EP3884169A1

EP3884169A1 - Hochdruckradialventilator umfassend eine in einer einlassöffnung angeordnete dichtungsanordnung

Info

Publication number: EP3884169A1
Application number: EP19813773.9A
Authority: EP
Inventors: Augustin Haas
Original assignee: Hpf High Pressure Fans GmbH
Current assignee: Hpf High Pressure Fans GmbH
Priority date: 2019-01-31
Filing date: 2019-11-29
Publication date: 2021-09-29
Anticipated expiration: 2039-11-29
Also published as: DE102019201269A1; WO2020156703A1; EP3884169B1

Abstract

Ein derartiger Hochdruckradialventilator zur druckerhöhenden Förderung eines kompressiblen Fluids mit einem Spiralgehäuse, das eine durch eine Gehäusewandung erstreckte Einlassöffnung zum Einlass des Fluids und eine Auslassöffnung zum Auslass des Fluids aufweist, und mit einem Laufrad, das um eine axiale Drehachse rotierbar in dem Spiralgehäuse angeordnet ist und eine aus mehreren Laufschaufeln gebildete Beschaufelung aufweist, wobei die Beschaufelung in einem rotierenden Zustand des Laufrads eine axiale Ansaugung des Fluids durch die Einlassöffnung und eine radial und/oder tangential umgelenkte Abströmung des Fluids durch die Auslassöffnung und somit eine druckerhöhende Förderung des Fluids von einer Saugseite auf eine Druckseite bewirkt, und mit einer zwischen dem Spiralgehäuse und dem Laufrad ausgebildeten Dichtungsanordnung, die zur Minimierung eines Druckverlusts zwischen der Druckseite und der Saugseite vorgesehen ist, ist bekannt. Erfindungsgemäß weist die Dichtungsanordnung eine im Bereich der Einlassöffnung angeordnete Kontaktdichtungsanordnung auf, die einen zwischen einer Berandung der Einlassöffnung und dem Laufrad ausgebildeten Ringspalt abdichtet und die eine an dem Laufrad angeordnete Dichtfläche und wenigstens ein die Dichtfläche kontaktierendes Dichtelement aufweist, wobei das Dichtelement an einer Außenseite der Gehäusewandung lösbar befestigt ist. Einsatz bei einem Hochdruckradialventilator.

Description

HOCHDRUCKRADIALVENTILATOR UMFASSEND EINE IN EINER EINLASSÖFFNUNG ANGEORDNETE

DICHTUNGSANORDNUNG

Die Erfindung betrifft einen Hochdruckradialventilator zur druckerhöhenden Förderung eines kompressiblen Fluids mit einem Spiralgehäuse, das eine durch eine Gehäusewandung erstreckte Einlassöffnung zum Einlass des Fluids und eine Auslassöffnung zum Auslass des Fluids aufweist, und mit einem Laufrad, das um eine axiale Drehachse rotierbar in dem Spiralgehäuse angeordnet ist und eine aus mehreren Laufschaufeln gebildete Beschaufelung aufweist, wobei die Beschaufelung in einem rotierenden Zustand des Laufrads eine axiale Ansaugung des Fluids durch die Einlassöffnung und eine radial und/oder tangential umgelenkte Abströmung des Fluids durch die Auslassöffnung und somit eine druckerhöhende Förderung des Fluids von einer Saugseite auf eine Druckseite bewirkt, und mit einer zwischen dem Spiralgehäuse und dem Laufrad ausgebildeten Dichtungsanordnung, die zur Minimierung eines Druckverlusts zwischen der Druckseite und der Saugseite vorgesehen ist.

Radialventilatoren sind allgemein bekannt und werden üblicherweise zur Förderung kompressibler Fluide verwendet. Typische Anwendungsfälle solcher Radialventilatoren finden sich unter anderem in Klima-, Chemie- oder Verbrennungsanlagen sowie in der Zement-, Papier- oder Glasindustrie. Als kompressibles Medium kommen hier neben Luft insbesondere auch erosive, korrosive, explosive, toxische oder staubhaltige Gase infrage. Sofern die bei der Förderung erzielte Druckerhöhung des Fluids ein Druckerhöhungsverhältnis von 1 ,1 übersteigt, wird üblicherweise von Hochdruckradialventilatoren gesprochen.

