WO2006039894A2 - Seitenkanalverdichter sowie gehäuseschalen und laufrad hierfür - Google Patents

Seitenkanalverdichter sowie gehäuseschalen und laufrad hierfür Download PDF

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WO2006039894A2
WO2006039894A2 PCT/DE2005/001779 DE2005001779W WO2006039894A2 WO 2006039894 A2 WO2006039894 A2 WO 2006039894A2 DE 2005001779 W DE2005001779 W DE 2005001779W WO 2006039894 A2 WO2006039894 A2 WO 2006039894A2
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impeller
housing shell
side channel
channel compressor
nut
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Martin Baecke
Peter Hartung
Ingo Müller
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Seleon Gmbh
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Priority to EP05795972A priority patent/EP1800010B1/de
Priority to AT05795972T priority patent/ATE435373T1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D23/00—Other rotary non-positive-displacement pumps
    • F04D23/008—Regenerative pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08—Sealings
    • F04D29/083—Sealings especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/60—Mounting; Assembling; Disassembling
    • F04D29/62—Mounting; Assembling; Disassembling of radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/622—Adjusting the clearances between rotary and stationary parts

Definitions

  • the field of the invention are compressors, in particular side channel compressors and impellers therefor.
  • a housing and an impeller include a channel. On the impeller blades are mounted, which protrude into the channel, but not completely fill. Viewed in the direction of rotation of the impeller 0, an inlet to the channel is provided in front of an outlet from the channel.
  • the channel comprises two areas, one traversed by the blades of the impeller, and the side channel which is not traversed by the blades. Between inlet and outlet a breaker is provided which closes the side channel.
  • the effective length of the breaker must be slightly longer than a paddle distance.
  • the interface between the side channel and the remainder of the channel is often a plane perpendicular to the axis of rotation of the impeller or a conical surface whose axis coincides with the axis of rotation of the impeller.
  • the breaker is intended to minimize the amount of fluid being drawn from the outlet to the inlet.
  • FIG. 1 of this document shows a housing which has ribs on the outside.
  • a series of labyrinth seals are disclosed for sealing the gap between the impeller and the housing.
  • a cost saving is achieved in particular by a structure in which the housing can consist of one piece, namely the housing shell, which houses the side channel.
  • a relative to the housing shell sealed lid which can be made plan, reduces the leakage through the outer annular sealing point, protects the impeller from contact and the contact ends in front of the impeller
  • a cup-spring-nut system allows the adjustment of the two gap dimensions of the two annular sealing points, so that it is possible to work with higher tolerances during production and the gap losses nevertheless remain within the framework. This is especially true in the production of small ones Side channel compressors important, which must deliver a lower gas flow than the commercial side channel blower and of which one therefore expects a smaller design.
  • the cooling of the side channel compressor can be improved in a simple manner by attaching a fan at the end of the motor shaft facing away from the impeller.
  • a honeycomb structure on the housing shell of the side channel compressor improves the rigidity of the shell and may additionally act as a cooling plate when the side channel compressor is mounted with the honeycomb structure upwards.
  • the honeycomb structure for a given stiffness lowers the weight of the housing shell and the material consumption for the manufacture of the housing shell.
  • FIG. 1 shows a section through a side channel compressor with forced convection.
  • FIG. 2 is a perspective view of the forced convection side channel compressor shown in FIG. 1;
  • Fig. 4 is a plate spring-nut system for adjusting the axial clearance
  • 5 shows a second embodiment of a cup spring-nut system.
  • 6 shows a third embodiment of a cup spring-nut system.
  • FIG. 8 is a detail view of the tumbling device shown in FIG. 7; FIG.
  • FIG. 9 shows a side channel compressor with a housing having a stabilizing honeycomb structure.
  • FIG. 10 shows a side channel compressor with a housing which is made of an extruded cooling body.
  • Fig. 11 is a paddle wheel with auxiliary blades.
  • Fig. 1 shows a section through a side channel compressor 1 according to the invention.
  • the channel is located between the impeller 3 and the housing shell 2 in the region Y, which is shown enlarged in Fig. 3.
  • the housing of a motor 4 may be attached directly to the housing shell 2.
  • the impeller 3 is attached via a diaphragm spring-nut system in the region Z to the motor shaft.
  • the area Z is shown enlarged in FIG.
  • a cover 5 is fastened with screws 6 to the housing shell 2 and protects the rotating with more than 10'00 U / min impeller 3 against contact.
  • Cover 5 may be tight relative to the housing shell 2. This reduces the permeability of the outer sealing point 32.
  • a pressure is formed, which lies between the pressure at the inlet and the pressure at the outlet. If one assumes that the pressure at the inlet corresponds approximately to the ambient pressure, then cover 5 reduces the pressure difference at sealing point 32 shortly before the outlet, which reduces the leakage current accordingly.
  • housing shell 2 has an edge 10.
  • Housing shell 2 is with the channel, the sealing points, the cooling fins and the inlet and outlet anyway a complicated component.
  • housing shell 2 may be equipped with cooling fins 7.
  • a fan 9 may be attached to the side facing away from the impeller 3 of the motor shaft.
  • One Heilbachsrohr 8 ensures that the promoted by fan 9 air sweeps as completely as possible by cooling fins 7.
  • the Heilstoffsrohr 8 can be firmly clamped in notches 14 in the cooling fins 7, which allows easy assembly and disassembly of the air duct 8.
  • the Heilgungsrohr 8 can also be stuck firmly.
  • the vanes are typically arranged between two disks, one disk being driven and the other disk having a central hole through which air is drawn.
  • the outer radius of the driven disc is smaller than the inner radius of the ventilation tube 8 by the distance between the two discs.
