CN113396272A - 多级泵体以及多级气体泵 - Google Patents

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Abstract

一种多级泵体，包括第一泵送腔室(20)和第二泵送腔室(21)。连接导管(26a)使第一泵送腔室(20)的出口(27)与第二泵送腔室(21)的入口(28)连通。设置有用于循环冷却液的防漏管道(40)。连接导管(26a)是多级泵体的侧向导管。导热壁(33)部分地界定连接导管(26a)，并且具有位于外部的外表面(34)。连接导管(26a)的至少一部分在导热壁(33)的该外表面(34)和防漏管道(40)之间通过。

Description

多级泵体以及多级气体泵
技术领域
本发明涉及一种多级泵体以及多级泵，特别地，该多级泵可以是真空泵。在后文以及所附的权利要求中，术语“泵”覆盖气体驱动泵、真空泵以及压缩机，而术语“泵体”是指可以属于这种气体驱动泵、这种真空泵以及这种压缩机的部件。
背景技术
已知的是多级泵是一种包括多个连续泵送腔室的泵，其中连接导管被连接成使得在一个泵送腔室(除了最后一个泵送腔室)中的压缩气体被引导至随后的泵送腔室的入口。
在每个泵送腔室中进行的气体压缩导致了热量的释放，为了移除该热量，已经提出了各种冷却装置。
欧洲专利EP 2 626 562 B1中描述了一种多级泵，其中在两个连续泵送腔室之间的路径中，气体沿着一个板流动，该板设置有散热片，且旨在通过简单的自然对流，将热量转移到外部大气中。
在多级泵中移除在气体压缩过程中所释放的热量的另一个解决方案是使用热交换器，在每个热交换器中，气体在两个连续泵送腔室之间的行程中被冷却。文献JP 2001-27190提出了基于这种解决方案的冷却。
借助于冷却液(诸如水)的循环来冷却多级泵同样是已知的。在专利US 8,573,956B2中，冷却回路经过最终泵送腔室和倒数第二泵送腔室之间，随后经过其他泵送腔室的下方。在文献JP 2014-55580中，用于冷却液流动的直管在两个泵送腔室之间的气体连接导管中经过，或在两个连续的泵送腔室之间经过。
在文献JP 2001-20884和文献JP 2-95792-95792(JPH 0295792 A)中，也提出了借助于冷却液的冷却。这种冷却是外部冷却，其中冷却液经过泵送腔室的周围并且经过使这些泵送腔室相互连接的连接导管的周围。
上文所述的文献和专利中所描述的对多级泵的冷却所具有的效率并不完全令人满意。
发明内容
本发明的目的是至少提高热量的移除效率，该热量是当多级泵运行时，通过多级泵的多级泵体中的气体压缩产生的。
根据本发明，这个目的是借助于多级泵体实现的，所述多级泵体至少包括第一泵送腔室、第二泵送腔室、将所述第一泵送腔室的出口与所述第二泵送腔室的入口连通的连接导管、以及用于循环冷却液的防漏管道。所述连接导管是多级泵体的侧向导管，所述多级泵体包括至少一个导热壁，所述至少一个导热壁部分地界定所述连接导管，并且具有位于外部的外表面。所述连接导管的至少一部分在所述导热壁的该外表面和所述防漏管道之间经过。
每个第一泵送腔室和第二泵送腔室均被设计成用于接收能够产生朝向下游的气体运动的至少一个构件。在被泵送的气体在每个第一泵送腔室和第二泵送腔室中压缩期间，被泵送的气体升温。当所述被泵送的气体在连接导管中经过时，该气体借助于导热壁被冷却，而导热壁本身通过外界大气空气冷却。这样，通过自然对流和通过朝向外界大气空气的辐射进行所述多级泵体的第一冷却。同时，通过向在防漏管道中循环的冷却液的热转移而产生多级泵体的第二冷却。因此，产生了根据本发明的多级泵体的双重冷却。
由于冷却得到了改善，因此一个优点是本发明可以获得更好的泵送效率。特别地，通过泵送效率的提高，可以提高最大泵送流量。换句话说，本发明的一个优点是可以提高泵所能泵送的最大流量。
上文限定的多级泵体可以单独地或组合地包含一个或多个其他有利特征，特别是包含下文限定的这些特征。
优选地，所述防漏管道的至少一部分在所述连接导管与所述第一泵送腔室和所述第二泵送腔室中的至少一个之间经过。在这种情况下，在所述防漏管道中循环的冷却液同时冷却所述连接导管与所述第一泵送腔室和所述第二泵送腔室中的至少一个泵送腔室，这导致了更有效的冷却。
