DE10197270T5

DE10197270T5 - Vakuumpumpe

Info

Publication number: DE10197270T5
Application number: DE10197270T
Authority: DE
Inventors: Masashi Yoshimura
Original assignee: TAIKO KIKAI IND CO; TAIKO KIKAI INDUSTRIES Co Ltd
Current assignee: TAIKO KIKAI IND CO; TAIKO KIKAI INDUSTRIES Co Ltd
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-12-14
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2021-12-15
Also published as: WO2003031820A1; US6964560B2; JP2003097463A; DE10197270B4; KR100602470B1; KR20040035886A; JP3673744B2; US20040258551A1; TW587126B

Abstract

Vakuumpumpe, die Gas in einer Richtung einer Rotorachse durch Drehen eines Paares von Schraubenrotoren mit einem Querschnitt senkrecht zu der Achse, die mit einer Epitrochoide-Kurve, einer Bogenkurve und einer archimedischen Spiralkurve ausgebildet ist, komprimiert und fördert, wobei das Paar der Schraubenrotoren, die einander in Eingriff stehen, drehbar in einem Gehäuse gelagert werden, umfasst Ausgleichskolben, die jeweils auf Wellen des Paares von Schraubenrotoren an der Einlassseite des Gehäuses angeordnet sind, wobei die Ausgleichskolben einen Aufnahmeabschnitt an einem Bereich des Schraubenrotors und einen Druckbeaufschlagungsabschnitt an einem Bereich des Ausgleichskolbens trennen, wobei eine Schubkraft der Schraubenrotoren in einem Druckbeaufschlagungszustand durch Wirkung des Förderdrucks in dem Druckbeaufschlagungsabschnitt aufgehoben wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bereich der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Vakuumpumpe, die eine Funktion der Erhöhung des Drucks zum Vakuumansaugen und zum Drucktransport durch Drehen eines Paares von Schraubenrotoren aufweist.
Beschreibung des Standes der Technik
Bei der Technologie des Lufttransports von Pulver und festen Bestandteilen (wie z.B. Spänen, feuchtem Abfall, Staub, Asche, Kohle, Schlamm, Sand, Zement und Weizenmehl) durch eine Vakuumpumpe, tendiert der Gasdruck dazu, auf 2 bis 3,5 kg/cm²G in Übereinstimmung mit der Verringerung des Rohrdurchmessers und Transports mit höherer Dichte für einen Langstreckentransport oder Volumentransport erhöht zu werden, um die Anschaffungskosten zu verringern.
Ein solcher Bereich des Gasdrucks liegt außerhalb des Bereichs eines normalen Gebläsedrucks (niedriger als der obige Druckbereich) und der Druckbereich eines Kompressors (höher als der obige Druckbereich 7 bis 8 kg/cm²G), so dass, wenn ein Gebläse für den Lufttransport verwendet wird, das Gebläse ein Mehrstufentyp sein kann, und wenn ein Kompressor für den Lufttransport verwendet wird, der Gasdruck so verringert werden kann, dass er dem Bereich des Gasdrucks entspricht.
Für den Lufttransport wird im Allgemeinen ein Verfahren durch Vakuumansaugung und Drucktransport verwendet. In dem Fall sind sowohl eine Vakuumpumpe als auch ein Kompressor erforderlich. Zum Beispiel wird Pulver in einen Abscheidertank durch die Vakuumpumpe angesaugt und mit komprimierter Luft durch ein Gebläse (Druckanstieg geringer als 1 kg/cm²G) oder durch einen Kompressor (Druckanstieg mehr als 1 kg/cm²G) transportiert, währenddessen das Pulver in den Tank mit einer konstanten Volumenrate in ein Rohr durch einen Drehschieber hineinfällt.
Wenn eine gewöhnliche Vakuumpumpe des Schraubentyps als Kompressor verwendet wird, wird ein Schraubenrotor mit einer Schubkraft (Axialkraft) Fa/4* (Da²–Db²)·Pd durch Aufnehmen des Förderdrucks Pd belastet. Die Schubkraft wird auf ein Lager an einer festen Seite des Schraubenrotors zusätzlich aufgebracht, so dass sich die Lebensdauer des Lagers stark verringern kann.