  • the outer radius of the perforated disc is insubstantially smaller than the inner diameter of the ventilation tube 8 and the ventilation tube 8 is at least long enough to pierce the perforated disc Slice comes up and a narrow gap between the perforated disc and vent tube 8 remains.
  • the radius of the perforated disc is not critical, but can be chosen so large that the area of the hole in the perforated disc is about as large as the clear surface between the driven disc and vent 8th
  • FIG. 2 shows a perspective view of the side channel compressor 1 shown in FIG. 1. Arrows indicate that cooling air is sucked in by fan 9, passed through ventilation tube 8 to the cooling fins 7 and then flows through the cooling fins 7 approximately radially outwards into the environment.
  • FIG. 2 shows an inlet 11 and an outlet 12 for the air conveyed by impeller 3 and fastening eyes 13.
  • Fig. 3 shows the area Y enlarged.
  • impeller 3 and housing shell 2 are particularly close.
  • a dead volume chamber seal 33 is provided by way of example. This has the goal to swirl the airflow flowing through the sealing gap between the impeller 3 and the housing shell 2 as much as possible and thus to make the flow resistance of the sealing gap as large as possible. If possible, there should be no current threads entering the next choke point.
  • the air in the channel rotates clockwise.
  • the sealing gap runs at sealing point 31 from the channel to the bottom left before the sealing gap widens to Totvolumensch 33.
  • the orientation of the seal is chosen so that the highest elevation is directed with respect to the direction of movement of the air molecules.
  • the Totvolumenhunt has an approximately circular cross-section, with a smaller circle segment of impeller 3 and a larger circle segment of housing shell 2 is cut. According to the course of the sealing gap, the leakage occurs from the top right in the dead volume chamber, flows through this and meets on the opposite side of the housing shell 2. This and the movement of the impeller 3 relative to the housing shell 2, the air is swirled, which the sealing effect of Totvolumenhunt promotes.
  • the Totvolumenschabdichtung 33 is shown only by way of example at the inner sealing points 31. It may alternatively or additionally be provided at the outer sealing points 32 substantially point-symmetrical to the center of the approximately circular channel cross-section.
  • Fig. 4 shows a first embodiment for the area Z increases. It recognizes impeller mount 41, which is glued to the motor shaft 40, for example, or fixed by means of a press fit. Disc spring 42 is clamped between a flange of the impeller mount 41 and impeller 3. On its other side impeller 3 is pressed by washer 44 and nut 43 against disc spring 42. By tightening or loosening of nut 43 against Laufradier, e 41 plate spring 42 is pressed more or less together and the sealing gaps between impeller 3 and housing shell 2 reduced bew. Enlarged. The leadership of impeller 3 is mainly determined by the quality of the fit between the impeller 3 and impeller mount 41. Impeller mount 41 and impeller 3 can positively engage with each other. The positive connection can be generated by noses or flats
  • Fig. 5 shows a second embodiment for the region Z.
  • the washer is missing.
  • a lock nut 46 is provided to unintentionally release nut 43 during operation prevent.
  • the impeller 45 has a recess for nut 43 so that impeller 45 can serve as a wrench during assembly.
  • This recess can be hexagonal to optimally transfer torque to nut 43.
  • the recess may also be rectangular, wherein the short side of the rectangle corresponds to the nut width of the nut and wherein the effect of the recess is then more comparable to a fork wrench.
  • the positive connection between nut 43 and impeller 45, together with locknut 46 provides reliable torque transfer from motor shaft 40 to impeller 41 via impeller mount 41, thereby preventing slippage.
  • a fit between the impeller mount 41 and impeller 45 is provided.
  • FIG. 6 shows the third embodiment for the region Z.
  • the central hole in impeller 48 has a fitting 50 in the lower region and a thread 49 in the upper region, which replaces nut 43.
  • thread 49 may extend over the entire central bore in impeller 48.
  • the end facing away from the impeller 3 of motor shaft 40 which protrudes beyond the motor housing or impeller 9, square, hexagonal, at least not be round.
  • Fig. 7 shows a section through a further embodiment of a side channel compressor according to the invention.
  • fan 9 and Vietnamesephilgungsrohr 8 are not mounted. However, have cooling fins 7 notches 14, so that a ventilation tube 8 can be easily infected. Also, the motor shaft projects beyond the motor housing down, so that a fan 9 can be plugged.
  • the interesting region X is shown enlarged in FIG.
  • Fig. 8 shows the attachment of the motor 4 by means of a swash plate 61 on the housing shell 2. Also in this embodiment impeller 3 is fixed by means of a Laufradability 64, a washer 65 and a nut 66 to the motor shaft 60. A plate spring is unnecessary, since the gap dimensions can be adjusted via adjusting screws 63, but can also be mounted.
  • the motor housing is directly on swash plate 61, for example by means of Adhesive or screws attached. Springs 62 press swash plate 61 against adjusting screws 63 and thus suppress play. Swash plate 61, springs 62 and adjusting screws 63 may be referred to as a wobble device.
  • swash plate 61 may be missing.
  • the heads of the adjusting screws 63 rest in stepped holes in
  • the motor housing has threaded holes for the
  • impeller 3 has through holes above the adjusting screws through which the heads of the
  • Adjustment screws are accessible.
  • FIG. 9 is a perspective view of the side channel compressor shown in FIG. 7.
  • FIG. 9 In particular, the honeycomb structure 71 is shown, which gives the housing shell additional strength and leads to a material saving for a given strength. If honeycomb structure 71 is oriented upwards, as is the case in FIG. 9, so that heated air can rise, the honeycomb structure supports the effect of cooling fins 7.
  • FIG. 10 another embodiment of a side channel compressor is shown, in which the housing shell 81 is made of an extruded profile.
  • Fig. 11 shows an impeller 93 with functional blades 94 and intermediate blades 95.