Ein allgemein bekannter Hochdruckradialventilator weist ein Spiralgehäuse mit einer durch eine Gehäusewandung erstreckten Einlassöffnung und einer Auslassöffnung auf. In dem Spiralgehäuse ist ein Laufrad um eine axiale Drehachse rotierbar angeordnet und mit einer aus mehreren Laufschaufeln gebildeten Beschaufelung versehen. Die Beschaufelung saugt in rotierendem Zustand des Laufrads das zu fördernde Fluid axial an und strömt es in radial und/oder tangential umgelenkter Richtung durch die Auslassöffnung ab, wodurch eine druckerhöhende Förderung des Fluids von einer Saugseite auf eine Druckseite bewirkt wird. Um Druckverluste infolge eines unerwünschten Druckausgleichs zwischen der Druckseite und der Saugseite zu vermeiden, weist der bekannte Hochdruckradialventilator eine zwischen dem Spiralgehäuse und dem Laufrad ausgebildete Dichtungsanordnung auf. Bei dem bekannten Hochdruckradialventilator ist die Dichtungsanordnung in Form einer berührungslosen Labyrinthdichtung zwischen einer axial orientierten Stirnseite des Laufrads und einer im Inneren des Spiralgehäuses liegenden Wandung des Spiralgehäuses ausgebildet. Aufgabe der Erfindung ist es, einen Hochdruckradialventilator der eingangs genannten Art zu schaffen, der einen einfachen und kostengünstig herstellbaren Aufbau aufweist und gleichzeitig eine Minimierung des Druckverlusts zwischen der Druckseite und der Saugseite ermöglicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Dichtungsanordnung eine im Bereich der Einlassöffnung angeordnete Kontaktdichtungsanordnung aufweist, die einen zwischen einer Berandung der Einlassöffnung und dem Laufrad ausgebildeten Ringspalt abdichtet und die eine an dem Laufrad angeordnete Dichtfläche und wenigstens ein die Dichtfläche kontaktierendes Dichtelement aufweist, wobei das Dichtelement an einer Außenseite der Gehäusewandung lösbar befestigt ist. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird der im Bereich der Einlassöffnung zwischen dem Laufrad und dem Spiralgehäuse ausgebildete Ringspalt mit einfachen Mitteln zuverlässig abgedichtet. Hierdurch werden einem Spaltverlust und einem resultierenden Druckverlust und somit einem unerwünschten Druckausgleich von der Druckseite auf die Saugseite entgegengewirkt. Dabei kann durch die erfindungsgemäße Lösung insbesondere auf eine aufwändig herzustellende und vergleichsweise enge Fertigungstoleranzen erfordernde Labyrinthdichtung zwischen dem Laufrad und dem Spiralgehäuse verzichtet werden. Da das Dichtelement der Kontaktdichtungsanordnung an der Außenseite der Gehäusewandung lösbar befestigt ist, ergeben sich besondere Vorteile bei der Fertigung, Wartung und/oder Instandsetzung des Hochdruckradialventilators. Dies insbesondere gegenüber im Stand der Technik bekannten Labyrinthdichtungen zwischen Laufrad und Spiralgehäuse, die im Inneren des Spiralgehäuses angeordnet sind und üblicherweise erst nach einer Demontage des Laufrads aus dem Spiralgehäuse für Wartungs- und/oder Instandhaltungszwecke zugänglich sind. Demgegenüber ist das Dichtelement aufgrund der lösbaren Befestigung an der Außenseite der Gehäusewandung auf einfache Weise von außen zugänglich, was die Fertigung, Wartung und/oder Instandsetzung maßgeblich erleichtert. Zudem ermöglicht die erfindungsgemäße