Funktionseinheit eines Verdichtersystems

Die Erfindung betrifft ein Verdichtersystem mit einer Funkti onseinheit und ein Verfahren zur Herstellung eines Verdich tersystems .

Verdichter, insbesondere Seitenkanalverdichter sind für An wendungen geeignet, bei denen Druck oder Unterdrück benötigt werden. Im Saugbetrieb decken sie den Bereich zwischen Venti latoren und Vakuum ab. Die rotierenden Teile eines Seitenka nalverdichters berühren die jeweiligen Gehäuseteile nicht. Es gibt also zwischen Gehäuseteile und den rotierenden Teilen keine Reibung. Es ist deshalb auch keine Schmierung notwen dig. Der eigentliche Verdichtungsvorgang erfolgt absolut ölfrei und staubfrei und eine Verunreinigung eines Gases fin det nicht statt. Bei Seitenkanalverdichtern saugen diese Gas an und erhöhen den Druck durch eine Reihe von Verwirbelungen, die durch Zentrifugalkraft im Seitenkanal erzeugt werden. Durch die Rotation des Laufrades, das durch einen Motor ange trieben wird, wird das Gas in den einzelnen Zellen des Lauf rades in eine Drehbewegung versetzt, während die dabei ent stehenden Zentrifugalkräfte das Gas nach außen in den Seiten kanal drücken. Auf diese Weise entstehen spiralförmige

Verwirbelungen, bei denen das Gas wiederholt verdichtet wird. Dies führt über den Verlauf des Seitenkanals zu einem nahezu linearen Druckanstieg.

Derartige Verdichtersysteme bestehen aus vielen Einzelkompo nenten, wie Seitenkanalverdichter, Antrieb, Gehäuse, Dichtun gen etc., was einen hohen Montageaufwand bedeutet. Die Ein zelteile müssen nicht nur zusammen montiert werden, sondern es muss auch darauf geachtet werden, dass u.a. die jeweiligen Abdichtungen funktionsgemäß eingebaut werden.

Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verdichtersystem, insbesondere einen Seitenkanalverdichter- System zu schaffen, das vergleichsweise einfach aufgebaut und mit verringertem Montageaufwand herstellbar ist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch ein Verdich tersystem mit einer Funktionseinheit, die zumindest folgende Komponenten aufweist,

- eine Basis für Anschlüsse,

- ein Motorgehäuse,

- ein Schalldämpfergehäuse,

- einen Fuß,

die eine einstückige Einheit bilden.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt ebenso durch ein Verfahren zur Herstellung eines Verdichtersystems mit einer Funktionseinheit die zumindest folgende Komponenten aufweist,

- eine Basis für Anschlüsse,

- ein Motorgehäuse,

- ein Schalldämpfergehäuse,

- einen Fuß,

die eine einstückige Einheit bilden, durch folgende Schritte:

- Herstellen der Funktionseinheit,

- ergänzen weiterer Komponenten, wie Verdichterschale, Um richter und/oder Anschlusskasten, Lüfterhaube, Abdeckungen.

Durch Ausbilden einer erfindungsgemäßen Funktionseinheit des Verdichtersystems, mit zumindest einer Halterung bzw. Basis für Anschlüsse, einem Motorgehäuse, mindestens einem Schall dämpfergehäuse, einem Fuß des Motorverdichters, wird nunmehr der gesamte Montageaufwand des Verdichtersystems wesentlich verringert um ein funktionsfähiges Verdichtersystem zu erhal ten .

Der Montageaufwand wird weiter verringert, wenn sogar noch eine Halbschale des Verdichtergehäuses des Verdichtersystems ebenfalls Teil der Funktionseinheit bildet, sodass die ein stückige Funktionseinheit nunmehr neben einer Halterung bzw. Basis für Anschlüsse, einem Motorgehäuse, mindestens einem Schalldämpfergehäuse, einem Fuß des Motorverdichters auch ei ne Halbschale des Verdichtergehäuses aufweist.

Diese Funktionseinheit wird durch einen Gießvorgang oder ein oder mehrere generativer Fertigungsverfahren hergestellt. Die Funktionseinheit bildet dabei eine einstückige Einheit aus. Dieses einteilige oder einstückige Herstellen setzt jedoch nicht voraus, dass die Komponenten der Funktionseinheit aus dem gleichen Material bestehen müssen. Vielmehr können unter schiedliche Komponenten aus unterschiedlichen Materialien bzw. Materialgemischen im Gießvorgang hergestellt oder insbe sondere generativ aufgebaut werden, z.B. letztlich ineinander gefügt sein.

