560B1
EP3227560B1 EP15775717.0A EP15775717A EP3227560B1 EP 3227560 B1 EP3227560 B1 EP 3227560B1 EP 15775717 A EP15775717 A EP 15775717A EP 3227560 B1 EP3227560 B1 EP 3227560B1
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EP
European Patent Office
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compressor
channel
rotor
sealing
housing
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EP15775717.0A
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English (en)
French (fr)
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EP3227560A1 (de
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Simon Klink
Alister Clay
Johannes Wegele
Konstantinos Stergiaropoulos
Ulrich Michels
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F04D29/4206—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps

Definitions

  • the invention relates to a compressor according to claim 1 and claim 2.
  • a turbo compressor which has a first compressor stage with a first compressor wheel and a second compressor stage with a second compressor wheel.
  • the first and the second compressor wheel are arranged on a common shaft and the shaft is mounted without contact.
  • a sealing gap is formed between the first and the second compressor stage.
  • a groove is provided in the housing to seal the sealing gap.
  • the compressor wheel has a flange which engages in the groove.
  • a compressor with a housing and a rotor having a compressor wheel on at least one side, a compressor chamber being formed between the compressor wheel and the housing, the rotor being rotatably mounted, an annular ring between the rotor and the housing Sealing channel is formed, wherein the sealing channel is guided from the compressor chamber to an area with a lower pressure and wherein a connecting channel is guided from an area with a higher pressure to a first section of the sealing channel.
  • a compressor with a housing and a rotor having a compressor wheel on at least one side wherein a compressor chamber is formed between the compressor wheel and the housing, the rotor being rotatably mounted, an annular sealing channel being formed between the rotor and the housing, the sealing channel being guided from the compressor chamber to an area with a lower pressure and wherein a connecting channel is guided from an area with a higher pressure to a first section of the sealing channel.
  • a sealing element is formed on the housing and is made of a softer material than the housing.
  • the sealing element represents at least one side of at least a section of the sealing channel, a radial recess being formed on the rotor, the sealing element engaging with a radial end face in the recess and at least a section of the sealing channel being formed between the sealing element and the rotor.
  • the object of the invention is to provide a compressor which has an improved sealing of the sealing channel.
  • the object of the invention is achieved by the compressor according to claim 1 and claim 2.
  • the proposed compressor has the advantage that the connecting channel is guided from a second section of the sealing channel to the first section of the sealing channel, the first section being arranged downstream in the direction of a lower pressure range compared to the second section.
  • the pressure in the first section of the sealing channel is increased by the connecting channel. This will reduce leakage.
  • the rotor has a first compressor wheel on a first side and a second compressor wheel on a second opposite side.
  • a low-pressure stage and a high-pressure stage can be implemented using the two compressor wheels.
  • the sealing channel is between the high pressure stage and the low pressure stage educated.
  • a seal between the two compressor chambers can be achieved with the aid of the connecting channel.
  • the compressor wheel can be mounted in the housing without contact, the sealing channel being formed in the region of the bearing.
  • the connecting channel is formed in the housing.
  • the connecting channel is at least partially, in particular completely, formed in the sealing element. This enables easier production.
  • the sealing element has a plurality of connecting channels. This enables a larger cross-section to be achieved with a more uniform pressure distribution.
  • the connecting channel is formed in the rotor.
  • the compressor can be designed as a turbo compressor.
  • Fig. 1 shows a schematic cross section through part of a compressor 1, which has a housing 2 and a rotor 3.
  • the rotor 3 is rotationally symmetrical to an axis of rotation 4.
  • the rotor 3 has a first compressor wheel 5 with rotor blades on a first side.
  • a first compressor chamber 6 is formed between the first compressor wheel 5 and the housing 2.
  • the first compressor chamber 6 has an annular first intake duct 7. If the rotor 3 rotates about the axis of rotation 4, a medium is sucked in via the first intake duct 7, compressed by the first compressor wheel 5 and discharged via a first compression duct 8.
  • a sealing channel 11 is formed, which connects the first compressor chamber 6 to an area with a lower pressure 12.
  • a connecting duct 20 is guided from the compression chamber 6 or from an initial region of the compression duct 8 to a first section 21 of the sealing duct 11.
  • the first section 21 is arranged, for example, in the middle of the sealing channel 11.
  • the connecting channel 20 is formed in the housing 2. Depending on the design chosen, the first section can also be arranged in the second quarter of the length or in the third quarter of the length of the sealing channel 11.
  • the rotor 3 can be rotatably mounted via a contactless bearing in the housing 2, for example in the area of the sealing channel 11.
  • the rotor 3 can be connected to a shaft, not shown, which is arranged in the axis of rotation 4 and is rotatably mounted on the housing 2.
  • Fig. 2 shows a further embodiment of the compressor of FIG Fig. 1 , wherein the connecting channel 20 is guided from a second section 22 of the sealing channel 11 to the first section 21 of the sealing channel.
  • the second section 22 is arranged in the initial region of the sealing channel adjacent to the first compressor chamber 6.
  • the first section 21 is arranged, for example, in the middle of the sealing channel 11.
  • the connecting channel 20 is formed in the housing 2.
  • the first section can also be arranged in the second quarter of the length or in the third quarter of the length of the sealing channel 11.
  • Fig. 3 shows an embodiment of a compressor 1, which according to the compressor of the Fig. 1 is constructed, however, the rotor 3 has a second compressor wheel 13 with second blades on a second side.
  • a second compressor chamber 14 is formed between the second compressor wheel 13 and the housing 2.
  • the second compressor chamber 14 has a second intake duct 15.
  • a second compression channel 16 is provided in the housing 2.
  • the second compressor wheel 13 is rotationally symmetrical to the axis of rotation 4.
  • the second compressor chamber 14 is connected to the first compressor chamber 6 via the sealing channel 11.
  • the second intake duct 15 can be connected to the first compression duct 8 via a line which is indicated schematically by an arrow.