Anordnung des Dichtelements an der Außenseite der Gehäusewandung eine reduzierte Baubreite bzw. -tiefe des Spiralgehäuses. Hierdurch wird insbesondere eine besonders strömungsgünstige Auslegung der strömungswirksamen Querschnitte des Spiralgehäuses ermöglicht. Das Spiralgehäuse weist eine im Bereich der Radialventilatoren als solche grundsätzlich bekannte spiralförmige Formgebung der strömungswirksamen Querschnitte auf und ist vorzugsweise in Form einer einfach und kostengünstig herstellbaren Blechkonstruktion mit mehreren zusammengefügten Blechteilen gefertigt. Dabei ist die Einlassöffnung durch die Gehäusewandung des Spiralgehäuses erstreckt. Der Einlassöffnung in Strömungsrichtung des Fluids stromaufwärts vorgelagert kann ein Ansaugstutzen mit einer entsprechenden Ansaugöffnung an dem Spiralgehäuse angeordnet sein. Das Laufrad kann mit oder ohne eine die Beschaufelung axial stirnseitig abdeckende Deckscheibe ausgeführt sein. Eine Ausführung des Laufrades mit Deckscheibe kann auch als geschlossene Bauform bezeichnet werden und ist vorliegend bevorzugt. Eine Ausführung des Laufrades ohne Deckscheibe kann auch als offene Bauform bezeichnet werden. Die Laufschaufeln können radial gerade erstreckt oder - in Bezug auf eine bestimmungsgemäße Umfangsdrehrichtung des Laufrads - vorwärts oder rückwärts gerichtet schräggestellt oder entsprechend gekrümmt sein. Im Hinblick auf die zu erzielende Druckerhöhung haben sich bei Hochdruckradialventilatoren rückwärts gekrümmte, radialendend gekrümmte und/oder vorwärts gekrümmte Laufschaufeln als besonders vorteilhaft erwiesen. Die Kontaktdichtungsanordnung wirkt unerwünschten Spaltverlusten zwischen der Druck- zur Saugseite entgegen und dient somit der Minimierung des Druckverlusts zwischen der Auslass- und der Einlassöffnung des Spiralgehäuses. Dabei ist die Einlassöffnung der Saugseite des Hochdruckradialventilators zugeordnet. Die Auslassöffnung ist der Druckseite des Hochdruckradialventilators zugeordnet. Die Dichtfläche der Kontaktdichtungsanordnung ist dabei am Laufrad angeordnet und rotiert daher im Betrieb um die axiale Drehachse. Demgegenüber ist das wenigstens eine Dichtelement gehäusefest lösbar befestigt und somit in Bezug auf die Drehachse feststehend. Das wenigstens eine Dichtelement ist lösbar wenigstens mittelbar an der Außenseite des Spiralgehäuses befestigt. Im Betrieb stellt sich somit eine rotatorische Relativbewegung zwischen der Dichtfläche und dem wenigstens einen Dichtelement ein. Die Dichtfläche ist vorzugsweise im Bereich einer radial innenliegenden Nabe und/oder eines Innenumfangs des Laufrads angeordnet. Die Dichtfläche ist vorzugsweise kreisringförmig ausgebildet, wobei eine Normalenrichtung der Dichtfläche vorzugsweise radial nach außen orientiert ist. Das wenigstens eine Dichtelement ist vorzugsweise kreisringförmig ausgebildet. Die Kontaktdichtungsanordnung kann insbesondere in Form einer Stopfbuchse, einer Radialwellendichtung, einer Gleitringdichtung, einer Bürstendichtung, einer Wellenlippendichtung oder dergleichen ausgebildet sein. Dementsprechend kann das wenigstens eine Dichtelement beispielsweise in Form eines Radialwellendichtrings, eines Bürstenelements, eines Lippendichtungsrings oder dergleichen ausgebildet sein.

