DE60101752T2 - Verbundvakuumpumpen - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft "Hybrid"- oder Verbund-Vakuumpumpen, die zwei oder mehr Abschnitte mit unterschiedlicher Betriebsart zur Verbesserung des Betriebsbereichs der Drücke und des Durchsatzes haben, und mehr im einzelnen ölfreie (trockene) Verbund-Vakuumpumpen.
• Eine Schneckenpumpe mit zwei außen mit Schneckengängen oder Flügeln versehenen Rotoren, die in einem Pumpengehäuse montiert und für eine gegensinnige Drehung in dem Gehäuse ausgelegt sind, wobei die Rotorschneckengänge ineinander eingreifen, ist gut bekannt. Enge Toleranzen zwischen den Rotorschneckengängen an den Eingriffsstellen und mit den Innenwandflächen des Pumpengehäuses bewirken, daß zwischen einem Einlaß und einem Auslaß gepumptes Gasvolumen zwischen den Gewindegängen der Rotoren und der Innenwandfläche des Pumpengehäuses eingeschlossen und dadurch durch die Pumpe befördert werden, während die Rotoren sich drehen.
• Solche Schneckenpumpen sind möglicherweise attraktiv, weil sie mit wenigen Arbeitskomponenten hergestellt werden können und weil sie die Fähigkeit haben, aus einer Hochvakuumumgebung am Einlaß herab auf Atmosphärendruck am Auslaß zu Pumpen. Jedoch leiden solche Schneckenpumpen an niedrigen Pumpgeschwindigkeiten bei relativ niedrigen Drücken im Bereich von 500 mb oder weniger, und zur Überwindung dieses Problems sind sie oftmals in Tandemanordnung mit einer separaten Pumpe der Roots-Bauart zum Unterstützen der Pumpgeschwindigkeit ausgestattet. Die Pumpkapazität der Roots-Pumpe kann bis zum Zehnfachen derjenigen der Schneckenpumpe betragen.
• Ein Beispiel einer Schneckenpumpe in Tandemanordnung mit einer Roots-Pumpe ist in der EP-Veröffentlichung Nr. 0 965 758 beschrieben, wo eine Roots-Stufe eine erste Kammer einer "Hyrid"-Pumpe angrenzend am Pumpeneinlaß einnimmt, und eine Schneckenpumpenstufe eine zweite Kammer dieser Pumpe angrenzend an den Pumpenauslaß einnimmt.
• Jedoch hat es sich gezeigt, daß beim Herabpumpen von hohen Einlassdrücken sich ein beträchtlicher Zwischenstufendruck zwischen der Roots- und der Schneckenpumpenstufe entwickeln kann. Dies erzeugt eine hohe Kraft auf die Schneckenpumpenrotoren und in Folge dessen auch auf die Pumpenlager.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Rotoren der Roots-Bauart so zu modifizieren, daß dieser Nachteil vermieden wird.
• Gemäß der Erfindung weist eine Verbund-Vakuumpumpe einen Schneckenpumpenabschnitt auf mit einer ersten Welle und einer davon beabstandeten und dazu parallelen zweiten Welle, die in einem Pumpengehäuse montiert sind, einem ersten Rotor, der auf der ersten Welle montiert ist, und einem zweiten Rotor, der auf der zweiten Welle montiert ist, wobei jeder Rotor im wesentlichen zylindrisch ist und auf dessen Außenfläche mindestens eine schraubenlinienförmige Schaufel bzw. ein Gewindegang gebildet ist, wobei die schraubenlinienförmigen Schaufeln oder Gewindegänge in einer ersten Kammer des Pumpengehäuses so ineinander greifen, daß die Drehbewegung der Wellen das Pumpen eines Mediums von einem Einlaß zu einem Auslaß bewirkt, und wobei die Pumpe des weiteren einen Pumpenabschnitt der Roots-Bauart mit zwei zusammenpassenden Roots-Rotoren aufweist, die ebenfalls auf den genannten Wellen montiert sind und für eine gegensinnige Drehung in einer zweiten Kammer im Pumpengehäuse ausgelegt sind, die am Einlassende der Pumpe positioniert ist, und wobei jeder Roots-Rotor eine Scheibe aufweist, die in einer Bohrung einer Trennwand drehbar ist, welche die erste und die zweite Kammer voneinander trennt. Vorzugsweise sind die Scheiben im Schnitt kreisförmig und haben einen Durchmesser, der geringfügig größer als der Mittenabstand zwischen der ersten und der zweiten Welle ist.
