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Patent Searching and Data


Title:
LATERAL CHANNEL COMPRESSOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/031587
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a lateral channel compressor (2) comprising a lateral channel housing (24) and an impeller (10), which can rotate inside the lateral channel housing (24) and whose impeller blades (16) are mounted on an impeller hub (8). A sealing area (29) having an impeller-side sealing surface (31a) is located in the area of the impeller hub (8) between the impeller (10) and the lateral channel housing (24). The aim of the invention is to prevent an interfering influence of deposits, particularly inside the sealing gap (30). To this end, at least one recess (32) is provided inside the impeller-side sealing surface (31a).

Inventors:
DITTMAR RUDI (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/009715
Publication Date:
April 15, 2004
Filing Date:
September 02, 2003
Export Citation:
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Assignee:
NASH ELMO IND GMBH (DE)
DITTMAR RUDI (DE)
International Classes:
F04D23/00; F04D29/08; (IPC1-7): F04D23/00; F04D29/08
Foreign References:
EP0372104A11990-06-13
US4854830A1989-08-08
DE19921765A12000-11-23
DE4244458A11993-07-01
EP0677661A11995-10-18
Attorney, Agent or Firm:
TERGAU & POHL (Nürnberg, DE)
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Claims:
Ansprüche
1. Seitenkanalverdichter (2) mit einem Seitenkanalgehäuse (24) und einem im Seitenkanalgehäuse (24) rotierbaren Laufrad (10), dessen Laufradschau feln (16) auf einer Laufradnabe (8) angeordnet sind, wobei sich im Bereich der Laufradnabe (8) zwischen dem Laufrad (10) und dem Seitenkanalge häuse (24) ein Abdichtbereich (29) mit einer laufradseitigen Dichtflä che (31 a) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass die laufradseitige Dichtfläche (31a) zumindest eine nutartige Vertie fung (32) aufweist.
2. Seitenkanalverdichter (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (32) im Wesentlichen quer zu einer Rotationsrich tung (22) des Laufrads (10) orientiert ist.
3. Seitenkanalverdichter (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (32) zu einem vom Seitenkanalgehäuse (24) umschlos senen Seitenkanalraum (26) offen ist.
4. Seitenkanalverdichter (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (32) sich über den gesamten Abdichtbereich (29) er streckt.
5. Seitenkanalverdichter (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (31 a) im Querschnitt gesehen einen stufenförmigen Verlauf aufweist und die Vertiefung (32) an den stufenförmigen Verlauf angepasst ist.
6. Seitenkanalverdichter (2) nach Anspruch 59 dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (32) in durch den stufenförmigen Verlauf gebildeten Teildichtflächen unterschiedliche Tiefen (t) aufweist.
7. Seitenkanalverdichter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (31a) im Querschnitt gesehen einen stufenförmigen Verlauf aufweist, die Vertiefung (32) diesem stufenförmigen Verlauf jedoch nur näherungsweise und unter Vermeidung von abrupten Umlenkungen folgt.
8. Seitenkanalverdichter (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (32) schräg in Richtung zu dem vom Seitenkanalge häuse (24) umschlossenen Seitenkanalraum (26) verläuft.
9. Seitenkanalverdichter (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (32) sich zunächst in Radialrichtung (30) des Lauf rads (10) erstreckt und anschließend unter Ausbildung einer Rundung (36) in den schrägen Verlauf in Richtung Seitenkanalraum (26) übergeht.
10. Seitenkanalverdichter (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer gehäuseseitigen Dichtfläche (31 b) zumindest eine nutartige Vertiefung angeordnet ist.
Description:
Seitenkanalverciichter Die Erfindung betrifft einen Seitenkanalverdichter mit einem Seitenkanalgehäuse und einem im Seitenkanalgehäuse rotierbaren Laufrad, dessen Laufradschaufeln auf einer Laufradnabe angeordnet sind, wobei sich im Bereich der Laufradnabe zwischen dem Laufrad und dem Seitenkanalgehäuse ein Abdichtbereich mit einer laufradseitigen Dichtfäche befindet.

