Titel

Verdichter mit einem Dichtkanal Die Erfindung betrifft einen Verdichter gemäß Patentanspruch 1 .

Stand der Technik

Im Stand der Technik ist aus DE 10 2012 012 540 A1 ein Turboverdichter be- kannt, der eine erste Verdichterstufe mit einem ersten Verdichterrad und eine zweite Verdichterstufe mit einem zweiten Verdichterrad aufweist. Das erste und das zweite Verdichterrad sind auf einer gemeinsamen Welle angeordnet und die Welle ist berührungsfrei gelagert. Zwischen der ersten und der zweiten

Verdichterstufe ist ein Dichtspalt ausgebildet. Zur Abdichtung des Dichtspaltes ist eine Nut im Gehäuse vorgesehen. Zudem weist das Verdichterrad einen Flansch auf, der in die Nut eingreift.

Offenbarung der Erfindung Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Verdichter bereitzustellen, der eine verbesserte Abdichtung des Dichtkanals aufweist.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch den Verdichter gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Der vorgeschlagene Verdichter weist den Vorteil auf, dass die Ausbildung des Dichtkanals zwischen einer Verdichterkammer und einem Bereich mit einem niedrigeren Druck verbessert ist. Insbesondere ist eine axiale Kraft auf den Rotor reduziert. Zudem ist die Leckage über den Dichtkanal reduziert. Weiterhin ist der Drehwiderstand des Rotors relativ gering.

Diese Vorteile werden dadurch erreicht, dass der Dichtkanal wenigstens zwei Drosselabschnitte aufweist, wobei in jedem der zwei Drosselabschnitte in Strömungsrichtung von der Verdichterkammer zu dem Bereich mit dem niedrigeren Druck gesehen zuerst ein erster Abschnitt mit einer Reduzierung des Querschnittes des Dichtkanals und anschließend ein zweiter Abschnitt mit einer Vergrößerung des Querschnittes des Dichtkanals vorgesehen ist. Der erste Abschnitt sorgt für eine Beschleunigung des Leckagestroms. Der zweite Abschnitt sorgt für eine Verlangsamung und Druckerniedrigung des Leckagestroms. Durch die serielle Anordnung der zwei Drosselabschnitte wird die gewünschte Abdichtung bei einer geringen axialen Kraft auf das Verdichterrad und einem geringen Verlust der Verdichterleistung erreicht.

In einer Ausführungsform weisen der Rotor und das Gehäuse jeweils eine Kontur auf, die in Form von Stufen ausgebildet sind. Die Stufen sind in der Weise ausgebildet und angeordnet, dass die zwei Drosselabschnitte realisiert werden. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass gestufte Konturen einfach und kostengünstig hergestellt werden können und die gewünschte Funktion der zwei Drosselabschnitte präzise realisieren können.

In einer Ausführungsform weisen die Konturen die Form einer aufsteigenden Treppe und die Form einer absteigenden Treppe auf, die entsprechend einander zugeordnet sind, um die zwei Drosselabschnitte darzustellen.

In einer weiteren Ausführungsform weist eine erste Kontur die Form eines radialen Steges und die zweite Kontur die Form einer radialen Ausnehmung auf. Der Steg greift in die Ausnehmung ein. Abhängig von den gewählten Abständen kön- nen sowohl die radialen als auch die axialen Abstände zwischen den Konturen zur Ausbildung des ersten und des zweiten Abschnittes der Drosselabschnitte verwendet werden.

Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform die Ausnehmung in radialer Richtung gesehen von unterschiedlichen hohen Seitenwänden begrenzt werden. In analoger Weise kann der Steg in axialer Richtung gesehen von zwei unterschiedlich hohen Seitenwänden begrenzt werden.

In einer weiteren Ausführungsform wird der erste Abschnitt eines Drosselab- Schnittes durch eine in Bezug auf eine Drehachse des Rotors gesehen radiale

Engstelle zwischen dem Verdichterrad und dem Gehäuse ausgebildet. Der zweite Abschnitt des Drosselabschnittes ist durch eine in axialer Richtung parallel zur Drehachse des Rotors gesehen axialen Abstand zwischen dem Rotor und dem Gehäuse realisiert. Auf diese Weise wird mithilfe einer kompakten Kontur die Ausbildung der Drosselabschnitte realisiert.

In einer weiteren Ausführungsform sind wenigstens drei oder mehr Drosselabschnitte in Strömungsrichtung gesehen nacheinander im Dichtkanal ausgebildet. Dadurch wird eine Reduktion der Leckage über den Dichtspalt erreicht.

Versuche haben gezeigt, dass die Ausbildung der Konturen in Form einer Ausnehmung und eines Steges eine sehr geringe Leckage bei geringem Drehwiderstand und einer hohen axialen Kraft erreicht wird. In einer weiteren Ausführungsform weist der Steg, der in die Ausnehmung eingreift, ausgehend von dem Gehäuse oder ausgehend von dem Rotor einen ersten Abschnitt auf, der in einen zweiten Abschnitt in radialer Richtung übergeht. In einer Ebene einer Drehachse des Rotors gesehen weist der erste Abschnitt eine kleinere Breite als der zweite Abschnitt auf.