In Ausgestaltung der Erfindung weist das Laufrad eine Deckscheibe auf, mittels derer die Beschaufelung axial stirnseitig abgedeckt ist, wobei die Dichtfläche an einem der Deckscheibe zugeordneten Einlaufring angeordnet ist, der in Richtung der Außenseite axial in und/oder durch die Einlassöffnung ragt und eine Einlauföffnung des Laufrads berandet. Demgemäß weist das Laufrad bei dieser Ausgestaltung der Erfindung die besagte geschlossene Bauform auf. Dabei dient die Deckscheibe insbesondere einer verbesserten Druckerhöhung bei der Förderung des kompressiblen Fluids. Die Deckscheibe weist eine kreisringförmige Grundform auf und bedeckt die Laufschaufeln axial stirnseitig wenigstens abschnittsweise. Der die Einlauföffnung berandende Einlaufring kann als Funktionsabschnitt der Deckscheibe einstückig mit übrigen Abschnitten der Deckscheibe ausgebildet sein. Alternativ kann der Einlaufring als separates Bauteil gefertigt und hiernach mit der Deckscheibe zusammengefügt sein. Der Einlaufring, die Deckscheibe und die Einlauföffnung sind vorzugsweise koaxial zueinander orientiert. Vorzugsweise wirkt der Einlaufring als Düse und bewirkt eine strömungsgünstige Anströmung der Beschaufelung durch die Einlauföffnung. Die Dichtfläche ist vorzugsweise an einer radial außenliegenden Mantelfläche des Einlaufrings angeordnet. Der Einlaufring ragt ausgehend von einer Innenseite des Spiralgehäuses in Richtung der Außenseite in und/oder durch die Einlassöffnung des Spiralgehäuses. Hierdurch kommt es zur Ausbildung eines Ringspalts zwischen der Gehäusewandung des Spiralgehäuses und dem Einlaufring. Die Kontaktdichtungsanordnung dient bei dieser Ausgestaltung der Erfindung einer Abdichtung dieses Ringspalts.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Kontaktdichtungsanordnung ein auf der Außenseite der Gehäusewandung angeordnetes Dichtungsgehäuse mit einem Einbauraum auf, in dem das wenigstens eine Dichtelement aufgenommen ist. Das Dichtungsgehäuse dient einer Aufnahme des wenigstens einen Dichtelements und ermöglicht einen nochmals vereinfachten Aufbau des Hochdruckradialventilators. Dies, da auf eine gesonderte Ausbildung des Einbauraums zur Aufnahme des wenigstens einen Dichtelements unmittelbar in der Gehäusewandung des Spiralgehäuses verzichtet werden kann. Stattdessen ist der Einbauraum an dem Dichtungsgehäuse ausgebildet. Das Dichtungsgehäuse kann lösbar oder unlösbar außenliegend auf die Gehäusewandung gefügt sein. Vorzugsweise weist das Dichtungsgehäuse eine kreisringförmige Grundform auf und ist koaxial zu der Einlassöffnung und/oder dem Laufrad und/oder der Einlauföffnung orientiert. Das Dichtungsgehäuse kann einen Deckel aufweisen, mittels dessen der Einbauraum freigebbar verschlossen ist. Hierdurch kann eine nochmals vereinfachte Montage und/oder Demontage des wenigstens einen Dichtelements und somit eine besonders einfache Fertigung, Wartung und/oder Instandhaltung erreicht werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Dichtungsgehäuse mittels mehrerer Befestigungselemente lösbar auf die Außenseite der Gehäusewandung geflanscht. Dies ist eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Als Befestigungselemente können insbesondere Schrauben und/oder Muttern vorgesehen sein. Das Dichtungsgehäuse und die Außenseite der Gehäusewandung können zueinander komplementäre Flanschflächen aufweisen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weit das Spiralgehäuse einen in die Einlassöffnung mündenden Saugstutzen auf, der das Dichtungsgehäuse radial und axial übergreift. Der Saugstutzen dient einer strömungsgünstigen Einleitung des zu fördernden kompressiblen Fluids durch die Einlassöffnung und/oder die Einlauföffnung und kann beispielsweise in Form einer Düse ausgebildet sein. Da der Saugstutzen das Dichtungsgehäuse radial und axial übergreift, ist das Dichtungsgehäuse abgeschirmt gegenüber einer unerwünschten Einwirkung von außen. Demnach dient der Saugstutzen gleichsam als Abdeckung für das Dichtungsgehäuse. Der Saugstutzen ist vorzugsweise lösbar an die Außenseite der Gehäusewandung angefügt. Besonders bevorzugt ist der Saugstutzen lösbar auf die Außenseite der Gehäusewandung geflanscht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Saugstutzen einen innenliegenden Düsenabschnitt auf, mittels dessen das Dichtungsgehäuse gegenüber einer Strömung des anzusaugenden Fluids abgeschirmt ist. Dabei dient der Düsenabschnitt zum einen einer strömungsgünstigen Anströmung der Einlauföffnung. Zum anderen dient der Düsenabschnitt einer Abdeckung des Dichtungsgehäuses gegenüber der Strömung des anzusaugenden Fluids. Hierdurch wird insbesondere vermieden, dass etwaige in dem zu fördernden kompressiblen Fluid enthaltene Feststoffe auf das Dichtungsgehäuse treffen und die Funktion des Dichtungsgehäuses und/oder der Kontaktdichtungsanordnung beeinträchtigen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das wenigstens eine Dichtelement wenigstens einen Lippendichtungsring auf. Dementsprechend kann die Kontaktdichtungsanordnung in Form einer Wellenlippendichtung ausgebildet sein, wobei die am Laufrad angeordnete Dichtfläche gleichsam eine Art Welle ausbildet. Wellenlippendichtungen sind jedenfalls im Bereich der Dichtungstechnik als solche grundsätzlich bekannt und haben sich im vorliegenden Fall in überraschender weise und in unerwartetem Umfang als besonders vorteilhaft erwiesen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das anhand der Zeichnungen dargestellt ist.