• Eine Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr beispielsweise beschrieben, wobei Bezug auf die Figuren der anliegenden schematischen Zeichnungen genommen wird, in denen zeigt:
• 1 einen Schnitt durch eine Verbundvakuumpumpe nach der Erfindung,
• 2 eine schematische Draufsicht eines Roots-Pumpenabschnitts der Verbundvakuumpumpe nach 1, und
• 3 eine perspektivische Ansicht eines Roots-Rotors, der gemäß der Erfindung modifiziert ist.
• Bezugnehmend zuerst auf 1 weist eine einheitliche Vakuumpumpe 1 ein Pumpengehäuse 6 mit einer Deckplatte 8 und einer Bodenplatte 10 auf. Innerhalb des Pumpengehäuses 6 befindet sich eine Trennwand 12, die das Innere des Pumpengehäuses 6 in eine obere und eine untere Kammer 40, 42 unterteilt, wobei die obere (in der Darstellung) Kammer 40 einen Roots-Pumpenabschnitt 4 und die untere (in der Darstellung) Kammer 42 einen Schneckenpumpenabschnitt 2 aufnimmt. Ein Einlaß (nicht dargestellt) zur Pumpe 1 ist in der Deckplatte 1 gebildet, und ein Auslaß (nicht dargestellt) ist in der Bodenplatte 10 gebildet. Das Pumpengehäuse 6 bildet einen inneren Hohlraum in Gestalt einer Acht (siehe 1).
• Der Schneckenpumpenabschnitt zwei weist eine erste Welle 14 und mit Abstand davon und parallel dazu eine zweite Welle 16 auf. Mit der ersten Welle 14 innerhalb des Pumpengehäuses 6 drehbar montiert ist ein Rotor 18, und mit der zweiten Welle 16 drehbar innerhalb des Pumpengehäuses 6 montiert ist ein Rotor 20. Die zwei Rotoren 18, 20 haben eine etwa zylindrische Form, und auf der Außenfläche jedes Rotors ist eine kontinuierliche schraubenlinienförmige Schaufel bzw. ein Gewindegang 22, 24 gebildet, wobei diese Schaufeln bzw. Gewindegänge, wie dargestellt, ineinander greifen.
• Die Rotoren 18, 20 sind hohl und enthalten jeweils zwei beabstandete Lager 26 zur Lagerung der jeweiligen Welle 14, 16.
• Wie dargestellt, laufen die Wellen 14, 16 durch die Trennwand 12 und tragen an ihren oberen (in der Darstellung) Enden innerhalb der oberen Kammer 40 des Pumpengehäuses 6 Rotoren 32 mit Roots-Profil (siehe auch 2).
• Die Wellen 14, 16 sind um ihre Längsachsen in gegensinniger Richtung drehbar innerhalb des Pumpengehäuses 6 angeordnet, in dem die Welle 14 mit einem Antriebsmotor (nicht dargestellt) gekuppelt und in dem die Welle 16 mit der Welle 14 über ein Synchrongetriebe in ansich bekannter Weise gekuppelt ist. Die Rotoren 32 sind auf der jeweiligen Welle 14, 16 positioniert und innerhalb der oberen Kammer 40 des Pumpengehäuses 6 relativ zu den Innenwandflächen des Pumpengehäuses 6 so angeordnet, daß sie in hinsichtlich Vakuumpumpen an sich bekannter Weise ineinandergreifend zusammenwirken.
