WO2015169496A1 - Laufrad, insbesondere für eine seitenkanalmaschine - Google Patents

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WO2015169496A1
WO2015169496A1 PCT/EP2015/055775 EP2015055775W WO2015169496A1 WO 2015169496 A1 WO2015169496 A1 WO 2015169496A1 EP 2015055775 W EP2015055775 W EP 2015055775W WO 2015169496 A1 WO2015169496 A1 WO 2015169496A1
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impeller
wall
radius
dimension
blade
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/055775
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English (en)
French (fr)
Inventor
Lars Buchholz
Antje Gennat
Ulli Kriebel
Henryk WANIEK
Achim Von Kathen
Original Assignee
Gebr. Becker Gmbh
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Publication date
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Priority to CN201580023880.7A priority patent/CN106460851B/zh
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Priority to EP15712837.2A priority patent/EP3140548B1/de
Priority to JP2016566650A priority patent/JP2017515042A/ja
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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
    • F04D5/00—Pumps with circumferential or transverse flow
    • F04D5/002—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
    • 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
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/188—Rotors specially for regenerative pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps

Definitions

  • Impeller in particular for a side channel machine
  • the invention relates to an impeller, in particular for a side channel machine such as a side channel compressor or a sokanalvakuumpumpe aufwei- send distributed in Umf angsraum arranged, formed by a respective blade wall blades which in a plan view of the impeller, in which plan view is a geometric impeller impeller Rotation axis punctiform forms, open vane chambers form, wherein a blade wall in plan view at a first radius relative to the geometric impeller-impeller axis of rotation begins, which first radius of half or more of a second radius corresponds to the second radius of a peripheral edge of the radius Impeller determined and wherein the first radius dimension determines a radially inner boundary wall of the blade chamber, wherein further comprises a blade wall has an exposed upper end edge, which enters radially inward in accordance with the inner boundary wall and ends in the plan view radially outward, wherein between an inlet point of the terminal edge in the inner boundary wall and the radially outer end of a mental connection
  • An impeller of the type in question is known for example from DE 102005008388 AI.
  • the invention has for its object, an impeller of the type in question advantageous to further develop in particular with regard to improved efficiency.
  • a possible solution to the problem is given according to a first inventive idea in an impeller, in which it is geared to that the largest Offset amount equal to 0.1 times or more the difference of the first and second radius dimensions.
  • turbomachines have at least one annular working space with a substantially circular cross section, in which an impeller with blading, ie blades and blade chambers lying between them, is rotatably received in the impeller circumferential direction.
  • the unfilled, possibly on both impeller sides adjacent to the blading cross section of the working space forms a side channel, which is interrupted at the periphery by the so-called breaker.
  • a fluid to be compressed for example, gas or liquid
  • the fluid flows through the inlet into the side channel and is carried along by the blades of the impeller. In their flow chambers, the fluid is forced outwards due to the centrifugal force and compressed there.
  • the inflow fluid forces the compressed fluid out of the blades into the side channel where it is directed radially inward and reenters the impeller blading.
  • the fluid passes from the side channel impeller end side through a radially inner chamber inlet region in the flow space bounded by the blade chambers and after Flow through the vane chamber through a radially outer Kammerauslass Symposium in the side channel back. This so-called circulation is repeated several times, so that the fluid can be compressed in several stages to the outlet.
  • the largest offset dimension preferably corresponds to 0.1 to 0.6 times, possibly even more, the difference between the first and second radius dimensions.
  • the largest offset dimension can also correspond to about one third of the difference of the first and second radius measure.
  • the end edge of a blade wall preferably also extends radially outward substantially in the direction of the impeller-impeller axis of rotation. This results in a corresponding radially outer peripheral edge, which extends substantially perpendicular to the end edge of the blade wall.
  • the peripheral edge may, for example, extend in a range of +/- 5 ° perpendicular to the trailing edge.
  • this radially outer peripheral edge determines the extent of the larger radius of the impeller, at least in a radially outwardly open configuration, in which open the vane chambers radially outward. In this case, the blades end freely radially outward.
  • the blade wall can pass radially outward into a peripheral end wall.
  • the vane chamber formed is limited in relation to a cross section through the chamber bottom and the inner and outer boundary wall or in the circumferential direction successive vane walls and preferably only in the region of a through the end edges of the
  • the mental connecting line between the inlet point of the terminal edge in the inner boundary wall and the radially outer end may, with respect to the plan view, extend so that it is parallel to a Radialen emanating from the geometric impeller axis of rotation.
  • the line of connection with the radial may include an acute angle of, for example, 0.05 to 15 °. It is preferred that the connecting line extends in extension in the direction of the geometric impeller rotation axis at a distance from the geometric impeller rotation axis.
  • the vertical distance dimension of the connection line to the geometric impeller rotation axis is given by the length of a perpendicular to the connection line, which perpendicular cuts the geometric impeller rotation axis.
  • the vertical distance dimension may be formed in the range of -40% to 40% of the outer radius dimension.
  • the distance measure may be formed in the range of -40% to + 40% of the radius difference between inner and outer radius.
  • There may be both a "lead" of the radially outer end of the end wall opposite the inlet point in the inner boundary wall as well as a "lag". Seen from said inlet point radially outward can therefore be formed leading in the direction of rotation at a given direction of rotation so the radially outer end of the end wall as well as against the direction of rotation lagging.
  • the radially outer end of the terminal edge may include an acute angle of up to 90 ° with the connecting line or a radial passing through the radially outer end (starting from the axis of rotation). Preferred is an acute angle of 50 to 75 °, for example 70 °.
  • the acute angle refers on an inlet section of the terminal edge in the outer wall.
  • the radially outer end of the trailing edge preferably enters tangentially into a circular line connecting the radially outer ends of all trailing edges, or, more preferably, into the radially outer end wall, such that the prescribed acute angle is between one through the intersection of the trailing edge and adjusts an idealized, ie, averaged, line of the terminating wall and the connecting line.
  • the acute angle refers to the angle between the straight line and the connecting line.
  • the terminal edge may at least partially be composed of straight sections. It may be provided a straight section, but in addition also a plurality of successively arranged straight sections, such as two, three, four or even ten straight sections. These straight sections extend over the shortest distance between a respective straight section beginning and a straight section end. Such a straight section can then continue into a curved section. An area between two straight sections may be formed by a curved area.
  • the end edge between the inner and outer radius can also be curved continuously.
  • Preference is here an uninterrupted Krüm- mung between the inner and outer radius, which curvature of several, for example, two, three, four or ten successively arranged curvature sections composed.
  • One or more curved sections may be circularly curved and follow a radius. In the case of several or all of a radius following curvature sections, these may have different radii, wherein in a plurality of curvature sections a plurality of curvature sections may also have the same radii.
  • the trailing edge essentially follows a radius line, so that over the extension length of the trailing edge, a constant, possibly a deviation of, for example, +/- 5% of the relevant radius dimension exhibiting radius sets.
  • the radius of the terminating edge is preferably removed from a circle center, which lies in relation to a distance to the geometric impeller axis of rotation between the first and the second radius.
  • the center of the circle is preferably located within a vane chamber, moreover preferably in a vane chamber following in the circumferential direction of the vane wall having the end edge.
  • the center of the circle can lie in the upstream vane chamber viewed in the direction of rotation of the impeller.
  • the circle center is located on or adjacent to a radius line of the geometric impeller axis of rotation, which radius line runs centrally between the first and the second radius.
  • the first and the second Radi measure dimension facing end portions of the end edge can extend curved.
  • the radius of this end edge of the terminating edge which preferably runs tangentially into the radially inner boundary wall and possibly into the radially outer end wall and more preferably extends in the form of a circular segment, may be smaller or larger than a radius dimension, for example following a radius line.
  • the radius of the outer end regions of the terminal edge preferably corresponds to a 0.5 to
  • the blade wall can, starting from the end edge in the direction of the geometric impeller axis of rotation or in the direction of a
  • the wall thickness of the blade wall near or at the transition to the chamber bottom may correspond to 2 to 4 times, more preferably 3 times the wall thickness in the region of the end edge.