Fig. 1 zeigt in schematischer Seitenansicht mit axial gerichteter Blickrichtung eine

Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hochdruckradialventilators, wobei die Darstellung teilweise auch verdeckte Linien zeigt,

Fig. 2 in einer schematischen Schnittdarstellung entlang eines Radialschnitts ll-ll gemäß Fig. 1 den Hochdruckradialventilator nach Fig. 1 ,

Fig. 3 in einem perspektivisch gedrehten schematischen Radialschnitt den

Hochdruckradialventilator nach den Fig. 1 und 2, Fig. 4 in teilweise abgeschnittener vergrößerten Detaildarstellung einen Bereich IV der

Schnittdarstellung nach Fig. 2,

Fig. 5 eine perspektivisch gedrehte Ansicht der vergrößerten Schnittdarstellung nach

Fig. 4,

Fig. 6 in perspektivischer Ansicht eine Darstellung eines Laufrads des

Hochdruckradialventilators nach den Fig. 1 bis 5,

Fig. 7 das Laufrad nach Fig. 6 unter zeichnerischer Ausblendung einer Deckscheibe mit

Blickrichtung auf eine aus mehreren Laufschaufeln gebildete Beschaufelung,

Fig. 8 in vergrößerter perspektivischer Detaildarstellung einen Einlaufring des Laufrads,

Fig. 9 in einer Seitenansicht mit axial orientierter Blickrichtung ein Dichtungsgehäuse des Hochdruckradialventilators und

Fig. 10 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung einzelne Bauteile des

Dichtungsgehäuses nach Fig. 9 sowie ein in dem Dichtungsgehäuse aufgenommenes Dichtelement.

Ein Hochdruckradialventilator 1 gemäß den Fig. 1 bis 5 ist zur druckerhöhenden Förderung eines nicht näher bezeichneten kompressiblen Fluids vorgesehen und weist ein Spiralgehäuse 2 und ein Laufrad 3 auf.

Das Spiralgehäuse 2 weist eine als solche grundsätzlich bekannte spiralförmige Gestaltung im Hinblick auf einen nicht näher bezeichneten strömungswirksamen Querschnitt auf und ist mit einer Einlassöffnung 4 und einer Auslassöffnung 5 versehen. Die Einlassöffnung 4 (vgl. Fig. 4, 5) ist vorliegend durch eine Gehäusewandung 6 des Spiralgehäuses 2 erstreckt und dient einem Einlass des zu fördernden Fluids in das Sprialgehäuse 2. Die Auslassöffnung 5 mündet in einen an dem Spiralgehäuse 2 angeordneten Auslassstutzen 7. Das Spiralgehäuse 2 ist vorliegend als Blechkonstruktion ausgeführt. Dabei weist das Spiralgehäuse 2 vorliegend insbesondere ein die Gehäusewandung 6 bildendes erstes Deckblech 8, ein zu diesem axial beabstandet angeordnetes zweites Deckblech 9 sowie ein die beiden Deckbleche 8, 9 fluiddicht an einem Außenumfang miteinander verbindendes Umfangsblech 10 auf. Die beiden Deckbleche 8, 9 weisen vorliegend eine in etwa kreisringförmige Grundform mit einer in etwa spiralförmigen Außenkontur auf und sind unter Ausbildung eines Aufnahmeraums 11 zueinander axial versetzt und parallel angeordnet.

Das Laufrad 3 ist um eine axiale Drehachse D rotierbar in dem Spiralgehäuse 2 angeordnet und weist eine aus mehreren Laufschaufeln 12 gebildete Beschaufelung 13 aus (Fig. 7). Das Laufrad 3 ist vorliegend in dem zwischen den Deckblechen 8, 9 ausgebildeten Aufnahmeraum 11 des Spiralgehäuses 2 aufgenommen. Ein Innenumfang 14 des Laufrads 3 ist auf einem Außenumfang 15 einer Antriebswelle 16 angeordnet und auf grundsätzlich bekannte Weise drehfest mit dieser verbunden. Die Antriebswelle 16 ist einem zeichnerisch nicht näher dargestellten Antriebsmotor in Form eines Elektromotors zugeordnet. Alternativ kann die Antriebswelle einer Zwischenlagerung zugeordnet sein. Wie insbesondere anhand Fig. 7 ersichtlich ist, sind die Laufschaufeln 12 vorliegend jeweils radial gekrümmt ausgebildet. Dabei ist die Krümmungsrichtung der Laufschaufeln 12 einer bestimmungsgemäßen Rotationsrichtung R des Laufrads 3 entgegengerichtet, so dass von rückwärts gekrümmten Laufschaufeln 12 gesprochen werden kann.

In einem in Rotationsrichtung R rotierenden Zustand des Laufrads 3 saugt die Beschaufelung 13 das zu fördernde kompressible Fluid in Axialrichtung und damit in Richtung der Drehachse D durch die Einlassöffnung 4 und strömt das Fluid in vornehmlich radial umgelenkter und auch tangential umgelenkter Richtung durch die Auslassöffnung 5 des Spiralgehäuses 2. Auf diese Weise bewirkt die Beschaufelung 13 eine druckerhöhende Förderung des Fluids ausgehend von einer einlassseitigen Saugseite S und einer auslassseitigen Druckseite P. Anhand Fig. 2 ist die Saugseite S vorliegend einem der Einlassöffnung 4 in Strömungsrichtung stromaufwärts vorgelagerten Bereich zugeordnet. Die Druckseite P ist vereinfachend einem Außenumfang des Laufrads 3 zugeordnet.

