CN102099582B - 真空泵、特别是罗茨泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种真空泵、特别是罗茨泵，其包括设置在吸入腔(10)中的瓣轮(12)。泵的压力侧(30)通过连接通道(22)连接于吸入侧(20)。在连接通道(22)中设置阀(24)，所述阀(24)关闭贯通开口(32)。当超过压力侧(30)与吸入侧(20)之间的设定压差时所述阀自动打开。为了减小必需的空间并减小来自阀的开关噪声，将阀体实施为瓣阀(28)。

Description

真空泵、特别是罗茨泵

技术领域

本发明涉及一种真空泵、特别是旋转活塞泵或罗茨泵。

背景技术

真空泵包括泵元件，所述泵元件设置在吸入腔中并且在旋转活塞泵的情况下是以两个旋转活塞的形式设置。通过旋转活塞的旋转，将待泵送的介质从吸入腔的吸入侧传送至压力侧。旋转活塞泵的传送能力特别是由吸入侧与压力侧之间的最大压差来限定。在具有大容积泵送腔的旋转活塞泵中，该最大压差约为50mbar，而在较小的旋转活塞泵中，该压差约为80mbar。如果超过了最大压差，则可能引起旋转活塞泵、特别是驱动马达的热过应力(thermal overstressing)。为了避免出现这种过应力，一些旋转活塞泵包括将压力侧连接至吸入侧的连接通道，从而允许传送的介质从压力侧回流到吸入侧。在所述连接通道中设置阀，即，所谓的旁通管线阀。在达到预定压差时的点处，该通常为重量加载和／或弹簧加载的阀将打开。

例如从DE2844019已知这种设置在旋转活塞泵的连接通道中的阀。所述阀为盘形阀，所述盘形阀包括用于关闭连接通道中的通路开口的盘形形状的阀体。

例如，在诸如真空镀膜工艺的现代生产工艺中，必需实现非常短的工艺时间。例如，需要实现短于一分钟的循环时间。因此，在这种工艺中使用的真空泵、特别是旋转活塞泵需要在仅仅数秒内执行泵的整个操作循环。这样会导致旁通管线阀非常快地或突然地打开。由于阀盘或连接于阀的部件的撞击，因此会产生增大的操作噪声。另外，这种撞击可能导致对泵壳体的损坏。为了避免这种损坏以及减小操作噪声，已经开发了特殊的阀，其中，阀盘不仅为弹簧加载而且额外设有液压减振器。由此缓冲阀盘的快速或突然的移动。

具有或不具有液压或机械减振的盘形阀都具有必需移动很大的质量的缺点。因此，盘形阀在操作中行动迟缓。特别是在具有大容积的旋转活塞阀中，需要设置相应的大阀盘以允许足量的介质在很短的时间内通过连接通道回流。另一缺点在于盘形阀的大空间要求。这样导致了泵壳体的庞大尺寸并因此增加了成本。弹簧加载和重量加载的盘形阀的另一缺点在于由于重力加速度而需考虑安装位置。从DE2844019已知盘形阀相对于旋转活塞泵的传送方向的呈45°角度的特殊定向。由此可以至少以两个不同的安装位置安装旋转活塞泵，其中，盘形阀总是以相对于重力加速度呈45°的角度设置。

发明内容

本发明的目的是提供一种真空泵、特别是具有旋转活塞的类型的泵，通过其能够在现代生产工艺过程中实现较短的工艺时间。

上述目的通过根据本发明的技术特征实现。

而且，本发明的真空泵——特别是具有旋转活塞的类型的泵——包括设置在压力侧与吸入侧之间的连接通道中的阀。所述阀包括关闭连接通道的通路开口的弹簧加载的阀体，其中，当超过压力侧与吸入侧之间的最大压差时，阀将打开、特别是自动地打开。根据本发明，所述阀体形成为能够枢转的阀瓣。这样具有如下的特别的优点，即：可以显著地减小必需移动的质量。因此使得不仅可以实现更快的打开过程，而且特别是可以实现在阀打开的过程中显著减少噪声产生。因此避免了当打开阀时可能导致的对泵壳体的损坏。通过设置瓣阀来代替盘形阀，本发明使得可以实现更短的工艺时间。本发明的另一显著优点在于明显减小结构空间的潜力，因为阀瓣的设置免除了如下需要，即：为了将盘形阀设置于其中而对圆筒形壳体突出部的需要，所以实现该优点。相反，现在可以将瓣阀设置于例如壳体的角落区域中，使得可以明显减小泵壳体的外部尺寸。