  • the functional blades 94 range from a sealing gap to the breaker zoom.
  • the intermediate blades 95 have a considerable distance to the breaker when installed. In one embodiment, its height is 2/3 of the height of the functional blades. The intermediate blades serve to reduce noise.
  • the outlet-side edge of the breaker is arranged obliquely opposite to the blades of the impeller. This also serves to reduce noise. It is particularly advantageous if the angle between this edge and the blades of the impeller is selected so that this edge the space between the leading edges of two adjacent blades sweeps.
  • the outlet side boundary of the breaker may also be composed of several edges. In the case of two edges this boundary has an arrow shape, in the case of more edges this border is saw-shaped with a multitude of saw teeth. The particularly advantageous length of a blade distance of the edges in the tangential direction is maintained.
  • the inlet-side edge of the breaker may be oblique just like the outlet-side edge and composed of several edges. Again, the preferred length in the tangential direction is a blade distance.
  • the side channel blower according to the invention is used primarily for the delivery of air, other gases or even fluids in general can be promoted. Due to the low compressibility of liquids, one does not have the problem here that the liquid dragged across the breaker expands in the area of the inlet.
  • Cooling fin 52 Housing shell

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Seitenkanalverdichter mit einer Gehäuseschale (2) und einem Laufrad (3, 45, 48). Das Laufrad ist gegenüber der Gehäuseschale so drehbar gelagert, dass zwischen der Gehäuseschale und dem Laufrad zwei ringförmige Dichtstellen (31, 32) entstehen. Die Gehäuseschale kann zwischen der ersten und zweiten Dichtstelle aus einem Stück gefertigt sein. Die Spaltmaße der ersten und zweiten Dichtstellen können mittels eines Tellerfeder-Mutter-Systems (42, 43) oder einer Taumeleinrichtung (61, 62, 63) eingestellt werden. Ein Lüfterrad (9) kann auf der Motorwelle befestigt sein und die Gehäuseschale kann Kühlrippen (7) aufweisen, wobei die Kühlrippen (7) so angebracht und geformt sind, dass die von dem Lüfterrad (9) geförderte Luft durch die Kühlrippen (7) streicht. Eine der ringförmigen Dichtstellen (31, 32) kann eine Totvolumenkammer (33) aufweisen. Die Gehäuseschale ein Gussteil oder ein bearbeitetes Strangpressprofil sein. Darüber hinaus betrifft die Erfindung Gehäuseschalen und Laufräder für solche Seitenkanalverdichter.

Description

Seitenkanalverdichter sowie Gehäuseschalen und Laufrad hierfür
Das Gebiet der Erfindung sind Verdichter, insbesondere Seitenkanalverdichter und Laufräder hierfür.
Seitenkanalverdichter, Gehäuseschalen und Laufräder gemäß den Oberbegriffen 5 der unabhängigen Ansprüche sind beispielsweise aus der WO 00/68577 A1 bekannt.
Bei einem Seitenkanalverdichter schließen ein Gehäuse und ein Laufrad einen Kanal ein. Auf dem Laufrad sind Schaufeln angebracht, die in den Kanal hineinragen, diesen jedoch nicht vollständig ausfüllen. In Drehrichtung des Laufrad 0 gesehen ist ein Einlass zum Kanal vor einem Auslass vom Kanal vorgesehen. Der Kanal umfasst zwei Bereiche, nämlich einen, der von den Schaufeln des Laufrades durchlaufen wird, und den Seitenkanal, der nicht von den Schaufeln durchlaufen wird. Zwischen Ein- und Auslass ist ein Unterbrecher vorgesehen, der den Seitenkanal verschließt. Die wirksame Länge des Unterbrechers muss etwas länger 5 als ein Schaufelabstand sein. Die Grenzfläche zwischen dem Seitenkanal und dem Rest des Kanals ist häufig eine Ebene senkrecht zur Drehachse des Laufrads oder ein Kegelmantel, dessen Achse mit der Drehachse des Laufrads zusammenfällt.
Durch den Einlass tritt ein Fluid, häufig ein Gas, insbesondere Luft in den Kanal ein. Ein Teil der Fluidmoleküle wird durch eine Schaufel in tangentialer Richtung
>o mitgerissen. Aufgrund der Fliehkraft werden die betrachteten Fluidmoleküle auch radial nach außen beschleunigt und fließen so aus der Schaufel in den Seitenkanal hinaus. Dort werden sie in Richtung des Laufrads umgelenkt und erfahren durch das Laufrad eine weitere Beschleunigung. Die Fluidmoleküle werden also auf einer torusförmig gebogenen Schraubenbahn vom Einlass zum Auslass gefördert, wobei
!5 der Druck im Fluid ansteigt. Der Unterbrecher soll die Fluidmenge minimieren, die vom Auslass zum Einlass geschleppt wird.
Aus der DE 42 39 814 C2 ist ein geräuschreduzierter Seitenkanalverdichter bekannt. Die Geräuschreduzierung wird dadurch erreicht, dass die Einlassöffnung einen Durchlassquerschnitt aufweist, der sowohl kleiner als der Querschnitt des o Einlassstutzens als auch kleiner als der Querschnitt des Seitenkanals ist und der Übergang zwischen den unterschiedlichen Querschnitten kontinuierlich verläuft. Figur 1 dieser Schrift zeigt ein Gehäuse, das außen Rippen aufweist.
Die DE 26 10 273 C3 beschäftigt sich mit der Optimierung des Verhältnisses von Schaufelzellenvolumen zur Summe von Schaufelvolumen plus Schaufelzellenvolumen. Hierdurch wird die über den Unterbrecher geschleppte Gasmenge verringert und so der Wirkungsgrad verbessert.