Als generative Fertigungsverfahren eignen sich Pulverbettver fahren, wie selektives Lasersintern oder selektives Laser schmelzen ebenso wie Freiraumverfahren, Auftragsschweißen oder Metallpulverauftragsverfahren, ein Flüssigmaterialver fahren wie Stereolithographie oder ein anderes Schichtbauver fahren, z.B. 3D-Siebdruckverfahren .

Einteilig bedeutet, dass diese Komponenten einstückig herge stellt sind und damit ein gemeinsames Teil bilden, welches nicht zerstörungsfrei zerlegt werden kann.

Vorteilhafterweise weist die Funktionseinheit unbewegliche Komponenten auf, die miteinander hergestellt vergossen oder durch generative Fertigungsverfahren hergestellt werden. Da mit werden besonders Dichtstellen zwischen den einzelnen Kom ponenten der Funktionseinheit vermieden, so dass sich auch eine verbesserte thermische Anbindung der jeweiligen in der Funktionseinheit anzuordnenden Maschinenkomponenten wie

Elektromotor oder Laufrad des Seitenkanalverdichters ein stellt .

Ebenso wird eine erhöhte Steifigkeit der Funktionseinheit und damit des Verdichtersystems geschaffen, was zu weniger

Schwingungen, auch aufgrund des angegossenen Fußes führt. Die kompakte Bauweise des Verdichtersystems führt auch zu einem reduzierten Lagerabstand der sich drehenden Komponenten in nerhalb des Verdichtersystems, was auch die Steifigkeit er höht und das gesamte Verdichtersystem weniger schwingungsan fällig macht.

Die Funktionseinheit kann nachträglich bezüglich einem An schluss einer Lüfterhaube und/oder der zweiten Gehäuseschale also der zweiten Halbschale des Seitenkanalverdichters nach bearbeitet werden.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand schematisch dargestellter Ausfüh rungsbeispiele näher erläutert. Darin zeigen:

FIG 1 bis FIG 5 unterschiedliche Funktionseinheiten aus un terschiedlichen Perspektiven,

FIG 6 und FIG 7 Verdichtersysteme mit unterschiedlichen Funk tionseinheiten .

FIG 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine Aus führung einer Funktionseinheit 2, die eine Basis 4 eines An schlusskastens 3 zeigt, ebenso wie ein Motorgehäuse 6, als auch eine Halbschale 5 des Verdichtergehäuses eines nicht nä her dargestellten Seitenkanalverdichters. Ebenso sind Schall dämpfergehäuse 7 zu sehen, die sich auf einem Fuß 8 des Ver dichtersystems 1 abstützen. Diese Funktionseinheit 2 ist aus einem Stück, also einstückig, aufgebaut, idealerweise aus ei nem Material, das beispielsweise durch einen Gießvorgang her stellbar ist. Ebenso lassen sich derartige Funktionseinheiten 2 auch durch generative Fertigungsverfahren aus einem oder auch unterschiedlichen Materialkomponenten hersteilen.

Die Funktionseinheit 2 bildet grundsätzlich eine einstückige Einheit aus. Dieses einteilige oder einstückige Herstellen setzt jedoch nicht voraus, dass die Komponenten der Funkti onseinheit aus dem gleichen Material bestehen müssen. Viel mehr können unterschiedliche Komponenten aus unterschiedli- chen Materialien bzw. Materialgemischen im Gießvorgang herge stellt oder insbesondere generativ aufgebaut werden, z.B. letztlich ineinander gefügt sein. Durch geeignete Material kombinationen lassen sich u.a. Schwingungsverhalten, Tempera turverteilung und Wärmeleitung der Funktionseinheit 2 und da mit des Seitenkanalverdichters grundsätzlich beeinflussen.

FIG 2 zeigt in einer weiteren perspektivischen Darstellung die Funktionseinheit 2 von FIG 1, wobei die Verdichterge häusehalbschale 5 näher dargestellt wird. In der Halbschale 5 des Verdichtergehäuses wird ein Laufrad des Verdichtersystems 1 angeordnet. Das Verdichtergehäuse selbst wird durch die Halbschale 5, also eine Gehäusehalbschale und eine zweite nicht näher dargestellte Gehäusehalbschale über die Montage vorrichtung 10 gebildet. In diesem Verdichtergehäuse ist dann im Betrieb des Seitenkanalverdichters ein Laufrad angeordnet, das durch einen Motor antreibbar ist und den Verdichtungspro zess bewirkt.

