WO2017215903A1 - Verdichteranordnung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verdichteranordnung zum Verdichten eines Gases. Die Verdichteranordnung umfassteinen Antrieb (3) mit einer drehantreibbaren Antriebswelle (4) und mindestens einen Verdichter (1), der aufweist ein Verdichtergehäuse (2), mindestens eine in dem Verdichtergehäuse (2) ausgebildete Gas-Einlassöffnung (21) und mindestens eine in dem Verdichtergehäuse (2) ausgebildete Gas-Auslassöffnung, die mit der mindestens einen Gas-Einlassöffnung (21) in Strömungsverbindung steht. Ferner hat der Verdichter (2) mindestens ein in dem Verdichtergehäuse (2) angeordnetes, mit der Antriebswelle (4) in drehfester Verbindung stehendes, drehantreibbares Laufrad (6) zur Förderung des Gases von der mindestens einen Gas-Einlassöffnung (21) zu der mindestens einen Gas-Auslassöffnung und mindestens eine Lagervorrichtung (38) zur Lagerung des mindestens einen Laufrads (6), wobei die mindestens eine Lagervorrichtung (38) an dem Verdichtergehäuse (2) und an dem mindestens einen Laufrad (6) angeordnet ist.

Description

Verdichteranordnung

Die vorliegende Patentanmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2016 210 646.0 in Anspruch, deren Inhalt durch Be- zugnahme hierin aufgenommen wird.

Die Erfindung betrifft eine Verdichteranordnung, insbesondere eine Seitenkanal-Verdichteranordnung, zum Verdichten eines Gases, wie Luft oder technisches Gas.

Bei bekannten Seitenkanal-Verdichteranordnungen sind die Anforderungen an die Herstellungsgenauigkeit der Antriebswellen der Antriebe äußerst hoch, da die Laufräder der Verdichter mit hoher Präzision in den Verdichtergehäusen geführt sind. Erschwerend kommt dazu, dass die Antriebswel- len im Allgemeinen aus Stahl bestehen, während die Verdichtergehäuse meistens aus Aluminium- bzw. Grauguss bestehen. Die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Materialien führen zu weiteren Problemen. Einerseits muss ein Kontakt zwischen Laufrad und Verdichtergehäuse verhindert werden. Zu große Spalten zwischen Laufrad und Verdichtergehäuse führen aber andererseits zu hohen Druckverlusten und somit zu einem reduzierten Wirkungsgrad der Verdichteranordnung. Dieses Problem tritt auch noch verstärkt auf, wenn mehrere Laufräder auf einer gemeinsamen Antriebswelle angeordnet sind. Auch eine wirksame Dichtung des Antriebs gegen das zu verdichtende Gas ist oftmals schwierig bzw. mit hohem Auf- wand verbunden. Nachteilig ist ferner, dass bei einer Reparatur oder einem Austausch des Antriebs der zugeordnete Verdichter zerlegt werden muss, da dessen Laufrad bzw. Laufräder von der Antriebswelle des Antriebs getragen wird/werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine verbesserte Verdichteranordnung bereitzustellen. Insbesondere soll der Wirkungsgrad der Verdichteranordnung äußerst hoch sein und die Verdichteranordnung soll ferner besonders mon- tage-/demontagefreundlich sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in dem Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Der Kern der Erfindung liegt darin, dass die mindestens eine Lagervorrichtung einerseits, insbesondere direkt, an dem Verdichtergehäuse und andererseits, insbesondere direkt, an dem mindestens einen Laufrad angeordnet ist. Günstigerweise sitzt die mindestens eine Lagervorrichtung auf dem mindestens einen Laufrad bzw. auf mindestens einer Laufrad- Lagerfläche, während vorzugsweise die mindestens eine Lagervorrichtung in dem Verdichtergehäuse bzw. innerhalb mindestens einer Verdichtergehäuse-Lagerfläche sitzt.