Die DE 199 55 955 A1 beschäftigt sich ebenfalls mit einer Verbesserung des Wirkungsgrads einer Seitenkanalmaschine. Die konstruktiven Änderungen betreffen lediglich die Schaufeln.
Die WO 00/68577 A1 (=EP 1 177 384 A1), die die Priorität der DE 199 21 785 A1 beansprucht, beschäftigt sich ebenfalls mit der Verbesserung des Wirkungsgrads einer Seitenkanalmaschine. Zu diesem Zweck werden eine Reihe von Labyrinthdichtungen zur Abdichtung des Spalts zwischen Laufrad und Gehäuse offenbart.
Es ist Aufgabe der Erfindung einen kostengünstigen Seitenkanalverdichter anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine Kostenersparnis wird insbesondere durch einen Aufbau erreicht, bei dem das Gehäuse aus einem Stück, nämlich der Gehäuseschale, die den Seitenkanal beherbergt, bestehen kann.
Ein gegenüber der Gehäuseschale gedichteter Deckel, der plan ausgeführt sein kann, reduziert den Leckstrom durch die äußere ringförmige Dichtstelle, schützt das Laufrad vor Berührung und den Berührenden vor dem Laufrad
Ein Tellerfeder-Mutter-System ermöglicht die Einstellung der beiden Spaltmaße der beiden ringförmigen Dichtstellen, so dass bei der Herstellung mit höheren Toleranzen gearbeitet werden kann und die Spaltverluste trotzdem im Rahmen bleiben. Dies ist insbesondere bei der Produktion von kleinen Seitenkanalverdichtern wichtig, die einen geringeren Gasfluss als die handelsüblichen Seitenkanalverdichter liefern müssen und von denen man deshalb eine kleinere Bauform erwartet.
Die unmittelbare Befestigung des Tellerfeder-Mutter-Systems an einer Motorwelle spart zusätzliche Lager zwischen Laufrad und Gehäuseschale ein.
Die Befestigung des Motors z. B. mittels einer Taumelscheibe über Federn und Schrauben an der Gehäuseschale ermöglicht gegenüber einem Tellerfeder-Mutter- System eine noch genauere Einstellung des Spaltmaßes.
Die Kühlung des Seitenkanalverdichters kann auf einfache Weise durch die Befestigung eines Lüfterrads an dem dem Laufrad abgewandten Ende der Motorwelle verbessert werden.
Eine Wabenstruktur an der Gehäuseschale des Seitenkanalverdichters verbessert die Steifigkeit der Gehäuseschale und kann zusätzlich als Kühlblech wirken, wenn der Seitenkanalverdichter mit der Wabenstruktur nach oben montiert wird. Darüber hinaus senkt die Wabenstruktur bei vorgegebener Steifigkeit das Gewicht der Gehäuseschale und den Materialverbrauch für die Fertigung der Gehäuseschale.
Zwischenschaufeln zwischen den Funktionsschaufeln reduzieren die Geräuschentwicklung ohne die Förderleistung des Seitenkanalverdichters zu beeinträchtigen.
Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Seitenkanalverdichter mit Zwangskonvektion;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des in Figur 1 gezeigten Seitenkanalverdichters mit Zwangskonvektion;
Fig. 3 einen Kanal mit Totvolumenkammerabdichtung;
Fig. 4 ein Tellerfeder-Mutter-System zur Einstellung des Axialspiels;
Fig. 5 eine zweite Ausführungsform eines Tellerfeder-Mutter-Systems; Fig. 6 eine dritte Ausführungsform eines Tellerfeder-Mutter-Systems;
Fig. 7 einen Schnitt durch einen Seitenkanalverdichter mit Taumeleinrichtung;
Fig. 8 eine Detailansicht der in Fig. 7 dargestellten Taumeleinrichtung;
Fig. 9 einen Seitenkanalverdichter mit einem Gehäuse, das eine stabilisierende Wabenstruktur aufweist;
Fig. 10 einen Seitenkanalverdichter mit einem Gehäuse, das aus einem Strangpresskühlkörper hergestellt ist; und
Fig. 11 ein Schaufelrad mit Hilfsschaufeln.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Seitenkanalverdichter 1. Der Kanal befindet sich zwischen Laufrad 3 und Gehäuseschale 2 im Bereich Y, der in Fig. 3 vergrößert dargestellt ist. Das Gehäuse eines Motors 4 kann unmittelbar an Gehäuseschale 2 befestigt sein. Das Laufrad 3 ist über ein Tellerfeder-Mutter- System im Bereich Z an der Motorwelle befestigt. Der Bereich Z ist in Fig. 4 vergrößert dargestellt. Ein Deckel 5 ist mit Schrauben 6 an Gehäuseschale 2 befestigt und schützt das sich mit über 10'0OO U/min drehende Laufrad 3 gegen Berührung.
Deckel 5 kann gegenüber Gehäuseschale 2 dicht sein. Dies verringert die Lässigkeit der äußeren Dichtstelle 32. Im Raum zwischen Laufrad 3 und Deckel 5 bildet sich ein Druck aus, der zwischen dem Druck am Einlass und dem Druck am Auslass liegt. Wenn man davon ausgeht, dass der Druck am Einlass etwa dem Umgebungsdruck entspricht, so verringert Deckel 5 den Druckunterschied an Dichtstelle 32 kurz vor dem Auslass, was den Leckstrom entsprechend reduziert.
Damit Deckel 5 ein möglichst einfaches Bauteil sein kann, das beispielsweise aus einem Blech gestanzt oder geschnitten werden kann, weist Gehäuseschale 2 einen Rand 10 auf. Gehäuseschale 2 ist mit dem Kanal, den Dichtstellen, den Kühlrippen sowie dem Ein- und Auslass sowieso ein kompliziertes Bauteil.