  • the first compressor wheel 5 achieves a pre-compression of the medium, the second compressor wheel 13 achieving a second higher compression of the pre-compressed medium, which is then discharged via the second compression channel 16.
  • a connecting duct 20 is guided from the second compression chamber 14 or from an initial region of the second compression duct 16 to a first section 21 of the sealing duct 11.
  • the first section 21 is arranged, for example, in the middle of the sealing channel 11.
  • the connecting channel 20 is formed in the housing 2.
  • the first section can also be arranged in the second quarter of the length or in the third quarter of the length of the sealing channel 11, starting from the side of the second compressor chamber 14.
  • Fig. 4 shows an embodiment of a compressor 1, which according to the compressor of the Fig. 3 is constructed, however, the connecting channel 20 is guided from a second section 22 of the sealing channel 11 to the first section 21 of the sealing channel 11.
  • the second section 22 is arranged in the initial region of the sealing channel 11 adjacent to the second compressor chamber 14.
  • the first section 21 is arranged, for example, in the middle of the sealing channel 11.
  • the connecting channel 20 is formed in the housing 2.
  • the first section can also be arranged in the second quarter of the length or in the third quarter of the length of the sealing channel 11.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of an embodiment of a compressor 1 according to Fig. 2 with a rotor 3 with two compressor wheels 5, 13, which are arranged on opposite sides.
  • the rotor 3 is rotatably mounted on the housing 2 via a shaft 19.
  • a connecting duct 20 is guided from the second compression chamber 14 of the second compression duct 16 to a first section 21 of the sealing duct 11.
  • the first section 21 is arranged, for example, in the middle of the sealing channel 11.
  • the connection channel 20 is formed in the rotor 3.
  • the first section can also be arranged in the second quarter of the length or in the third quarter of the length of the sealing channel 11, starting from the side of the second compressor chamber 14.
  • Fig. 6 shows a schematic representation of a further embodiment of a compressor 1 according to Fig. 5 , however, the connecting channel 20 is guided from a second section 22 of the sealing channel 11 to the first section 21 of the sealing channel.
  • the second section 22 is arranged in the initial area of the sealing channel adjacent to the second compressor chamber 14.
  • the first section 21 is arranged, for example, in the middle of the sealing channel 11.
  • the connection channel 20 is formed in the rotor 3.
  • the first section can also be arranged in the second quarter of the length or in the third quarter of the length of the sealing channel 11.
  • Fig. 7 shows a schematic representation of the execution of the compressor of the Fig. 3 , wherein an annular sealing element 17 is provided on the rotor 3 in the region of the sealing channel 11, which engages in an annular recess 18 of the housing 2.
  • the sealing element 17 is formed, for example, from a different material than the rotor 3. In particular, a softer material can be used to form the sealing element 17 in order to improve the desired sealing function.
  • the sealing element 17 can consist of a plastic material.
  • the sealing element 17 can also with a compressor 1 with a rotor 3 with only a first compressor wheel 5 according to the embodiment of FIG Fig. 1 be provided.
  • first section 21 is arranged, for example, in the middle of the sealing channel 11.
  • the connecting channel 20 is formed in the housing 2.
  • the first section can also be arranged in the second quarter of the length or in the third quarter of the length of the sealing channel 11, starting from the side of the second compressor chamber 14.
  • the first section 21 can be arranged opposite the end face of the sealing element 17.
  • Fig. 8 shows an embodiment of the compressor of the invention Fig. 7 , wherein the connecting channel 20 is guided from a second section 22 of the sealing channel 11 to the first section 21 of the sealing channel.
  • the second section 22 is arranged in the initial area of the sealing channel adjacent to the second compressor chamber 14.
  • the first section 21 is arranged, for example, in the middle of the sealing channel 11.
  • the connecting channel 20 is formed in the housing 2.
  • the first section can also be arranged in the second quarter of the length or in the third quarter of the length of the sealing channel 11.
  • the first section 21 can be arranged opposite the end face of the sealing element 17.
  • Fig. 9 shows a further embodiment of the compressor of FIG Fig. 3 , wherein an annular sealing element 17 is formed on an inside 10 of the housing 2.
  • the sealing element 17 engages in an annular second recess 18 on the outside 9 of the rotor 3.
  • a connecting duct 20 is guided from the second compression chamber 14 or from an initial region of the second compression duct 16 to a first section 21 of the sealing duct 11.
  • the first section 21 is arranged, for example, in the middle of the sealing channel 11.
  • the connection channel 20 is formed in the rotor 3.
  • the first section can also be arranged in the second quarter of the length or in the third quarter of the length of the sealing channel 11, starting from the side of the second compressor chamber 14.
  • the first Section 21 may be arranged opposite the end face of the sealing element 17.
  • Fig. 10 shows a further embodiment of the compressor according to the invention, which essentially according to Fig. 9 is constructed, however, the connecting channel 20 is guided from a second section 22 of the sealing channel 11 to the first section 21 of the sealing channel.
  • the second section 22 is arranged in the initial area of the sealing channel adjacent to the second compressor chamber 14.
  • the first section 21 is arranged, for example, in the middle of the sealing channel 11.
  • the connection channel 20 is formed in the rotor 3.
  • the first section can also be arranged in the second quarter of the length or in the third quarter of the length of the sealing channel 11.
  • the first section 21 can be arranged opposite the end face of the sealing element 17.
  • Fig. 11 shows a partial section of a further embodiment of a compressor 1, which is essentially in accordance with FIG Figures 9 or 10 is constructed, but the high-pressure side is shown on the left and the low-pressure side on the right.
  • the connecting channel 20 is formed in the sealing element 17.
  • a plurality of connecting channels 20 are formed in the sealing element 17.
  • the sealing element 17 projects into the recess 18 of the rotor 3.
  • the connecting channel 20 has an inlet opening 23 and an outlet opening 24.
  • the inlet opening 23 is arranged in the region in which the second compressor chamber 14 is connected to the sealing channel 11.
  • the outlet opening 24 is arranged on a radial inner end face 29 of the sealing element 17.