Der Antrieb ist günstigerweise als Elektroantrieb ausgeführt. Andere Antriebe sind alternativ möglich. Die Verdichteranordnung ist einstufig oder mehrstufig. Das mindestens eine Laufrad steht mit der Antriebswelle in direkter oder indirekter Antriebsverbindung. Die Verdichteranordnung kann einen Schalldämpfer umfassen. Der mindestens eine Verdichter ist vorzugsweise als Seitenkanal- Verdichter ausgeführt. Er hat demnach vorzugsweise einen Seitenkanal zum Führen und Verdichten des Gases. Das mindestens eine Laufrad hat dann vorzugsweise eine Vielzahl von Laufrad-Schaufeln, die in dem Seitenkanal angeordnet sind. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Wälzlagervorrichtung gemäß dem Unteranspruch 2 hat einen äußerst geringen Reibungswiderstand, da dort hauptsächlich Rollreibung auftritt. Sie hat günstigerweise mehrere Wälzkörper. Es ist von Vorteil, wenn die Wälzkörper in einem Käfig angeordnet sind. Die Wälzkörper sind beispielsweise als Kugeln, Zylinderrollen, Kegelrollen, Tonnenrollen, Pendel- rollen, Nadeln oder dergleichen ausgeführt. Günstigerweise ist die Wälzlagervorrichtung imstande, radiale und/oder axiale Kräfte aufzunehmen, wobei gleichzeitig eine Rotation des mindestens einen Laufrads möglich ist.

Der erste Lagerkörper gemäß dem Unteranspruch 3 ist vorzugsweise als Außenkörper bzw. Außenring ausgeführt, während der zweite Lagerkörper vorzugsweise als Innenkörper bzw. Innenring ausgebildet ist. Der Außenkörper umgibt den Innenkörper. Es ist von Vorteil, wenn der erste Lagerkörper und der zweite Lagerkörper konzentrisch angeordnet sind. Die Wälzkörper sind vorzugsweise zwischen dem ersten und zweiten Lager- körper angeordnet.

Die Ausgestaltungen gemäß den Unteransprüchen 4, 5 geben nochmals die Entkopplung der mindestens einen Lagervorrichtung von der Antriebswelle an. Günstigerweise ist die Innenabmessung der mindestens einen Lagervor- richtung zwischen 20 % und 150 % größer als eine Außenabmessung eines benachbarten Abschnitts der Antriebswelle.

Die mindestens eine Verdichtergehäuse-Lagerfläche gemäß dem Unteranspruch 6 ist günstigerweise ringförmig bzw. zylindrisch. Sie ist Vorzugs- weise der Antriebswelle bzw. einer Antriebswellen-Mittellängsachse zugewandt.

Die mindestens eine Laufrad- Lagerfläche gemäß dem Unteranspruch 7 ist günstigerweise ringförmig bzw. zylindrisch. Sie ist vorzugsweise der Antriebswelle bzw. der Antriebswellen-Mittellängsachse abgewandt. In montiertem Zustand der Verdichteranordnung sind vorzugsweise die mindestens eine Verdichtergehäuse-Lagerfläche und die mindestens eine Laufrad- Lagerfläche der jeweiligen Lagervorrichtung konzentrisch zueinander und konzentrisch um die Antriebswelle bzw. der Antriebswellen- Mittellängsachse angeordnet.

Die zwei Lagereinrichtungen gemäß dem Unteranspruch 8 sind günstigerweise paarweise angeordnet. Sie sind vorzugsweise identisch.

Die mindestens eine Kupplungseinrichtung gemäß dem Unteranspruch 9 ermöglicht die Übertragung von Rotation und Drehmoment von der Antriebswelle auf das gekoppelte Laufrad. Sie ist günstigerweise separat zu der Antriebswelle und dem mindestens einen Laufrad ausgeführt. Günsti- gerweise steht mindestens eine Kupplungseinrichtung in montiertem Zustand mit der Antriebswelle, direkt oder indirekt, in drehfester Verbindung. Insbesondere ist eine formschlüssige Verbindung, insbesondere Passfeder- Verbindung, zwischen der einer Kupplungseinrichtung und der Antriebswelle vorgesehen. Günstigerweise steht die mindestens eine Kupplungsein- richtung in montiertem Zustand mit dem mindestens einen Laufrad, direkt oder indirekt, in drehfester Verbindung. Die mindestens eine Kupplungseinrichtung ist vorzugsweise mehrteilig Gemäß dem Unteranspruch 10 ist die Kupplungseinrichtung quasi mindestens bereichsweise innerhalb der mindestens einen Lagervorrichtung angeordnet. Die zwischen der mindestens einen Kupplungseinrichtung und dem mindestens einen Laufrad wirkende Magnetkraft gemäß dem Unteranspruch 12 ist beispielsweise durch Magnete, insbesondere Permanentmagnete, an der mindestens einen Kupplungseinrichtung und dem mindestens einen Laufrad erzielbar. Alternativ ist an der mindestens einen Kupplungseinrichtung oder dem mindestens einen Laufrad mindestens ein Magnet, insbesondere Permanentmagnet, angeordnet, während das andere Teil dann zumindest bereichsweise magnetisierbar ist.