Um einem unerwünschten - durch Spaltverluste bedingten - Druckausgleich zwischen der Druckseite P und der Saugseite S entgegenzuwirken, ist eine Dichtungsanordnung 17 (Fig. 4, 5) vorgesehen. Die Dichtungsanordnung 17 ist auf noch näher zu beschreibende Weise zwischen dem Spiralgehäuse 2 und dem Laufrad 3 ausgebildet und dient einer Minimierung eines unerwünschten Druckverlusts zwischen der Druckseite P und der Saugseite S.

Wie insbesondere anhand der Fig. 4 und 5 ersichtlich ist, weist die Dichtungsanordnung 17 eine im Bereich der Einlassöffnung 4 angeordnete Kontaktdichtungsanordnung 18 auf. Die Kontaktdichtungsanordnung 18 dichtet einen zwischen einer Berandung 19 der Einlassöffnung 4 und dem Laufrad 3 ausgebildeten Ringspalt 20 ab. Dabei weist die Kontaktdichtungsanordnung eine am Laufrad 3 angeordnete Dichtfläche 21 , die insbesondere anhand der Fig. 6 und 8 ersichtlich ist, und wenigstens ein die Dichtfläche 21 kontaktierendes Dichtelement 22 auf. Das Dichtelement 22 ist an einer Außenseite 23 der Gehäusewandung 6 auf noch näher beschriebene Weise lösbar befestigt. Die Außenseite 23 ist dem Einbauraum 11 abgewandt.

Wie anhand Fig. 4 ersichtlich ist, wirkt die Kontaktdichtungsanordnung 18 einer unerwünschten Abströmung des Fluids ausgehend von einem zwischen dem Laufrad 3 und einer Innenseite 24 der Gehäusewandung 6 gebildeten Spaltraum 25 durch die Einlassöffnung 4 in Richtung der Außenseite 23 und damit in Richtung der Saugseite S entgegen.

Das Dichtelement 22 ist vorliegend gehäusefest angeordnet. Demgegenüber bewegt sich die Dichtfläche 21 bei rotierendem Laufrad 3 gemeinsam mit dem Laufrad 3.

Wie weiter insbesondere anhand Fig. 6 ersichtlich ist, weist das Laufrad 3 vorliegend eine Deckscheibe 26 auf. Mittels der Deckscheibe 26 ist die Beschaufelung 13 axial stirnseitig abgedeckt. Dabei ist die Dichtfläche 21 an einem der Deckscheibe 26 zugeordneten Einlaufring 27 angeordnet. Der Einlaufring 27 ragt dabei in Richtung der Außenseite 23 der Gehäusewandung 6 in und/oder durch die Einlassöffnung 4 des Spiralgehäuses 2 und berandet eine Einlauföffnung 28 des Laufrads 3. Die Deckscheibe 26 ist vorliegend radial gerade erstreckt und axial parallel versetzt zu einer Tragscheibe T angeordnet. Die Beschaufelung 13 ist in axialer Richtung zwischen der Tragscheibe T und der Deckscheibe 26 angeordnet. Insoweit kann auch von einer geschlossenen Bauform des Laufrads 3 gesprochen werden, die als solche grundsätzlich bekannt ist. Die Dichtfläche 21 ist auf einer in radialer Richtung außenliegenden Mantelfläche des Einlaufrings 27 angeordnet, wobei eine nicht näher bezeichnete Normalenrichtung der Dichtfläche radial nach außen orientiert ist. Der Einlaufring 27 ist vorliegend in Form eines separat ausgebildeten Bauteils gefertigt und mit der Deckscheibe 26 zusammengefügt. Beispielsweise kann der Einlaufring 27 an die Deckscheibe 26 geschweißt sein. Die Deckscheibe 26 weist eine kreisringförmige Grundform auf, wobei der Einlaufring 27 fluiddicht an einen nicht näher bezeichneten Innenumfang der Deckscheibe 26 angefügt ist. Der Einlaufring 27 weist an seiner der Dichtfläche 21 in radialer Richtung abgewandten Innenseite eine strömungswirksame Formgebung auf und wirkt gleichsam als Diffusor. Da der Einlaufring 27 in axialer Richtung - vereinfacht ausgedrückt - wenigstens abschnittsweise durch die Einlassöffnung 4 aus dem Spiralgehäuse 2 herausragt, ist die zwischen der Dichtfläche 21 und dem Dichtelement 22 ausgebildete Dichtstelle auf einfache Weise von außen zugänglich und damit ausgehend von der Außenseite 23. Hierdurch wird eine Fertigung, Wartung und/oder Instandhaltung des Hochdruckradialventilators 1 auf besonders vorteilhafte Weise maßgeblich vereinfacht. Bei einer zeichnerisch nicht dargestellten Ausführungsform kann der Einlaufring 27 vergleichsweise einfach ausgebildet und lediglich in Form eines axial erstreckten Rohrstutzens ausgebildet sein, der mit einem in etwa rechtwinkligen Übergang an den Innenumfang der Deckscheibe 26 angefügt sein kann. Demnach ist die insbesondere anhand der Fig. 4 und 5 ersichtliche gekrümmte, diffusorartige Ausbildung des Einlaufrings 27 nicht zwingend.