Hierbei ist Da ein Außendurchmesser einer Schraube, Db ein Fußdurchmesser der Schraube und Pd ein Förderdruck. Zum Beispiel kann eine Vakuumpumpe, die eine Lebensdauer Lh = 30000 Stunden für nur eine Vakuumpumpe eine stark verkürzte Lebensdauer Lh = wenige tausend Stunden haben, wenn die Vakuumpumpe für einen Kompressor mit einem Förderdruck von 3 kg/cm²G verwendet wird.
Daher wird durch Erhöhen eines Wellendurchmessers des Rotors für ein größeres Lager der Fußdurchmesser der Schraube vergrößert, so dass das Luftfördervolumen bei einer Drehung des Schraubenrotors verringert wird. Die Erhöhung der Drehzahl des Schraubenrotors zum Kompensieren der Verringerung verstärkt Schwingungen und Geräusche, und die Schmierfähigkeit kann erhöht werden. Alternativ dazu kann durch Vergrößern des Außendurchmessers des Schraubenrotors zum Erhöhen des Fördervolumens die Größe der Pumpe erhöht werden.
Um den obigen Nachteil zu überwinden, ist das Ziel dieser Erfindung, eine Vakuumpumpe zu schaffen, die eine Funktion der Erhöhung des Drucks aufweist, welcher eine längere Lebensdauer des Lagers haben kann, wenn die Pumpe als ein Kompressor für einen Druck von 2 bis 3,5 kg/cm²G verwendet wird, und auch als eine Vakuumpumpe durch Schließen eines Einlasses derselben verwendet werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Um das obige Ziel zu erreichen, ist eine Vakuumpumpe gemäß Anspruch 1 dieser Erfindung, die Gas in einer Richtung einer Rotorachse durch Drehung eines Paares von Schraubenrotoren komprimiert und fördert und mit einem Querschnitt versehen ist, der senkrecht zur Achse mit einer Epitrochoide-Kurve, einer Bogenkurve und einer archimedischen Spiralkurve ausgebildet ist, wobei das Paar der Schraubenrotoren drehbar gelagert in einem Gehäuse miteinander in Eingriff befindlich ist, darauf spezialisiert, dass Ausgleichskolben jeweils auf Wellen des Paares der Schraubenrotoren an der Einlassseite des Gehäuses so angeordnet sind, dass sie einen Aufnahmeabschnitt am Bereich des Schraubenrotors und einen Druckbeaufschlagungsabschnitt am Bereich des Ausgleichskolbens trennt, und dass eine Schubkraft des Schraubenrotors in einen Druckbeaufschlagungszustand durch Beanspruchen des Förderdrucks im Druckbeaufschlagungsabschnitt aufgehoben wird.
Gemäß der obigen Struktur ist der Druck an der Einlassseite niedrig und der Druck an der Förderseite ist hoch durch Drehung des Paares von Schraubenrotoren solcher Art, dass das Paar von Schraubenrotoren zu der Einlassseite hin gedrückt wird. Daher kann die Schubkraft (Kraft in Axialrichtung) auf die Lager der Welle der Schraubenrotoren wirken. Der Druck an der Förderseite wirkt jedoch auf den Ausgleichskolben, um den Ausgleichskolben zusammen mit der Welle zu der Förderseite hin zu drücken. Daher wird die Schubkraft auf das Lager aufgehoben, und das Lager kann nicht mit einer übermäßigen Kraft belastet werden.
Die Vakuumpumpe gemäß Anspruch 2 dieser Erfindung ist dadurch spezialisiert, dass in der Vakuumpumpe nach Anspruch 1 jeder Ausgleichskolben eine Vielzahl von Plattenbereichen und Räumen zwischen den jeweiligen Plattenbereichen einschließt, und dass die Plattenbereiche eines Ausgleichskolbens drehend die Räume des anderen Ausgleichskolbens durchdringen.
Entsprechend der obigen Struktur ist eine Labyrinthdichtung durch Räume zwischen der Vielzahl von Plattenbereichen so ausgebildet, dass ein Austritt durch Druck aus dem Druckabschnitt zu dem Aufnahmeabschnitt auf einen äußerst kleinen Wert begrenzt werden kann, obwohl die Außenflächen der Plattenbereiche nicht mit den Innenflächen des Aufnahmeabschnitts in Kontakt stehen. Die Plattenbereiche der beiden Ausgleichskolben sind abwechselnd so angeordnet, dass ein Austritt durch die Räume zwischen den beiden Ausgleichskolben verhindert wird.