优选地，所述防漏管道的至少一部分在所述第一泵送腔室和所述第二泵送腔室之间经过。在这种情况下，在所述防漏管道中循环的冷却液有效地冷却所述第一泵送腔室和所述第二泵送腔室。
优选地，所述多级泵体包括使所述连接导管和所述防漏管道彼此分离的至少一个导热隔板。这种导热隔板有效地将热量从所述连接导管移除至在所述防漏管道中循环的冷却液中。
优选地，所述多级泵体包括使所述防漏管道和所述第一泵送腔室彼此分离的至少一个导热隔板。这种导热隔板有效地将热量从所述第一泵送腔室移除至在所述防漏管道中循环的冷却液中。
优选地，所述防漏管道部分地环绕所述第一泵送腔室和/或所述第二泵送腔室。在这种情况下，对所述第一泵送腔室和所述第二泵送腔室中的至少一个的冷却是非常有效的。
优选地，所述防漏管道包括用于冷却液的至少一个入口和用于所述冷却液的至少一个出口。
优选地，所述多级泵体包括用于旋转轴的至少一个轴向通道，该轴向通道的一个部段连接所述第一泵送腔室和所述第二泵送腔室。
优选地，所述多级泵体具有第一侧以及相对于所述轴向通道与所述第一侧相对的第二侧，所述连接导管经过所述多级泵体的第一侧，所述多级泵体界定将所述第一泵送腔室的出口与所述第二泵送腔室的入口连通的另一个连接导管，该另一个连接导管经过所述多级泵体的第二侧。
优选地，所述多级泵体具有第三侧以及相对于所述轴向通道与所述第三侧相对的第四侧，所述第一泵送腔室的出口位于所述多级泵体的第三侧，所述第二泵送腔室的入口位于所述多级泵体的第四侧。
优选地，所述第一泵送腔室的入口位于所述多级泵体的第四侧，所述第二泵送腔室的出口位于所述多级泵体的第三侧。
优选地，所述连接导管是第一连接导管，所述多级泵体包括第三泵送腔室和第二连接导管，所述第二连接导管是将所述第二泵送腔室的出口与所述第三泵送腔室的入口连通的导管，所述导热壁是第一导热壁，所述多级泵体至少包括第二导热壁，该第二导热壁部分地界定所述第二连接导管并且具有位于外部的外表面，所述第二连接导管的至少一部分在所述第二导热壁的该外表面和所述防漏管道之间经过。在这种情况下，所述气体在所述第一连接导管中经过时以及在所述第二连接导管中经过时均会被冷却。
优选地，所述多级泵体包括与所述轴向通道交叉或与每个轴向通道交叉的两个端部，所述导热壁的外表面形成了在所述多级泵体的两个端部之间延伸的侧表面的一部分。
优选地，所述导热壁包括两个相对的主要表面，并且这两个相对的主要表面之间具有恒定的厚度或不恒定的厚度，两个相对的主要表面中的一个是所述导热壁的外表面。
由于所述连接导管是侧向导管，因此所述连接导管将所述第一泵送腔室的出口与所述第二泵送腔室的入口连通，而不在所述第一泵送腔室和所述第二泵送腔室之间经过。
优选地，在所述连接导管的大部分长度上，所述连接导管的横截面在大体上平行于所述轴向通道的方向上是细长的。
本发明同样具有多级泵主题，所述多级泵包括如之前限定的多级泵体。所述导热壁的外表面在所述泵的外部。
上文限定的多级泵可以单独地或组合地包含一个或多个其他有利特征，特别是包含下文限定的这些特征。
优选地，所述多级泵包括用于在所述第一泵送腔室中产生朝向下游的气体移位的至少一个第一转子，用于在第二泵送腔室中产生朝向下游的气体移位的至少一个第二转子，以及承载所述第一转子和第二转子的旋转轴。
优选地，所述多级泵是凸轮泵(lobe pump)或爪泵(claw pump)或齿轮泵，而且优选地，所述多级泵包括：在第一泵送腔室中的至少一个另一个第一转子，在第二泵送腔室中的至少一个另一个第二转子以及承载所述另一个第一转子和另一个第二转子的另一个旋转轴，通过在相反的方向上驱动所述第一转子和所述另一个第一转子能够在所述第一泵送腔室中产生朝向下游的气体移位，通过在相反的方向上驱动所述第二转子和所述另一个第二转子能够通过以相反的方向驱动来在所述第二泵送腔室中产生朝向下游的气体移位。
附图说明
其他优点和特征从所附附图中表示的并且以非限制性实施例的方式给出的本发明的一个具体实施方案的描述将变得更加清楚，其中：
-图1是根据本发明的一个实施方案的多级泵的侧视图，