  • the increase in the wall thickness may be different with respect to the circumferential direction.
  • the blade wall edges may be parallel to the geometric impeller axis of rotation extending straight lines include different acute angles. Based on the above-described straight line, the angle of a blade wall edge can have 1 to 10 °, while the angle of the opposite blade wall edge to the straight line is 11 to 30 °.
  • the acute angle of the blade edge against the direction of rotation is preferably greater than the acute angle of the blade wall edge in the direction of rotation. There may be a ratio between these different angles from 1: 3 to 1:10.
  • the blade wall can be viewed convex in the direction of rotation.
  • the blade wall curved in the ground plan opens in the direction of rotation.
  • the chamber bottom may extend in a cross-section in the connecting line or parallel thereto in a circle or ellipse.
  • the circular shape has a radius that remains constant over the extension length of the chamber bottom in cross section. Also, a curvature with different radii can be provided over the Er extension length.
  • the chamber bottom for example following a circular or elliptical line, can run into an upper edge of the inner end wall.
  • the greatest depth of the chamber bottom preferably corresponds to 0.25 to
  • the depth corresponds to half the radius difference.
  • the depth is in this case measured starting from a (possibly largest) height of the terminal edge in the direction of the axis of rotation.
  • the radial velocity is increased in operation in addition to the known solutions during pressure buildup in addition to the peripheral speed.
  • the pressure build-up is improved.
  • the suggested solution the possibility of a radially outwardly closed impeller, whereby a two-stage operation can be realized with only one impeller.
  • the ranges and / or ranges of values or multiple ranges given above also include all intermediate values, in particular in 1/10-steps of the respective dimension, if appropriate also without dimensions.
  • the specification 0.1 to 0.5 times also includes the disclosure of 0.11 to 0.5, 0.1 to 0.49, 0.12 to 0.5 0.12 to 0.9, 0.12 to 0.48, 0.1 to 0.48, etc., the disclosure of 15 to 40% also the disclosure of 15.1 up to 40%, 15 to 39.9%, 15.1 to 39.9%, 15.2 to 40%, 15.2 to 39.9%, 15.2 to 39.8%, 15 to 39.8 % etc., the disclosure of 60 ° to 89 ° also the disclosure of 60.1 ° to 89 °, 60 ° to 88.9 °, 60.2 ° to 89 °, 60.2 ° to 88.9 °, 60,2 ° to 88,8 °, 60 ° to 88,8 ° etc.
  • This disclosure may on the one hand to delimit
  • Fig. 1 is an impeller in plan view
  • FIG. 2 shows the section along the line II-II in Figure 1;
  • Fig. 3 is the bottom view of the impeller;
  • FIG. 4 shows the enlargement of region IV in FIG. 1, relating to a first embodiment of a blade wall
  • FIG. 5 is an illustration corresponding to FIG. 4, relating to an alternative embodiment of the blade wall
  • FIG. 8 shows a sectional view according to FIG. 7, but relating to a further embodiment of the blade wall
  • FIG. 9 shows a representation corresponding to FIG. 6 with respect to a further embodiment
  • Fig. 10 is a further, corresponding to Figure 6 representation in a further embodiment.
  • an impeller 1 is shown and described, in particular for a side channel machine, such as a side channel compressor or a side channel vacuum pump.
  • the impeller 1 has a center located in the hub 2 with a through hole 3, which serves for fastening the impeller 1 to a drive shaft, not shown, a side channel machine. Distributed uniformly in the circumferential direction, the impeller 1 has vane chambers 4 which are open towards a top opening plane E with reference to FIG. These are viewed in the circumferential direction laterally bounded by blades 5 forming blade walls. 6
  • the blades 5 as well as the blade chambers 4 are formed in a radially outer region of the impeller 1.
  • the blades 5, optionally with the exception of one end wall, as explained below, form the radially outer boundary of the impeller 1.
  • FIGS. 1 to 9 relate to an impeller 1 for forming a two-stage side channel machine. Accordingly, with respect to a plane parallel to the opening plane E center plane which intersects the geometric impeller rotation axis x perpendicular, formed on both sides of the median plane blades 5 to form vane chambers 4.
  • the blade chambers 4 are bounded by an inner peripheral boundary wall 7. This ends with respect to a cross-section to form a boundary wall edge 8 in the opening plane E.
  • a final wall 10 is formed circumferentially. These also extend, for example according to FIG. 6, into the opening plane E, forming an end wall edge 11 running in the opening plane E.
  • the inner boundary wall 7 runs along a first, inner radius ri.
  • This radius ri preferably relates to a radial inner edge of the boundary wall 7 and corresponds in the illustrated embodiment. Examples of preferred two thirds of a radius r 2 of a radially outer edge of the end wall 10th
  • Thirty to forty-five blades 5, for example thirty-five blades 5, may be provided evenly distributed over the circumference.
  • Each vane wall 6 has an exposed upper end edge 12 extending in the opening plane E.
  • This end edge 12 runs radially inward into the inner boundary wall, in particular into the boundary wall edge 8, and terminates radially outward in the peripheral edge 9, in particular in the end wall edge 11 of the end wall 10.
  • a conceptual connecting line V can be drawn (compare, for example, FIG. 4).
  • the connecting line V in this case runs in the opening plane E or in a plane parallel thereto.
  • each blade wall 6 is perpendicular to the connecting line V with different offset a.
  • the largest offset a preferably results in the middle between the radially inner Boundary wall 7 and the radially outer end wall 10 and the peripheral edge edge 9th
  • the offset a corresponds in the illustrated embodiments about one third of the difference measure c of the second radius r 2 and the first radius ri ri.
  • the blade walls 6 of the embodiment illustrated in FIGS. 1 to 4 are designed so that their terminal edges 12 essentially follow a radius line.
  • the radius r 3 - relative to the radius center point facing inner peripheral edge of the terminal edge - is removed from a circle center P which is located in a direction of rotation d upstream vane chamber 4 or in the upstream vane chamber 4 of the vane chamber 4 separating blade wall 6.
  • the ends of the terminal edge 12 preferably extend tangentially in the facing boundary wall 7 or end wall 10.
  • the end sections of the terminal edge 12 can be opposite to one another
  • the radius r 3 changed radius be provided, in particular with a comparatively smaller radius whose circle center is located in the blade chamber 4 bounded by the described blade wall 6.
  • the circle center P of the radius r 3 can lie on the radius of the blade chamber 4 in the radial direction between the boundary wall 7 and end wall 10 radius line r 4 .
  • the circle center P is in the radial direction to the geometric impeller axis of rotation x by a dimension z with respect to the radius line offset radially outward.
  • the measure z corresponds to about one tenth to one fifth of the difference measure c.
  • the blade wall 6, in particular the terminal edge 12 at least partially composed of straight sections 13, each taking different acute angle to a radial in plan view according to Figure 5.
  • the straight sections 13 are arranged in total so that overall results in a direction of rotation d of the impeller 1 convex course.
  • an end edge 12 designed in this way can tangentially enter into the boundary wall 7 and into the peripheral edge 9 or into the end wall 10 with a radius line.
  • the radially outer end of the terminal edge 12, optionally a tangent T passing through the intersection of the terminal edge 12 and the end wall 10, may preferably include an acute angle ⁇ of about 70 ° with the connecting line V (see FIG. 4).
  • the radially outer end of the terminating edge 12 is provided by a curvature edge line of the terminating edge 12 in the case of a planar configuration of the terminating edge 12, as is preferred and also given for the exemplary embodiments.
  • the connecting line V extends in an extension in the direction of the geometric impeller rotation axis x at a distance b (see FIG. 1, for example) to the geometric impeller rotation axis x, which corresponds to a perpendicular distance measure b of about one twentieth to one fifteenth of the outer radius r2 ,
  • the vane walls 6 arranged one behind the other in the direction of rotation d and the inner boundary wall 7 and, in one embodiment, also the void wall 10 resulting radially outward bottom 14 extends in a cross section, in which cross section, the impeller axis of rotation x represents a line, circular section (see Figure 6).