Die Vakuumpumpe nach Anspruch 3 dieser Erfindung ist dadurch spezialisiert, dass bei der Vakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2 ein Abstand N zwischen den Achsen der Wellen durch H = (D₁ + D₂) / 2 = (Da + Db)/2 definiert wird, wobei D₁ ein Außendurchmesser des Ausgleichskolbens, D₂ ein Fußdurchmesser des Ausgleichskolbens, Da ein Außendurchmesser des Schraubenrotors und Db ein Fußdurchmesser des Schraubenrotors ist.
Entsprechend der obigen Struktur ist der Außendurchmesser D₁ des Ausgleichskolbens gleich dem Außendurchmesser Da des Schraubenrotors, und der Fußdurchmesser D₂ des Ausgleichskolbens ist gleich dem Fußdurchmesser Db des Schraubenrotors. Dadurch sind die druckbelasteten Flächen des Ausgleichskolbens und des Schraubenrotors gleich, und die Schubkräfte, die durch den Förderdruck an dem Ausgleichskolben und dem Schraubenrotor bewirkt werden, sind gleich, so dass die Schubkraft, die auf das Lager wirkt, auf sichere Weise aufgehoben wird.
Die Vakuumpumpe gemäß Anspruch 4 dieser Erfindung ist dadurch spezialisiert, dass bei der Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3 die Pumpe als ein Kompressor verwendet wird, wenn der Förderdruck auf den Ausgleichskolben wirkt, und Luft auf der Förderseite wird als Kühlluft durch eine Kühlvorrichtung zu einer Stelle hin nahe zu der Förderseite des Aufnahmeabschnitts im Bereich des Schraubenrotors angesaugt, wenn die Pumpe als eine Vakuumpumpe verwendet wird.
Wenn gemäß der obigen Struktur die Pumpe als ein Kompressor die Förderseite mit einem hohen Druck ausführt, wird ein Verschleiß des Lagers mit dem Ausgleichskolben verhindert. Wenn Luftdruck an der Einlassseite auf einen Vakuumzustand gesetzt wird und Luftdruck an der Förderseite auf einen atmosphärischen Druck für die Vakuumpumpe gesetzt wird, wird die Förderseite durch die Kühlluft von der Kühlvorrichtung gekühlt. Dadurch wird Pulver auf sichere Weise angesaugt und die Schraubenrotoren gekühlt.
Die Vakuumpumpe gemäß Anspruch 5 dieser Erfindung ist dadurch spezialisiert, dass bei einer Vakuumpumpe gemäß Anspruch 4 eine Auslassöffnung des Gehäuses mit der Kühlvorrichtung verbunden ist, und dass die Kühlvorrichtung über ein erstes Einlassventil mit dem Druckbeaufschlagungsabschnitt verbunden ist und durch ein zweites Einlassventil mit einer Position nahe der Förderseite verbunden ist, und dass beide Einlassventile ausgewählt geschlossen oder geöffnet werden zum Ausführen der Pumpe als Kompressor oder Vakuumpumpe.
Wenn entsprechend der obigen Struktur die Pumpe als Kompressor verwendet wird, wird das erste Einlassventil geschlossen und das zweite Einlassventil wird geöffnet. Wenn die Pumpe als Vakuumpumpe verwendet wird, wird das erste Einlassventil geöffnet und das zweite Einlassventil geschlossen. Ein Teil des Hochdruckgases, das aus der Auslassöffnung gefördert wird und in die Kühlvorrichtung geführt wird, wird gekühlt und durch das Einlassventil zu dem Druckbeaufschlagungsabschnitt oder der Förderseite des Aufnahmeabschnitts auf der Seite des Ausgleichskolbens transportiert. Dadurch wird der Druckbeaufschlagungsabschnitt oder die Förderseite des Aufnahmeabschnitts durch das Kühlgas gekühlt.
Die Vakuumpumpe gemäß Anspruch 6 dieser Erfindung ist dadurch spezialisiert, dass bei der Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5 eine Drosselstelle an einer Einlassöffnung des Druckbeaufschlagungsabschnitt angeordnet ist, und dass der Förderdruck durch die Drosselstelle auf den Druckbeaufschlagungsabschnitt wirkt.