Die Dichtungsanordnung gemäß dem Unteranspruch 13 führt zu einer be- sonders hohen Lebensdauer und einem äußerst hohen Wirkungsgrad der Verdichteranordnung. Sie ist günstigerweise aus einem nachgiebigen Dichtmaterial gebildet. Bevorzugt ist die Dichtungsanordnung als Dichtring ausgeführt. Sie ist günstigerweise als Axialdichtring und/oder Radialdichtring ausgeführt. Sie verhindert insbesondere einen ungewollten Gas- Übergang zwischen dem Verdichtergehäuse und dem mindestens einen Laufrad.

Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung mehrere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft be- schrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Verdichteranordnung gemäß einer ersten Ausführungsform, Fig. 2 eine Explosionsansicht der in Fig. 1 gezeigten Verdichteranordnung,

Fig. 3 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Verdichteranord- nung gemäß einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 4 eine Explosionsansicht der in Fig. 3 gezeigten Verdichteranordnung, Fig. 5 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Verdichteranordnung gemäß einer dritten Ausführungsform,

Fig. 6 eine Explosionsansicht der in Fig. 5 gezeigten Verdichteranordnung,

Fig. 7 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Verdichteranordnung gemäß einer vierten Ausführungsform, und

Fig. 8 eine Explosionsansicht der in Fig. 7 gezeigten Verdichteranord- nung.

Eine in den Fig. 1 , 2 in der Gesamtheit dargestellte, einstufige Seitenkanal- Verdichteranordnung zum Verdichten eines Gases umfasst einen Verdichter 1 mit einem Verdichtergehäuse 2 und einen Antrieb 3, der an das Ver- dichtergehäuse 2 stirnseitig angeflanscht ist.

Der Antrieb 3 ist als Elektroantrieb ausgeführt. Er hat eine drehantreibbare Antriebswelle 4, die um eine Antriebswellen-Mittellängsachse 5 drehan- treibbar ist. Die Rotation der Antriebswelle 4 ist über Magnetkräfte des Antriebs 3 hervorgerufen.

Der Verdichter 1 hat ein in dem Verdichtergehäuse 2 angeordnetes Laufrad 6, das eine Vielzahl von Laufrad-Schaufeln 7 umfasst und mit der Antriebswelle 4 in drehfester Verbindung steht. Das Laufrad 6 ist in dem Verdichtergehäuse 2 drehbar bzw. drehantreibbar gelagert, wobei es hinsichtlich Lagerung gegenüber der Antriebswelle 4 entkoppelt ist. Das Verdichtergehäuse 2 umfasst einen Gehäusekörper 8 und einen Gehäusedeckel 9, die gemäß Fig. 1 zusammengesetzt sind und gemeinsam das Laufrad 6 mit den Laufrad- Schaufeln 7 umschließen.

Der Gehäusekörper 8 hat eine zentrale erste Nabe 10 mit einer nach innen gewandten, zylindrischen, ersten Verdichtergehäuse-Lagerfläche 1 1. Die erste Nabe 10 ist durch einen ringförmig verlaufenden, ersten Steg gebildet. Ferner hat der Gehäusekörper 8 eine ringförmige erste Seitenwand 12, die von der ersten Nabe 10 radial nach außen verläuft. An die erste Seitenwand 12 schließt sich außenseitig ein umlaufender erster Kanalabschnitt 13 an. Die erste Nabe 10, die erste Seitenwand 12 und der erste Kanalabschnitt 13 sind als einstückiges Gussteil ausgebildet und bilden zusammen den Gehäusekörper 8.

Der Gehäusedeckel 9, der mittels mehrerer Verbindungsschrauben (nicht dargestellt) mit dem Gehäusekörper 8 verschraubt ist, umfasst eine zentrale zweite Nabe 14, die prinzipiell entsprechend der ersten Nabe 10 ausgebildet ist. Die zweite Nabe 14 ist durch einen ringförmig verlaufenden, zweiten Steg gebildet und bildet eine zylindrische, nach innen gewandte, zweite Verdichtergehäuse-Lagerfläche 15. An die zweite Nabe 14 schließt sich eine zweite ringförmige Seitenwand 16 an, die radial nach außen verläuft. Die zweite Nabe 14 ist axial durch einen Decke lkörper 18 verschlossen. Mit der zweiten Seitenwand 16 ist außenseitig ein umlaufender zweiter Kanalabschnitt 17 verbunden. Die zweite Nabe 14, die zweite Seitenwand 16 und der zweite Kanalabschnitt 17 sowie der Deckelkörper 18 sind als einstückiges Gussteil ausgebildet und bilden zusammen den Gehäusedeckel 9.