  • the circle center of the circle bottom describing the chamber 14 is preferably within the opening plane E.
  • this circular line preferably also extends radially outward into the end edge 11 extending in the opening plane E.
  • the chamber bottom 14 may be formed in the form of a half rectangle with rounded corners 15 as shown in Figure 9.
  • Chamber bottom 14 is in this case preferably formed parallel to the opening plane E. From the regions of the rounded corners 15 facing away from the chamber bottom 14, wall sections extend into the opening plane E, which wall sections run parallel to the impeller rotation axis x or enclose an acute angle thereto.
  • the greatest depth u of a blade chamber 4 considered in the direction of the impeller rotation axis-removed from the opening plane E-can correspond to 0.5 times the difference measure c between the second radius dimension r 2 and the first radius dimension ri.
  • FIG. 8 With reference to a cross section through a blade wall 6 as shown in Figure 7 it can be seen that the blade wall 6, starting from the opening plane E and thus from the end edge 12, starting in the direction of the chamber bottom 14 increases in the wall thickness w. Thus, in the transition to the chamber bottom 14, a wall thickness w is indicated, which corresponds approximately to 3 times the wall thickness w in the region of the end edge 12. With reference to a, in the cross section, the end edge 12 centrally passing, parallel to the impeller axis of rotation x extending straight close the blade wall edges 16, in particular in the region of the radius line r 4 equal acute angle to the line. An alternative embodiment is shown in FIG. 8.
  • the blade wall edges 16 with the straight line different acute angle.
  • ßi for example, 15 to 30, in particular about 20 ° to the line
  • ß 2 an acute angle ß 2 to the straight line of, for example 2 to 5 °.
  • the blade chambers 4 may also be designed to be open radially outwards.
  • the blade wall 6, which ends radially free on the outside, in this case extends radially outward in the direction of the impeller rotation axis d and determines the dimension of the second radius dimension r 2 .
  • An impeller which is characterized in that the end edge 12 of a blade wall 6 extends radially outward also in the direction of the impeller rotation axis x and determines the measure of the second radius dimension r 2 .
  • An impeller which is characterized in that the blade wall 6 passes radially outward into a peripheral end wall 10 and that an outer edge of the end wall 10 determines the second radius dimension r 2 .
  • An impeller characterized in that the connecting line V extends in extension in the direction of the geometric impeller rotation axis x with a vertical distance b to the geometric impeller rotation axis x.
  • An impeller characterized in that the radially outer end of the terminal edge 12, optionally a tangent T passing through the intersection of the terminal edge 12 and the end wall 10, subtends an acute angle ⁇ of up to 90 ° with the connecting line V.
  • An impeller which is characterized in that the end edge 12 is composed at least partially of straight sections 13.
  • An impeller characterized in that the trailing edge 12 between the first ri and the second radius r 2 is continuously curved.
  • An impeller characterized in that the end edge 12 substantially follows a radius line.
  • An impeller which is characterized in that a radius r 3 of the terminal edge 12 is removed from a circle center P, which lies in a circumferentially following vane chamber 4.
  • An impeller which is characterized in that the blade wall 6, starting from the end edge 12, increases in the direction of the geometric impeller rotation axis x with respect to a wall thickness w.
  • An impeller characterized in that the increase of the wall thickness w with respect to the circumferential direction is different.
  • An impeller characterized in that, with respect to a cross section of the blade wall 6 between the inner inlet point and the outer end, for example in a middle between the first radius dimension ri and the second radius dimension r 2 , vane wall edges 16 with a parallel to the geometric Impeller axis of rotation x extending lines include different acute angle ß.
  • An impeller which is characterized in that the acute angle ßi of the blade wall edge 16 against the direction of rotation is greater than the pointed Angle ß 2 of the blade wall edge 16 in the direction of rotation.
  • An impeller which is characterized in that a blade wall 6 in the direction of rotation d is convex.
  • An impeller which is characterized in that a chamber bottom 14 of a blade chamber 4 in a cross section in the connecting line V or parallel to it runs in a circle or elliptical, in any case radially inwardly the circle or elliptical line extends into an upper edge of the inner end wall 10.
  • An impeller characterized in that a maximum depth u of a chamber bottom 14 corresponds to 0.25 to 0.75 times the radius difference c.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Laufrad (1), insbesonderefür eine Seitenkanalmaschine, aufweisend in Umfangsrichtung verteilt angeordnete, durch jeweils eine Schaufelwand (6) gebildete Schaufeln (5), die in einer Draufsicht auf das Laufrad (1) offene Schaufelkammern (4) bilden, wobei eine Schaufelwand (6) in der Draufsicht an einem ersten Radiusmaß (r1) bezogen auf die geometrische Laufrad-Drehachse (x) beginnt, welches Radiusmaß (r2) der Hälfte oder mehr eines zweiten Radiusmaßes (r2) entspricht, welches Radiusmaß (r2) eine Umfangsrandkante (9) des Laufrades (1) bestimmt und wobei das Radiusmaß (r2) eine radial innere Begrenzungswand (7) der Schaufelkammer (4) bestimmt, wobei weiter eine Schaufelwand (6) eine freiliegende obere Abschlusskante aufweist, die entsprechendradial innen in die innere Begrenzungswand (7) einläuft und in der Draufsicht radial außen endet, wobei zwischen einem Einlaufpunkt der Abschlusskante in die innere Begrenzungswand (7) und einem radial äußeren Ende der Abschlusskante (12) eine gedankliche Verbindungslinie (V) gezogen werden kann und die Abschlusskante senkrecht zu der Verbindungslinie (V) mit einem unterschiedlichen Versatzmaß verläuft, wobei ein größtes Versatzmaß gegeben ist. Zur vorteilhaften Weiterbildung, insbesondere hinsichtlich eines verbesserten Wirkungsgrades, wird vorgeschlagen, dass das größte Versatzmaß dem 0,1-Fachen oder mehr der Differenz des z weiten (r2) und des ersten Radiusmaßes (r1) entspricht.

Description

Laufrad, insbesondere für eine Seitenkanalmaschine
Die Erfindung betrifft ein Laufrad, insbesondere für eine Seitenkanalmaschine wie einen Seitenkanalverdichter oder eine Seitenkanalvakuumpumpe, aufwei- send in Umf angsrichtung verteilt angeordnete, durch jeweils eine Schaufelwand gebildete Schaufeln, die in einer Draufsicht auf das Laufrad, in welcher Draufsicht sich eine geometrische Laufrad-Laufrad-Drehachse punktförmig abbildet, offene Schaufelkammern bilden, wobei eine Schaufelwand in der Draufsicht an einem ersten Radiusmaß bezogen auf die geometrische Laufrad-Laufrad-Dreh- achse beginnt, welches erstes Radiusmaß der Hälfte oder mehr eines zweiten Radiusmaßes entspricht, welches zweites Radiusmaß eine Umfangsrandkante des Laufrades bestimmt und wobei das erste Radiusmaß eine radial innere Begrenzungswand der Schaufelkammer bestimmt, wobei weiter eine Schaufelwand eine freiliegende obere Abschlusskante aufweist, die entsprechend radial innen in die innere Begrenzungswand einläuft und in der Draufsicht radial außen endet, wobei zwischen einem Einlaufpunkt der Abschlusskante in die innere Begrenzungswand und dem radial äußeren Ende eine gedankliche Verbindungslinie gezogen werden kann und die Abschlusskante senkrecht zu der Verbindungslinie mit einem unterschiedlichen Versatzmaß verläuft, wobei ein größtes Versatzmaß gegeben ist.
Ein Laufrad der in Rede stehenden Art ist beispielsweise aus der DE 102005008388 AI bekannt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Laufrad der in Rede stehenden Art vorteilhaft, insbesondere hinsichtlich eines verbesserten Wirkungsgrades weiterzubilden.