另外，阀瓣的几何形体可以根据需要自由选择。无需设置于连接通道中并由圆形的阀板关闭的圆形的通路开口。而是，根据本发明的特别优选的实施方式，连接通道中的通路开口具有大致矩形和／或纵长形状。特别是，通路开口可以基本上沿连接通道的整个宽度延伸。优选地，此处，连接通道沿泵送腔的壳体引导并且基本上延伸跨越泵壳体和相应泵送腔的整个宽度。根据旋转活塞泵的泵送容积，连接通道的最小横截面需限定成达到如下目的，即：当产生载荷时，足量的传送介质可以通过连接通道返回至吸入侧。通过设置优选为矩形的阀瓣，当超过最大压差时能够打开连接通道的基本上整个横截面。如果设置盘形阀，则这是不可能的。

因为打开瓣阀的过程包括阀瓣绕旋转轴的枢转，这与盘形阀相反——不是整个阀盘的移位，所以必需移动的质量相当小。即使将其设置在特殊的应用中，也不需要单独的液压减振或气动减振。另外，阀体在打开时会呈现与流向平行的定向，从而将避免对抵撞击。

由于瓣阀中的运动部件的质量很小并且分布成使得阀瓣的重心位于枢轴的区域中——如由本发明的特别优选的实施方式所提供，因此瓣阀的响应性能与旋转活塞泵的安装位置无关。因为旋转活塞泵的安装位置不限于如DE2844019所述的仅两个位置，所以这对于系统的设计而言具有显著优点。相反，本发明提供了可以自由选择阀在泵内的位置和定向的特殊优点。这样允许减小结构空间。

阀瓣的枢轴优选地设置在远离泵送腔的一侧上。优选地，阀瓣的枢轴平行于泵元件的旋转轴延伸，所述泵元件在旋转活塞泵中形成为旋转活塞。因此，使得枢轴可以延伸跨越泵壳体的整个宽度。特别是，通过将枢轴设置在连接通道的远离泵送腔的一侧上，现在可以将枢轴设置在泵壳体的角落或边缘区域中。通过这种方式，瓣阀所需的结构空间可以显著减小，因此与如果设置相应的盘形阀的情况相比，允许明显较小的泵壳体的外部尺寸。

枢轴不必必需为实体转轴或轴。而是，其也可以为虚拟轴。例如，枢轴也可以以活动铰链等形式实现。另外，可以至少在枢轴的区域中由弹性材料生产阀瓣，从而当阀瓣打开时，瓣会在该区域中弹性地变形或弯曲。

另外，阀体可以是两部分设计，所述两部分优选地以摆动式门的形式构造并优选地各包括一个枢轴，所述枢轴设置成彼此相对。

另外，可以设置成将所述一个或两个枢轴设置在流动通道内，从而使得完全打开的阀瓣将设置在连接通道内并在流动方向上定向。由此，根据给定的情况，可以进一步减小结构空间。

另外，瓣阀具有较小的流动阻力，由此可以实现较小的横截面并因此实现较小的结构空间。

根据本发明，阀瓣是弹簧加载的。因此，连接于阀瓣的弹簧间接或直接地连接到阀瓣本身，或连接到与阀瓣相连的枢转臂。优选地，此处使用的弹簧为特别是围绕阀瓣枢轴的扭簧。由此，可以进一步减小瓣阀所需的结构空间。

根据泵以及特别是泵壳体的相应结构设计，有利地将阀瓣连接于枢转臂。该枢转臂进而连接于枢轴。在这种实施方式中可以设置扭簧。但是根据泵壳体的设计，设置连接于枢转臂的拉簧或压簧也是可以的并且适当的。

优选地，使用如下的弹簧，即：该弹簧的特性线在阀瓣的整个角度上基本上恒定。另外，可以设置设定元件，通过设定元件可以设定弹簧力。通过设定弹簧力可以设定使阀打开的压差。另外，可以进行弹簧力的调节以及相应的精细调节。另外，通过设置设定元件可以补偿弹簧特性的变化。设定元件例如可以是连接于扭簧的一端并可操作用以扭转扭簧的可旋转的设定旋钮。这种设定元件包括例如锁定元件并且可以绕扭簧的中心轴旋转。在使用拉簧或压簧的情况下，因为可以改变拉簧或压簧的一端的安装支座的位置，所以可以设定弹簧力。

根据本发明的特别优选的实施方式，阀体不是圆形的，而是具有大于阀体高度的宽度——其平行于泵壳体延伸。尤其优选地设置具有卵形、椭圆形或特别是矩形横截面的阀体。因此，特别地可以使得阀体平行于泵元件的旋转轴延伸。因此，尽管结构空间可以很小，但是可以实现很大的流动横截面。由于无需独立的盘形阀、单独的轴承等之间的机械连接，所以这与包括多个彼此相邻的盘形阀的布置相比是有利的。因此，阀体——其根据本发明的特别优选的实施方式仅提供一次——在平行于泵壳体的纵向方向上延伸。优选地，阀体基本上沿壳体的整个宽度、平行于泵元件的旋转轴延伸。