Der Gehäusekörper 8 und der Gehäusedeckel 9 sind so miteinander ver- bunden, dass die beiden Naben 10, 14 miteinander fluchten und die beiden Kanalabschnitte 13, 17 gemeinsam einen Seitenkanal 19 zur Verdichtung des Gases begrenzen. Die beiden Seitenwände 12, 16 verlaufen dabei beabstandet, parallel zueinander. Der Seitenkanal 19 erstreckt sich beabstandet ringförmig um eine Verdichter-Mittellängsachse 20, die in zusammenge- setztem Zustand der Seitenkanal- Verdichteranordnung mit der Antriebswellen-Mittellängsachse 5 fluchtet bzw. zusammenfällt.

In dem Gehäusekörper 8 ist unten eine Gas-Einlassöffnung 21 ausgebildet, die in den Seitenkanal 19 mündet. In dem Gehäusekörper 8 ist ferner eine Gas-Auslassöffnung (nicht dargestellt) vorgesehen, die ebenfalls mit dem Seitenkanal 19 in Strömungsverbindung steht und benachbart zu der Gas- Einlassöffnung 21 angeordnet ist. An die Gas-Einlassöffnung 21 schließt sich günstigerweise ein Gas-Einlassstutzen (nicht dargestellt) an, während an die Gas-Auslassöffnung vorzugsweise ein entsprechender vorspringen- der Gas-Auslassstutzen (nicht dargestellt) angeschlossen ist. Zwischen der Gas-Einlassöffnung 21 und der Gas-Auslassöffnung ist in dem Seitenkanal 19 ein Unterbrecher (nicht dargestellt) angeordnet. Das Laufrad 6 ist einkränzig und scheibenartig ausgeführt. Es umfasst eine zentrale Laufrad-Nabe 22, die durch zwei miteinander fluchtende Laufrad- Nabenkörper 23 gebildet ist. Jeder Laufrad-Nabenkörper 23 ist durch einen ringförmig verlaufenden Steg gebildet und hat eine nach außen gewandte, zylindrische Laufrad-Lagerfläche 24, die in montiertem Zustand der Seitenkanal-Verdichteranordnung konzentrisch zu den Verdichtergehäuse- Lagerflächen 1 1 bzw. 15 verlaufen. Zwischen den Laufrad-Nabenkörpern 23 erstreckt sich eine Kupplungswand 27, die die Laufrad-Nabe 22 mittig schließt und von Formschlussaussparungen 28 durchdrungen ist. An die Laufrad-Nabe 22 schließt sich radial außen eine kreisringförmige Laufrad- Scheibe 25 an. An die Laufrad-Scheibe 25 schließt sich radial außen ein Tragring 26 an, der die Laufrad-Scheibe 25 in Richtung der Verdichter- Mittellängsachse 20 beidseitig überlappt. Der Tragring 26 trägt in Um- fangsrichtung verteilt eine Vielzahl der Laufrad-Schaufeln 7, die radial ab- stehen und äquidistant angeordnet sind. Die Laufrad-Nabe 22, die Laufrad- Scheibe 25 und der Tragring 26 sowie die Kupplungswand 27 sind als einstückiges Gussteil ausgebildet.

Zur drehfesten Verbindung des Laufrads 6 mit der Antriebswelle 4 dient eine separate Kupplungseinrichtung 29. Die Kupplungseinrichtung 29 umfasst ein erstes buchsenartiges Kupplungsteil 30, das in montiertem Zustand auf der Antriebswelle 4 sitzt und mit dieser über eine Passfederverbindung drehfest verbunden ist. Dafür ist in die Antriebswelle 4 umfangs- seitig eine Passfeder 31 eingesetzt, die gegenüber der Antriebswelle 4 nach radial außen vorsteht. Die Passfeder 31 greift in eine innere, axiale Passfedernut 32 des ersten Kupplungsteils 30 formschlüssig ein. Das erste Kupplungsteil 30 hat ferner eine radial vorspringende Ringwand 33 und von der Ringwand 33 in Richtung der Antriebswellen-Mittellängsachse 5 bzw. Verdichter-Mittellängsachse 20 vorspringende erste Formschlusskörper 34. Die ersten Formschlusskörper 34 sind äquidistant um die Mittellängsachse 5 bzw. 20 angeordnet.