-图2是沿图1的II-II线的截面图，表示与图1相同的多级泵，
-图3是根据本发明的一个实施方案的多级泵体的立体图，所述多级泵体形成了图1和图2的多级泵的一部分，
-图4是沿图3的竖直平面IV的纵向截面图，表示与图3相同的多级泵体，
-图5是沿图4的水平线V-V的纵向截面图，表示与图3和图4相同的多级泵体，
-图6是沿图4的VI-VI线的横截面图，表示与图3和图4相同的多级泵体，
-图7是沿图4的VII-VII线的横截面图，表示与图3和图4相同的多级泵体，
-图8是沿图4的VIII-VIII线的横截面图，表示与图3和图4相同的多级泵体，
-图9是沿图4的IX-IX线的横截面图，表示与图3和图4相同的多级泵体，
-图10是沿图4的X-X线的横截面图，表示与图3和图4相同的多级泵体，以及
-图11是沿图4的XI-XI线的横截面图，表示与图3和图4相同的多级泵体。
具体实施方式
根据本发明的一个实施方案的多级泵1在图1中单独示出。所述多级泵包括多级泵体2，所述多级泵体的每个端部均承载一个罩3，罩3上设置有相互同步的两个电动机4和5中的一个。
从图2中可以看出，多级泵1是凸轮泵。然而，本发明并不局限于凸轮泵。例如，爪泵或齿轮泵也能够符合本发明。
多级泵1包括两个旋转轴8，所述两个旋转轴以相反的方向被旋转地驱动，其中一个旋转轴由电动机4驱动，另一个旋转轴由电动机5驱动。每个旋转轴8承载三个转子，每个转子形成一对互补转子9的一部分。每个转子9包括多个凸齿(lobe)，在所表示的实施例中所述凸齿的数量为四个。然而，转子9的凸齿的数量可以不同于四个。
在图3中单独表示了多级泵体2。所述多级泵体由两个外壳11和12组成，每个外壳均具有不连续的安装凸缘13。仅在图1中可见的是，安装在安装凸缘13处的螺钉14通过夹紧将外壳11和外壳12彼此固定。
多级泵体2包括用于冷却液的入口16，以及用于同一冷却液的两个出口17。
从图4中可以看出，多级泵体2界定多个连续的泵送腔室，所述多个连续的泵送腔室在平行于旋转轴8的方向上对齐，且所述多个连续的泵送腔室是第一泵送腔室20、在第一泵送腔室20之后的第二泵送腔室21以及在第二泵送腔室21之后的第三泵送腔室22。
在所表示的实施例中，泵送腔室20至21的数量为三个，但它们的数量可以不同于三个。
从图2中可以看出，在第一泵送腔室20中定位有一对互补转子9。类似地，在每个泵送腔室21和22中定位有一对互补转子9。为了清楚起见，多级泵1的两个旋转轴8以及转子9未在图4至图11中表示。
从图4中可以看出，多级泵1的吸入口23通过第一泵送腔室20的入口延伸，而第三泵送腔室22的出口通过多级泵1的排出口24延伸。
外壳11部分地界定第一泵送腔室20，其中罩3中的一个在多级泵体2的端部2a处的一个面上关闭。外壳11和外壳12共同界定第二泵送腔室21。外壳12部分地界定第三泵送腔室22，其中罩3中的一个在多级泵体2的端部2b处的一个面上关闭。
压缩在凹槽中的垫圈在外壳11和外壳12之间形成密封。压缩在凹槽中的垫圈在图5中带有附图标记25。
同时考虑图4和图5可以看出，两个相对于彼此对称的连接导管26a和26b将第一泵送腔室20的出口27连接至第二泵送腔室21的入口28。导管26a和26b是第一连接导管。一对相对于彼此对称的第二连接导管29a和29b将第二泵送腔室21的出口30连接至第三泵送腔室22的入口31。在图4中，箭头C象征着从吸入口23到排出口24的气体流。
第一连接导管26a和26b以及第二连接导管29a和29b是多级泵体2的侧向管道。第一连接导管26a和26b中的每一个均由侧壁部分地界定，所述侧壁是导热壁33，导热壁33具有位于多级泵1的外部的外表面34。导热壁33是第一导热壁。第二连接导管29a和29b中的每一个均由两个侧壁中的一个部分地界定，所述两个侧壁是第二导热壁36，每个第二导热壁36均具有位于多级泵1的外部的外表面37。
多级泵体2界定用于循环冷却液的防漏管道40，所述冷却液例如可以是水。
从图6中可以看出，防漏管道40与出口17连通，存在于该防漏管道中的冷却流体可以通过该出口排空。