In einer weiteren Ausführungsform weist der zweite Abschnitt des Steges eine radial stirnseitig angeordnete, ringförmige erste Fläche auf, die einer radial stirnseitig angeordneten ringförmigen zweiten Fläche der Ausnehmung zugeordnet ist. Die erste und die zweite Fläche sind insbesondere parallel zueinander ange- ordnet. Auf diese Weise wird eine weitere Verbesserung der Abdichtung erreicht.

Abhängig von der gewählten Ausführungsform weist der Rotor auf einer ersten Seite ein erstes Verdichterrad auf und auf einer zweiten gegenüberliegenden Seite ein zweites Verdichterrad auf. Mithilfe dieser Ausführungsform kann mithilfe der zwei Verdichterräder eine Niederdruckstufe und eine Hochdruckstufe realisiert werden. Dabei ist der Dichtkanal zwischen der Hochdruckstufe und der Nie- derdruckstufe ausgebildet. Auch bei dieser Ausführungsform wird durch die vorgeschlagenen Konturen eine Optimierung des Dichtkanals erreicht.

Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann das Verdichterrad berüh- rungsfrei im Gehäuse gelagert werden, wobei der Dichtkanal im Bereich des Lagers ausgebildet ist.

In einer weiteren Ausführungsform ist ein Dichtelement vorgesehen, das wenigstens eine Seite eines Drosselabschnittes bzw. eine Seite eines ersten oder zwei- ten Abschnittes eines Drosselabschnittes darstellt. Das Dichtelement ist aus einem weicheren Material als das Gehäuse bzw. das Verdichterrad gebildet. Somit kann eine verbesserte Abdichtung erreicht werden.

In einer weiteren Ausführungsform ist das Dichtelement am Gehäuse ausgebil- det, wobei am Dichtelement eine radiale Ausnehmung ausgebildet ist, und wobei am Rotor ein radialer Steg ausgebildet ist, der in die Ausnehmung des Dichtelementes eingreift. Damit wird eine verbesserte Abdichtung bereitgestellt.

Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann der Verdichter als Turbover- dichter ausgebildet sein.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Verdichters mit einem Rotor mit einem Verdichterrad auf einer Seite,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines Verdichters mit einem Rotor mit zwei Verdichterrädern, Fig. 3 eine Ausführungsform eines Rotors, der auf einer Welle gelagert ist,

Fig. 4 eine Ausführungsform eines Verdichters, wobei ein Dichtelement am Rotor ausgebildet ist,

Fig. 5 eine Ausführungsform eines Verdichters, wobei am Gehäuse ein Dichtelement ausgebildet ist, Figuren 6 bis 10 verschiedene Ausführungsformen von Konturen zwischen dem Gehäuse und dem Rotor,

Figuren 1 1 bis 14 verschiedene Ausführungsformen von Konturen in Form eines Steges und einer Ausnehmung zur Realisierung des Dichtkanals,

Fig. 15 eine weitere Ausführungsform eines Verdichters,

Fig. 16 eine weitere Ausführungsform eines Verdichters,

Fig. 17 eine zusätzliche Ausführungsform eines Verdichters,

Fig. 18 eine vergrößerte Darstellung des Dichtkanals der Ausführungsform der Fig. 17, und

Fig. 19 eine weitere Ausführungsform eines Verdichters.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Teil eines Verdichters 1 , der ein Gehäuse 2 und ein Rotor 3 aufweist. Der Rotor 3 ist rotationssymmetrisch zu einer Drehachse 4 ausgebildet. Der Rotor 3 weist auf einer ersten Seite ein erstes Verdichterrad 5 mit Laufschaufeln auf. Zwischen dem ersten

Verdichterrad 5 und dem Gehäuse 2 ist eine erste Verdichterkammer 6 ausgebildet. Die erste Verdichterkammer 6 weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen ringförmigen ersten Ansaugkanal 7 auf. Dreht sich der Rotor 3 um die Drehachse 4, so wird ein Medium über den ersten Ansaugkanal 7 angesaugt, durch das erste Verdichterrad 5 verdichtet und über einen ersten Verdichtungskanal 8 abgegeben. Zwischen einer radialen Außenseite 9 des Rotors 3 und einer zugeordneten Innenseite 10 des Gehäuses 2 ist ein Dichtkanal 1 1 ausgebildet, der die erste Verdichterkammer 6 mit einem Bereich mit einem niedrigeren Druck 12 verbindet.

Der Rotor 3 kann über ein berührungsloses Lager im Gehäuse 2 beispielsweise im Bereich des Dichtkanals 1 1 drehbar gelagert sein. Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform der Rotor 3 mit einer nicht dargestellten Welle verbunden sein, die in der Drehachse 4 angeordnet ist und drehbar am Gehäuse 2 gelagert ist. Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform eines Verdichters 1 , der gemäß dem Verdichter der Fig. 1 aufgebaut ist, wobei jedoch der Rotor 3 auf einer zweiten Seite ein zweites Verdichterrad 13 mit zweiten Laufschaufeln aufweist. Zudem ist zwischen dem zweiten Verdichterrad 13 und dem Gehäuse 2 eine zweite