根据设置在特别是旋转活塞泵的真空泵中的阀——其自身也被认为是一发明——的可替代的实施方式，不执行阀体的枢转运动而是执行阀体的移位运动。根据该发明，阀体具有非圆形的横截面。而且，阀体特别是具有矩形、卵形或椭圆形形状。根据本发明，阀体具有大于其高度的宽度，其中阀体平行于泵壳体延伸。特别是，阀体的宽度在连接通道的宽度方向上延伸。尽管这种阀体不具有阀瓣的全部上述优点，但是当与盘形阀相比时会得到明显改进的阀。由于阀体的非圆形结构，因此可以实现相当大的通路开口，根据特别优选的实施方式该通路开口基本上延伸跨越连接通道的整个宽度。因此，当阀打开时将开通连接通道的大致整个横截面。因为此处可以实现的较大的通路开口，所以在阀尚未完全打开的状态中已经比在盘形阀的情况下具有明显较大的质量流流过通路开口。在这种阀体——特别是矩形阀体——中，因为矩形阀体可以基本上延伸跨越连接通道的整个宽度，所以可以在不扩大泵壳体的情况下实现相当大的通路开口。因此，也是在该实施方式中，与盘形阀相比可以显著减少噪声产生。

为了保持阀关闭直至超过最大压差，阀体是弹簧加载的，其中根据特别优选的实施方式设置拉簧。这具有避免弹簧扭结的优点。为了保持在盘形阀瓣中产生的流动阻力尽可能地低，优选地所述弹簧元件设置在阀瓣的横向边缘区域中。

优选地，阀瓣或泵壳体设有引导元件以便当瓣打开时保障阀瓣的限定运动。所述引导元件优选地设置成彼此平行并设置在阀体的运动方向上，使得在打开过程期间阀体的运动仅为平移运动。

另外，例如可以设置诸如引导轨道等的弯曲引导元件。由此，在阀瓣以类似于枢转运动的方式打开的同时，阀瓣可以沿引导轨道移动。在该实施方式中，可以以简单的方式将阀瓣移动至连接通道的边缘区域中，因此显著减小流动阻力。另外，在引导元件的相应结构的情况下，阀瓣——例如当仅部分打开时——可以用作用于流过连接通道的介质的引导板。

诸如引导销或引导轨道的所述引导元件优选地设置在阀瓣的边缘区域、特别是横向边缘区域中，使得流过通路开口的介质尽可能小地受到影响，并且因此引导元件仅产生很小的流动阻力。

另外，在所有上述实施方式中，可以跨越泵壳体的宽度设置多个阀。这样具有的优点在于给定的阀可以在多种类型的泵中使用，其中，较大的泵中的阀的数量高于较小的泵中的阀的数量。

上述发明尤其在旋转活塞泵中是有利的。通过设置相应的阀，吸入侧与压力侧之间的最大压差可以限制成使得当超过限定的最大压强时致使传送的流体从出口侧回流至吸入侧。在具有大容积泵送腔的旋转活塞泵中，最大压差约为50mbar，在较小的旋转活塞泵中，约为80mbar。从该相应地限定的限制压强开始，阀将打开。通过这种旋转活塞泵，优选地在泵的单级结构的情况下亦可以获得从250至1300m³／h的吸入能力。

附图说明

下面将通过优选实施方式并参照附图更加详细地解释本发明。

在附图中示出：

图1是旋转活塞泵的示意性截面图，

图2是设置在旋转活塞泵的连接通道中的瓣阀的放大表示，

图3是具有扭簧的瓣阀的另一实施方式的以侧视图和平面图所示的示意性简图，

图4是具有拉簧的瓣阀的另一实施方式的以侧视图所示的示意性简图，

图5是阀的另一优选实施方式的示意性侧视截面图，以及

图6是图5中示出的实施方式的沿线VI-VI的示意性侧视截面图。

具体实施方式

本发明的旋转活塞泵包括设置在泵送腔10中的两个转动活塞12。所述转动活塞12设置成绕垂直于附图平面延伸的旋转轴14旋转。转动活塞12设置在壳体16中。通过转动活塞12的动作，将介质从吸入侧20朝向压力侧30在由箭头18标出的方向上传送。

特别是为了避免过热，在壳体16中设置连接通道22，所述连接通道22在泵送腔10的旁侧延伸。连接通道22优选地沿泵壳体16的整个宽度——其竖直于附图平面延伸——伸展。因此，连接通道优选地具有矩形横截面。