FIG 3 zeigt in einer weiteren Ausführung einer anderen Funk tionseinheit 2, die sich insbesondere an der Basis 4 des An schlusskastens 3 von den bisherigen Ausführungen unterschei det. Dabei lassen sich dort ein klassischer Klemmenkasten oder auch eine Kombination eines Umrichter-/Klemmenkastens mechanisch und/oder elektrisch kontaktierbar anordnen.

In das Motorgehäuse 6 lassen sich bei allen Ausführungen die Motoren, also Statoren und Rotoren axial einschieben. Mittels einer Antriebswelle des Motors wird dabei das Laufrad des Seitenkanalverdichters angetrieben .

FIG 4 und 5 zeigen in einer weiteren Darstellung die Funkti onseinheit 2 gemäß FIG 3. Die Gestaltung und/oder der axial nahezu durchgängige Verlauf der Rippen 9 auf der Funktions einheit 2 - auch mittels der oben beschriebenen Herstellungs verfahren - zur Kühlung des Motors und/oder des Seitenkanal verdichters führen letztendlich zu einem vergleichsweise ef fizienteren Verdichtungsprozess. FIG 6 zeigt die Funktionseinheit 2, die zu einem Verdichter system 1 durch dementsprechende weitere Komponenten ergänzt wurde. Dies sind beispielsweise eine zweite Gehäuseschale, die mit der Halbschale 5 und den Montagevorrichtungen 10 zu sammen den Verdichterkanal des Seitenkanalverdichters bilden, ebenso wie ein Anschlusskasten 3 an der Basis 4 auf dem Mo torgehäuse 6 und einer Lüfterhaube 11, ebenso wie Abdeckungen 12 des Schalldämpfergehäuses 7.

FIG 7 zeigt die Ausführungen nach FIG 3, wobei auch hier eine Lüfterhaube 11, ebenso wie die Abdeckungen 12 vorhanden sind. An der Basis 4 des Anschlusskastens 3 befindet sich hier eine Klemmenkasten-Umrichter-Anordnung, die die Leistungselektro nik des Antriebs, als auch die elektrische Kontaktierung zum Motor beinhaltet.

Eine derartige Ausgestaltung eines Verdichtersystems mit ei ner Funktionseinheit 2 gestattet nunmehr eine wärmetechnische Anbindung des Motorgehäuses 6 an das Verdichtergehäuse 5 durch die einstückige Ausführung und eine durchgehende Ver rippung 9 zwischen der Halbschale 5 und dem Motorgehäuse 6. Durch die damit verbundene Vergrößerung der Oberfläche des Verdichtersystems stellt sich insbesondere eine verbesserte Wärmeabfuhr der „hot-spots" ein, so dass auch eine Kühlung durch Konvektion verbessert wird. Des Weiteren wird die vom Lüfter im Wesentlichen generierte axiale Luftströmung entlang der Rippen 9, durch eine derartige Anordnung verbessert.

Die Funktionseinheit 2 mit Motor und Verdichtergehäuse mit den angegossenen Schalldämpfern 7 und dem Fuß 8 erhöht die Steifigkeit des gesamten Verdichtersystems 1, wodurch Schwin gungen und damit auch Geräusche reduziert werden.

Die Gesamtzahl der am Verdichtersystem 1 beteiligten Eigen frequenzen der einzelnen Komponenten wird durch Bildung und Zusammenfassen vieler Komponenten zu einer Funktionseinheit 2 reduziert. Dies vereinfacht die Montage und führt zu einer Reduzierung bisher notwendiger verschiedener Montageinrich- tungen. Durch die Funktionseinheit 2 reduzieren sich bei spielsweise die mechanischen Schnittstellen, Adapterringe, O-Ringe etc. ebenso entfallen dadurch Schraubverbindungen. Auch die Bearbeitung an den einzelnen Einzelteilen, wie Ge winde, Zentrierungen können entfallen und führen damit zu ei ner Kostenreduktion. Nicht zuletzt wird durch die Funktions einheit 2 ein kompaktes Verdichtersystem 1 bei reduziertem Bauraum und gleichzeitiger Gewichtsreduktion geschaffen.