Eine mögliche Lösung der Aufgabe ist nach einem ersten Erfindungsgedanken bei einem Laufrad gegeben, bei welchem darauf abgestellt ist, dass das größte Versatzmaß dem 0,1-Fachen oder mehr der Differenz des ersten und zweiten Radiusmaßes entspricht. Zufolge der im Zuge ihrer Erstreckung zwischen erstem und zweitem Radiusmaß um das Versatzmaß verlaufenden Abschlusskante der Schaufel kann sich ein erhöhter Wirkungsgrad und/ oder eine Verbesserung der radialen Geschwindigkeitskomponente gegenüber Laufradausbildungen mit geradlinig verlaufenden beziehungsweise weniger als das 0,1-Fache versetzt verlaufenden Abschlusskanten erreichen lassen.
Derartige Laufräder finden verbreitet Anwendung in Seitenkanalverdichtern und Seitenkanal Vakuumpumpen, welche ein breites Spektrum industrieller
Anwendungen, z.B. in der Druck-, Verpackungs-, Elektronik-, Umwelt-, Medizintechnik usw. ermöglichen. Diese Strömungsmaschinen besitzen zumindest einen ringförmigen Arbeitsraum mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt, in welchem ein Laufrad mit Beschaufelung, d.h. Schaufeln und zwischen diesen liegende Schaufelkammern, in Laufrad-Umfangsrichtung drehbar aufgenommen ist. Der nicht ausgefüllte, gegebenenfalls auf beiden Laufradseiten an die Beschaufelung angrenzende Querschnitt des Arbeitsraums bildet jeweils einen Seitenkanal, welcher am Umfang durch den sogenannten Unterbrecher unterbrochen wird. In Dreh- beziehungsweise Umlaufrichtung des Laufrades hinter dem Unterbrecher befindet sich ein Einlass für ein zu verdichtendes Fluid (beispielsweise Gas oder Flüssigkeit), während sich in Umlaufrichtung vor dem Unterbrecher liegend ein Auslass befindet. Durch die Rotation des Laufrades strömt das Fluid durch den Einlass in den Seitenkanal und wird von den Schaufeln des Laufrades mitgenommen. In deren Strömungs- räumen wird das Fluid aufgrund der Zentrifugalkraft nach außen gedrückt und dort verdichtet. Das nachströmende Fluid drückt das verdichtete Fluid aus den Schaufeln heraus in den Seitenkanal, wo es nach radial innen geleitet wird und wieder in die Laufradbeschaufelung eintritt. Dabei gelangt das Fluid aus dem Seitenkanal laufradstirnseitig durch einen radial inneren Kammereinlassbereich in den von den Schaufelkammern berandeten Strömungsraum und nach Durchströmung der Schaufelkammer durch einen radial äußeren Kammerauslassbereich in den Seitenkanal zurück. Diese sogenannte Zirkulation wiederholt sich mehrmals, so dass das Fluid in mehreren Stufen bis zum Auslass verdichtet werden kann.
Das größte Versatzmaß entspricht bevorzugt dem 0,1- bis hin zu dem 0,6-Fachen, gegebenenfalls auch mehr, der Differenz des ersten und zweiten Radiusmaßes. So kann das größte Versatzmaß auch etwa einem Drittel der Differenz des ersten und zweiten Radiusmaßes entsprechen.
Die Abschlusskante einer Schaufelwand erstreckt sich bevorzugt auch radial außen im Wesentlichen in Richtung der Laufrad-Laufrad-Drehachse. Es ergibt sich entsprechend eine radial äußere Randkante, welche sich im Wesentlichen senkrecht zur Abschlusskante der Schaufelwand erstreckt. Die Randkante kann beispielsweise in einem Bereich von +/- 5° senkrecht zur Abschlusskante verlaufen. Weiter bestimmt diese radial äußere Randkante das Maß des größeren Radius des Laufrades, jedenfalls bei einer radial außen offenen Ausgestaltung, bei welcher sich die Schaufelkammern nach radial außen öffnen. In diesem Fall enden die Schaufeln frei nach radial außen.
Auch kann die Schaufelwand radial außen in eine umlaufende Abschlusswand übergehen. Die gebildete Schaufelkammer ist in Bezug auf einen Querschnitt durch den Kammerboden und die innere und äußere Begrenzungswand beziehungsweise in Umlaufrichtung aufeinanderfolgende Schaufelwände be- grenzt und bevorzugt nur im Bereich einer durch die Abschlusskanten der
Schaufelwände gegebene Fläche offen ausgebildet. Eine Außenkante der radial äußeren Abschlusswand bestimmt in bevorzugter Ausgestaltung das zweite Radiusmaß. Die gedankliche Verbindungslinie zwischen dem Einlaufpunkt der Abschlusskante in die innere Begrenzungswand und dem radial äußeren Ende kann mit Bezug auf die Draufsicht so verlaufen, dass sie parallel ist zu einer von der geometrischen Laufrad-Drehachse ausgehenden Radialen. Insbesondere dann, wenn ein durch den inneren Einlaufpunkt oder das radial äußere Ende der Begrenzungswand gehende Radiale mit Bezug auf die Draufsicht betrachtet wird, kann die Verbindungslinie mit der Radialen einen spitzen Winkel von beispielsweise 0,05 bis 15° einschließen. Bevorzugt ist, dass die Verbindungslinie in Verlängerung in Richtung auf die geometrische Laufrad-Drehachse mit Abstand zu der geometrischen Laufrad-Drehachse verläuft.
Das senkrechte Abstandsmaß der Verbindungslinie zu der geometrischen Laufrad-Drehachse ist durch die Länge einer Senkrechten auf die Verbindungslinie gegeben, welche Senkrechte die geometrische Laufrad-Drehachse schnei- det. Das senkrechte Abstandsmaß kann im Bereich von -40% bis 40% des äußeren Radiusmaßes ausgebildet sein. In einer eingeschränkten Betrachtung kann das Abstandsmaß im Bereich von -40% bis +40% der Radius differenz zwischen innerem und äußerem Radius ausgebildet sein. Es kann sowohl ein„Voreilen" des radial äußeren Endes der Abschlusswand gegenüber dem Einlaufpunkt in die innere Begrenzungswand gegeben sein wie auch ein„Nacheilen". Gesehen von dem genannten Einlaufpunkt nach radial außen kann bei einer gegebenen Drehrichtung also das radial äußere Ende der Abschlusswand in Drehrichtung voreilend ausgebildet sein wie auch entgegen der Drehrichtung nacheilend.
Das radial äußere Ende der Abschlusskante kann mit der Verbindungslinie oder einer durch das radial äußere Ende gehenden Radialen (ausgehend von der Drehachse) einen spitzen Winkel von bis zu 90° einschließen. Bevorzugt ist ein spitzer Winkel von 50 bis 75°, beispielsweise 70°. Der spitze Winkel bezieht sich auf einen Einlaufabschnitt der Abschlusskante in die Außenwand. Das radial äußere Ende der Abschlusskante läuft bevorzugt tangential in eine die radial äußeren Enden aller Abschlusskanten verbindenden Kreislinie ein, oder, wie weiter bevorzugt, in die radial äußere Abschlusswand, so dass der vorbe- schriebene spitze Winkel sich zwischen einer durch den Schnittpunkt der Abschlusskante und eine dort gegebene idealisierte, d.h. gemittelte Linie der Abschlusswand gehenden Tangente und der Verbindungslinie einstellt.
Bei geradem Verlauf der Abschlusswand in dem Einlaufabschnitt bezieht sich der spitze Winkel auf den Winkel zwischen der den geraden Verlauf erbringenden Geraden und der Verbindungslinie.
Mit Bezug auf den Grundriss kann sich die Abschlusskante zumindest teilweise aus Geradabschnitten zusammensetzen. Es kann ein Geradabschnitt vorgesehen sein, darüber hinaus aber auch eine Mehrzahl von hintereinander angeordneten Geradabschnitten, so beispielsweise zwei, drei, vier oder auch zehn Geradabschnitte. Diese Geradabschnitte erstrecken sich über die kürzeste Distanz zwischen einem jeweiligen Geradabschnittanfang und einem Geradabschnittende. Ein solcher Geradabschnitt kann sich im Anschluss in einen gekrümmten Ab- schnitt fortsetzen. Ein Bereich zwischen zwei Geradabschnitten kann durch einen gekrümmten Bereich gebildet sein.