Ferner hat die Kupplungseinrichtung 29 ein zweites Kupplungsteil 35, das im Wesentlichen sternförmig ist. Das zweite Kupplungsteil 35 hat einen Ringkörper 36 und von dem Ringkörper 36 radial vorspringende zweite Formschlusskörper 37. Die zweiten Formschlusskörper 37 sind äquidistant an dem Ringkörper 36 angeordnet. In zusammengesetztem Zustand der Kupplungseinrichtung 29 greifen die ersten und zweiten Formschlusskörper 34, 37 formschlüssig ineinander, sodass von dem ersten Kupplungsteil 30 auf das zweite Kupplungsteil 35 eine Drehbewegung und ein Drehmoment von der Antriebswelle 4 übertragbar sind. Die ersten und zweiten Formschlusskörper 34, 37 greifen au- ßerdem in die Kupplungswand 27 bzw. in die Formschlussaussparungen 28 in der Kupplungswand 27 formschlüssig ein, wodurch die Drehbewegung und das Drehmoment von dem Antrieb 3 auf das Laufrad 6 übertragbar ist. Die Antriebswelle 4 greift in das Laufrad 6 ein, durchsetzt diese aber nicht. Sie endet beabstandet zu der Kupplungswand 27.

Das Laufrad 6 ist in dem Verdichtergehäuse 2 über eine Wälzlagervorrichtung 38 drehbar bzw. drehantreibbar gelagert. Die Wälzlagervorrichtung 38 umfasst eine erste Wälzlagereinrichtung 39 und eine zweite Wälzlagereinrichtung 40, die identisch ausgeführt sind. Jede Wälzlagereinrichtung 39, 40 hat einen Innenring 41 mit einem Innendurchmesser DI und einen Außenring 42 sowie dazwischen angeordnete Wälzkörper 43, die in einem entsprechenden Käfig 62 angeordnet sind. Der Innenring 41 und Außenring 42 von jeder Wälzlagereinrichtung 39, 40 sind jeweils konzentrisch um die Mittellängsachse 5 bzw. 20 angeordnet. Die erste Wälzlagereinrichtung 39 ist benachbart zu einem seitlichen Haltekörper 44 des Gehäusekörpers 8 angeordnet, während die zweite Wälzlagereinrichtung 40 seitlich innen an dem Deckelkörper 18 anliegt. In montiertem Zustand der Seitenkanal- Verdichteranordnung sitzt die erste Wälzlagereinrichtung 39 mit ihrem Innenring 41 direkt auf der antriebssei- tigen Laufrad-Lagerfläche 24, während die zweite Wälzlagereinrichtung 40 mit ihrem Innenring 41 direkt auf der deckelseitigen Laufrad- Lagerfläche 24 sitzt. Günstigerweise sind die Innenringe 41 dort drehfest an den Lauf- rad-Lagerflächen 24 angeordnet. Günstigerweise sind die Innenringe 41 auf die Laufrad- Lagerflächen 24 aufgeschrumpft. Jeder Innenring 41 hat günstigerweise einen Innendurchmesser DI, der um etwa 50% größer als ein Außendurchmesser DA eines benachbarten Abschnitts der Antriebswelle 4 ist. Die Laufrad-Lagerflächen 24 und die Innenringe 41 sind dabei radial beabstandet zu der Antriebswelle 4 angeordnet. Sie umlaufen die Antriebswelle 4 radial beabstandet.

Der Außenring 42 der ersten Wälzlagereinrichtung 39 ist in der ersten Nabe 10 aufgenommen und sitzt in der ersten Verdichtergehäuse-Lagerfläche 1 1. Der Außenring 42 der zweiten Wälzlagereinrichtung 40 ist in der zweiten Nabe 14 aufgenommen und sitzt in der zweiten Verdichtergehäuse- Lagerfläche 15. Günstigerweise stehen die Außenringe 42 mit der jeweiligen Verdichtergehäuse-Lagerfläche 1 1 bzw. 15 in drehfester Verbindung. Zwischen den Wälzlagereinrichtungen 39, 40 erstreckt sich die Laufrad- Scheibe 25 radial nach außen.