  • the cross-sectional area of the connecting channel or channels 20 can be larger than the cross-sectional area of the sealing channel 11. In this way, a greater hydraulic pressure in the sealing channel 20, in particular at the outlet opening 24, compared to the pressure in the sealing channel 11 in the region of the outlet opening 24 reached.
  • the cross-sectional area of the connecting channel or channels 20 can also be smaller than the cross-sectional area of the sealing channel 11, so that a greater pressure or a pressure in the sealing channel 11 in the area of the outlet opening 24 same pressure as in the connecting channel 20 in the area of the outlet opening 24.
  • Fig. 12 shows a schematic representation of a side view of the annular disc-shaped sealing element 17, which has a plurality of connecting channels 20.
  • the connecting channels 20 are arranged radially distributed around the ring shape of the sealing element 17.
  • the section AA corresponds to the section of the Fig. 11 .
  • Fig. 12 shows a partial section of a further embodiment of a compressor 1, which according to FIG Fig. 11 is formed, however, an input opening 23 of the connecting channel 20, viewed in the radial direction, is at a greater distance from the axis of rotation 4 than a second input opening 25, via which the second compressor chamber 14 opens into the sealing channel 11.
  • the second input opening 25 is designed in the form of a slot opening running radially around the axis of rotation 4.
  • the inlet opening 23 is arranged essentially at the same radial distance from the axis of rotation 4 as the second outlet opening 26, via which the sealing channel 11 opens into the first compressor chamber 6.
  • the second exit opening 26 is designed as a radially circumferential slot opening.
  • the sealing element 17 of the Fig. 13 have a plurality of connecting channels 12, as can be seen in FIG Fig. 12 is shown.
  • Fig. 14 shows a cross section through a further embodiment of a sealing element 17.
  • the cross section goes through the axis of rotation 4.
  • the outlet opening 24 of the connecting channel 20 is formed on a first side surface 27 on which the inlet opening 23 is also formed.
  • the first side surface 27 faces the high pressure side.
  • the outlet opening 24 can be located in the area of the second inlet opening (25, Fig. 13 ) be arranged.
  • the outlet opening 24 can be located between the second inlet opening (25, Fig. 13 ) and the radial end face 29 of the sealing element 17 and thus in the region of a deepest point of the recess 18 be.
  • a plurality of sealing channels 20 in the embodiment of FIG Fig. 14 be provided, as based on Fig. 12 already explained.
  • Fig. 15 shows a partial cross section through a further embodiment of a sealing element 17 of a connector 1, for example according to the Figures 11 and 13 is arranged in a compressor 1.
  • the inlet opening 23 of the connecting channel 20 is arranged on the first side surface 27, which faces the high pressure side.
  • the inlet opening 23 is thus connected to the second compression chamber 14 or the second compression channel 16.
  • the outlet opening 24 of the connecting channel 20 is arranged on a second side surface 28 of the sealing element 17.
  • the second side surface 28 is arranged opposite the first side surface 27.
  • the second side surface 28 is assigned to the low-pressure side and is connected to the sealing channel 11.
  • the outlet opening 24, viewed in the radial direction with respect to the axis of rotation 4, is not arranged at the lowest point of the recess 18, but on the side of the sealing channel 11, which starts from the lowest point of the recess 18 in the direction of the first compression chamber 6 or the first Compression channel 8 is guided.
  • the embodiment of the Fig. 15 can also have several connecting channels 20, as shown in FIG Fig. 12 has been explained.
  • the connecting channel or the connecting channels 20 can be formed in the housing 2 and / or in the rotor 3 and / or in the sealing element 17.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Verdichter gemäß Patentanspruch 1 und Patentanspruch 2.
    • Stand der Technik
  • Im Stand der Technik ist aus DE 10 2012 012 540 A1 ein Turboverdichter bekannt, der eine erste Verdichterstufe mit einem ersten Verdichterrad und eine zweite Verdichterstufe mit einem zweiten Verdichterrad aufweist. Das erste und das zweite Verdichterrad sind auf einer gemeinsamen Welle angeordnet und die Welle ist berührungsfrei gelagert. Zwischen der ersten und der zweiten Verdichterstufe ist ein Dichtspalt ausgebildet. Zur Abdichtung des Dichtspaltes ist eine Nut im Gehäuse vorgesehen. Zudem weist das Verdichterrad einen Flansch auf, der in die Nut eingreift.
  • Durch die US 2009/297341 A1 ist ein Verdichter mit einem Gehäuse und einem Rotor bekannt, wobei der Rotor wenigstens auf einer Seite ein Verdichterrad aufweist, wobei zwischen dem Verdichterrad und dem Gehäuse eine Verdichterkammer ausgebildet ist, wobei der Rotor drehbar gelagert ist, wobei zwischen dem Rotor und dem Gehäuse ein ringförmiger Dichtkanal ausgebildet ist, wobei der Dichtkanal von der Verdichterkammer zu einem Bereich mit einem niedrigeren Druck geführt ist und wobei ein Verbindungskanal von einem Bereich mit einem höheren Druck zu einem ersten Abschnitt des Dichtkanals geführt ist. Durch die US 2011/0182719 A1 , die JP H08 338537 A und die US 5224713 A sind ebenfalls entsprechende Verdichter bekannt.
  • Durch die US 2012/328418 A1 ist ein Verdichter mit einem Gehäuse und einem Rotor bekannt, wobei der Rotor wenigstens auf einer Seite ein Verdichterrad aufweist, wobei zwischen dem Verdichterrad und dem Gehäuse eine Verdichterkammer ausgebildet ist, wobei der Rotor drehbar gelagert ist, wobei zwischen dem Rotor und dem Gehäuse ein ringförmiger Dichtkanal ausgebildet ist, wobei der Dichtkanal von der Verdichterkammer zu einem Bereich mit einem niedrigeren Druck geführt ist und wobei ein Verbindungskanal von einem Bereich mit einem höheren Druck zu einem ersten Abschnitt des Dichtkanals geführt ist. Am Gehäuse ist ein Dichtelement ausgebildet, das aus einem weicheren Material als das Gehäuse ausgebildet ist. Das Dichtelement stellt wenigstens eine Seite wenigstens eines Abschnitts des Dichtkanals dar, wobei am Rotor eine radiale Ausnehmung ausgebildet ist, wobei das Dichtelement mit einer radialen Stirnseite in die Ausnehmung eingreift und wobei zwischen dem Dichtelement und dem Rotor wenigstens ein Abschnitt des Dichtkanals ausgebildet ist.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Verdichter bereitzustellen, der eine verbesserte Abdichtung des Dichtkanals aufweist.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird durch den Verdichter gemäß Patentanspruch 1 und Patentanspruch 2 gelöst.
  • Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Der vorgeschlagene Verdichter weist den Vorteil auf, dass der Verbindungskanal von einem zweiten Abschnitt des Dichtkanals zu dem ersten Abschnitt des Dichtkanals geführt ist, wobei der erste Abschnitt stromabwärts in Richtung auf einen niedrigeren Druckbereich gegenüber dem zweiten Abschnitt angeordnet ist. Durch den Verbindungskanal wird der Druck im ersten Abschnitt des Dichtkanals erhöht. Dadurch wird die Leckage reduziert.
  • Abhängig von der gewählten Ausführungsform weist der Rotor auf einer ersten Seite ein erstes Verdichterrad und auf einer zweiten gegenüberliegenden Seite ein zweites Verdichterrad auf. Mithilfe dieser Ausführungsform kann mithilfe der zwei Verdichterräder eine Niederdruckstufe und eine Hochdruckstufe realisiert werden. Dabei ist der Dichtkanal zwischen der Hochdruckstufe und der Niederdruckstufe ausgebildet. Auch bei dieser Ausführungsform kann mithilfe des Verbindungskanals eine Abdichtung zwischen den zwei Verdichterkammern erreicht werden.
  • Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann das Verdichterrad berührungsfrei im Gehäuse gelagert werden, wobei der Dichtkanal im Bereich des Lagers ausgebildet ist.
  • In einer weiteren Ausführung ist der Verbindungskanal im Gehäuse ausgebildet.
  • In einer weiteren Ausführung ist der Verbindungskanal wenigstens teilweise, insbesondere vollständig im Dichtelement ausgebildet ist. Damit ist eine einfachere Fertigung möglich.
  • In einer weiteren Ausführung weist das Dichtelement mehrere Verbindungskanäle auf. Dadurch kann ein größerer Querschnitt bei gleichmäßigerer Druckverteilung erreicht werden.
  • In einer weiteren Ausführung ist wobei der Verbindungskanal im Rotor ausgebildet.
  • Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann der Verdichter als Turboverdichter ausgebildet sein.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen
    • Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Verdichters mit einem Rotor mit einem Verdichterrad auf einer Seite,
    • Fig. 2 eine weitere Ausführungsform des Verdichters mit einem Rotor mit einem Verdichterrad auf einer Seite,
    • Fig. 3 eine Ausführungsform eines Verdichters mit einem Rotor mit zwei Verdichterrädern,
    • Fig. 4 eine weitere Ausführungsform des Verdichters mit einem Rotor mit zwei Verdichterrädern,
    • Fig. 5 eine Ausführungsform eines Rotors, der auf einer Welle gelagert ist,
    • Fig. 6 eine weitere Ausführungsform des Rotors, der auf einer Welle gelagert ist,
    • Fig. 7 eine Ausführungsform eines Verdichters, wobei ein Dichtelement am Rotor ausgebildet ist,
    • Fig. 8 eine erfindungsgemäße Ausführungsform des Verdichters, wobei ein Dichtelement am Rotor ausgebildet ist,
    • Fig. 9 eine Ausführungsform eines Verdichters, wobei am Gehäuse ein Dichtelement ausgebildet ist,
    • Fig. 10 eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform des Verdichters, wobei am Gehäuse ein Dichtelement ausgebildet ist,
    • Fig. 11 eine weitere Ausführungsform eines Verdichters mit einem Dichtelement mit einem Verbindungskanal,
    • Fig. 12 eine Seitenansicht des Dichtelementes der Fig. 11,
    • Fig. 13 eine weitere Ausführungsform eines Verdichters mit einem Verbindungskanal im Dichtelement,
    • Fig. 14 in einem schematischen Teilquerschnitt eine weitere Ausführungsform eines Dichtelementes mit einem Verbindungskanal, dessen Eingangsöffnung und Ausgangsöffnung auf einer gleichen ersten Seitenfläche angeordnet sind, und
    • Fig. 15 in einem schematischen Teilquerschnitt eine weitere Ausführungsform eines Dichtelementes, das die Eingangsöffnung und die Ausgangsöffnung auf verschiedenen Seitenflächen aufweist.
  • Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Teil eines Verdichters 1, der ein Gehäuse 2 und ein Rotor 3 aufweist. Der Rotor 3 ist rotationssymmetrisch zu einer Drehachse 4 ausgebildet. Der Rotor 3 weist auf einer ersten Seite ein erstes Verdichterrad 5 mit Laufschaufeln auf. Zwischen dem ersten Verdichterrad 5 und dem Gehäuse 2 ist eine erste Verdichterkammer 6 ausgebildet. Die erste Verdichterkammer 6 weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen ringförmigen ersten Ansaugkanal 7 auf. Dreht sich der Rotor 3 um die Drehachse 4, so wird ein Medium über den ersten Ansaugkanal 7 angesaugt, durch das erste Verdichterrad 5 verdichtet und über einen ersten Verdichtungskanal 8 abgegeben. Zwischen einer radialen Außenseite 9 des Rotors 3 und einer zugeordneten Innenseite 10 des Gehäuses 2 ist ein Dichtkanal 11 ausgebildet, der die erste Verdichterkammer 6 mit einem Bereich mit einem niedrigeren Druck 12 verbindet. Zudem ist ein Verbindungskanal 20 von der Verdichterkammer 6 bzw. von einem Anfangsbereich des Verdichtungskanals 8 zu einem ersten Abschnitt 21 des Dichtkanals 11 geführt. Der erste Abschnitt 21 ist beispielsweise in der Mitte des Dichtkanals 11 angeordnet. Der Verbindungskanal 20 ist im Gehäuse 2 ausgebildet. Abhängig von der gewählten Ausführung kann der erste Abschnitt auch im zweiten Viertel der Länge oder im dritten Viertel der Länge des Dichtkanals 11 angeordnet sein.