• Wie oben erwähnt, drehen sich im Betrieb die beiden Wellen 14, 16 mit der gleichen Drehzahl, aber in entgegengesetzten Richtungen. Zu Pumpendes Medium gelangt durch den Einlaß der Deckplatte 8 und wird vom Roots-Pumpenabschnitt 4 gefördert, so daß es durch die Trennwand 12 aus dem Roots-Pumpenabschnitt 4 heraus und in den Schneckenpumpenabschnitt 2 hineingelangt. Die Gesamtform der Rotoren 18, 20, und insbesondere der Flügel 22, 24 relativ zueinander und auch relativ zur Innenwandfläche des Pumpengehäuses 6 ist so berechnet, daß enge Toleranzen sichergestellt sind, so daß das Medium vom Einlaß (Oberseite, wie dargestellt) zur Bodenplatte 10 und zum darin gebildeten Auslaß gepumpt wird.
• Bezugnehmend außerdem auf 3 ist jeder Rotor 32 mit Roots-Profil gemäß der Erfindung mit einer kreisförmigen Scheibe ausgebildet oder hat eine solche daran befestigt, die in einer entsprechenden Bohrung 36 in der Trennwand 12 gelegen ist, welche den Roots-Pumpenabschnitt 4 und den Schneckenpumpenabschnitt 12 voneinander trennt.
• Vorzugsweise haben die Scheiben 34 jeweils einen Durchmesser, der geringfügig kleiner als der Mittenabstand zwischen den Wellen 14, 16 ist.
• Im Betrieb wirken die Scheiben 24 als Druckentlastungskolben, wobei die Oberfläche jeder Scheibe für irgendein unter Druck stehendes Medium zwischen den Abschnitten 2, 4 ausreichend groß ist, um eine nach oben (in der Darstellung) gerichtete Kraft auf die Unterseite (in der Darstellung) jeder Scheibe zu erzeugen und dadurch die von dem Druck auf die Schneckenrotoren 18, 20 erzeugte abwärts gerichtete Kraft auszugleichen.
• Obwohl parallele Schnecken beschrieben und in 1 der oigen Ausführungsform dargestellt sind, findet die Erfindung natürlich in gleicher Weise auf Verbund-Vakuumpumpen Anwendung, deren Schneckenpumpenabschnitt sich verjüngende Schnecken aufweist, wie sie beispielsweise in der europäischen Patentveröffentlichung Nr. 0 965 758 beschrieben und dargestellt sind.

Claims (2)

1. Verbund-Vakuumpumpe (1) mit einem Schneckenpumpenabschnitt (2) mit einer ersten Welle (14) und einer davon beabstandeten und dazu parallelen zweiten Welle (16), die in einem Pumpengehäuse montiert sind, einem ersten Rotor (18), der auf der ersten Welle montiert ist, und einem zweiten Rotor (20), der auf der zweiten Welle montiert ist, wobei jeder Rotor im wesentlichen zylindrisch ist und auf dessen Außenfläche mindestens eine schraubenlinienförmige Schaufel bzw. ein Gewindegang gebildet ist, wobei die schraubenlinienförmigen Schaufeln oder Gewindegänge in einer ersten Kammer des Pumpengehäuses so ineinander greifen, dass die Drehbewegung der Wellen das Pumpen eines Mediums von einem Einlaß zu einem Auslaß bewirkt, und wobei die Pumpe des weiteren einen Pumpenabschnitt (4) der Roots-Bauart mit zwei zusammenpassenden Roots-Rotoren (32) aufweist, die ebenfalls auf den genannten Wellen montiert sind und für eine gegensinnige Drehung in einer zweiten Kammer im Pumpengehäuse ausgelegt sind, die am Einlassende der Pumpe positioniert ist, und wobei jeder Roots-Rotor eine Scheibe (34) aufweist, die in einer Bohrung einer Trennwand (12) drehbar ist, welche die erste und die zweite Kammer voneinander trennt.
2. Verbund-Vakuumpumpe nach Anspruch 1, wobei jede Scheibe in Schnitt kreisförmig ist und einen Durchmesser hat, der geringfügig kleiner als der Mittenabstand zwischen der ersten und der zweiten Welle ist.