Verdichterkammer 14 ausgebildet. Weiterhin weist die zweite Verdichterkammer

14 einen zweiten Ansaugkanal 15 auf. Zudem ist ein zweiter Verdichtungskanal 16 im Gehäuse 2 vorgesehen. Das zweite Verdichterrad 13 ist rotationssymmetrisch zur Drehachse 4 ausgebildet. Die zweite Verdichterkammer 14 ist über den Dichtkanal 1 1 mit der ersten Verdichterkammer 6 verbunden. Zudem kann der zweite Ansaugkanal 15 mit dem ersten Verdichtungskanal 8 über eine Leitung in

Verbindung stehen, die mit einem Pfeil schematisch angedeutet ist. Auf diese Weise können zwei Verdichterstufen mithilfe eines Rotors 3 in einem Verdichters 1 realisiert werden. Durch das erste Verdichterrad 5 wird eine Vorverdichtung des Mediums erreicht, wobei durch das zweite Verdichterrad 13 eine zweite hö- here Verdichtung des vorverdichteten Mediums erreicht wird, das anschließend über den zweiten Verdichtungskanal 16 abgegeben wird.

Fig. 3 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform eines Verdichters 1 gemäß Fig. 2 mit einem Rotor 3 mit zwei Verdichterrädern 5, 13, die auf gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind. Der Rotor 3 ist in dieser Ausführungsform über eine Welle 19 drehbar am Gehäuse 2 gelagert. In analoger Weise kann auch die Ausführungsform der Fig. 1 mit einem Rotor 3 mit nur einem ersten Verdichterrad 5 über eine entsprechende Welle 12 am Gehäuse 2 gelagert sein.

Fig. 4 zeigt in einer schematischen Darstellung die Ausführung des Verdichters der Fig. 2, wobei am Rotor 3 im Bereich des Dichtkanals 1 1 ein ringförmiges Dichtelement 17 vorgesehen ist, das in eine ringförmige Ausnehmung 18 des Gehäuses 2 eingreift. Das Dichtelement 17 ist beispielsweise aus einem anderen Material als der Rotor 3 ausgebildet. Insbesondere kann ein weicheres Material für die Ausbildung des Dichtelements 17 verwendet werden, um die gewünschte Dichtfunktion zu verbessern. Beispielsweise kann das Dichtelement 17 aus einem Kunststoffmaterial bestehen. Das Dichtelement 17 kann auch bei einem Verdichter 1 mit einem Rotor 3 mit nur einem ersten Verdichterrad 5 gemäß der Ausführungsform der Fig. 1 vorgesehen sein. Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform des Verdichters der Fig. 2, wobei ein ringförmiges Dichtelement 17 an einer Innenseite 10 des Gehäuses 2 ausgebildet ist. Das Dichtelement 17 greift in eine ringförmige zweite Ausnehmung 18 der Außenseite 9 des Rotors 3 ein. Der Verdichter 1 der Fig. 1 mit einem Rotor 3 nur einem ersten Verdichterrad 5 kann ebenfalls ein Dichtelement 17 und eine Ausnehmung 18 gemäß der Fig. 5 aufweisen.

Die Figuren 6 bis 10 zeigen verschiedene gestufte Konturen 21 , 22 der Innenseite 10 des Gehäuses 2 und der Außenseite 9 des Rotors 3, die einander zuge- ordnet sind. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann jede Kontur

21 ,22 von dem Rotor 3 oder von dem Gehäuse 2 realisiert sein. Zudem kann jede Kontur 21 , 22 wenigstens teilweise oder vollständig von einem Dichtelement 17 realisiert sein oder ein Dichtelement 17 aufweisen, das mit dem Gehäuse 2 bzw. mit dem Rotor 3 verbunden ist.

Fig. 6 zeigt einen vergrößerten schematisch dargestellten Ausschnitt des Dichtkanals 1 1 , der zwischen einer ersten und einer zweiten Kontur 21 , 22 ausgebildet ist. Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch eine Ebene der Drehachse 4. Sowohl die erste als auch die zweite Kontur sind rotationssymmetrisch in Bezug auf die Drehachse 4 ausgebildet. Die Drehachse 4 kann beispielsweise unterhalb der zweiten Kontur 2 angeordnet sein. Bei dieser Ausbildungsform wird die zweite Kontur 22 von dem Rotor 3 bzw. einem Dichtelement des Rotors 3 dargestellt. Dabei wird die erste Kontur 21 von der Innenseite des Gehäuses 2 bzw. wenigstens teilweise von einem Dichtelement des Gehäuses 2 dargestellt. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Drehachse 4 auch oberhalb der ersten Kontur 21 angeordnet sein. Entsprechend wird die erste Kontur 21 durch den Rotor 3 bzw. wenigstens teilweise einem Dichtelement des Rotors 3 dargestellt. Entsprechend wird die zweite Kontur 22 von einer Innenseite des Gehäuses 2 bzw. wenigstens teilweise von einem Dichtelement des Gehäuses 2 darge- stellt. Diese Ausführungen gelten auch für die folgenden Figuren 7 bis 10.