Mit Bezug auf den Grundriss sind bei zwei oder mehr benachbarten Geradabschnitten diese winklig zueinander angeordnet (ungeachtet eines eventuell dazwischen befindlichen gekrümmten Abschnittes). Bevorzugt ist hierbei ein stumpfer Winkel von mehr als 90° bis hin zu 179°, so beispielsweise 150 oder 160°.
Auch kann die Abschlusskante zwischen dem inneren und äußeren Radius ste- tig gekrümmt verlaufen. Bevorzugt ist hier eine unterbrechungsfreie Krüm- mung zwischen dem inneren und äußeren Radius, welche Krümmung sich aus mehreren, beispielsweise zwei, drei, vier oder zehn hintereinander angeordneten Krümmungsabschnitten zusammensetzt. Eine oder mehrere Krümmungsabschnitte können für sich kreisförmig gekrümmt verlaufen und entsprechend einem Radius folgen. Im Falle von mehreren oder allen einem Radius folgenden Krümmungsabschnitten können diese unterschiedliche Radien aufweisen, wobei bei einer Mehrzahl an Krümmungsabschnitten mehrere Krümmungsabschnitte auch gleiche Radien aufweisen können. Bevorzugt folgt die Abschlusskante im Wesentlichen einer Radiuslinie, so dass über die Erstreckungslänge der Abschlusskante sich ein gleichbleibender, gegebenenfalls eine Abweichung von beispielsweise +/- 5% des diesbezüglichen Radiusmaß aufweisender Radius einstellt. Bei einer Ausgestaltung der Abschlusskante entlang einer Radiuslinie ist der Radius der Abschlusskante bevorzugt von einem Kreismittelpunkt abgetragen, der bezogen auf einen Abstand zu der geometrischen Laufrad-Drehachse zwischen dem ersten und dem zweiten Radiusmaß liegt. Bevorzugt liegt der Kreismittelpunkt innerhalb einer Schaufelkammer, darüber hinaus bevorzugt in einer in Umfangsrichtung der die Abschlusskante aufweisenden Schaufelwand folgenden Schaufelkammer. So kann der Kreismittelpunkt in der in Drehrichtung des Laufrades betrachteten vorgeschalteten Schaufelkammer liegen. Weiter bevorzugt liegt der Kreismittelpunkt auf oder benachbart zu einer Radiuslinie der geometrischen Laufrad-Drehachse, welche Radiuslinie mittig zwischen dem ersten und dem zweiten Radiusmaß verläuft.
Bei einer - in der genannten Draufsicht - gekrümmt verlaufenden Abschlusskante, wie auch bei einer Abschlusskante, die sich zumindest teilweise aus Geradabschnitten zusammensetzt, können die dem ersten und dem zweiten Radi- usmaß zugewandten Endabschnitte der Abschlusskante gekrümmt verlaufen. Der Radius dieser bevorzugt tangential in die radial innere Begrenzungswand und gegebenenfalls in die radial äußere Abschlusswand einlaufenden und weiter bevorzugt kreisabschnittförmig verlaufenden Endabschnitte der Abschlusskante können kleiner oder auch größere gewählt sein als ein Radiusmaß bei- spielsweise einer Radiuslinie folgenden Abschlusskante. Bevorzugt entspricht der Radius der äußeren Endbereiche der Abschlusskante einem 0,5- bis
0,9-Fachen des Radius der Abschlusskante zwischen den Endbereichen.
Die Schaufelwand kann sich ausgehend von der Abschlusskante in Richtung der geometrischen Laufrad-Drehachse beziehungsweise in Richtung auf einen
Kammerboden hinsichtlich einer Wandstärke vergrößern. So kann die Wandstärke der Schaufelwand nahe dem oder am Übergang zu dem Kammerboden dem 2- bis 4-Fachen, weiter bevorzugt dem 3-Fachen der Wandstärke im Bereich der Abschlusskante entsprechen.
Die Zunahme der Wandstärke kann - bezogen auf die Umfangsrichtung - unterschiedlich sein. So können bezogen auf einen Querschnitt durch die Schaufelwand, in Umfangsrichtung des Laufrades, radial zwischen dem inneren Einlaufpunkt und dem äußeren Ende der Schaufelwand, beispielsweise der Mitte zwischen dem ersten Radiusmaß und dem zweiten Radiusmaß, die Schaufelwandkanten mit einer parallel zu der geometrischen Laufrad-Drehachse verlaufenden Geraden unterschiedliche spitze Winkel einschließen. Bezogen auf die vorbeschriebene Gerade kann der Winkel einer Schaufelwandkante 1 bis 10° aufweisen, während der Winkel der gegenüberliegenden Schaufelwandkante zu der Geraden 11 bis 30° beträgt.
Der spitze Winkel der Schaufelwandkante entgegen der Drehrichtung ist hierbei bevorzugt größer als der spitze Winkel der Schaufelwandkante in der Drehrichtung. Es kann ein Verhältnis zwischen diesen unterschiedlichen Winkeln von 1:3 bis 1:10 gegeben sein. Die Schaufelwand kann in Drehrichtung betrachtet konvex verlaufen. Entsprechend öffnet sich die im Grundriss gekrümmt verlaufende Schaufelwand in Drehrichtung.
Der Kammerboden kann in einem Querschnitt in der Verbindungslinie oder parallel dazu kreis- oder ellipsenförmig verlaufen. Bevorzugt ist bei einem kreisförmigen Verlauf die Kreisform mit über die Erstreckungslänge des Kammerbodens im Querschnitt gleichbleibendem Radius. Auch kann über die Er- Streckungslänge eine Krümmung mit unterschiedlichen Radien vorgesehen sein.
Jedenfalls radial innen kann der Kammerboden, beispielsweise einer Kreis- oder Ellipsenlinie folgend, bis in eine Oberkante der inneren Abschlusswand ver- laufen.
Es kann sich in einem Querschnitt in der Verbindungslinie oder parallel dazu eine halbkreis scheibenförmige Ausgestaltung der Schaufelkammer ergeben. Die größte Tiefe des Kammerbodens entspricht bevorzugt dem 0,25- bis
0,75-Fachen der Radiusdifferenz zwischen innerem und äußerem Radius. In einer Ausführung entspricht die Tiefe der halben Radiusdifferenz. Die Tiefe ist hierbei ausgehend von einer (gegebenenfalls größten) Höhe der Abschlusskante in Richtung der Drehachse gemessen.
Durch die bevorzugte Krümmung der insgesamt zumindest annähernd radial ausgerichteten Schaufeln ist im Betrieb gegenüber den bekannten Lösungen beim Druckaufbau neben der Umfangsgeschwindigkeit auch die Radialgeschwindigkeit erhöht. Der Druckaufbau ist verbessert. Zudem bietet die vorge- schlagene Lösung die Möglichkeit eines radial außen geschlossenen Laufrades, womit ein zweistufiger Betrieb mit nur einem Laufrad realisiert werden kann.