Durch den Antrieb 3 wird im Betrieb die Antriebswelle 4 in Drehung versetzt, was letztendlich auch zu einer entsprechenden Drehung des Laufrads 6 aufgrund der Kopplung mit der Kupplungseinrichtung 29 führt. Die an der Gas-Einlassöffnung 21 vorbeistreichenden Laufrad-Schaufeln 7 saugen das zu verdichtende Gas über die Gas-Einlassöffnung 21 in den Seitenkanal 19 ein. Sie beschleunigen das in den Seitenkanal 19 befindliche Gas in Umlaufrichtung des Laufrads 6. Das Gas ist dabei in Zellen eingeschlossen, die innenseitig durch den Tragring 26 und in Umfangsrichtung durch benachbarte Laufrad-Schaufeln 7 begrenzt sind. Am Ende des Umlaufs schieben die Laufrad- Schaufeln 7 das verdichtete Gas über die Gas- Auslassöffnung wieder aus dem Seitenkanal 19 aus. Es hat dabei in dem Verdichter 1 einen angularen Weg von etwa 300° zurückgelegt. Der Unterbrecher verhindert, dass das von dem Laufrad 6 transportierte Gas innerhalb des Seitenkanals 19 von der Gas-Auslassöffnung weiter zu der Gas- Einlassöffnung 21 transportiert wird. Im Gegensatz zu herkömmlichen Verdichteranordnungen, bei welchen die Laufräder der Verdichter auf der Antriebswelle des Antriebs sitzen, ist hier die Wälzlagervorrichtung 39 zur Entkopplung derselben von der Antriebswelle wesentlich vergrößert. Die hier verwendeten Ausdrücke„axial" und„radial" beziehen sich auf die Mittellängsachse 5 bzw. 20, die miteinander fluchten bzw. zusammenfallen.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 3, 4 eine zweite Ausfüh- rungsform beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei der vorherigen Ausführungsform, auf deren Beschreibung verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgeordneten„a". Verglichen mit der ersten Ausführungsform ist hier der Verdichter 1 a anders ausgeführt. Im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform sind bei diesem Verdichter la zwei Dichtringe 45 bzw. 46 vorhanden. Die Dichtringe 45, 46 liegen einander gegenüberliegend dichtend an der Laufrad-Scheibe 25 an. Ferner liegen diese an der jeweiligen Laufrad-Lagerfläche 24a dichtend an.

Zur Aufnahme des jeweiligen Dichtrings 45 bzw. 46 ist bei dem Laufrad 6a die Laufrad-Nabe 22a verlängert. Verglichen mit der ersten Ausführungs- form sind somit auch die Laufrad-Nabenkörper 23a axial verlängert.

Auch das Verdichtergehäuse 2a ist anders als bei der ersten Ausführungsform ausgeführt. Der Gehäusekörper 8a hat eine entsprechende Aufnahme zur Aufnahme des ersten Dichtrings 45. Der Haltekörper 44a ist dazu ent- sprechend axial versetzt angeordnet.

Ferner ist anstelle des integralen Deckelkörpers ein separater Deckelkörper 18a vorhanden, der mit dem eigentlichen Gehäusedeckel 9a verbindbar ist. In dem Deckelkörper 18a ist die zweite Verdichtergehäuse-Lagerfläche 15a ausgebildet.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 5, 6 eine dritte Ausführungsform beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform, auf deren Beschreibung verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgeordneten„b".

Diese Ausführungsform unterscheidet sich durch den Verdichter lb von der ersten Ausführungsform. Insbesondere ist die Kopplung zwischen der Antriebswelle 4 und dem Laufrad 6b anders ausgebildet. Hier liegt eine Magnetkopplung vor.

Die Kupplungseinrichtung 29b hat dazu ein buchsenartiges erstes Kupp- lungsteil 30b mit umfangsseitig angeordneten, ersten Permanentmagneten 47. Die ersten Permanentmagnete 47 sind insgesamt zylindrisch angeordnet. Das erste Kupplungsteil 30b steht mit der Antriebswelle 4 wieder in Passfederverbindung. Ferner hat die Kupplungseinrichtung 29b ein zweites hohlzylindrisches Kupplungsteil 35b, das in der nun durchgängigen Laufrad-Nabe 22b drehfest aufgenommen ist und durch eine Vielzahl zweiter Permanentmagnete 48 gebildet ist. Die zweiten Permanentmagnete 48 sind insgesamt zylindrisch angeordnet.

In montiertem Zustand greift das erste Kupplungsteil 30b in die Laufrad- Nabe 22b ein. Die zweiten Permanentmagnete 48 umgeben die ersten Permanentmagnete 47 und stehen mit diesen in Magnetverbindung, sodass ein entsprechendes Magnetfeld vorliegt. Eine drehfeste Verbindung ist so zwi- sehen dem Laufrad 6b und der Kupplungseinrichtung 29b geschaffen.