Zur Wärmeableitung kann Gehäuseschale 2 mit Kühlrippen 7 ausgerüstet sein. Zur weiteren Verbesserung der Wärmeableitung kann an der dem Laufrad 3 abgewandten Seite der Motorwelle ein Lüfterrad 9 angebracht sein. Ein Luftfügungsrohr 8 sorgt dafür, dass die von Lüfterrad 9 geförderte Luft möglichst vollständig durch Kühlrippen 7 streicht. Das Luftfügungsrohr 8 kann in Kerben 14 in den Kühlrippen 7 fest geklemmt werden, was eine einfache Montage und Demontage des Luftführungsrohrs 8 ermöglicht. In einer anderen Ausführungsform kann das Luftfügungsrohr 8 auch fest geklebt werden.
An Stelle des in Figur 1 dargestellten axialen Lüfterrads 9 kann auch ein radiales Lüfterrad verwendet werden. Bei einem radialen Lüfterrad sind die Schaufeln typischerweise zwischen zwei Scheiben angeordnet, wobei eine Scheibe angetrieben wird und die andere Scheiben ein zentrales Loch aufweist, durch das Luft angesaugt wird. Der äußere Radius der angetriebenen Scheibe ist etwa um den Abstand der beiden Scheiben kleiner als der Innenradius von Lüftungsrohr 8. Der äußere Radius der gelochten Scheibe ist unwesentlich kleiner als der Innendurchmesser von Lüftungsrohr 8 und Lüftungsrohr 8 ist mindestens so lang, dass es an die gelochte Scheibe heranreicht und ein schmaler Spalt zwischen der gelochten Scheibe und Lüftungsrohr 8 verbleibt. Der Radius der gelochten Scheibe ist unkritisch, kann aber etwa so groß gewählt werden, dass die Fläche des Lochs in der gelochten Scheibe etwa so groß ist, wie die lichte Fläche zwischen der angetriebenen Scheibe und Lüftungsrohr 8.
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des in Figur 1 dargestellten Seitenkanalverdichters 1. Pfeile deuten an, dass Kühlluft durch Lüfterrad 9 angesaugt, durch Lüftungsrohr 8 zu den Kühlrippen 7 geleitet wird und anschließend durch die Kühlrippen 7 näherungsweise radial in die Umgebung nach außen fließt. Zusätzlich zeigt Fig. 2 einen Einlass 11 und einen Auslass 12 für die von Laufrad 3 geförderte Luft sowie Befestigungsösen 13.
Fig. 3 zeigt den Bereich Y vergrößert. An den beiden Dichtstellen 31 und 32 kommen sich Laufrad 3 und Gehäuseschale 2 besonders nahe. An der innenliegenden Dichtstelle 31 ist beispielhaft eine Totvolumenkammerabdichtung 33 vorgesehen. Diese hat das Ziel, den durch den Dichtspalt zwischen Laufrad 3 und Gehäuseschale 2 fließenden Luftstrom möglichst zu verwirbeln und so den Strömungswiderstand des Dichtspalts möglichst groß werden zu lassen. Es soll möglichst keine Stromfäden geben, die in die nächste Drosselstelle eintreten. Wie der Pfeil in Fig. 3 andeutet, dreht sich die Luft im Kanal im Uhrzeigersinn. Um diesen kreisenden Luftstrom abzuweisen verläuft der Dichtspalt an Dichtstelle 31 vom Kanal aus nach links unten, bevor sich der Dichtspalt zu Totvolumenkammer 33 erweitert. Mit anderen Worten ist die Orientierung der Abdichtung ist so gewählt, dass die höchste Erhebung gegenüber der Bewegungsrichtung der Luftmoleküle gerichtet ist.
Die Totvolumenkammer hat einen etwa kreisförmigen Querschnitt, wobei ein kleineres Kreissegment aus Laufrad 3 und ein größeres Kreissegment aus Gehäuseschale 2 geschnitten ist. Entsprechend dem Verlauf des Dichtspalts tritt der Leckstrom von rechts oben in die Totvolumenkammer ein, durchströmt diese und trifft auf der gegenüberliegenden Seite auf die Gehäuseschale 2. Hierdurch und durch die Bewegung von Laufrad 3 gegenüber Gehäuseschale 2 wird die Luft verwirbelt, was die Dichtwirkung der Totvolumenkammer fördert.
Die Totvolumenkammerabdichtung 33 ist lediglich beispielhaft an der inneren Dichtstellen 31 dargestellt. Sie kann alternativ oder zusätzlich an der äußeren Dichtstellen 32 im wesentlichen punktsymmetrisch zum Mittelpunkt des etwa kreisförmigen Kanalquerschnitts vorgesehen sein.