从图7中可以看出，防漏管道40部分地包围第一泵送腔室20。
从图9中可以看出，防漏管道40部分地包围第二泵送腔室21。
从图10中可以看出，防漏管道40包括分配腔室40a，入口16进入到该分配腔室中，使得可以为防漏管道40提供冷却流体。
从图11中可以看出，防漏管道40部分地包围第三泵送腔室22。
从图5至图7中可以看出，防漏管道40经过第一泵送腔室20和第一连接导管26a之间并且经过第一泵送腔室20和第一连接导管26b之间。导热隔板42部分地界定第一连接导管26a和防漏管道40，导热搁板42使第一连接导管26a和防漏管道40彼此分离。另一个导热隔板42部分地界定第一连接导管26b和防漏管道40，另一个导热隔板42使第一连接导管26b和防漏管道40彼此分离。导热隔板43部分地界定第一泵送腔室20和防漏管道40，即导热搁板43使第一泵送腔室和防漏管道彼此分离。
当泵1运行时，由该泵1吸入的气体在第一泵送腔室20、第二泵送腔室21以及第三泵送腔室22中被压缩，在此期间气体会变热。
在第一连接导管26a和26b中经过的气体的热量通过导热壁33和导热隔板42移除。由于热量通过辐射而向外界空气的转移以及自然对流，在导热壁33的外表面34处发生第一冷却。通过在防漏管道40中循环的冷却液，在导热隔板42处实现第二冷却。因此，在第一连接导管26a和26b中经过的气体经历两种同时冷却的累加，这两种同时冷却在每个第一连接导管26a或26b的两个宽边上进行。
除了冷却导热隔板42外，在防漏管道40中循环的冷却液也冷却导热隔板43，因此通过使用该导热隔板43来冷却第一泵送腔室20。
从图5和图9中可以看出，防漏管道40经过第二泵送腔室21和第二连接导管29a之间并且经过第二泵送腔室21和第二连接导管29b之间。导热隔板45部分地界定第二连接导管29a和防漏管道40，导热搁板45使第二连接导管29a和防漏管道40彼此分离。另一个导热隔板45部分地界定第二连接导管29b和防漏管道40，另一个导热搁板45使第二连接导管29b和防漏管道40彼此分离。导热隔板46部分地界定第二泵送腔室21和防漏管道40，导热搁板46使第二泵送腔室和防漏管道彼此分离。
在第二连接导管29a和29b中经过的气体的热量通过导热壁36和导热隔板45移除。通过自然对流以及向外界空气的热量转移，在导热壁36的外表面37处发生一种冷却。通过在防漏管道40中循环的冷却液，在导热隔板45处实现另一种冷却。因此，在第二连接导管29a和29b中经过的气体经历两种同时冷却的累加，这两种同时冷却在每个第二连接导管29a或29b的两个宽边上进行。
除了冷却导热隔板45外，在防漏管道40中循环的冷却液也冷却导热隔板46，因此通过使用该导热隔板46来冷却第二泵送腔室21。
防漏管道40的一部分位于第一泵送腔室20和第二泵送腔室21之间的分离壁50中，该防漏管道在第一泵送腔室和第二泵送腔室之间经过，这导致了对这些第一泵送腔室20和第二泵送腔室21的冷却得到改善。防漏管道40的一部分位于第二泵送腔室21和第三泵送腔室23之间的分离壁51中，该防漏管道在第二泵送腔室和第三泵送腔室之间经过，这改善了对所述第二泵送腔室21和第三泵送腔室22的冷却。
在图6至图10中，分别用于其中一个旋转轴8的两个轴向通道带有附图标记53，并且直接穿过分离壁50和分离壁51。
本发明不局限于上述的实施方案。特别地，例如在根据本发明的多级泵体构成旋转叶片泵的一部分的情况下，该多级泵体可以仅包括用于单个旋转轴8的单个轴向通道53。

Claims (13)

1.多级泵体，至少包括：
第一泵送腔室(20)，
第二泵送腔室(21)，
连接导管(26a)，所述连接导管使所述第一泵送腔室(20)的出口(27)与所述第二泵送腔室(21)的入口(28)连通，以及
用于循环冷却液的防漏管道(40)，
其特征在于，所述连接导管(26a)是多级泵体的侧向导管，所述多级泵体包括至少一个导热壁(33)，所述至少一个导热壁部分地界定所述连接导管(26a)并且具有位于外部的外表面(34)，所述连接导管(26a)的至少一部分在所述导热壁(33)的该外表面(34)和所述防漏管道(40)之间经过。