Wie weiter insbesondere anhand der Fig. 9 und 10 ersichtlich ist, weist die Kontaktdichtungsanordnung 18 vorliegend ein Dichtungsgehäuse 29 auf. Das Dichtungsgehäuse ist auf der Außenseite 23 der Gehäusewandung 6 angeordnet und weist einen Einbauraum 30 auf, in dem das wenigstens eine Dichtelement 22 aufgenommen ist.

Das Dichtungsgehäuse 29 weist eine kreisringförmige Grundform auf und ist in montiertem Zustand koaxial zur Drehachse D angeordnet. Somit ist das Dichtungsgehäuse 29 vorliegend koaxial zu der Einlassöffnung 4, der Einlauföffnung 28 und zu dem Laufrad 3 angeordnet.

Der Einbauraum 30 ist komplementär zur Formgebung des Dichtelements 22 ausgebildet und weist vorliegend eine ringförmige Gestalt auf. Das Dichtelement 22 ist in einem betriebsfertig montierten Zustand in den Einbauraum 30 eingepasst (vgl. Fig. 4, 5). Das Dichtungsgehäuse 29 weist vorliegend einen Gehäusedeckel 31 und einen Gehäusesockel 32 auf, wobei der Gehäusedeckel 31 den vorliegend am Gehäusesockel 32 ausgebildeten Einbauraum 30 freigebbar verschließt.

Dabei ist das gesamte Dichtungsgehäuse 29 vorliegend mittels mehrerer Befestigungselemente 33 lösbar auf die Außenseite 23 der Gehäusewandung 6 geflanscht. Als Befestigungselemente 33 sind vorliegend insgesamt acht in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet angeordnete nicht näher bezeichnete Muttern vorgesehen, die in befestigtem Zustand des Dichtungsgehäuses 29 auf nicht näher bezeichnete Stehbolzen aufgeschraubt werden, wobei letztere fest mit der Gehäusewandung 6 verbunden sind. Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform kann das Dichtungsgehäuse mittels Schrauben mit der Gehäusewandung verbunden sein.

Zudem weist das Spiralgehäuse 2 vorliegend einen Saugstutzen 34 auf. Der Saugstutzen 34 dient einer vorteilhaften Zuleitung des Fluids in Richtung der Einlassöffnung 4 und/oder der Einlauföffnung 28 und ist vorliegend rohrförmig ausgebildet. Der Ansaugstutzen 34 ist koaxial zu der Einlassöffnung 4 und/oder der Einlauföffnung 28 orientiert und weist einen kreisförmigen Querschnitt auf. Der Saugstutzen 34 ist vorliegend mit einem Flansch 35 versehen, der mittels mehrerer nicht näher bezeichneter Befestigungselemente auf die Außenseite 23 der Gehäusewandung 6 geflanscht ist. Dabei übergreift der Saugstutzen 34 das Dichtungsgehäuse 29 sowohl in radialer als auch in axialer Richtung. Insoweit fungiert der Saugstutzen 34 gleichsam als eine Art Abdeckung für das Dichtungsgehäuse 29.

Der Saugstutzen 34 weist zudem einen innenliegenden Düsenabschnitt 36 auf. Der Düsenabschnitt 36 ist dem Dichtungsgehäuse 29 in Strömungsrichtung des Fluids stromaufwärts vorgelagert und an einem nicht näher bezeichneten Innenumfang des Saugstutzens 34 befestigt. Beispielsweise kann der Düsenabschnitt 36 in den Innenumfang des Saugstutzens 34 eingeschweißt sein. Das Dichtungsgehäuse 29 ist mittels des Düsenabschnitts 36 gegenüber einer Strömung des anzusaugenden Fluids abgeschirmt. Zu diesem Zweck weist der Düsenabschnitt 36 vorliegend eine strömungsgünstige Formgebung auf. Dabei ist die Formgebung des Düsenabschnitts 36 vorliegend an die strömungswirksame Gestaltung des Einlaufrings 27 angepasst. Wie insbesondere anhand der Fig. 4 und 5 ersichtlich ist, ist ein in axialer Richtung im Wesentlichen stetiger radialer Verlauf zwischen einer Innenkontur des Düsenabschnitts 36 und einer Innenkontur des Einlaufrings 27 vorgesehen.