Fig. 4 zeigt eine erste Ausführungsform für den Bereich Z vergrößert. Man erkennt Laufradaufnahme 41 , die an Motorwelle 40 beispielsweise angeklebt oder mittels einer Presspassung befestigt ist. Tellerfeder 42 ist zwischen einen Flansch von Laufradaufnahme 41 und Laufrad 3 eingeklemmt. Auf seiner anderen Seite wird Laufrad 3 von Beilagscheibe 44 und Mutter 43 gegen Tellerfeder 42 gedrückt. Durch Anziehen oder Lösen von Mutter 43 gegenüber Laufradaufnahm e 41 wird Tellerfeder 42 mehr bzw. weniger zusammen gedrückt und die Dichtspalte zwischen Laufrad 3 und Gehäuseschale 2 verkleinert bew. vergrößert. Die Führung von Laufrad 3 wird vor allem durch die Qualität der Passung zwischen Laufrad 3 und Laufradaufnahme 41 bestimmt. Laufradaufnahme 41 und Laufrad 3 können formschlüssig ineinander greifen. Der Formschluss kann durch Nasen oder Abflachungen erzeugt werden
Fig. 5 zeigt eine zweite Ausführungsform für den Bereich Z. Bei dieser Ausführungsform fehlt die Beilagscheibe. Zusätzlich ist eine Kontermutter 46 vorgesehen um ein unbeabsichtigtes Lösen von Mutter 43 während des Betriebs zu verhindern. Das Laufrad 45 weist eine Aussparung für Mutter 43 auf, sodass Laufrad 45 während der Montage als Schraubenschlüssel dienen kann. Diese Aussparung kann sechseckig sein, um das Drehmoment optimal auf Mutter 43 zu übertragen. Die Aussparung kann auch rechteckig sein, wobei die kurze Rechteckseite der Schlüsselweite der Mutter entspricht und wobei die Wirkung der Aussparung dann eher einem Gabelschlüssel vergleichbar ist. Noch wichtiger ist, dass der Formschluss zwischen Mutter 43 und Laufrad 45 zusammen mit Kontermutter 46 für eine zuverlässige Drehmomentübertragung von Motorwelle 40 über Laufradaufnahme 41 auf Laufrad 45 sorgt und damit ein Durchrutschen verhindert. Auch bei dieser Ausführungsform ist eine Passung zwischen Laufradaufnahme 41 und Laufrad 45 vorgesehen.
Fig. 6 zeigt die dritte Ausführungsform für den Bereich Z. Bei dieser Ausführungsform weist das zentrale Loch in Laufrad 48 im unteren Bereich eine Passung 50 und im oberen Bereich ein Gewinde 49 auf, das Mutter 43 ersetzt. In einer weiteren Ausführungsform kann sich Gewinde 49 auch über die ganze zentrale Bohrung in Laufrad 48 erstrecken.
Um das Einstellen der Dichtspalte zu vereinfachen kann das dem Laufrad 3 abgewandte Ende von Motorwelle 40, das über das Motorgehäuse oder Lüfterrad 9 hinausragt, quadratisch, sechseckig, jedenfalls nicht rund ausgeführt sein.
Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Seitenkanalverdichters. Bei dem in Fig. 7 dargestellten Seitenkanalverdichter sind Lüfterrad 9 und Luftfügungsrohr 8 nicht montiert. Jedoch weisen Kühlrippen 7 Kerben 14 auf, sodass ein Lüftungsrohr 8 leicht angesteckt werden kann. Auch ragt die Motorwelle über das Motorgehäuse nach unten hinaus, sodass auch ein Lüfterrad 9 aufgesteckt werden kann. Der interessante Bereich X ist in Fig. 8 vergrößert dargestellt.
Fig. 8 zeigt die Befestigung von Motor 4 mittels einer Taumelscheibe 61 an Gehäuseschale 2. Auch bei dieser Ausführungsform ist Laufrad 3 mittels einer Laufradaufnahme 64, einer Beilagscheibe 65 sowie einer Mutter 66 an Motorwelle 60 befestigt. Eine Tellerfeder ist entbehrlich, da die Spaltmaße über Einstellschrauben 63 justiert werden können, kann aber zusätzlich montiert werden. Das Motorgehäuse ist unmittelbar an Taumelscheibe 61 beispielsweise mittels Klebstoff oder Schrauben befestigt. Federn 62 drücken Taumelscheibe 61 gegen Einstellschrauben 63 und unterdrücken so Spiel. Taumelscheibe 61, Federn 62 sowie Einstellschrauben 63 können als Taumeleinrichtung bezeichnet werden.
In einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsform kann Taumelscheibe 61 fehlen. Die Köpfe der Einstellschrauben 63 ruhen in Stufenbohrungen in
Gehäuseschale 2. Das Motorgehäuse weist Gewindelöcher für die
Einstellschrauben auf. Federn 62 drücken Motorgehäuse und Gehäuseschale 2 gegen die Einstellschrauben 63 auseinander, um für Verspannung zu sorgen und
Spiel zu unterdrücken. Um den Einstellvorgang zu vereinfachen weist Laufrad 3 oberhalb der Einstellschrauben Durchgangsbohrungen auf, durch die die Köpfe der
Einstellschrauben zugänglich sind.
Fig. 9 zeigt eine perspektivische Ansicht des in Fig. 7 dargestellten Seitenkanalverdichters. Insbesondere ist die Wabenstruktur 71 dargestellt, die der Gehäuseschale zusätzliche Festigkeit verleiht und bei vorgegebener Festigkeit zu einer Materialeinsparung führt. Ist Wabenstruktur 71 nach oben ausgerichtet, wie dies in Fig. 9 der Fall ist, sodass erhitzte Luft aufsteigen kann, unterstützt die Wabenstruktur die Wirkung der Kühlrippen 7.
In Fig. 10 ist eine weitere Ausführungsform eines Seitenkanalverdichters dargestellt, bei dem die Gehäuseschale 81 aus einem Strangpressprofil hergestellt ist.
Fig. 11 zeigt ein Laufrad 93 mit Funktionsschaufeln 94 und Zwischenschaufeln 95. Im eingebauten Zustand von Laufrad 93 reichen die Funktionsschaufeln 94 von einem Dichtungsspalt abgesehen bis an den Unterbrecher heran. Die Zwischenschaufeln 95 weisen im eingebauten Zustand einen nennenswerten Abstand zum Unterbrecher auf. In einer Ausführungsform beträgt ihre Höhe 2/3 der Höhe der Funktionsschaufeln. Die Zwischenschaufeln dienen der Geräuschreduzierung.