  • Der Rotor 3 kann über ein berührungsloses Lager im Gehäuse 2 beispielsweise im Bereich des Dichtkanals 11 drehbar gelagert sein. Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform der Rotor 3 mit einer nicht dargestellten Welle verbunden sein, die in der Drehachse 4 angeordnet ist und drehbar am Gehäuse 2 gelagert ist.
  • Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform des Verdichters der Fig. 1, wobei der Verbindungskanal 20 von einem zweiten Abschnitt 22 des Dichtkanals 11 zu dem ersten Abschnitt 21 des Dichtkanals geführt ist. Der zweite Abschnitt 22 ist im Anfangsbereich des Dichtkanals angrenzend an die erste Verdichterkammer 6 angeordnet. Der erste Abschnitt 21 ist beispielsweise in der Mitte des Dichtkanals 11 angeordnet. Der Verbindungskanal 20 ist im Gehäuse 2 ausgebildet. Abhängig von der gewählten Ausführung kann der erste Abschnitt auch im zweiten Viertel der Länge oder im dritten Viertel der Länge des Dichtkanals 11 angeordnet sein.
  • Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform eines Verdichters 1, der gemäß dem Verdichter der Fig. 1 aufgebaut ist, wobei jedoch der Rotor 3 auf einer zweiten Seite ein zweites Verdichterrad 13 mit zweiten Laufschaufeln aufweist. Zudem ist zwischen dem zweiten Verdichterrad 13 und dem Gehäuse 2 eine zweite Verdichterkammer 14 ausgebildet. Weiterhin weist die zweite Verdichterkammer 14 einen zweiten Ansaugkanal 15 auf. Zudem ist ein zweiter Verdichtungskanal 16 im Gehäuse 2 vorgesehen. Das zweite Verdichterrad 13 ist rotationssymmetrisch zur Drehachse 4 ausgebildet. Die zweite Verdichterkammer 14 ist über den Dichtkanal 11 mit der ersten Verdichterkammer 6 verbunden. Zudem kann der zweite Ansaugkanal 15 mit dem ersten Verdichtungskanal 8 über eine Leitung in Verbindung stehen, die mit einem Pfeil schematisch angedeutet ist. Auf diese Weise können zwei Verdichterstufen mithilfe eines Rotors 3 in einem Verdichters 1 realisiert werden. Durch das erste Verdichterrad 5 wird eine Vorverdichtung des Mediums erreicht, wobei durch das zweite Verdichterrad 13 eine zweite höhere Verdichtung des vorverdichteten Mediums erreicht wird, das anschließend über den zweiten Verdichtungskanal 16 abgegeben wird. Zudem ist ein Verbindungskanal 20 von der zweiten Verdichterkammer 14 bzw. von einem Anfangsbereich des zweiten Verdichtungskanals 16 zu einem ersten Abschnitt 21 des Dichtkanals 11 geführt. Der erste Abschnitt 21 ist beispielsweise in der Mitte des Dichtkanals 11 angeordnet. Der Verbindungskanal 20 ist im Gehäuse 2 ausgebildet. Abhängig von der gewählten Ausführung kann der erste Abschnitt ausgehend von der Seite der zweiten Verdichterkammer 14 auch im zweiten Viertel der Länge oder im dritten Viertel der Länge des Dichtkanals 11 angeordnet sein.
  • Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform eines Verdichters 1, der gemäß dem Verdichter der Fig. 3 aufgebaut ist, wobei jedoch der Verbindungskanal 20 von einem zweiten Abschnitt 22 des Dichtkanals 11 zu dem ersten Abschnitt 21 des Dichtkanals 11 geführt ist. Der zweite Abschnitt 22 ist im Anfangsbereich des Dichtkanals 11 angrenzend an die zweite Verdichterkammer 14 angeordnet. Der erste Abschnitt 21 ist beispielsweise in der Mitte des Dichtkanals 11 angeordnet. Der Verbindungskanal 20 ist im Gehäuse 2 ausgebildet. Abhängig von der gewählten Ausführung kann ausgehend von der zweiten Verdichterkammer 14 der erste Abschnitt auch im zweiten Viertel der Länge oder im dritten Viertel der Länge des Dichtkanals 11 angeordnet sein.
  • Fig. 5 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform eines Verdichters 1 gemäß Fig. 2 mit einem Rotor 3 mit zwei Verdichterrädern 5, 13, die auf gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind. Der Rotor 3 ist in dieser Ausführungsform über eine Welle 19 drehbar am Gehäuse 2 gelagert. In analoger Weise kann auch die Ausführungsform der Fig. 1 mit einem Rotor 3 mit nur einem ersten Verdichterrad 5 über eine entsprechende Welle 12 am Gehäuse 2 gelagert sein. Zudem ist ein Verbindungskanal 20 von der zweiten Verdichterkammer 14 des zweiten Verdichtungskanals 16 zu einem ersten Abschnitt 21 des Dichtkanals 11 geführt. Der erste Abschnitt 21 ist beispielsweise in der Mitte des Dichtkanals 11 angeordnet. Der Verbindungskanal 20 ist im Rotor 3 ausgebildet. Abhängig von der gewählten Ausführung kann der erste Abschnitt ausgehend von der Seite der zweiten Verdichterkammer 14 auch im zweiten Viertel der Länge oder im dritten Viertel der Länge des Dichtkanals 11 angeordnet sein.