Die erste Kontur 21 weist im Querschnitt in einer Strömungsrichtung 23 von einem Bereich mit einem höheren Druck in Richtung auf einen Bereich mit einem niedrigeren Druck einen ringförmigen Steg 24 auf. Der Bereich mit dem höheren Druck kann durch die erste Verdichterkammer 6 bei einem Rotor 3 mit nur einem ersten Verdichterrad 5 oder durch die zweite Verdichterkammer 14 bei einem Ro- tor 3 mit einem ersten und einem zweiten Verdichterrad 5,13 dargestellt werden. Der Steg 24 weist auf beiden Seiten die gleiche radiale Höhe auf. Die zweite Kontur 22 weist eine radiale Ausnehmung in Form einer Nut 28 auf. Die Nut 28 ist in axialer Richtung, d.h. parallel zur Drehachse 4 breiter ausgeführt als der Steg 24. Zudem ragt der Steg 24 in radialer Richtung in die Nut 28 hinein.

Die erste Kontur 21 weist in der Strömungsrichtung 23 in axialer Richtung gesehen eine erste Ringfläche 31 , eine zweite Ringfläche 32 und eine dritte Ringfläche 33 auf. Die erste und die dritte Ringfläche 31 , 33 sind in gleichem radialen Abstand zur Drehachse 4 angeordnet. Die zweite Ringfläche 32 begrenzt den

Steg 24, wobei die zweite Ringfläche 32 einen größeren oder kleineren Abstand zur Drehachse 4 als die erste und die dritte Ringfläche 31 , 33 aufweist, abhängig davon wo die Drehachse 4 angeordnet ist. Die zweite Kontur 22 weist in der Strömungsrichtung 23 in axialer Richtung gesehen eine weitere erste, zweite und dritte Ringfläche 41 , 42, 43 auf. Die erste und die zweite weitere Ringfläche 41 , 42 sind in Bezug auf die Drehachse 4 im gleichen radialen Abstand angeordnet. Die zweite weitere Ringfläche 42 begrenzt die Nut 28, wobei die zweite weitere Ringfläche 42 einen größeren oder kleineren Abstand als die weitere erste und weitere dritte Ringfläche 41 , 43 in

Bezug auf die Drehachse 4 aufweist, abhängig davon, wo die Drehachse 4 angeordnet ist.

Der Steg 24 weist eine erste axiale Ringfläche 35 und eine gegenüberliegende zweite axiale Ringfläche 36 auf, wobei die erste axiale Ringfläche 35 stromaufwärts in Bezug auf die Strömungsrichtung 23 gegenüber der zweiten axialen Ringfläche 36 angeordnet ist. Die Nut 28 wird von einer ersten und einer zweiten axialen Ringfläche 45, 46 begrenzt. Die erste axiale Ringfläche 45 ist in Bezug auf die Strömungsrichtung 23 stromaufwärts in Bezug auf die zweite axiale Ring- fläche 46 angeordnet.

Die Konturen 21 , 22 können in axialer Richtung in fünf Abschnitte 51 , 52, 53, 54, 55 unterteilt werden. Der erste Abschnitt 51 erstreckt sich in der Strömungsrichtung 23 bis zur weiteren ersten axialen Ringfläche 45. Der zweite Abschnitt 52 erstreckt sich in axialer Richtung von der axialen Ringfläche 45 bis zur ersten axialen Ringfläche 35. Der dritte Abschnitt 53 erstreckt sich von der ersten axia- len Ringfläche 35 bis zur zweiten axialen Ringfläche 36. Der vierte Abschnitt 54 erstreckt sich von der zweiten axialen Ringfläche 36 bis zur weiteren zweiten axialen Ringfläche 46. Der fünfte Abschnitt 55 erstreckt sich von der weiteren zweiten axialen Ringfläche 46 bis zum Ende der ersten und zweiten Kontur 21 ,22.

Im ersten, im dritten und im fünften Abschnitt 51 , 53, 55 sind die radialen Abstände 71 ,72,73 zwischen den Konturen ausschlaggebend für die Beeinflussung der Strömung im Dichtkanal 1 1 . 1m zweiten und vierten Abschnitt 52, 54 sind die axialen Abstände 81 ,82 zwischen den Seitenflächen der Konturen wesentlich für die Beeinflussung der Strömung.

Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die radialen Abstände zwischen den Konturen 21 , 22 im ersten, dritten und fünften Abschnitt 51 , 53, 55 und die axialen Abstände zwischen den Konturen 21 , 22 im zweiten und im vierten Abschnitt 52, 54 entsprechend gewählt werden, um mindestens zwei, vorzugsweise drei Drosselabschnitte bereitzustellen. Beispielsweise können die radialen Abstände 71 ,72,73 des ersten, dritten und fünften Abschnittes zwischen den Konturen 21 , 22 kleiner gewählt werden als die axialen Abstände 81 , 82 zwi- sehen den Konturen 21 , 22 im zweiten und im vierten Abschnitt 52, 54. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die axialen und radialen Abstände 71 ,72,73,81 ,82 zwischen den Konturen 21 ,22 in verschiedenen Variationen festgelegt werden, um die gewünschten Drosselabschnitte zu realisieren.

Versuche haben gezeigt, dass eine kostengünstige Fertigung bei mindestens gleicher Qualität für die Abdichtung des Dichtkanals erreicht wird, wenn die radialen Abstände 71 ,72,73 im ersten, dritten und fünften Abschnitt 51 , 53, 55 zwischen den Flächen der Konturen 21 , 22 kleiner gewählt werden als die axialen Abstände 81 ,82 im zweiten und im vierten Abschnitt 52, 54 zwischen den Konturen 21 , 22.