Die vor- und nachstehend angegebenen Bereiche beziehungsweise Werteberei- che oder Mehrfachbereiche schließen hinsichtlich der Offenbarung auch sämtliche Zwischenwerte ein, insbesondere in 1/10- Schritten der jeweiligen Dimension, gegebenenfalls also auch dimensionslos. Beispielsweise beinhaltet die Angabe 0,1- bis 0,5-Fachen auch die Offenbarung von 0,11- bis 0,5-Fach, 0,1- bis 0,49-Fach, 0,12- bis 0,5-Fach, 0,12- bis 0,9-Fach, 0,12- bis 0,48-Fach, 0,1- bis 0,48-Fach etc., die Offenbarung von 15 bis 40% auch die Offenbarung von 15,1 bis 40%, 15 bis 39,9%, 15,1 bis 39,9%, 15,2 bis 40%, 15,2 bis 39,9%, 15,2 bis 39,8%, 15 bis 39,8% etc., die Offenbarung von 60° bis 89° auch die Offenbarung von 60,1° bis 89°, 60° bis 88,9°, 60,2° bis 89°, 60,2° bis 88,9°, 60,2° bis 88,8°, 60° bis 88,8° etc. Diese Offenbarung kann einerseits zur Eingrenzung einer genannten Bereichs grenze von unten und/ oder oben, alternativ oder ergänzend aber zur Offenbarung eines oder mehrerer singulärer Werte aus einem jeweilig angegebenen Bereich dienen.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung erläutert, die aber lediglich Ausführungsbeispiele darstellt. Ein Teil, das nur bezogen auf eines der Ausführungsbeispiele erläutert ist und bei einem weiteren Ausführungsbeispiel aufgrund der dort herausgestellten Besonderheit nicht (gerade) durch ein anderes Teil ersetzt ist, ist damit auch für dieses weitere Ausführungsbeispiel als jedenfalls mögliches vorhandenes Teil beschrieben. Auf der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 ein Laufrad in Draufsicht;
Fig. 2 den Schnitt gemäß der Linie II-II in Figur 1; Fig. 3 die Unteransicht des Laufrades;
Fig. 4 die Herausvergrößerung des Bereiches IV in Figur 1, eine erste Ausführungsform einer Schaufelwand betreffend;
Fig. 5 eine der Figur 4 entsprechende Darstellung, eine alternative Ausführungsform der Schaufelwand betreffend;
Fig. 6 den Schnitt gemäß der Linie VI- VI in Figur 3;
Fig. 7 den Schnitt gemäß der Linie VII- VII in Figur 6;
Fig. 8 eine Schnittdarstellung gemäß Figur 7, jedoch eine weitere Ausführungsform der Schaufelwand betreffend;
Fig. 9 eine der Figur 6 entsprechende Darstellung bezüglich einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 10 eine weitere, der Figur 6 entsprechende Darstellung in einer weiteren Ausführungsform.
Dargestellt und beschrieben ist zunächst mit Bezug zu Figur 1 ein Laufrad 1, insbesondere für eine Seitenkanalmaschine, wie einen Seitenkanalverdichter oder eine Seitenkanal- Vakuumpumpe.
Das Laufrad 1 weist eine im Zentrum liegende Nabe 2 mit einer Durchgangsbohrung 3 auf, welche zur Befestigung des Laufrades 1 an einer nicht dargestellten Antriebswelle einer Seitenkanalmaschine dient. In Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt weist das Laufrad 1 zu einer mit Bezug zu Figur 2 oberen Öffnungsebene E hin offene Schaufelkammern 4 auf. Diese sind in Umfangsrichtung betrachtet seitlich berandet von Schaufeln 5 bildenden Schaufelwänden 6.
Die Schaufeln 5 wie auch die Schaufelkammern 4 sind in einem radial äußeren Bereich des Laufrades 1 ausgebildet. Bevorzugt und beim Ausführungsbeispiel bilden die Schaufeln 5, gegebenenfalls mit Ausnahme einer Abschlusswand, wie nachstehend erläutert, die radial äußere Begrenzung des Laufrades 1.
Die insbesondere in den Figuren 1 bis 9 dargestellten Ausführungsformen betreffen ein Laufrad 1 zur Ausbildung einer zweistufigen Seitenkanalmaschine. Entsprechend sind mit Bezug auf eine parallel zur Öffnungsebene E verlaufende Mittelebene, die die geometrische Laufrad-Drehachse x senkrecht schneidet, beidseitig der Mittelebene Schaufeln 5 zur Ausbildung von Schaufelkammern 4 ausgeformt.
Radial innen sind die Schaufelkammern 4 begrenzt durch eine innere, umlaufende Begrenzungswand 7. Diese endet mit Bezug auf einen Querschnitt unter Ausbildung einer Begrenzungswandkante 8 in der Öffnungsebene E.
Entlang der Umfangsrandkante 9, bevorzugt diese auch bildend, ist umlaufend eine Abschlusswand 10 ausgeformt. Auch diese erstreckt sich beispielsweise gemäß Figur 6 bis in die Öffnungsebene E unter Ausbildung einer in der Öff- nungsebene E verlaufenden Abschlusswandkante 11.
Die innere Begrenzungswand 7 verläuft entlang eines ersten, inneren Radiusmaßes ri. Dieses Radiusmaß ri bezieht sich bevorzugt auf eine radiale Innenkante der Begrenzungswand 7 und entspricht in den dargestellten Ausfüh- rungsbeispielen bevorzugt zwei Drittel eines Radiusmaßes r2 einer radial äußeren Kante der Abschlusswand 10.
Zwischen der radial inneren Begrenzungswand 7 und der radial äußeren Abschlusswand 10 erstrecken sich die Schaufelwände 6, welche in Drehrichtung d betrachtet (gesehen von einer vorhergehenden Schaufelwand auf die in der Drehrichtung folgende Schaufelwand) jeweils konvex verlaufen.
Es können über den Umfang gleichmäßig verteilt beispielsweise dreißig bis fünfundvierzig Schaufeln 5 vorgesehen sein, so beispielsweise fünfunddreißig Schaufeln 5.
Jede Schaufelwand 6 weist eine freiliegende obere und sich in der Öffnungsebene E erstreckende Abschlusskante 12 auf. Diese Abschlusskante 12 läuft radial innen in die innere Begrenzungswand, insbesondere in die Begrenzungswandkante 8 ein und endet radial außen in der Umfangsrandkante 9, insbesondere in der Abschlusswandkante 11 der Abschlusswand 10.
Zwischen dem radial inneren Einlaufpunkt der Schaufelwand 6 in die Begrenzungswand 7 und dem radial äußeren Ende der Schaufelwand 6, beispielsweise dem in die Abschlusswand 10 einlaufenden Ende der Schaufelwand 6, kann eine gedankliche Verbindungslinie V gezogen werden (vergleiche beispielsweise Figur 4).
Die Verbindungslinie V verläuft hierbei in der Öffnungsebene E oder in einer Parallelebene hierzu.
Insbesondere die Abschlusskante 12 einer jeden Schaufelwand 6 verläuft senkrecht zu der Verbindungslinie V mit unterschiedlichem Versatzmaß a. Das größte Versatzmaß a ergibt sich bevorzugt mittig zwischen der radial inneren Begrenzungswand 7 und der radial äußeren Abschlusswand 10 beziehungsweise der Umfangsrandkante 9.
Das Versatzmaß a entspricht in den dargestellten Ausführungsbeispielen etwa einem Drittel des Differenzmaßes c von zweitem Radiusmaß r2 und erstem Radiusmaß ri.
Die Schaufelwände 6 der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform sind so ausgebildet, dass deren Abschlusskanten 12 im Wesentlichen einer Ra- diuslinie folgen. Der Radius r3 - bezogen auf die dem Radiusmittelpunkt zugewandte innere Randkante der Abschlussrandkante - ist von einem Kreismittelpunkt P abgetragen, der in einer in Drehrichtung d vorgelagerten Schaufelkammer 4 oder in der die vorgeordnete Schaufelkammer 4 von der beschriebenen Schaufelkammer 4 trennenden Schaufelwand 6 liegt.
Weiter mit Bezug insbesondere auf die in einem Grundriss gemäß Figur 4 dem Kreismittelpunkt P zugewandte Randkante der Abschlusskante 12 verlaufen die Enden der Abschlusskante 12 bevorzugt tangential einlaufend in die zugewandte Begrenzungswand 7 beziehungsweise Abschlusswand 10. Hierzu kön- nen die Endabschnitte der Abschlusskante 12 mit einem gegenüber dem Radius r3 veränderten Radius versehen sein, insbesondere mit einem demgegenüber kleineren Radius, dessen Kreismittelpunkt in der durch die beschriebene Schaufelwand 6 begrenzten Schaufelkammer 4 liegt. Der Kreismittelpunkt P des Radius r3 kann auf der die Schaufelkammer 4 in Radialrichtung zwischen Begrenzungswand 7 und Abschlusswand 10 halbierenden Radiuslinie r4 liegen.