在连接通道22内设置阀24。当超过压力侧30与吸入侧20之间的最大压差时，弹簧加载的阀24将自动打开，从而实现使一部分传送流体在由箭头26指示的方向上从压力侧回流到吸入侧20的效果。

所述阀24——其根据本发明形成为瓣阀——包括关闭连接通道22的矩形通路开口32的阀瓣28(图2)。所述通路开口32优选地延伸跨越连接通道22的整个宽度并且因此延伸跨越基本上整个壳体16。阀瓣28可以在由箭头36指示的方向上绕枢轴34枢转。通过围绕所述枢轴34的扭簧40，将保持力以及相应的关闭力施加到阀瓣28上。由于所述关闭力，仅当达到泵送腔10的压力侧30与吸入侧20(图1)之间的限定压差时阀14才打开。

在图示实施方式中，所述枢轴34设置在远离泵送腔10的一侧上，从而为了打开阀瓣28，阀瓣将枢转到壳体角落中。因为由此使瓣阀所需的结构空间很小，所以泵壳体16可以具有相对较小的外部尺寸。

从图3所示的示意性简图明显地看出，阀瓣28具有用于关闭同样的矩形通路开口32(图2)的矩形基本形状。阀瓣28可以通过枢转臂42连接于所述枢轴34，其中所述枢转臂支撑在刚性轴34上，或者在枢转臂固定地连接于枢轴34的情况下枢轴34以适当的方式得到支撑。在如图3所示的根据发明的瓣阀的基本实施方式中，两个枢转臂42分别连接于扭簧40，所述扭簧40围绕枢轴34并且还固定地连接于枢轴34。

在瓣阀的另一实施方式中(图4)，代替所述扭簧而设置拉簧44。所述拉簧固定地连接于壳体16并连接于枢转臂46。在图4图示的实施方式中，所述枢转臂46相对于旋转轴34设置在与瓣28相反的一侧上。瓣28通过连接元件48连接于旋转轴34。同样在图4所示的实施方式中，瓣对应于图3所示的实施方式基本上为矩形。

在图5和6所示的实施方式中，由相同的附图标记指出类似的或同样的部件。

该实施方式与参照图1至4描述的实施方式相比的主要差别在于阀24包括如下阀体50，即：当超过最大压差时所述阀体50并不枢转而是在由箭头52标出的方向上移位。为此，所述阀体50在两个横向边缘区域中连接于相应的拉簧54，其中，在图示实施方式中，所述拉簧附连于壳体的突出部56并附连在阀体50的内侧58上。阀体具有宽度b大于高度h的矩形横截面。优选地，阀体50基本上跨越连接通道22的整个宽度延伸。

当阀体50打开时——即，阀体在由箭头52标出的方向上运动期间，为了保证安全引导，图示实施方式包括形成为引导销的四个引导元件58。

为了允许阀体50的类似于枢转运动的运动，可以代替设置所述引导销58而特别地同样在阀体50的横向边缘区域中设置弯曲的、特别是环段状的引导导轨。由此，例如，可以实现阀体50在朝向壳体16的内侧60的方向上沿环形轨道等的运动。

Claims (10)

1.一种真空泵，包括：

泵元件，所述泵元件设置在泵送腔中，

连接通道，所述连接通道将所述泵送腔的压力侧连接到吸入侧，以及

阀，所述阀设置在所述连接通道中并且包括关闭通路开口的弹簧加载的阀体，当已超过所述压力侧与所述吸入侧之间的最大压差时所述阀能够被操作打开，

其中，所述阀体形成为能够枢转的阀瓣，并且

其中，所述阀瓣的重心与所述阀瓣的枢轴基本上重合。

2.如权利要求1所述的真空泵，其中，所述通路开口基本上延伸跨越所述连接通道的整个宽度。

3.如权利要求1所述的真空泵，其中，所述阀瓣的所述枢轴设置在所述连接通道的远离泵送腔的一侧上。

4.如权利要求1所述的真空泵，其中，所述阀瓣或连接于所述阀瓣的枢转臂连接到弹簧。

5.如权利要求4所述的真空泵，其中，所述弹簧形成为扭簧。

6.如权利要求4所述的真空泵，其中，所述弹簧形成为拉簧或压簧，所述拉簧或压簧连接到所述枢转臂。

7.如权利要求1所述的真空泵，其中，设置用于设定弹簧力的设定元件。

8.如权利要求1至3中的任一项所述的真空泵，其中，所述阀瓣的枢轴平行于所述泵元件的旋转轴延伸，所述泵元件形成为辊体。

9.如权利要求1所述的真空泵，其中，所述真空泵是旋转活塞泵。

10.如权利要求5所述的真空泵，其中，所述扭簧围绕所述阀瓣的枢轴。

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