  • Fig. 6 zeigt in einer schematischen Darstellung eine weitere Ausführungsform eines Verdichters 1 gemäß Fig. 5, wobei jedoch der Verbindungskanal 20 von einem zweiten Abschnitt 22 des Dichtkanals 11 zu dem ersten Abschnitt 21 des Dichtkanals geführt ist. Der zweite Abschnitt 22 ist im Anfangsbereich des Dichtkanals angrenzend an die zweite Verdichterkammer 14 angeordnet. Der erste Abschnitt 21 ist beispielsweise in der Mitte des Dichtkanals 11 angeordnet. Der Verbindungskanal 20 ist im Rotor 3 ausgebildet. Abhängig von der gewählten Ausführung kann ausgehend von der zweiten Verdichterkammer 14 der erste Abschnitt auch im zweiten Viertel der Länge oder im dritten Viertel der Länge des Dichtkanals 11 angeordnet sein.
  • Fig. 7 zeigt in einer schematischen Darstellung die Ausführung des Verdichters der Fig. 3, wobei am Rotor 3 im Bereich des Dichtkanals 11 ein ringförmiges Dichtelement 17 vorgesehen ist, das in eine ringförmige Ausnehmung 18 des Gehäuses 2 eingreift. Das Dichtelement 17 ist beispielsweise aus einem anderen Material als der Rotor 3 ausgebildet. Insbesondere kann ein weicheres Material für die Ausbildung des Dichtelements 17 verwendet werden, um die gewünschte Dichtfunktion zu verbessern. Beispielsweise kann das Dichtelement 17 aus einem Kunststoffmaterial bestehen. Das Dichtelement 17 kann auch bei einem Verdichter 1 mit einem Rotor 3 mit nur einem ersten Verdichterrad 5 gemäß der Ausführungsform der Fig. 1 vorgesehen sein. Zudem ist ein Verbindungskanal 20 von der zweiten Verdichterkammer 14 bzw. von einem Anfangsbereich des zweiten Verdichtungskanals 16 zu einem ersten Abschnitt 21 des Dichtkanals 11 geführt. Der erste Abschnitt 21 ist beispielsweise in der Mitte des Dichtkanals 11 angeordnet. Der Verbindungskanal 20 ist im Gehäuse 2 ausgebildet. Abhängig von der gewählten Ausführung kann der erste Abschnitt ausgehend von der Seite der zweiten Verdichterkammer 14 auch im zweiten Viertel der Länge oder im dritten Viertel der Länge des Dichtkanals 11 angeordnet sein. Beispielsweise kann der erste Abschnitt 21 gegenüberliegend zur Stirnseite des Dichtelementes 17 angeordnet sein.
  • Fig. 8 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführung des Verdichters der Fig. 7, wobei der Verbindungskanal 20 ist von einem zweiten Abschnitt 22 des Dichtkanals 11 zu dem ersten Abschnitt 21 des Dichtkanals geführt ist. Der zweite Abschnitt 22 ist im Anfangsbereich des Dichtkanals angrenzend an die zweite Verdichterkammer 14 angeordnet. Der erste Abschnitt 21 ist beispielsweise in der Mitte des Dichtkanals 11 angeordnet. Der Verbindungskanal 20 ist im Gehäuse 2 ausgebildet. Abhängig von der gewählten Ausführung kann ausgehend von der zweiten Verdichterkammer 14 der erste Abschnitt auch im zweiten Viertel der Länge oder im dritten Viertel der Länge des Dichtkanals 11 angeordnet sein. Beispielsweise kann der erste Abschnitt 21 gegenüberliegend zur Stirnseite des Dichtelementes 17 angeordnet sein.
  • Der Verdichter 1 der Fig. 1 mit einem Rotor 3 nur einem ersten Verdichterrad 5 kann ebenfalls ein Dichtelement 17 und eine Ausnehmung 18 gemäß der Fig. 8 aufweisen.
  • Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform des Verdichters der Fig. 3, wobei ein ringförmiges Dichtelement 17 an einer Innenseite 10 des Gehäuses 2 ausgebildet ist. Das Dichtelement 17 greift in eine ringförmige zweite Ausnehmung 18 der Außenseite 9 des Rotors 3 ein. Zudem ist ein Verbindungskanal 20 von der zweiten Verdichterkammer 14 bzw. von einem Anfangsbereich des zweiten Verdichtungskanals 16 zu einem ersten Abschnitt 21 des Dichtkanals 11 geführt. Der erste Abschnitt 21 ist beispielsweise in der Mitte des Dichtkanals 11 angeordnet. Der Verbindungskanal 20 ist im Rotor 3 ausgebildet. Abhängig von der gewählten Ausführung kann der erste Abschnitt ausgehend von der Seite der zweiten Verdichterkammer 14 auch im zweiten Viertel der Länge oder im dritten Viertel der Länge des Dichtkanals 11 angeordnet sein. Beispielsweise kann der erste Abschnitt 21 gegenüberliegend zur Stirnseite des Dichtelementes 17 angeordnet sein.
  • Fig. 10 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform des Verdichters, der im Wesentlichen gemäß Fig. 9 aufgebaut ist, wobei jedoch der Verbindungskanal 20 von einem zweiten Abschnitt 22 des Dichtkanals 11 zu dem ersten Abschnitt 21 des Dichtkanals geführt ist. Der zweite Abschnitt 22 ist im Anfangsbereich des Dichtkanals angrenzend an die zweite Verdichterkammer 14 angeordnet. Der erste Abschnitt 21 ist beispielsweise in der Mitte des Dichtkanals 11 angeordnet. Der Verbindungskanal 20 ist im Rotor 3 ausgebildet. Abhängig von der gewählten Ausführung kann ausgehend von der zweiten Verdichterkammer 14 der erste Abschnitt auch im zweiten Viertel der Länge oder im dritten Viertel der Länge des Dichtkanals 11 angeordnet sein. Beispielsweise kann der erste Abschnitt 21 gegenüberliegend zur Stirnseite des Dichtelementes 17 angeordnet sein.