2.根据权利要求1所述的多级泵体，其特征在于，所述防漏管道(40)的至少一部分在所述连接导管(26a)与所述第一泵送腔室(20)和所述第二泵送腔室(21)中的至少一个之间经过。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的多级泵体，其特征在于，所述防漏管道(40)的至少一部分在所述第一泵送腔室(20)和所述第二泵送腔室(21)之间经过。
4.根据前述权利要求中任一项所述的多级泵体，其特征在于，所述多级泵体包括使所述连接导管(26a)和所述防漏管道(40)彼此分离的至少一个导热隔板(42)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的多级泵体，其特征在于，所述多级泵体包括使所述防漏管道(40)和所述第一泵送腔室(20)彼此分离的至少一个导热隔板(43)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的多级泵体，其特征在于，所述防漏管道(40)部分地环绕所述第一泵送腔室(20)和/或所述第二泵送腔室(21)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的多级泵体，其特征在于，所述防漏管道(40)包括用于冷却液的至少一个入口(16)和用于所述冷却液的至少一个出口(17)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的多级泵体，其特征在于，所述多级泵体包括用于旋转轴(8)的至少一个轴向通道(53)，该轴向通道(53)的一个部段连接所述第一泵送腔室(20)和所述第二泵送腔室(21)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的多级泵体，其特征在于，所述多级泵体具有第一侧以及相对于所述轴向通道(53)与所述第一侧相对的第二侧，所述连接导管(26a)在所述多级泵体的第一侧上经过，所述多级泵体界定使所述第一泵送腔室(20)的出口(27)与所述第二泵送腔室(21)的入口(28)连通的另一个连接导管(26b)，该另一个连接导管(26b)在所述多级泵体的第二侧上经过。
10.根据前述权利要求中任一项所述的多级泵体，其特征在于，所述连接导管(26a)是第一连接导管(26a)，所述多级泵体包括第三泵送腔室(22)和第二连接导管(29a)，所述第二连接导管(29a)是将所述第二泵送腔室(21)的出口(30)与所述第三泵送腔室的入口(31)连通的导管，所述导热壁(33)是第一导热壁(33)，所述多级泵体包括至少一个第二导热壁(36)，该第二导热壁(36)部分地界定所述第二连接导管(29a)并且具有位于外部的外表面(37)，所述第二连接导管(29a)的至少一部分在所述第二导热壁(36)的该外表面(37)和所述防漏管道(40)之间经过。
11.多级泵，其特征在于，所述多级泵包括根据前述权利要求中任一项所述的多级泵体(2)，所述导热壁(33)的外表面(34)位于泵的外部。
12.根据权利要求11所述的多级泵，其特征在于，所述多级泵包括用于在所述第一泵送腔室(20)中产生朝向下游的气体移位的至少一个第一转子(9)，用于在第二泵送腔室(21)中产生朝向下游的气体移位的至少一个第二转子，以及承载所述第一转子和第二转子的旋转轴(8)。
13.根据权利要求11和12中任一项所述的多级泵，其特征在于，所述多级泵是凸轮泵或爪泵或齿轮泵，且所述多级泵包括：在第一泵送腔室(20)中的至少另一个第一转子(9)，在第二泵送腔室(21)中的至少另一个第二转子以及承载另一个第一转子和另一个第二转子的另一个旋转轴(8)，通过在相反的方向上驱动所述第一转子和所述另一个第一转子(9)能够在所述第一泵送腔室(20)中产生朝向下游的气体移位，通过在相反的方向上驱动所述第二转子和另一个第二转子能够在所述第二泵送腔室(21)中产生朝向下游的气体移位。
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