Entsprechend der obigen Struktur wird verhindert, dass der Druck in dem Druckbeaufschlagungsabschnitt sich über den Bedarf erhöht. Dadurch wird eine Erhöhung des Austritts aus dem Ausgleichskolben zu dem Aufnahmeabschnitt und ein Absinken des volumetrischen Wirkungsgrads der Vakuumpumpe verhindert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer Vakuumpumpe gemäß dieser Erfindung;
2 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die einen Montagebereich eines Ausgleichskolbens der Vakuumpumpe zeigt;
3 ist eine Draufsicht, die einen Grundriss der Vakuumpumpe, eines Antriebsmechanismus und einer Rohrleitungsstruktur zeigt;
4 ist eine Zeichnung (zur Erläuterung) eines Schnitts senkrecht zur Achse, die eine Ausführungsform eines Schraubenrotors der Vakuumpumpe zeigt; und
5 ist eine Zeichnung zur Erläuterung, die eine Ausführungsform eines Zustands bei Verwendung als Vakuumpumpe zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Eine Ausführungsform gemäß dieser Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine Schnittansicht, die eine innere Struktur der Ausführungsform der Vakuumpumpe gemäß dieser Erfindung zeigt.
Die Vakuumpumpe 1 schließt eine Gruppe von rechtsgängigen spiralförmigen und linksgängigen spiralförmigen Schraubenrotoren 3, 4 ein, die miteinander in Eingriff stehend in einem aus Metall hergestellten Gehäuse 2 angeordnet sind. Die einen Enden der jeweiligen Wellen 6, 7 der Gruppe der Schraubenrotoren 3, 4 sind drehbar miteinander über jeweilige Steuerzahnräder 8 in einem Getriebegehäuseabschnitt 5 an einem Ende des Gehäuses 2 verzahnt. Die anderen Enden der jeweiligen Wellen 6, 7 der Gruppe der Schraubenrotoren 3, 4 sind durch jeweilige Lager 10 in einem Lagerdeckel 9 an dem anderen Ende des Gehäuses 2 drehbar gelagert. Eine Einlassöffnung 11 ist an dem einen Ende des Gehäuses 2 vorgesehen, und eine Auslassöffnung 12 ist an dem anderen Ende des Gehäuses 2 vorgesehen. Ein Paar von Ausgleichskolben 13, 14 sind nahe der Einlassöffnung 11 in dem Gehäuse 2 angeordnet. Ein Ausgleichskolben 13 ist auf der Welle 6 eines Schraubenrotors 3 befestigt, und der andere Ausgleichskolben 7 ist auf der Welle 7 des anderen Schraubenrotors 4 befestigt, um die jeweiligen Ausgleichskolben 13, 14 frei zusammen mit den jeweiligen Schraubenrotoren 3, 4 zu drehen. Ein Druckbeaufschlagungsabschnitt 16 ist an dem einen Ende ausgebildet, der von den Ausgleichskolben 13, 14 getrennt ist, und ein Aufnahmeabschnitt 17 ist an dem anderen Ende (Seite der Schraubenrotoren) durchgehend zu der Einlassöffnung 11 positioniert. Druckkräfte entlang der Achsen der Gruppe der Schraubenrotoren 3, 4, die durch den Förderdruck verursacht werden, werden durch den Druck aus einem Druckbeaufschlagungseinlass 15 aufgehoben, der auf die Ausgleichskolben 13, 14 so wirkt, dass eine überbeanspruchte Axiallast auf die Lager 10 verhindert wird.
Das Gehäuse 2 ist in einer Brillenform in einer breiten Richtung (senkrecht zu der Achse) ausgebildet, um die Gruppe von Schraubenrotoren 3, 4 parallel aufzunehmen, und weist die Einlassöffnung 11 an der einen Seite entlang einer Axialrichtung und die Auslassöffnung 12 an der anderen Seite auf. Die Schraubenrotoren 3, 4, die im Einzelnen in 4 später beschrieben werden, werden im Allgemeinen verwendet. Das Gehäuse 2, der Lagerdeckel 9 und der Getriebegehäuseabschnitt 5 sind luftdicht durch Trennwände 18, 19 zwischen diesen getrennt. In dieser Ausführungsform sind das Gehäuse 2 und das Getriebegehäuse (benannt mit dem Zeichen 5) integriert ausgebildet. Jeweilige Wellen 6, 7 der Gruppe der Schraubenrotoren 3, 4 durchdringen die jeweiligen Trennwände 18, 19 und stehen in den Getriebegehäuseabschnitt 5 und den Lagerdeckel 9 hervor.