Ein derartiger Seitenkanalverdichter ist beispielsweise aus der DE 87 04 066 U1 zu entnehmen. Im Abdichtbereich ist zwischen den rotierbaren Teilen und den feststehenden Teilen ein Dichtspalt gebildet, der mit einem vom Seitenkanalge- häuse umschlossenen Seitenkanalraum, in dem die Laufradschaufeln rotieren, verbunden ist. Bei der Förderung von mit Feststoff beladenen Fluiden, beispiels- weise bei der Förderung von mit Staub beladenen Gasen, besteht die Gefahr, dass sich im Dichtspalt Staub ablagert. Dies führt zu unerwünschten Reibungs- kräften, die unter Umständen so groß werden können, dass das Laufrad beschä- digt oder sogar blockiert wird, so dass beispielsweise ein Wiederanlauf nach einer Betriebspause nicht möglich ist. Gemäß der DE 87 04 066 U1 ist im Bereich des Dichtungsspaltes ein am Seitenkanalgehäuse angeordneter Abstreifer vor- gesehen, so dass Ablagerungen an den rotierbaren Teilen entfernt werden. Durch die Anordnung des Abstreifers verringert sich die Breite des Dichtungsspalts, so dass im Bereich des Abstreifers erhöhte Reibungskräfte auftreten können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen störenden Einfluss von Ablage- rungen zu verhindern.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch einen Seitenkanalverdichter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Danach ist vorgesehen, dass im Ab- dichtbereich eine laufradseitige Dichtfläche zumindest eine schlitz-oder nutartige Vertiefung aufweist.

Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass sich durch die Anord- nung einer und vorzugsweise mehrerer Vertiefungen geeignete Strömungsver- hältnisse im Abdichtbereich, also im Dichtspalt, ausbilden, so dass Ablagerungen auf der Wand des Gehäuses vermieden werden. Denn aufgrund der Vertiefung bildet sich beim Betrieb im Bereich der Laufradnabe, in der die Vertiefung ange- bracht ist, eine umlaufende Strömung mit hoher Geschwindigkeit aus. Diese führt dazu, dass in den Dichtspalt eingetretene Partikel sich nicht ablagern und quasi in Schwebe gehalten werden. Falls es dennoch zu Ablagerungen kommt, werden diese aufgrund der Strömungsverhältnisse wieder abgetragen. Durch die Anordnung der Vertiefung wird daher neben der Vermeidung von Ablagerungen auch ein Abschab-oder Abkratzeffekt erzielt.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Vertiefung im Wesentlichen quer zu einer Rotationsrichtung des Laufrades orientiert. Durch diese Maßnahme werden besonders effiziente Strömungsverhältnisse ausgebildet und zudem kann die Ver- tiefung in einfacher Weise den gesamten kritischen Bereich der Dichtfläche que- rend ausgebildet werden.

Bevorzugt ist die Vertiefung zu dem vom Seitenkanalgehäuse umschlossenen Seitenkanalraum, in dem die Laufradschaufeln beim Betrieb rotieren, offen. Es ist also ein offener Strömungsweg zwischen der Vertiefung und dem Seitenkanal- raum gebildet, was von Vorteil für die Ausbildung der gewünschten umlaufenden Strömung im Bereich der Laufradnabe ist.

In einer zweckdienlichen Weiterbildung erstreckt sich die Vertiefung über den ge- samten Abdichtbereich, also über die gesamte laufradseitige Dichtfläche. Dadurch ist gewährleistet, dass sich an keiner Stelle Ablagerungen ausbilden. Alternativ hierzu kann die Vertiefung natürlich auch nur auf besonders kritische Teilbereiche begrenzt sein.

Üblicherweise ist die Laufradnabe gebildet durch ein scheibenförmiges Nabenteil und einem schaufelseitigen, sich an den Rand des Nabenteils anschließenden

Tragring, auf dem die einzelnen Laufradschaufeln angeordnet sind. Der Tragring überragt das Nabenteil beidseitig, so dass die Laufradnabe im Querschnitt gese- hen im Übergangsbereich zwischen Tragring und Nabenteil T-förmig ausgebildet ist. Das Seitenkanalgehäuse ist komplementär hierzu ausgebildet, so dass der Abdichtbereich und damit der Dichtspalt einen stufenförmigen Verlauf einnimmt.

Zweckdienlicherweise ist die Vertiefung an den stufenförmigen Verlauf angepasst.

Hierdurch strömt die sich ausbildende umlaufende Strömung in der Nabe mög- lichst nahe an der gehäuseseitigen Dichtfläche vorbei und verhindert ein dortiges Ablagern in effizienter Weise.

Bevorzugt weist dabei die Vertiefung in durch den stufenförmigen Verlauf gebil- deten Teildichtflächen unterschiedliche Tiefen auf. Durch diese Maßnahme der unterschiedlichen Tiefen können die Strömungsverhältnisse innerhalb der Ver- tiefung an die jeweiligen Erfordernisses angepasst und eingestellt werden.