In einer Ausführungsform ist der Kreismittelpunkt P in Radialrichtung zur geometrischen Laufrad-Drehachse x um ein Maß z gegenüber der Radiuslinie nach radial außen versetzt. Das Maß z entspricht etwa einem Zehntel bis einem Fünftel des Differenzmaßes c.
Auch kann sich die Schaufelwand 6, insbesondere die Abschlusskante 12 zu- mindest teilweise aus Geradabschnitten 13 zusammensetzen, die im Grundriss gemäß Figur 5 jeweils unterschiedliche spitze Winkel zu einer Radialen einnehmen. Die Geradabschnitte 13 sind insgesamt so angeordnet, dass sich insgesamt ein in Drehrichtung d des Laufrades 1 gesehen konvexer Verlauf ergibt. Jeweils endseitig kann eine so gestaltete Abschlusskante 12 mit einer Radiuslinie tangential in die Begrenzungswand 7 und in die Umf angsrandkante 9 beziehungsweise in die Abschlusswand 10 einlaufen.
Das radial äußere Ende der Abschlusskante 12, gegebenenfalls eine durch den Schnittpunkt der Abschlusskante 12 und der Abschlusswand 10 gehende Tangente T, kann mit der Verbindungslinie V bevorzugt einen spitzen Winkel α von etwa 70° einschließen (vergleiche Figur 4). Das radial äußere Ende der Abschlusskante 12 ist bei flächiger Ausgestaltung der Abschlusskante 12, wie bevorzugt und auch für die Ausführungsbeispiele gegeben, durch eine Krüm- mungsrandlinie der Abschlusskante 12 gegeben.
Die Verbindungslinie V verläuft in Verlängerung in Richtung auf die geometrische Laufrad-Drehachse x mit einem Abstand b (vergleiche beispielsweise Figur 1) zu der geometrischen Laufrad-Drehachse x, welches senkrechte Ab- standsmaß b etwa einem Zwanzigstel bis einem Fünfzehntel des äußeren Radius r2 entspricht.
Der sich zwischen zwei in Drehrichtung d gesehen hintereinander angeordneten Schaufelwänden 6 und der inneren Begrenzungswand 7 sowie in einer Aus- führungsform auch der radial äußeren Abschlusswand 10 ergebende Kammer- boden 14 verläuft in einem Querschnitt, in welchem Querschnitt sich die Laufrad-Drehachse x als Linie darstellt, kreisabschnittförmig (vergleiche Figur 6). Der Kreismittelpunkt der den Kammerboden 14 beschreibenden Kreislinie liegt bevorzugt innerhalb der Öffnungsebene E.
Insbesondere radial innen verläuft die den Kammerboden 14 beschreibende Kreislinie bis in die Begrenzungsrandkante 8.
Bei einer Ausführungsform mit nach radial außen geschlossenen Schaufelkam- mern 4 gemäß den Darstellungen in den Figuren 1 bis 9 verläuft diese Kreislinie bevorzugt auch nach radial außen bis in die sich in der Öffnungsebene E erstreckende Abschlussrandkante 11.
Alternativ kann der Kammerboden 14 gemäß der Darstellung in Figur 9 auch in Form eines halben Rechtecks mit gerundeten Ecken 15 ausgebildet sein. Der
Kammerboden 14 ist hierbei bevorzugt parallel verlaufend zur Öffnungsebene E ausgebildet. Von den dem Kammerboden 14 abgewandten Bereichen der gerundeten Ecken 15 erstrecken sich Wandungsabschnitte bis in die Öffnungsebene E, welche Wandungsabschnitte parallel zu der Laufrad-Drehachse x ver- laufen oder einen spitzen Winkel hierzu einschließen.
Die in Richtung der Laufrad-Drehachse x betrachtete größte Tiefe u einer Schaufelkammer 4 - abgetragen ausgehend von der Öffnungsebene E - kann dem 0,5-Fachen des Differenzmaßes c zwischen dem zweiten Radiusmaß r2 und dem ersten Radiusmaß ri entsprechen.
Mit Bezug auf einen Querschnitt durch eine Schaufelwand 6 gemäß der Darstellung in Figur 7 ist ersichtlich, dass sich die Schaufelwand 6 ausgehend von der Öffnungsebene E und somit von der Abschlusskante 12 ausgehend in Richtung auf den Kammerboden 14 hinsichtlich der Wandstärke w vergrößert. So ist im Übergang zum Kammerboden 14 eine Wandstärke w angegeben, welche etwa dem 3-Fachen der Wandstärke w im Bereich der Abschlusskante 12 entspricht. Mit Bezug auf eine, im Querschnitt die Abschlusskante 12 mittig durchsetzende, parallel zur Laufrad-Drehachse x verlaufende Gerade schließen die Schaufelwandkanten 16 insbesondere im Bereich der Radiuslinie r4 gleiche spitze Winkel zu der Geraden ein. Eine alternative Ausgestaltung zeigt Figur 8.
Hier schließen bezogen auf einen Querschnitt durch die Schaufelwand 6 zwischen dem inneren Einlaufpunkt und dem äußeren Ende, beispielsweise der Mittel zwischen dem ersten Radiusmaß ri und dem zweiten Radiusmaß r2, die Schaufelwandkanten 16 mit der Geraden unterschiedliche spitze Winkel ein. So schließt die entgegen der Drehrichtung d weisende Schaufel wandkante 16 einen spitzen Winkel ßi von beispielsweise 15 bis 30, insbesondere etwa 20° zu der Geraden ein, während die in Drehrichtung d weitere Schaufel wandkante 16 einen spitzen Winkel ß2 zu der Geraden von beispielsweise 2 bis 5° einschließt.
Gemäß der Darstellung in Figur 10 können die Schaufelkammern 4 auch nach radial außen offen gestaltet sein. Die radial außen frei endende Schaufelwand 6 erstreckt sich hierbei radial außen in Richtung der Laufrad-Drehachse d und bestimmt das Maß des zweiten Radiusmaßes r2.
Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der von der Anmeldung insgesamt erfassten Erfindungen, die den Stand der Technik zumindest durch die folgenden Merkmalskombinationen jeweils eigenständig weiterbilden, nämlich: Ein Laufrad, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das größte Versatzmaß z dem 0,1-Fachen oder mehr der Differenz des zweiten r2 und ersten Radiusmaßes ri entspricht. Ein Laufrad, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das größte Versatzmaß dem 0,1- bis hin zu dem 0,6-Fachen der Differenz c des zweiten r2 und des ersten Radiusmaßes ri entspricht.
Ein Laufrad, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Abschlusskante 12 einer Schaufelwand 6 sich radial außen auch in Richtung der Laufrad-Drehachse x erstreckt und das Maß des zweiten Radiusmaßes r2 bestimmt.
Ein Laufrad, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schaufelwand 6 radial außen in eine umlaufende Abschlusswand 10 übergeht und dass eine Außen- kante der Abschlusswand 10 das zweite Radiusmaß r2 bestimmt.
Ein Laufrad, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Verbindungslinie V in Verlängerung in Richtung auf die geometrische Laufrad-Drehachse x mit einem senkrechten Abstandsmaß b zu der geometrischen Laufrad-Drehachse x ver- läuft.
Ein Laufrad, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das senkrechte Abstandsmaß b der Verbindungslinie V zu der geometrischen Laufrad-Drehachse x im Bereich von -40% bis +40% des äußeren Radiusmaßes r2 ausgebildet ist.
Ein Laufrad, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das radial äußere Ende der Abschlusskante 12, gegebenenfalls eine durch den Schnittpunkt der Abschlusskante 12 und der Abschlusswand 10 gehende Tangente T, mit der Verbindungslinie V einen spitzen Winkel α von bis zu 90° einschließt. Ein Laufrad, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Abschlusskante 12 sich zumindest teilweise aus Geradabschnitten 13 zusammensetzt.
Ein Laufrad, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Abschlusskante 12 zwi- sehen dem ersten ri und dem zweiten Radiusmaß r2 stetig gekrümmt verläuft.