  • Fig. 11 zeigt einen Teilausschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Verdichters 1, der im Wesentlichen gemäß der Figuren 9 bzw. 10 aufgebaut ist, wobei jedoch die Hochdruckseite links und die Niederdruckseite rechts dargestellt sind. Zudem ist der Verbindungskanal 20 im Dichtelement 17 ausgebildet. Abhängig von der gewählten Ausführungsform sind mehrere Verbindungskanäle 20 im Dichtelement 17 ausgebildet. Das Dichtelement 17 ragt in die Ausnehmung 18 des Rotors 3. Der Verbindungskanal 20 weist eine Eingangsöffnung 23 und eine Ausgangsöffnung 24 auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Eingangsöffnung 23 in dem Bereich angeordnet, in dem die zweite Verdichterkammer 14 mit dem Dichtkanal 11 verbunden ist. Die Ausgangsöffnung 24 ist an einer radialen inneren Stirnseite 29 des Dichtelementes 17 angeordnet. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Querschnittsfläche des bzw. der Verbindungskanäle 20 größer sein als die Querschnittsfläche des Dichtkanals 11. Auf diese Weise wird ein größerer hydraulischer Druck im Dichtkanal 20, insbesondere an der Ausgangsöffnung 24 gegenüber dem Druck im Dichtkanal 11 im Bereich der Ausgangsöffnung 24 erreicht. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann jedoch die Querschnittsfläche des bzw. der Verbindungskanäle 20 auch kleiner sein als die Querschnittsfläche des Dichtkanals 11, sodass im Dichtkanal 11 im Bereich der Ausgangsöffnung 24 ein größerer Druck oder ein gleich großer Druck wie im Verbindungskanal 20 im Bereich der Ausgangsöffnung 24 vorliegt.
  • Fig. 12 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Seitenansicht des ringscheibenförmig ausgebildeten Dichtelementes 17, das mehrere Verbindungskanäle 20 aufweist. Die Verbindungskanäle 20 sind radial verteilt um die Ringform des Dichtelementes 17 angeordnet. Der Schnitt A-A entspricht dem Schnitt der Fig.11.
  • Fig. 12 zeigt einen Teilausschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Verdichters 1, der gemäß der Fig. 11 ausgebildet ist, wobei jedoch eine Eingangsöffnung 23 des Verbindungskanals 20 in radialer Richtung gesehen einen größeren Abstand zur Drehachse 4 aufweist als eine zweite Eingangsöffnung 25, über die die zweite Verdichterkammer 14 in den Dichtkanal 11 mündet. Die zweite Eingangsöffnung 25 ist in Form einer radial um die Drehachse 4 umlaufende Schlitzöffnung ausgebildet. In dieser Ausführungsform ist die Eingangsöffnung 23 im Wesentlichen in dem gleichen radialen Abstand zur Drehachse 4 angeordnet, wie die zweite Ausgangsöffnung 26, über die der Dichtkanal 11 in die erste Verdichterkammer 6 mündet. Die zweite Ausgangsöffnung 26 ist als radial umlaufende Schlitzöffnung ausgebildet.
  • Wie bereits zu Fig. 11 ausgeführt, kann auch das Dichtelement 17 der Fig. 13 mehrere Verbindungskanäle 12 aufweisen, wie anschaulich in Fig. 12 dargestellt ist.
  • Fig. 14 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Dichtelementes 17. Der Querschnitt geht durch die Drehachse 4. Bei dieser Ausführungsform ist die Ausgangsöffnung 24 des Verbindungskanals 20 auf einer ersten Seitenfläche 27 ausgebildet, auf der auch die Eingangsöffnung 23 ausgebildet ist. Die erste Seitenfläche 27 ist der Hochdruckseite zugewandt. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Ausgangsöffnung 24 im Bereich der zweiten Eingangsöffnung (25, Fig.13) angeordnet sein. Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform die Ausgangsöffnung 24 zwischen der zweiten Eingangsöffnung (25, Fig. 13) und der radialen Stirnseite 29 des Dichtelementes 17 und damit im Bereich einer tiefsten Stelle der Ausnehmung 18 angeordnet sein. Ebenso können mehrere Dichtkanäle 20 in der Ausführungsform der Fig. 14 vorgesehen sein, wie anhand von Fig. 12 bereits erläutert.
  • Fig. 15 zeigt einen Teilquerschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Dichtelementes 17 eines Verbinders 1, das beispielsweise gemäß der Figuren 11 und 13 in einem Verdichter 1 angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Eingangsöffnung 23 des Verbindungskanals 20 auf der ersten Seitenfläche 27 angeordnet, die der Hochdruckseite zugewandt ist. Damit steht die Eingangsöffnung 23 mit der zweiten Verdichterkammer 14 bzw. dem zweiten Verdichtungskanal 16 in Verbindung. Die Ausgangsöffnung 24 des Verbindungskanals 20 ist auf einer zweiten Seitenfläche 28 des Dichtelementes 17 angeordnet. Die zweite Seitenfläche 28 ist gegenüberliegend zur ersten Seitenfläche 27 angeordnet. Die zweite Seitenfläche 28 ist der Niederdruckseite zugeordnet und steht mit dem Dichtkanal 11 in Verbindung. Die Ausgangsöffnung 24 ist in radialer Richtung gesehen in Bezug auf die Drehachse 4 nicht am tiefsten Punkt der Ausnehmung 18, sondern auf der Seite des Dichtkanals 11 angeordnet, die ausgehend vom tiefsten Punkt der Ausnehmung 18 in Richtung auf die erste Verdichterkammer 6 bzw. den ersten Verdichtungskanal 8 geführt ist. Die Ausführungsform der Fig. 15 kann ebenfalls mehrere Verbindungskanäle 20, wie anhand von Fig. 12 erläutert wurde, aufweisen.
  • Abhängig von der gewählten Ausführung können der Verbindungskanal bzw. die Verbindungskanäle 20 im Gehäuse 2 und/oder im Rotor 3 und/oder im Dichtelement 17 ausgebildet sein.