In einer alternativen Ausgestaltung folgt die Vertiefung dem stufenförmigen Ver- lauf nur näherungsweise und unter Vermeidung von abrupten Umlenkungen. Da- durch wird eine homogene, gleichmäßige Strömung ausgebildet und das Entste- hen von Wirbeigebieten oder Toträumen, in denen die Gefahr von Anbackungen besteht, vermieden.

Vorzugsweise verläuft zur Vermeidung von abrupten Umlenkungen die Vertiefung schräg in Richtung zu dem vom Seitenkanalgehäuse umschlossenen Seitenkanal- raum. Weiterhin ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Vertiefung unter Ausbil- dung einer Rundung von einem radialen Verlauf in Richtung des Laufrads entlang des Nabenteils in den schrägen Verlauf übergeht.

Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung ist zusätzlich auch auf der gehäuse- seitigen Dichtfläche zumindest eine nutartige Vertiefung angeordnet. Durch die Anordnung einer gehäuseseitigen Vertiefung werden Ablagerungen auf den rotie- renden Teilen vermieden. Für die gehäuseseitige Vertiefung gelten die gleichen Überlegungen wie für die laufradseitigen Vertiefungen. Diese gehäuseseitige Ver-

tiefung weist daher bevorzugt die gleichen vorteilhaften Ausgestaltungen wie die laufradseitige Vertiefung auf.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischen Darstellungen : Fig. 1 eine ausschnittsweise Schnittansicht durch einen Seitenkanalver- dichter, Fig. 2a eine Schnittansicht im Bereich der Laufradschaufel gemäß einer er- sten Ausführungsform und Fig. 2b eine Ansicht dieser ersten Ausführungsform in Blickrichtung Ilb-Ilb gemäß Fig. 2a, Fig. 3a, 3b zu den Fig. 2a, 2b korrespondierende Ansichten einer zweiten Aus- führungsform.

Nach Fig. 1 umfasst ein Seitenkanalverdichter 2 eine Antriebseinheit 4, über die eine Welle 6 antreibbar ist. Mit der Welle 6 ist eine Laufradnabe 8 eines Lauf- rads 10 verbunden. Die Laufradnabe 8 umfasst ein scheibenförmiges Naben- teil 12, das randseitig in einen Tragring 14 übergeht. Auf dem Tragring 14 sind Laufradschaufeln 16 angeordnet. Beim Betrieb werden über die sich in Axial- richtung 18 erstreckende Welle 6 das Laufrad 10 mit seinem sich in Radialrich- tung 20 erstreckenden Nabenteil 12 und damit die Laufradschaufeln 16 in Ro- tationsrichtung 22 angetrieben.

Das Laufrad 10 ist in einem zweiteiligen Seitenkanalgehäuse 24 angeordnet, wel- ches im Bereich der Laufradschaufeln 16 einen Seitenkanalraum 26 umschließt, in dem die Laufradschaufeln 16 beim Betrieb rotieren. Die beiden Gehäuseteile des Seitenkanalgehäuses 24 sowie das Seitenkanalgehäuse 24 und die Antriebs- einheit 4 sind mit Verbindungselementen 28 aneinander befestigt.

Der Tragring 14 weist eine größere Breite als das Nabenteil 12 auf und überlappt dieses beidseitig symmetrisch, so dass im Verbindungsbereich zwischen Trag-

ring 14 und Nabenteil 12 das Laufrad 10 eine in etwa T-förmige Querschnitts- geometrie ausbildet. Das Seitenkanalgehäuse 24 folgt dieser T-förmigen Geome- trie und ist im Bereich der Laufradnabe 8 unter Ausbildung eines Abdichtbe- reichs 29 der Kontur der Laufradnabe 8 angepasst. Der Abdichtbereich 29 weist einen Dichtspalt 30 auf, der von einer laufradseitigen Dichtfläche 31 und einer gehäuseseitigen Dichtfläche 31 b begrenzt ist.