Ein Laufrad, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Abschlusskante 12 im Wesentlichen einer Radiuslinie folgt. Ein Laufrad, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Radius r3 der Abschlusskante 12 von einem Kreismittelpunkt P abgetragen ist, der in einer in Umfangsrichtung folgenden Schaufelkammer 4 liegt.
Ein Laufrad, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schaufelwand 6 ausge- hend von der Abschlusskante 12 sich in Richtung der geometrischen Laufrad-Drehachse x hinsichtlich einer Wandstärke w vergrößert.
Ein Laufrad, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Zunahme der Wandstärke w bezogen auf die Umfangsrichtung unterschiedlich ist.
Ein Laufrad, das dadurch gekennzeichnet ist, dass bezogen auf einen Querschnitt durch die Schaufelwand 6 zwischen dem inneren Einlaufpunkt und dem äußeren Ende, beispielsweise in einer Mitte zwischen dem ersten Radiusmaß ri und dem zweiten Radiusmaß r2, Schaufelwandkanten 16 mit einer parallel zu der geometrischen Laufrad-Drehachse x verlaufenden Geraden unterschiedliche spitze Winkel ß einschließen.
Ein Laufrad, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der spitze Winkel ßi der Schaufelwandkante 16 entgegen der Drehrichtung größer ist als der spitze Winkel ß2 der Schaufelwandkante 16 in der Drehrichtung.
Ein Laufrad, das dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Schaufelwand 6 in Drehrichtung d konvex verläuft.
Ein Laufrad, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Kammerboden 14 einer Schaufelkammer 4 in einem Querschnitt in der Verbindungslinie V oder parallel dazu kreis- oder ellipsenförmig verläuft, wobei jedenfalls radial innen die Kreisoder Ellipsenlinie bis in eine Oberkante der inneren Abschlusswand 10 verläuft.
Ein Laufrad, das dadurch gekennzeichnet ist, dass eine größte Tiefe u eines Kammerbodens 14 dem 0,25- bis 0,75-Fachen der Radiusdifferenz c entspricht.
Bezugszeichenliste:
1 Laufrad α Winkel
2 Nabe ßi Winkel
3 Durchgangsbohrung ß2 Winkel
4 Schaufelkammer a Versatzmaß
5 Schaufel b Abstand
6 Schaufelwand c Differenzmaß
7 Begrenzungswand d Drehrichtung
8 Begrenzungswandkante ri Radiusmaß
9 Umfangsrandkante r2 Radiusmaß
10 Abschlusswand r3 Radius
11 Abschlusswandkante r4 Radiuslinie
12 Abschlusskante u Tiefe
13 Geradabschnitt w Wandstärke
14 Kammerboden x Laufrad-Drehachse
15 Ecke z Maß
16 Schaufelwandkante
Öffnungsebene Kreismittelpunkt Tangente
Verbindungslinie

Claims

ANSPRÜCHE
1. Laufrad (1), insbesondere für eine Seitenkanalmaschine wie einen Seiten- kanalverdichter oder eine Seitenkanalvakuumpumpe, aufweisend in Um- f angsrichtung verteilt angeordnete, durch jeweils eine Schaufelwand (6) gebildete Schaufeln (5), die in einer Draufsicht auf das Laufrad (1), in welcher Draufsicht sich eine geometrische Laufrad-Drehachse (x) punktförmig abbildet, offene Schaufelkammern (4) bilden, wobei eine Schaufelwand (6) in der Draufsicht an einem ersten Radiusmaß (ri) bezogen auf die geometrische Laufrad-Drehachse (x) beginnt, welches erste Radiusmaß (ri) der Hälfte oder mehr eines zweiten Radiusmaßes (r2) entspricht, welches zweite Radiusmaß (r2) eine Umfangsrandkante (9) des Laufrades (1) bestimmt und wobei das erste Radiusmaß (ri) eine radial innere Begrenzungswand (7) der Schaufelkammer (4) bestimmt, wobei weiter ei- ne Schaufelwand (6) eine freiliegende obere Abschlusskante (12) aufweist, die entsprechend radial innen in die innere Begrenzungswand (7) einläuft und in der Draufsicht radial außen endet, wobei zwischen einem Einlaufpunkt der Abschlusskante (12) in die innere Begrenzungswand (7) und einem radial äußeren Ende der Abschlusskante (12) eine gedankliche Ver- bindungslinie (V) gezogen werden kann und die Abschlusskante (12) senkrecht zu der Verbindungslinie (V) mit einem unterschiedlichen Versatzmaß (a) verläuft, wobei ein größtes Versatzmaß (a) gegeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass das größte Versatzmaß (a) dem 0,1-Fachen oder mehr der Differenz des zweiten (r2) und des ersten Radiusmaßes (ri) entspricht.
2. Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das größte Versatzmaß (a) dem 0,1- bis hin zu dem 0,6-Fachen der Differenz (c) des zweiten (r2) und des ersten Radiusmaßes (ri) entspricht.
Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlusskante (12) einer Schaufelwand (6) sich radial außen auch in Richtung der Laufrad-Drehachse (x) erstreckt und das Maß des zweiten Radiusmaßes (r2) bestimmt.
Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufelwand (6) radial außen in eine umlaufende Abschlusswand (10) übergeht und dass eine Außenkante der Abschlusswand (10) das zweite Radiusmaß (r2) bestimmt.
Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungslinie (V) in Verlängerung in Richtung auf die geometrische Laufrad-Drehachse (x) mit einem senkrechten Abstandsmaß (b) zu der geometrischen Laufrad-Drehachse (x) verläuft.
Laufrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das senkrechte Abstandsmaß (b) der Verbindungslinie (V) zu der geometrischen Laufrad-Drehachse (x) im Bereich von -40% bis +40% des Radiusmaßes (r2) ausgebildet ist.
Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das radial äußere Ende der Abschlusskante (12), gegebenenfalls eine durch den Schnittpunkt der Abschlusskante (12) und der Abschlusswand (10) gehende Tangente (T), mit der Verbindungslinie (V) einen spitzen Winkel (a) von bis zu 90° einschließt.
Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlusskante (12) sich zumindest teilweise aus Geradabschnitten (13) zusammensetzt.
9. Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlusskante (12) zwischen dem ersten (ri) und dem zweiten Radiusmaß (r2) stetig gekrümmt verläuft.
10. Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlusskante (12) im Wesentlichen einer Radiuslinie folgt.
11. Laufrad nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Radius (r3) der Abschlusskante (12) von einem Kreismittelpunkt (P) abgetragen ist, der in einer in Umfangsrichtung folgenden Schaufelkammer (4) liegt.
12. Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufelwand (6) ausgehend von der Abschlusskan- te (12) sich in Richtung der geometrischen Laufrad-Drehachse (x) hinsichtlich einer Wandstärke (w) vergrößert.
13. Laufrad nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zunahme der Wandstärke (w) bezogen auf die Umfangsrichtung unterschiedlich ist.
14. Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bezogen auf einen Querschnitt durch die Schaufelwand (6) zwischen dem inneren Einlaufpunkt und dem äußeren Ende, beispielsweise in einer Mitte zwischen dem ersten Radiusmaß (ri) und dem zweiten Radi- usmaß (r2), Schaufelwandkanten (16) mit einer parallel zu der geometrischen Laufrad-Drehachse (x) verlaufenden Geraden unterschiedliche spitze Winkel (ßi, ß2) einschließen.
15. Laufrad nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein spitzer Winkel (ßi) der Schaufelwandkante (16) entgegen der Drehrichtung (d) größer ist als ein spitzer Winkel (ß2) der Schaufelwandkante (16) in der Drehrichtung.
Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaufelwand (6) in Drehrichtung (d) konvex verläuft.
Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kammerboden (14) einer Schaufelkammer (4) in einem Querschnitt in der Verbindungslinie (V) oder parallel dazu kreis- oder ellipsenförmig verläuft, wobei jedenfalls radial innen die Kreis- oder Ellipsenlinie bis in eine Oberkante der inneren Abschlusswand (10) verläuft.
18. Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine größte Tiefe (u) eines Kammerbodens (14) dem 0,25- bis 0,75-Fachen der Radiusdifferenz (c) entspricht.
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