Zwischen den ersten Permanentmagneten 47 und den zweiten Permanentmagneten 48 erstreckt sich eine Führungshülse 49 aus einem magnetisier- baren Material bzw. einem Material, das das Magnetfeld zwischen den ers- ten Permanentmagneten 47 und den zweiten Permanentmagneten 48 nicht beeinträchtigt.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 7, 8 eine vierte Ausführungsform beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform, auf deren Beschreibung verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgeordneten„c". Bei dieser Ausführungsform ist die Verdichteranordnung zweistufig und umfasst zwei Verdichter lc, die nebeneinander angeordnet und prinzipiell identisch ausgeführt sind. Die Verdichter 1 c unterscheiden sich von dem Verdichter 1 gemäß der ersten Ausführungsform. Der antriebsseitige, erste Verdichter lc hat ein Verdichtergehäuse 2c mit einem Gehäusekörper 8 und einem Gehäusedeckel 9c. Der Gehäusedeckel 9c hat verglichen mit der ersten Ausführungsform in dem Deckelkörper 18c eine Durchgangsöffnung 50. Ferner hat der Gehäusedeckel 9c stirnseitig außen einen axial vorspringenden ersten Anschlussring 51 und eine sich an diesen radial außen anschließende plane erste Anschlussfläche 52.

Die Kupplungswand 27c des Laufrads 6c des ersten Verdichters lc ist verglichen mit der ersten Ausführungsform axial verbreitert. Wie bei der ersten Ausführungsform greift die Kupplungseinrichtung 29 formschlüssig in die Kupplungswand 27c ein, wodurch das Laufrad 6c des ersten Verdichters 1 c drehantreibbar ist.

Der zweite Verdichter lc hat ein zweites Verdichtergehäuse 53, das dem Verdichtergehäuse 2c des ersten Verdichters lc ähnelt. Es ist ein zweiter Gehäusekörper 54 vorhanden, der im Gegensatz zu dem Gehäusekörper 8 des ersten Verdichters lc eine plane zweite Anschlussfläche 55 zum dichten Anschluss an die erste Anschlussfläche 52 des Gehäusedeckels 9c des ersten Verdichters lc aufweist. Der zweite Gehäusekörper 54 des zweiten Verdichters lc hat außerdem eine Ringschulter 56, in die der erste Anschlussring 51 des ersten Verdichters lc in montiertem Zustand der Verdichteranordnung formschlüssig eingreift. Ein zweiter Gehäusedeckel 57 des zweiten Verdichters lc hat im Gegensatz zu dem Gehäusedeckel 9c des ersten Verdichters lc einen geschlossenen Decke lkörper 18.

Das zweite Laufrad 6c des zweiten Verdichters lc ist entsprechend dem Laufrad 6c des ersten Verdichters lc ausgeführt. Es ist entsprechend dem ersten Laufrad 6c des ersten Verdichters lc in dem zweiten Verdichtergehäuse 53 gelagert.

Die beiden Laufräder 6c stehen miteinander in drehfester, hier formschlüs- siger, Verbindung. Dafür ist eine zweite Kupplungseinrichtung 58 vorhanden, die der Kupplungseinrichtung 29 der ersten Ausführungsform ähnelt. Es ist wieder ein buchsenartiges erstes Kupplungsteil 59 vorhanden, das jedoch endseitig jeweils eine Ringwand 60 trägt. Von jeder Ringwand 60 springen Formschlusskörper 61 in einander gegensinnigen Richtungen axi- al vor.

Die Formschlusskörper 61 von jeder Ringwand 60 stehen mit wieder einem sternförmigen zweiten Kupplungsteil 35 in drehfester Verbindung. Die dem Antrieb 3 zugewandten Formschlusskörper 61 und das zugehörige zweite Kupplungsteil 35 greifen in das erste Laufrad 6c des ersten Verdichters lc formschlüssig ein, während die dem Antrieb 3 abgewandten Formschlusskörper 61 und das zugehörige zweite Kupplungsteil 35 formschlüssig in das zweite Laufrad 6c des zweiten Verdichters lc eingreifen. Ein von dem Antrieb 3 geliefertes Drehmoment und eine entsprechende Drehbewegung werden so von dem Laufrad 6c des ersten Verdichters über die zweite Kupplungseinrichtung 58 auf das zweite Laufrad 6c des zweiten Verdichters lc übertragen.

Kombinationen der einzelnen Ausführungsformen sind möglich.

Claims

Patentansprüche

1. Verdichteranordnung zum Verdichten eines Gases, umfassend

a) einen Antrieb (3) mit einer drehantreibbaren Antriebswelle (4), und b) mindestens einen Verdichter (1 ; la; lb; lc), der aufweist

i) ein Verdichtergehäuse (2; 2a; 2c, 53),

ii) mindestens eine in dem Verdichtergehäuse (2; 2a; 2c, 53) ausgebildete Gas-Einlassöffnung (21),