Die axialen und/oder radialen Abstände 71 ,72,73,81 ,82 können im Bereich zwischen 10 und 500 μηη oder mehr liegen. Zudem kann die Länge des Dichtkanals 1 1 im Bereich zwischen 1 und 15 mm oder mehr liegen. Weiterhin kann die Aufteilung der Abschnitte bei der Fig. 6 in der Weise gewählt werden, dass der Steg 24 ungefähr ein Drittel der Länge des Dichtkanals ausfüllt und die Bereiche seitlich des Steges 24 jeweils ein Drittel des Dichtkanals 1 1 . Versuche haben gezeigt, dass gute Ergebnisse mit einem Verhältnis des radialen Abstandes 71 ,72,73 im ersten, dritten und fünften Abschnitt 51 ,53,55 zu einem axialen Abstand 81 ,82 im zweiten und vierten Abschnitt 52,54 im Bereich zwischen 1 :3 oder mehr erreicht werden. Beispielsweise werden gute Ergebnisse bei einem axialen Abstand 81 ,82 im zweiten und vierten Abschnitt 52,54 von 100 bis 200 μηη und einem radialen Abstand 71 ,72,73 im ersten, dritten und fünften Abschnitt 51 ,53,55 zwischen 10 und 30 μηη erreicht. Die axialen und radialen Abstände können in den Abschnitten unterschiedlich oder gleich groß gewählt werden. Versuche haben gezeigt, dass gute Ergebnisse mit jeweils gleich große ra- diale Abständen und/oder gleich großen axialen Abständen erreicht werden.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform für den Dichtkanal 1 1 , wobei die erste Kontur 21 in der Strömungsrichtung 23 gesehen eine Stufenkontur mit einer abnehmenden Dicke und die zweite Kontur 22 eine Stufenkontur mit zunehmender Dicke aufweist. Die erste und die zweite Kontur 21 ,22 sind rotationssymmetrisch zur Drehachse 4 ausgebildet. Die erste Kontur 21 weist in der Strömungsrichtung 23 in axialer Richtung gesehen eine erste Ringfläche 31 , eine zweite Ringfläche 32 und eine dritte Ringfläche 33 auf. Die erste radiale Ringfläche 31 geht über eine erste axiale Ringfläche 35 in die zweite radiale Ringfläche 32 über. Die zweite radiale Ringfläche 32 geht über eine zweite axiale Ringfläche 36 in die dritte radiale Ringfläche 33 über. In der gewählten Ausführung ist die Drehachse 4 in der Mitte der zweiten Kontur 22 angeordnet. Die Ringflächen 31 ,32,33 sind parallel zur Drehachse 4 ausgerichtet. Die erste Ringfläche 31 weist einen kleineren Abstand zur Drehachse 4 als die zweite Ringfläche 32 auf. Die dritte Ringflä- che 33 weist einen größeren Abstand zur Drehachse 4 als die zweite Ringfläche

32 auf. Ist die Drehachse 4 in der Mitte der ersten Kontur 21 angeordnet nimmt der radiale Abstand zwischen den Ringflächen und der Drehachse 4 mit der Strömungsrichtung 23 stufenweise ab. Die zweite Kontur 22 weist in der Strömungsrichtung 23 in axialer Richtung gesehen eine weitere erste, zweite und dritte Ringfläche 41 , 42, 43 auf. Die weitere erste radiale Ringfläche 41 geht über eine weitere erste axiale Ringfläche 45 in die weitere zweite radiale Ringfläche 42 über. Die weitere zweite radiale Ringfläche 42 geht über eine weitere zweite axiale Ringfläche 46 in die weitere dritte ra- diale Ringfläche 43 über. Die weitere erste, zweite und dritte Ringfläche 41 , 42,

43 weisen jeweils einen zunehmenden radialen Abstand von der Drehachse 4 auf. Ist die Drehachse 4 in der Mitte der ersten Kontur 21 angeordnet, dann nimmt der radiale Abstand zwischen den Ringflächen und der Drehachse 4 mit der Strömungsrichtung 23 stufenweise ab. In der dargestellten Ausführungsform überdecken sich in radialer Richtung jeweils die erste axiale Ringfläche 35 und die weitere erste radiale Ringfläche 45. Somit wird ein axialer Dichtspalt mit einem ersten axialen Abstand 81 gebildet. Zudem überdecken sich in radialer Richtung die zweite axiale Ringfläche 36 und die weitere zweite radiale Ringfläche 46. Somit wird ein zweiter axialer Dichtspalt mit einem zweiten axialen abstand 82 gebildet.

Die Konturen 21 , 22 können in axialer Richtung in fünf Abschnitte 51 , 52, 53, 54, 55 unterteilt werden. Der erste Abschnitt 51 erstreckt sich in der Strömungsrichtung 23 bis zur weiteren ersten axialen Ringfläche 45. Der zweite Abschnitt 52 erstreckt sich in axialer Richtung von der axialen Ringfläche 45 bis zur ersten axialen Ringfläche 35. Der dritte Abschnitt 53 erstreckt sich von der ersten axialen Ringfläche 35 bis zur zweiten axialen Ringfläche 36. Der vierte Abschnitt 54 erstreckt sich von der zweiten axialen Ringfläche 36 bis zur weiteren zweiten axialen Ringfläche 46. Der fünfte Abschnitt 55 erstreckt sich von der weiteren zweiten axialen Ringfläche 46 bis zum Ende der ersten und zweiten Kontur

21 ,22. Im ersten, im dritten und im fünften Abschnitt 51 , 53, 55 sind die radialen Abstände 71 ,72,73 zwischen den Konturen ausschlaggebend für die Beeinflussung der Strömung. Im zweiten und vierten Abschnitt 52, 54 sind die axialen Abstände 81 ,82 zwischen den Seitenflächen der Konturen wesentlich für die Beein- flussung der Strömung.

Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die radialen Abstände 71 ,72,73 zwischen den Konturen 21 , 22 im ersten, dritten und fünften Abschnitt 51 , 53, 55 und die axialen Abstände 81 ,82 zwischen den Konturen 21 , 22 im zweiten und im vierten Abschnitt 52, 54 entsprechend gewählt werden, um mindestens zwei, vorzugsweise drei Drosselabschnitte bereitzustellen. Beispielsweise können die radialen Abstände 71 ,72,73 des ersten, dritten und fünften Abschnittes zwischen den Konturen 21 , 22 kleiner gewählt werden als die axialen Abstände 81 , 82 zwischen den Konturen 21 , 22 im zweiten und im vierten Ab- schnitt 52, 54. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die axialen und radialen Abstände 71 ,72,73,81 ,82 zwischen den Konturen 21 ,22 in verschie- denen Variationen festgelegt werden, um die gewünschten Drosselabschnitte zu realisieren.

Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform für einen Verdichter 1 , die im Wesentlichen der Fig. 6 entspricht, wobei jedoch die erste Kontur 21 am Rotor 3 und die zweite Kontur 22 am Gehäuse 2 ausgebildet ist. Die Drehachse 4 ist in der Mitte der zweiten Kontur 22 angeordnet.

Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform für einen Verdichter 1 , die spiegelsymmetrisch zu der Ausführungsform der Fig. 7 in Bezug auf die Strömungsrichtung 23 ausgebildet ist.

Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform, die im Wesentlichen der Ausführungsform der Fig. 5 entspricht, wobei jedoch die erste und die dritte Ringfläche 31 , 33 unterschiedliche radiale Abstände zur Drehachse 4 Drehachse 4 aufweisen. In analoger Weise weisen auch die weitere erste Ringfläche 41 und die weitere dritte Ringfläche 43 unterschiedliche radiale Höhen auf. In der dargestellten Ausführungsform überdecken sich in radialer Richtung jeweils die erste axiale Ringfläche 35 und die weitere erste radiale Ringfläche 45. Somit wird ein axialer Dichtspalt mit einem ersten axialen Abstand 81 gebildet. Zudem überdecken sich in radialer Richtung die zweite axiale Ringfläche 36 und die weitere zweite radiale Ringfläche 46. Somit wird ein zweiter axialer Dichtspalt mit einem zweiten axialen abstand 82 gebildet. Der erste axiale Dichtspalt ist in radialer Richtung gesehen länger als der zweite axiale Dichtspalt. Abhängig von der gewählten Ausführung kann auch der zweite axiale Dichtspalt länger ausgebildet sein.

Die Figuren 1 1 bis 14 zeigen verschiedene Ausführungsformen der Fig. 5, wobei sich die Ausführungsformen in der Höhe des Steges 24 bzw. in der Tiefe der Nut 28 unterscheiden. Bei den Figuren 1 1 bis 13 sind die radialen Abstände 71 ,72,73 zwischen der ersten, zweiten und dritten Ringfläche 31 , 32, 33 und der zugeordneten weiteren ersten, weiteren zweiten und weiteren dritten Ringfläche 41 , 42, 43 jeweils gleich groß ausgebildet. Die erste axiale Ringfläche 35 und die weitere erste radiale Ringfläche 45 überdecken sich in axialer Richtung. Somit wird ein axialer Dichtspalt mit einem ersten axialen Abstand 81 gebildet. Zudem überdecken sich in radialer Richtung die zweite axiale Ringfläche 36 und die weitere zweite radiale Ringfläche 46. Somit wird ein zweiter axialer Dichtspalt mit einem zweiten axialen abstand 82 gebildet. In Figur 1 1 sind die axialen Dichtspalte 91 ,92 in radialer Richtung gesehen zur Drehachse länger als in Fig. 12. In Fig. 12 sind die axialen Dichtspalte in radialer Richtung gesehen zur Drehachse 4 länger als in Figur 13, wobei die Dichtspalte in Fig. 13 in radialer Richtung gesehen länger sind als in Fig. 1 1 .

Bei Fig. 14 sind die radialen Abstände 71 ,72,73 zwischen der ersten, zweiten und dritten Ringfläche 31 ,32,33 und der zugeordneten weiteren ersten, weiteren zweiten und weiteren dritten Ringfläche 41 , 42, 43 kleiner ausgebildet als bei den Figuren 1 1 bis 13. Die axialen Abstände 81 ,82 zwischen den Seitenwänden der Nut 28 und den Seitenwänden des Steges 24 können im Bereich zwischen 50 und 250 μηη z.B. variieren. Die radialen Abstände 71 ,72,73 können z.B. im Bereich zwischen 10 μηη und 100 μηη variieren.

Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann bei den Figuren 1 1 bis 14 die erste Kontur 21 am Gehäuse und die zweite Kontur 22 am Rotor oder die erste Kontur 21 am Rotor und die zweite Kontur 22 am Gehäuse ausgebildet sein.

Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform wenigstens ein Teil der ersten oder der zweiten Kontur 21 ,22, d.h. ein Abschnitt einer Kontur, insbesondere der Steg 24 in Form eines Dichtelementes 17 ausgebildet sein. Zudem kann auch die gesamte erste und/oder zweite Kontur 21 ,22 an einem Dichtelement 17 ausgebildet sein.

Fig. 15 zeigt in einer schematischen Teilschnittdarstellung einen Teil eines Verdichters 1 , wobei das Gehäuse 2 ein Dichtelement 17 aufweist, das zwischen die Verdichterräder 5, 13 hineinragt. An einer Frontseite weist das Dichtelement 17 eine ringförmig umlaufende Nut 28 und damit die Form der zweiten Kontur 22 auf. Am Rotor 3 ist die erste Kontur 21 mit dem Steg 24 ausgebildet, der in die Nut 28 der zweiten Kontur 22 hineinragt. In dieser Ausführungsform sind weitere axialen Abstände 83, 84 zwischen den Verdichterrädern 5, 13 und dem Dichtelement 17 im Bereich zwischen 50 und 250 μηη z.B. ausgebildet. Weiterhin sind die radialen Abstände 71 ,72,73 zwischen der ersten und der zweiten Kontur 21 ,22 im Bereich des ersten, dritten und fünften Abschnittes 51 , 53, 55 im Bereich zwischen 10 und 30 μηη ausgebildet. Zudem sind die axialen Abstände 81 ,82 zwischen der ersten und der zweiten Kontur 21 , 22 im Bereich des zweiten und des vierten Abschnittes 52, 54 im Bereich zwischen 50 und 250 μηη ausgebildet.

Zudem kann die Tiefe der Nut 28 in radialer Richtung gesehen im Bereich zwi- sehen 0,5 und 3 mm oder größer liegen. Entsprechend ist die Länge des Steges

24 ausgebildet, um den gewünschten zweiten radialen Abstand 72 im dritten Abschnitt 53 zu erreichen. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die erste Kontur 21 ebenfalls in Form eines Dichtelements oder zumindest aus einem anderen Material als der Rotor und dessen Verdichterräder 5, 13 ausgebil- det sein. Beispielsweise kann die erste Kontur 21 in Form aus einem separaten

Bauteil gefertigt sein, das am Rotor 3 befestigt ist.

Fig. 16 zeigt eine weitere Ausführungsform, die im Wesentlichen der Ausführungsform der Fig. 15 entspricht, wobei jedoch die Tiefe der Ausnehmung an der Innenseite des Dichtelements 17 geringer ist. Die axialen und radialen Abstände sind beibehalten. Insbesondere kann die Tiefe der Ausnehmung im Bereich von 1 mm liegen. Zudem kann die erste Kontur 21 aus dem Material des Rotors 3 herausgearbeitet sein, wie in dem dargestellten Beispiel gezeigt. Fig. 17 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Teil eines Verdichters 1 , der ähnlich der Fig. 15 aufgebaut ist, wobei jedoch die erste Kontur 21 am Gehäuse 2 und die zweite Kontur 22 am Rotor 3 ausgebildet ist. Zudem weist die erste Kontur 21 die Besonderheit auf, dass der Steg 24 einen ersten Stegabschnitt 61 aufweist, der in radialer Richtung nach innen auf die Drehachse 4 hin in einen zweiten Stegabschnitt 62 übergeht. In axialer Richtung ist der Durchmesser des ersten Stegabschnittes 61 kleiner als der Durchmesser des zweiten Stegabschnittes 62. Beispielsweise kann der Durchmesser des ersten Stegabschnittes 61 in axialer Richtung der Drehachse 4 gesehen die Hälfte des Durchmessers des zweiten Stegabschnittes 62 aufweisen. Zudem weist der zweite Stegabschnitt 62 eine kleinere Breite in axialer Richtung der Drehachse gesehen als das Dichtelement 17 auf, das in den Freiraum zwischen den Verdichterrädern 5, 13 hineinragt. Zudem kann das Dichtelement 17 in Strömungsrichtung 23 gesehen im fünften Abschnitt 55 eine ringförmige Ausnehmung 63 aufweisen, die für eine einseitige Abflachung des Dichtelementes 17 sorgt. Anstelle des Dicht- elementes 17 kann auch das Gehäuse 2 die erste Kontur 21 aufweisen. Zudem kann auch die zweite Kontur 22 wenigstens teilweise durch ein Dichtelement 17 realisiert sein.