Beim Fördern von feststoffbeladenen Fluiden besteht die Gefahr, dass in den Dichtspalt 30 Feststoffteile eindringen, sich dort ablagern und damit zu einer Stö- rung des Betriebs führen können. Um diese Ablagerungen zu vermeiden und- sofern welche entstehen sollten-die Ablagerungen auch zu entfernen, sind Vertiefungen 32 vorgesehen, wie sie in den Fig. 2a, 2b, 3a, 3b dargestellt sind. Die Vertiefungen 32 sind in den dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils an der laufradseitigen Dichtfläche 31 a ausgebildet. Sie sind lediglich an einer Seite der Laufradnabe 8 dargestellt. Um Ablagerungen auf beiden Seiten bezüglich der durch das Nabenteil 12 gebildeten Symmetrieebene zu verhindern, sind die Vertiefungen 32 beidseitig dieser Symmetrieebene ausgebildet. Dabei können die Vertiefungen 32 auf den beiden Seiten der Symmetrieebene in Rotationsrichtung 22 versetzt zueinander oder auch gleichlaufend zueinander angeordnet sein. Die einzelnen Vertiefungen 32 sind dabei bevorzugt unter bestimmten Winkelabständen insbesondere äquidistant zueinander um den gesamten Umfang der Laufradnabe 8 angeordnet. Die Vertiefungen 32 verlaufen senkrecht zur Rotationsrichtung 22 und erstrecken sich jeweils über den gesamten Abdichtbereich und insbesondere bis zum Seitenkanalraum 26, sind also zu diesem hin offen. Sie weisen eine Nuttiefe t und eine Nutbreite b auf.

Neben den dargestellten Vertiefungen 32 in der laufradseitigen Dichtfläche 31 a sind vorzugsweise zusätzlich weitere, nicht dargestellte Vertiefungen auf der gehäuseseitigen Dichtfläche 31 b angeordnet, die ähnlich oder identisch zu den laufradseitigen Vertiefungen 32 ausgebildet sind.

Wie sich insbesondere aus der Fig. 2a entnehmen lässt, weist der Abdichtbe- reich 29 einen in etwa stufenförmigen Verlauf auf. Und zwar erstreckt er sich zu- nächst in Radialrichtung 20 entlang des Nabenteils 12, verläuft anschließend in Axialrichtung 18 an der Unterseite des Tragrings 14 entlang, um anschließend wieder in ein radiales Teilstück überzugehen. Wie aus Fig. 2a zu entnehmen ist, ist die Vertiefung 32 diesem stufenförmigen Verlauf angepasst. Dabei sind für die unterschiedlichen Teilstücke unterschiedliche Nuttiefen t vorgesehen. Und zwar ist entlang des Nabenteils 12 eine deutlich geringere Nuttiefe t als unterhalb des Tragrings 14 vorgesehen. Die Vertiefung 32 weist in ihren Übergangsbereichen zwischen ihren axialen und radialen Teilstücken jeweils Rundungen 36 auf.

Beim Betrieb wird durch die Rotation des Laufrads 10 im Nabenbereich aufgrund der Anordnung der Vertiefungen 32 eine in Rotationsrichtung 22 umlaufende Strömung ausgebildet. Durch diese Strömung werden Staubpartikel, die in den Dichtspalt 30 gelangen, in Schwebe gehalten und aufgewirbelt, so dass sie sich nicht an den Wänden des Seitenkanalgehäuses 24 ablagern können bzw. derar- tige Ablagerungen abkratzen oder abtragen.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3a ist die Vertiefung 32 dem stufenförmi- gen Verlauf nur näherungsweise angepasst. Und zwar verläuft der Boden der Vertiefung 32 an der Unterseite des Tragrings 14 nicht in Axialrichtung 18, wie dies bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2a vorgesehen ist, sondern er ver- läuft zu dieser Axialrichtung 18 schräg, weist also zu dieser einen Winkel a auf.

Durch diese Maßnahme nimmt die Nuttiefe t in Richtung zum Seitenkanalraum 26 kontinuierlich zu. Gleichzeitig sind durch diese Maßnahme abrupte Übergänge zwischen den einzelnen Teilstücken der Vertiefung 32 vermieden. Wie auch be- reits beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2a geht das radiale Teilstück unter Aus- bildung einer Rundung 36 in das nunmehr schräge Teilstück über.

Die Wahl der Nuttiefe t, der Nutbreite b und des Winkels a sind innerhalb von Randbedingungen weitgehend frei wählbar. Diese Randbedingungen sind ins-

besondere der gewünschte Effekt der Vermeidung von Ablagerungen und die Beibehaltung einer gewünschten Kennlinie des Seitenkanalverdichters 2.

Bezugszeichenliste 2 Seitenkanalverdichter 4 Antriebseinheit 6 Welle 8 Laufradnabe 10 Laufrad 12 Nabenteil 14 Tragring 16 Laufradschaufel 18 Axialrichtung 20 Radialrichtung 22 Rotationsrichtung 24 Seitenkanalgehäuse 26 Seitenkanalraum 28 Verbindungselemente 29 Abdichtbereich 30 Dichtspalt 31 a laufradseitige Dichtfläche 31 b gehäuseseitige Dichtfläche 32 Vertiefung 34 Dichtfläche 36 Rundung t Nuttiefe b Nutbreite a Winkel