In einer weiteren Ausführungsform ist insbesondere die auslassseitige Kante des Unterbrechers schräg gegenüber den Schaufeln des Laufrads angeordnet. Dies dient ebenfalls der Geräuschreduzierung. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Winkel zwischen dieser Kante und den Schaufeln des Laufrads so gewählt ist, dass diese Kante den Raum zwischen den Vorderkanten zweier benachbarter Schaufeln überstreicht. Die auslassseitige Grenze des Unterbrechers kann auch aus mehreren Kanten zusammengesetzt sein. Im Fall von zwei Kanten hat diese Grenze Pfeilform, im Fall von mehr Kanten ist diese Grenze sägeförmig mit einer Vielzahl von Sägezähnen. Die besonders vorteilhafte Länge von einem Schaufelabstand der Kanten in tangentialer Richtung bleibt dabei erhalten.
Die einlassseitige Kante des Unterbrechers kann genau wie die auslassseitige Kante schräg verlaufen und aus mehreren Kanten zusammengesetzt sein. Auch hier beträgt die bevorzugte Länge in tangentialer Richtung einen Schaufelabstand.
Obwohl oben davon ausgegangen wurde, dass der erfindungsgemäße Seitenkanalverdichter vor allem zur Förderung von Luft eingesetzt wird, können auch andere Gase oder sogar ganz allgemein Fluide gefördert werden. Aufgrund der geringen Kompressibilität von Flüssigkeiten hat man hier das Problem nicht, dass sich über den Unterbrecher geschleppte Flüssigkeit im Bereich des Einlasses ausdehnt.
Die Erfindung wurde zuvor anhand von bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert. Für einen Fachmann ist jedoch offensichtlich, dass verschiedene Abwandlungen und Modifikationen gemacht werden können, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen. Deshalb wird der Schutzbereich durch die nachfolgenden Ansprüche und ihre Äquivalente festgelegt.
OO Bezugszeichenliste
1 Seitenkanalverdichter 45 Laufrad
2 Gehäuseschale 46 Kontermutter
3 Laufrad 25 47 Absatz
5 4 Motor 48 Laufrad
5 Deckel 49 Gewinde
6 Schraube 50 Passung
7 Kühlrippe 52 Gehäuseschale
Luftfügungsrohr 30 60 Motorwelle
10 θ Lüfterrad 61 Taumelscheibe
10 Rand 62 Feder
11 Einlass 63 Einstellschraube
12 Auslass 64 Laufradaufnahme
13 Befestigungsöse 35 65 Beilagscheibe
15 14 Kerbe 66 Mutter
31 , 32 Dichtstelle 71 Wabenstruktur
33 Totvolumenkammerabdichtung 81 Gehäuseschale
40 Motorwelle 93 Laufrad
41 Laufradaufnahme 40 94 Funktionsschaufel
20 42 Tellerfeder 95 Zwischenschaufel
43 Mutter Z, Y, XBereiche
44 Beilagscheibe

Claims

Patentansprüche
1. Seitenkanalverdichter mit:
einer Gehäuseschale (2);
einem Laufrad (3, 45, 48), das gegenüber der Gehäuseschale (2) so drehbar gelagert ist, dass es zwischen der Gehäuseschale (2) und dem Laufrad (3, 45,
48) zwei ringförmige Dichtstellen (31 , 32) gibt,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseschale (2) zwischen der ersten und zweiten Dichtstelle (31 , 32) aus einem Stück gefertigt ist und die Gehäuseschale durch einen Deckel (5) mit geringer Bauhöhe gegen die Umgebung gedichtet ist, wobei sich das Laufrad (3, 45, 48) im wesentlichen in der Gehäuseschale befindet.
2. Seitenkanalverdichter gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltmaße der ersten und zweiten Dichtstellen (31 , 32) mittels eines Tellerfeder-Mutter-Systems (42, 43) eingestellt werden.
3. Seitenkanalverdichter mit:
einer Gehäuseschale (2);
einem Laufrad (3, 45, 48), das gegenüber der Gehäuseschale (2) so drehbar gelagert ist, dass es zwischen der Gehäuseschale (2) und dem Laufrad (3, 45, 48) zwei ringförmige Dichtstellen (31 , 32) gibt,
dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltmaße der ersten und zweiten
Dichtstellen (31, 32) mittels eines Tellerfeder-Mutter-Systems (42, 43) eingestellt werden.
4. Seitenkanalverdichter gemäß Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (3, 45, 48) mittels einer Tellerfeder (42) und einer Mutter (43) an einer Laufradaufnahme (41) befestigt ist, wobei die Laufradaufnahme (41) ein Gewinde zum Aufschrauben der Mutter (43) aufweist, wobei die Tellerfeder (42) zwischen einen Flansch der Laufradaufnahme (41) und das Laufrad (3, 45, 48) geklemmt ist, so dass die Tellerfeder (42) das Laufrad (3, 45, 48) gegen die Mutter (43) drückt, wobei das Laufrad (3, 45, 48) durch Anziehen oder Lösen der Mutter (43) axial gegenüber der Laufradaufnahme (41) verschoben werden kann.
5. Seitenkanalverdichter gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (45) einen Absatz (47) aufweist, der einen Formschluss mit der Mutter
(43) herstellt und eine Kontermutter (46) gegen die Mutter (43) angezogen ist und so dass eine Drehmomentübertragung von der Laufradaufnahme (41) auf die Mutter (43) sichergestellt ist.
6. Seitenkanalverdichter gemäß Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (48) mittels einer Kontermutter (46) an einer
Laufradaufnahme (41) befestigt ist, wobei das Laufrad ein Gewinde (49) aufweist, wobei die Laufradaufnahme (41) ein Gewinde zum Aufschrauben des Laufrads (48) und der Kontermutter (43) aufweist, wobei die Kontermutter (46) gegen die Mutter (43) angezogen ist und so eine Drehmomentübertragung von der Laufradaufnahme (41) auf das Laufrad (48) sichergestellt ist.