Fig. 18 zeigt in einer schematischen Darstellung eine vergrößerte Darstellung der Fig. 17, wobei im ersten Abschnitt 51 ein erster geringer radialer Abstand 71 zwischen der ersten und der zweiten Kontur 21 , 22 vorliegt. Anschließend verbreitert sich der Querschnitt im Bereich des zweiten Abschnittes 52, der durch die dünnere Ausbildung des ersten Stegabschnittes 61 zusätzlich vergrößert ist. Anschließend liegt im dritten Abschnitt 53 wieder ein geringer radialer zweiter Abstand 72 zwischen den Konturen 21 , 22 vor. Anschließend wird wieder ein vergrößerter Querschnitt durch die geringe Breite des ersten Stegabschnittes 61 im vierten Abschnitt 54 bereitgestellt. Im fünften Abschnitt 55 ist die Überdeckung zwischen der ersten und der zweiten Kontur gegenüber dem ersten Abschnitt 51 in axialer Richtung verkürzt. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass das Dichtelement 17 in diesem Bereich eine ringförmige Ausnehmung 63 in Form einer Abfassung aufweist. Somit wird in einem sechsten Abschnitt 56 ein relativ großer Raum zur Entspannung des Mediums im Bereich der Abfassung 63 bereitgestellt. Bei dieser Ausführungsform wird trotz des geringen Bauraums mehr Raum zur Entspannung des Mediums nach den radialen Dichtspalten, die durch die radialen Abstände 71 ,72,73 realisiert sind, erreicht.

Die verwendeten radialen Spaltdichtungen sind gegenüber axialen Deformationen oder Kräften unempfindlich. In der Ausführungsform der Figuren 17 und 18 wird eine dreimalige starke Beschleunigung durch die Abschnitte 51 , 53 und 55 und eine entsprechende nachträgliche Verzögerung des Leckagemediums in den Abschnitten 52, 53 und 56 erreicht. Die Beschleunigung wird in radialen Dichtspalten erreicht, die sich auf möglichst kleinen Radien befinden. Die nachträgliche Verzögerung wird durch eine Vergrößerung des Strömungsquerschnittes nach der Beschleunigung erreicht. Das Leckagemedium wird im ersten Abschnitt 51 stark beschleunigt, wobei im zweiten Abschnitt 52 eine Verzögerung erreicht wird. Im dritten Abschnitt 53 erfolgt wiederum eine Beschleunigung des

Leckagemediums, die im vierten Abschnitt 54 wieder verzögert wird. Entsprechend erfolgt im fünften Abschnitt 55 eine Beschleunigung, die im sechsten Abschnitt 56 wieder verzögert wird. Fig. 19 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Verdichters 1 , die im Wesentlichen der Ausführungsform der Fig. 17 entspricht, wobei jedoch im Gegensatz zur Fig. 17 der Verdichter nur ein erstes Verdichterrad 5 aufweist. Die in den Figuren dargestellten Formen für die Flächen, die den Dichtkanal 1 1 begrenzen, sind als im Querschnitt eckig ausgebildete Konturen dargestellt. Die eckigen Konturen können auch als abgerundete Konturen ausgebildet sein. Insbesondere können sich somit auch konvexe und/oder konkave Konturen zur Ausbildung des Dichtkanals 1 1 gegenüber stehen. Insbesondere kann im Quer- schnitt die Nut 28 und/oder der Steg 24 abgerundete Kanten aufweisen, so dass sich eine konkave und eine konvexe Form gegenüber stehen, um den Dichtkanal 1 1 auszubilden. Weiterhin kann im Querschnitt die Ausnehmung 18 und/oder das Dichtelement 17 abgerundete Kanten aufweisen, so dass sich eine konkave und eine konvexe Form gegenüber stehen, um den Dichtkanal 1 1 auszubilden.

Ebenso können auch die Treppenstrukturen der Figuren 7 und 8 im Querschnitt abgerundete Ecken aufweisen. Auch hier stehen sich dann konkave und konvexe Flächen gegenüber, die den Dichtkanal 1 1 begrenzen.

Zudem können auch die Flächen der Figuren, die den Dichtkanal 1 1 in radialer Richtung begrenzen und parallel zur Drehachse 4 dargestellt sind, d.h. die erste und/oder zweite und/oder dritte Ringfläche 31 ,32,33 auch nicht parallel zur Drehachse 4 ausgerichtet sein. Insbesondere können die erste und/oder zweite und/oder dritte Ringfläche 31 ,32,33 geneigt zur Drehachse 4 in unterschiedlichen Winkeln ausgerichtet sein. Weiterhin können auch die weitere erste und/oder weitere zweite und/oder weitere dritte Ringfläche 41 ,42,43, die in den Figuren parallel zur Drehachse dargestellt sind, nicht parallel zur Drehachse 4 ausgerichtet sein. Insbesondere können die weitere erste und/oder weitere zweite und/oder weitere dritte Ringfläche 41 ,42,43 in unterschiedlichen Drehwinkeln zur Drehachse 4 ausgerichtet sein.

Weiterhin können auch die Flächen der Figuren, die den Dichtkanal 1 1 in axialer Richtung begrenzen und in den Figuren senkrecht zur Drehachse dargestellt sind, nicht senkrecht zur Drehachse 4 angeordnet sein. Beispielsweise können die Flächen in unterschiedlichen Winkeln zur Drehachse 4 ausgerichtet sein. Ins- besondere können die erste und/oder die zweite axiale Ringfläche 35,36 in Winkeln ungleich 90° zur Drehachse 4 ausgerichtet sein. Weiterhin können auch die weitere erste und/oder die weitere zweite axiale Ringfläche 45,46 in Winkeln ungleich 90° zur Drehachse 4 ausgerichtet sein.