Das Dichtelement 22 ist vorliegend in Form eines Lippendichtrings ausgebildet. Der Lippendichtring 22 ist aus einem elastomeren Werkstoff gefertigt. In dem anhand der Fig. 4 und 5 ersichtlichen Einbauzustand ist eine radial innenliegende Spitze des Lippendichtungsrings 22 axial nach außen gerichtet. An seinem Außenumfang ist der Lippendichtungsring 22 vorliegend kraftschlüssig zwischen dem Gehäusedeckel 31 und dem Gehäusesockel 32 gehalten. Bei nicht dargestellten Ausführungsformen können - je nach Einsatzbedingung und/oder Anwendungsgebiet des Hochdruckradialventilators - aus Kohle, PTEE oder anderen Werkstoffen gefertigte ringförmige Dichtelemente vorgesehen sein.

Claims

Patentansprüche

1. Hochdruckradialventilator (1 ) zur druckerhöhenden Förderung eines kompressiblen Fluids mit

einem Spiralgehäuse (2), das eine durch eine Gehäusewandung (6) erstreckte Einlassöffnung (4) zum Einlass des Fluids und eine Auslassöffnung (5) zum Auslass des Fluids aufweist,

und mit einem Laufrad (3), das um eine axiale Drehachse (D) rotierbar in dem Spiralgehäuse (2) angeordnet ist und eine aus mehreren Laufschaufeln (12) gebildete Beschaufelung (13) aufweist,

wobei die Beschaufelung (13) in einem rotierenden Zustand des Laufrads (3) eine axiale Ansaugung des Fluids durch die Einlassöffnung (4) und eine radial und/oder tangential umgelenkte Abströmung des Fluids durch die Auslassöffnung (5) und somit eine druckerhöhende Förderung des Fluids von einer Saugseite (S) auf eine Druckseite (P) bewirkt,

und mit einer zwischen dem Spiralgehäuse (2) und dem Laufrad (3) ausgebildeten Dichtungsanordnung (17), die zur Minimierung eines Druckverlusts zwischen der Druckseite (P) und der Saugseite (S) vorgesehen ist,

dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsanordnung (17) eine im Bereich der Einlassöffnung (4) angeordnete Kontaktdichtungsanordnung (18) aufweist, die einen zwischen einer Berandung (19) der Einlassöffnung (4) und dem Laufrad (3) ausgebildeten Ringspalt (20) abdichtet und die eine an dem Laufrad (3) angeordnete Dichtfläche (21 ) und wenigstens ein die Dichtfläche (21 ) kontaktierendes Dichtelement (22) aufweist, wobei das Dichtelement (22) an einer Außenseite (23) der Gehäusewandung (6) lösbar befestigt ist.

2. Hochdruckradialventilator (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (3) eine Deckscheibe (26) aufweist, mittels derer die Beschaufelung (13) axial stirnseitig abgedeckt ist, wobei die Dichtfläche (21 ) an einem der Deckscheibe (26) zugeordneten Einlaufring (27) angeordnet ist, der in Richtung der Außenseite (23) axial in und/oder durch die Einlassöffnung (4) ragt und eine Einlauföffnung (28) des Laufrads (3) berandet.

3. Hochdruckradialventilator (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktdichtungsanordnung (18) ein auf der Außenseite (23) der Gehäusewandung (6) angeordnetes Dichtungsgehäuse (29) mit einem Einbauraum (30) aufweist, in dem das wenigstens eine Dichtelement (22) aufgenommen ist.

4. Hochdruckradialventilator (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungsgehäuse (30) mittels mehrerer Befestigungselemente (33) lösbar auf die Außenseite (23) der Gehäusewandung (6) geflanscht ist.

5. Hochdruckradialventilator (1 ) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiralgehäuse (2) einen in die Einlassöffnung (4) mündenden Saugstutzen (34) aufweist, der das Dichtungsgehäuse (29) radial und axial übergreift.

6. Hochdruckradialventilator (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugstutzen (34) einen innenliegenden Düsenabschnitt (36) aufweist, mittels dessen das Dichtungsgehäuse (29) gegenüber einer Strömung des anzusaugenden Fluids abgeschirmt ist.

7. Hochdruckradialventilator (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Dichtelement wenigstens einen Lippendichtungsring (22) aufweist.