7. Seitenkanalverdichter gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Tellerfeder-Mutter-System (42, 43) auf der Welle (40) eines Motors (4) befestigt ist, wobei das Gehäuse des Motors (4) an der Gehäuseschale (2) befestigt ist.
8. Seitenkanalverdichter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen Motor (4), an dessen Welle (60) das Laufrad (3, 45, 48) befestigt ist, wobei das Gehäuse des Motors (4) mittels Schrauben (63) und Federn (62) an der Gehäuseschale (2) so befestigt ist, dass durch Drehen der Schrauben (63) die Federn (62) mehr oder weniger zusammengedrückt werden und die Position und Orientierung des Motors (4) und des Laufrads (3, 45, 48) gegenüber der Gehäuseschale (2) durch die Eindrehtiefe der Schrauben (63) festgelegt ist.
9. Seitenkanalverdichter mit:
einer Gehäuseschale (2); einem Laufrad (3, 45, 48), das gegenüber der Gehäuseschale (2) so drehbar gelagert ist, dass es zwischen der Gehäuseschale (2) und dem Laufrad (3, 45, 48) zwei ringförmige Dichtstellen (31 , 32) gibt,
gekennzeichnet durch einen Motor (4), an dessen Welle (60) das Laufrad (3,
5 45, 48) befestigt ist, wobei das Gehäuse des Motors (4) mittels Schrauben (63) und Federn (62) an der Gehäuseschale (2) so befestigt ist, dass durch Drehen der Schrauben (63) die Federn (62) mehr oder weniger zusammengedrückt werden und die Position und Orientierung des Motors (4) und des Laufrads (3,
45, 48) gegenüber der Gehäuseschale (2) durch die Eindrehtiefe der
10 Schrauben (63) festgelegt ist.
10. Seitenkanalverdichter gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse des Motors (4) fest mit einer Taumelscheibe (61) verbunden ist, die wiederum mittels der Schrauben (63) und der Federn (62) mit der Gehäuseschale (2) verbunden ist.
15 11. Seitenkanalverdichter gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an dem dem Laufrad (3, 45, 48) abgewandten Ende der Motorwelle (40, 60) ein Lüfterrad (9) befestigt ist und die Gehäuseschale (2) Kühlrippen (7) aufweist, wobei die Kühlrippen (7) so angebracht und geformt sind, dass die von dem Lüfterrad (9) geförderte Luft durch die Kühlrippen (7)
20 streicht.
12. Seitenkanalverdichter gemäß einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseschale (2) an ihrer Außenseite eine Wabenstruktur (41) aufweist.
13. Gehäuseschale (2) für einen Seitenkanalverdichter (1),dadurch 25 gekennzeichnet, dass die Gehäuseschale (2) an ihrer Außenseite eine
Wabenstruktur (41) aufweist.
14. Seitenkanalverdichter mit einer Gehäuseschale (2) gemäß Anspruch 13, gekennzeichnet durch ein Laufrad (3, 45, 48), das gegenüber der Gehäuseschale (2) so drehbar gelagert ist, dass es zwischen der 0 Gehäuseschale (2) und dem Laufrad (3, 45, 48) zwei ringförmige Dichtstellen
(31, 32) gibt,
15. Seitenkanalverdichter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der ringförmigen Dichtstellen (31 , 32) eine Totvolumenkammer (33) aufweist.
16. Seitenkanalverdichter mit:
einer Gehäuseschale (2);
einem Laufrad (3, 45, 48), das gegenüber der Gehäuseschale (2) so drehbar gelagert ist, dass es zwischen der Gehäuseschale (2) und dem Laufrad (3, 45, 48) zwei ringförmige Dichtstellen (31 , 32) gibt,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der ringförmigen Dichtstellen (31 , 32) eine Totvolumenkammer (33) aufweist.
17. Seitenkanalverdichter gemäß einem der Ansprüche 1 - 12 oder 14 - 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseschale (2) ein Gussteil oder ein bearbeitetes Strangpressprofil ist.
18. Gehäuseschale (2) für einen Seitenkanalverdichter dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseschale (2) ein Gussteil oder ein bearbeitetes
Strangpressprofil ist und die Gehäuseschale (2) einen Rand (10) aufweist, der eine runde Mulde umgibt, die so tief ist, dass die Mulde ein für den Seitenkanalverdichter vorgesehenes Laufrad (3, 45, 48) aufnehmen kann.
19. Seitenkanalverdichter mit einer Gehäuseschale (2) gemäß Anspruch 18, gekennzeichnet durch ein Laufrad (3, 45, 48), das gegenüber der
Gehäuseschale (2) so drehbar gelagert ist, dass es zwischen der Gehäuseschale (2) und dem Laufrad (3, 45, 48) zwei ringförmige Dichtstellen (31 , 32) gibt.
20. Seitenkanalverdichter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, 14 bis 17 und 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (3, 45, 48) zwei Arten von
Schaufeln, nämlich Funktionsschaufeln (94) und Zwischenschaufeln (95) aufweist.
21. Ein Laufrad für einen Seitenkanalverdichter dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (3, 45, 48) zwei Arten von Schaufeln, nämlich Funktionsschaufeln (94) und Zwischenschaufeln (95) aufweist, wobei die Funktionsschaufeln etwas höher als die Zwischenschaufeln sind, wobei die Höhe der Funktionsschaufeln so bemessen ist, dass die Funktionsschaufeln von einem Dichtungsspalt abgesehen bis an den Unterbrecher des Seitenkanalverdichters heranreichen, wenn das Laufrad in einen Seitenkanalverdichter eingebaut ist, wobei die Höhe der Zwischenschaufeln so bemessen ist, dass ein nennenswerter Spalt zwischen den Zwischenschaufeln und dem Unterbrecher des Seitenkanalverdichters verbleibt, wenn das Laufrad in einen Seitenkanalverdichter eingebaut ist.
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