iii) mindestens eine in dem Verdichtergehäuse (2; 2a; 2c, 53) ausgebildete Gas-Auslassöffnung, die mit der mindestens einen Gas-Einlassöffnung (21) in Strömungsverbindung steht, iv) mindestens ein in dem Verdichtergehäuse (2; 2a; 2c, 53) angeordnetes, mit der Antriebswelle (4) in drehfester Verbindung stehendes, drehantreibbares Laufrad (6; 6a; 6b; 6c) zur Förderung des Gases von der mindestens einen Gas-Einlassöffnung (21) zu der mindestens einen Gas-Auslassöffnung, und v) mindestens eine Lagervorrichtung (38) zur Lagerung des mindestens einen Laufrads (6; 6a; 6b; 6c), wobei die mindestens eine Lagervorrichtung (38)

an dem Verdichtergehäuse (2; 2a; 2c, 53) angeordnet ist, und

an dem mindestens einen Laufrad (6; 6a; 6b; 6c) angeordnet ist. 2. Verdichteranordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lagervorrichtung (38) als Wälzlagervorrichtung ausgeführt ist. Verdichteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lagervorrichtung (38) einen an dem Verdichtergehäuse (2; 2a; 2c, 53) angeordneten ersten Lagerkörper (42) und einen zweiten Lagerkörper (41) umfasst, der an dem mindestens einen Laufrad (6; 6a; 6b; 6c) angeordnet ist.

Verdichteranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lagervorrichtung (38) radial beabstandet zu der Antriebswelle (4) angeordnet ist.

Verdichteranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lagervorrichtung (38) eine Innenabmessung (DI) aufweist, die wesentlich größer als eine Außenabmessung (DA) eines benachbarten Abschnitts der Antriebswelle (4) ist.

Verdichteranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichtergehäuse (2; 2a; 2c, 53) mindestens eine nach innen gewandte Verdichtergehäuse-Lagerfläche (1 1, 15; 1 la, 15a) zur mindestens bereichsweisen Anordnung an der mindestens einen Lagervorrichtung (38) aufweist.

Verdichteranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Laufrad (6; 6a; 6b; 6c) mindestens eine nach außen gewandte Laufrad-Lagerfläche (24; 24a) zur mindestens bereichsweisen Anordnung an der mindestens einen Lagervorrichtung (38) aufweist.

8. Verdichteranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lagervorrichtung (38) zwei Lagereinrichtungen (39, 40) umfasst, wobei sich zwischen den zwei Lagereinrichtungen (39, 40) mindestens ein Laufrad (6; 6a; 6b; 6c) ra- dial erstreckt.

9. Verdichteranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eine Kupplungseinrichtung (29; 29b; 58), die mit der Antriebswelle (4) und mindestens einem Laufrad (6; 6a; 6b; 6c) in drehfester Verbindung steht.

10. Verdichteranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lagervorrichtung (38) die mindestens eine Kupplungseinrichtung (29; 29b; 58) zumindest teilweise umläuft.

1 1. Verdichteranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kupplungseinrichtung (29; 29b; 58) ein mit der Antriebswelle (4) in drehfester Verbindung stehendes erstes Kupplungsteil (30; 30b; 59) und ein mit dem ersten Kupplungsteil (30; 30b; 59) in drehfester Verbindung stehendes zweites Kupplungsteil (35; 35b) aufweist, wobei das erste Kupplungsteil (30; 30b; 59) und/oder das zweite Kupplungsteil (35; 35b) mit dem mindestens einen Laufrad (6; 6a; 6b; 6c) in drehfester Verbindung steht, wobei vorzugweise das erste Kupplungsteil (30) und das zweite Kupplungsteil (35) in montiertem Zustand in formschlüssiger Verbindung miteinander steht.

12. Verdichteranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kupplungseinrichtung (29b) und das mindestens eine Laufrad (6b) mittels Magnetkraft in drehfester Verbindung miteinander steht, wobei vorzugsweise die mindestens eine Kupplungseinrichtung (29b) mindestens einen ersten Magnet (47) und mindestens ein Laufrad (6b) mindestens einen zweiten Magnet (48) umfasst, der mit dem mindestens einen ersten Magnet (47) in drehfester Verbindung steht.

Verdichteranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eine Dichtungsanordnung (45, 46), die an dem Verdichtergehäuse (2a) und dem mindestens einen Laufrad (6a) dichtend anliegt.

14. Verdichteranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, gekenn zeichnet durch mindestens zwei Laufräder (6c), wobei jedes Laufrad (6c)

a) mit der Antriebswelle (4) in drehfester Verbindung steht, und b) über mindestens eine Lagervorrichtung (38) drehantreibbar gelagert ist, die

i) an dem Verdichtergehäuse (2c) angeordnet ist, und

ii) an dem mindestens einen Laufrad (6c) angeordnet ist.