  • Abhängig von der gewählten Führung des Verbindungskanals 20, abhängig von der radialen Position der Eingangsöffnung 23 und/oder der Ausgangsöffnung 24, abhängig von der Anordnung der Ausgangsöffnung 24 auf der ersten oder der zweiten Seitenfläche 27, 28 und abhängig vom Querschnitt des Verbindungskanals 20 können unterschiedlich gewünschte Druckverhältnisse im Dichtkanal 11 eingestellt werden. Auf diese Weise kann eine Leckage entsprechend reduziert werden.

Claims (10)

  1. Verdichter (1) mit einem Gehäuse (2) und mit einem Rotor (3), wobei der Rotor (3) wenigstens auf einer Seite ein Verdichterrad (5, 13) aufweist, wobei zwischen dem Verdichterrad (5, 13) und dem Gehäuse (2) eine Verdichterkammer (6, 14) ausgebildet ist, wobei der Rotor (3) drehbar gelagert ist, wobei zwischen dem Rotor (3) und dem Gehäuse (2) ein ringförmiger Dichtkanal (11) ausgebildet ist, wobei der Dichtkanal (11) von der Verdichterkammer (6, 14) zu einem Bereich mit einem niedrigeren Druck geführt ist, wobei ein Verbindungskanal (20) von einem Bereich (22) mit einem höheren Druck zu einem ersten Abschnitt (21) des Dichtkanals (11) geführt ist, wobei der Verbindungskanal (20) von einem zweiten Abschnitt (22) des Dichtkanals (11) zu dem ersten Abschnitt (21) des Dichtkanals (11) geführt ist, wobei der erste Abschnitt (21) stromabwärts in Richtung auf einen niedrigeren Druckbereich gegenüber dem zweiten Abschnitt (22) angeordnet ist, wobei am Rotor (3) ein Dichtelement (17) ausgebildet ist, wobei das Dichtelement (17) aus einem weicheren Material als der Rotor (3) bzw. das Gehäuse (3) ausgebildet ist, wobei das Dichtelement (17) wenigstens eine Seite wenigstens eines Abschnitts des Dichtkanals (11) darstellt, wobei im Gehäuse (17) eine radiale Ausnehmung (18) ausgebildet ist, wobei am Rotor (3) ein radialer Steg ausgebildet ist, der in die Ausnehmung (18) eingreift, und wobei zwischen dem Dichtelement (17) und dem Rotor (3) wenigstens ein Abschnitt des Dichtkanals ausgebildet ist.
  2. Verdichter (1) mit einem Gehäuse (2) und mit einem Rotor (3), wobei der Rotor (3) wenigstens auf einer Seite ein Verdichterrad (5, 13) aufweist, wobei zwischen dem Verdichterrad (5, 13) und dem Gehäuse (2) eine Verdichterkammer (6, 14) ausgebildet ist, wobei der Rotor (3) drehbar gelagert ist, wobei zwischen dem Rotor (3) und dem Gehäuse (2) ein ringförmiger Dichtkanal (11) ausgebildet ist, wobei der Dichtkanal (11) von der Verdichterkammer (6, 14) zu einem Bereich mit einem niedrigeren Druck geführt ist, wobei ein Verbindungskanal (20) von einem Bereich (22) mit einem höheren Druck zu einem ersten Abschnitt (21) des Dichtkanals (11) geführt ist, wobei der Verbindungskanal (20) von einem zweiten Abschnitt (22) des Dichtkanals (11) zu dem ersten Abschnitt (21) des Dichtkanals (11) geführt ist, wobei der erste Abschnitt (21) stromabwärts in Richtung auf einen niedrigeren Druckbereich gegenüber dem zweiten Abschnitt (22) angeordnet ist, wobei am Gehäuse (2) ein Dichtelement (17) ausgebildet ist, wobei das Dichtelement (17) aus einem weicheren Material als der Rotor (3) bzw. das Gehäuse (3) ausgebildet ist, wobei das Dichtelement (17) wenigstens eine Seite wenigstens eines Abschnitts des Dichtkanals (11) darstellt, wobei das Dichtelement (17) am Gehäuse (2) ausgebildet ist, wobei am Rotor (3) eine radiale Ausnehmung (18) ausgebildet ist, wobei das Dichtelement (17) mit einer radialen Stirnseite (29) in die Ausnehmung (18) eingreift, und wobei zwischen dem Dichtelement (17) und dem Rotor (3) wenigstens ein Abschnitt des Dichtkanals (11) ausgebildet ist.
  3. Verdichter nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Verbindungskanal (20) von der Verdichterkammer (6, 14) zu einem ersten Abschnitt (21) des Dichtkanals (11) geführt ist.
  4. Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verdichterrad (5) auf einer ersten Seite des Rotors (3) ausgebildet ist, wobei auf einer zur ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Rotors (3) ein weiteres Verdichterrad (13) ausgebildet ist, wobei das weitere Verdichterrad (13) eine Hochdruckstufe und das Verdichterrad (5) eine Niederdruckstufe darstellen, wobei das weitere Verdichterrad (13) in einer weiteren Verdichterkammer (14) des Gehäuses (2) angeordnet ist, wobei zwischen der Verdichterkammer (6) und der weiteren Verdichterkammer (14) der Dichtkanal (11) ausgebildet ist, und wobei der Verbindungskanal (20) von einem Bereich mit einem höheren Druck zum ersten Abschnitt (21) des Dichtkanals (11) mit einem niedrigeren Druck geführt ist.
  5. Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rotor (3) über ein berührungsfreies Lager drehbar am Gehäuse (2) gelagert ist, und wobei der Dichtkanal (11) im Bereich des Lagers ausgebildet ist.
  6. Verdichter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der Verbindungskanal (20) im Gehäuse (2) ausgebildet ist.
  7. Verdichter nach Anspruch 2, wobei der Verbindungskanal (20) wenigstens teilweise im Dichtelement (17) ausgebildet ist.
  8. Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere Verbindungskanäle (20) vorgesehen sind.
  9. Verdichter nach Anspruch 2, wobei der Verbindungskanal (20) im Rotor (3) ausgebildet ist.
  10. Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verdichter als Turboverdichter ausgebildet ist.
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