An einer nahen Seite der einen Trennwand 18 werden die jeweiligen Wellen 6, 7 drehbar durch Rollenlager 20 als ein Lager gelagert und sind mit den Steuerzahnrädern 8 in dem Getriebegehäuseabschnitt 5 jeweils durch eine Passfeder und ein Abschrägungselement befestigt. Die Rollenlager 20 sind jeweils mit einem Innenring, einem Außenring und einer Vielzahl von Zylinderrollen zwischen dem Innenring und Außenring versehen, und lagern die Wellen 6, 7, so dass sie in einer Axialrichtung geringfügig beweglich sind. Daher kann die Ausdehnung in der Axialrichtung der Wellen 6, 7 durch Wärmeausdehnung beim Gebrauch absorbiert werden. Das Paar der Steuerzahnräder 8 ist miteinander in Eingriff. Der schmale Druckbeaufschlagungsabschnitt 16 (leerer Raum) ist zwischen der Trennwand 18 und den Ausgleichskolben 13, 14 ausgebildet und steht über dem Druckbeaufschlagungseinlass 15 (Einlass) mit einem Außenbereich in Verbindung.
In dem Lagerdeckel 9 außerhalb der anderen Trennwand 19 des Gehäuses 2 werden die jeweiligen Wellen 6, 7 durch Schrägkugellager 10 als die anderen Lager gelagert. Ein verlängerter Bereich einer Welle 6, der sich nach außen erstreckt, ist durch eine Doppelgleitringdichtung 21 abgedichtet und mit einem Motor 22 verbunden (3). Die Schrägkugellager 10 sind dreifach kombinierte Schrägkugellager, wobei die drei Lager eine Gruppe bilden, und zwei der drei Lager die Schubkraft aufnehmen. Jedes Lager schließt einen Innenring, einen Außenring und eine Vielzahl von Kugeln zwischen den Ringen ein. Die jeweiligen Innenringe sind auf Außenflächen der Wellen 6, 7 angepasst und befestigt, und die jeweiligen Außenringe sind in einer Halterung 23 für eine gemeinsame Verwendung befestigt, welche in einer Rahmenwand 24, die zu der Trennwand 19 übergeht, befestigt ist. In den dreifach kombinierten Schrägkugellagern 10 unterschei den sich die Kugelkontaktwinkel der beiden Lager an der Vorderseite von den Kugelkontaktwinkeln eines Lagers an der Rückseite.
Der Rollwiderstand des Schrägkugellagers 10 ist geringer als der des Rollenlagers 20, so dass das Schrägkugellager 10 für eine Drehung bei hoher Drehzahl geeignet ist. Das Rollenlager 20 ermöglicht den Wellen 6, 7 sich in Axialrichtung zu bewegen, im Unterschied zu dem Schrägkugellager 10, und nimmt eine große Last in Radialrichtung auf, nimmt aber keine Schubkraft auf. Die dreifach kombinierten Schrägkugellager können einer Schubkraft standhalten. Für eine längere Lagerlebensdauer sind die Ausgleichskolben 13, 14 vorgesehen, um die Schubkraft, die durch den Förderdruck, der auf die Schraubenrotoren 3, 4 wirkt, aufzuheben.
Die Ausgleichskolben 13, 14 sind mit einer Gruppe von rechten und linken Kolben ausgebildet, um symmetrisch herum zur Vorderseite und Rückseite angeordnet zu sein, wie in 2 gezeigt ist. Die rechten und linken Ausgleichskolben 13,14 sind durch Stapeln einer Vielzahl von scheibenförmigen Metallplatten 25 (vier Platten in dieser Ausführungsform) in der Axialrichtung aufgebaut. Die Platte 25 schließt einen Nabenbereich 25a mit kleinem Durchmesser ein, der von der Mitte der Platte hervorsteht, und schließt einen Plattenhauptkörper 25b mit einem großen Durchmesser ein (Plattenbereich), der koaxial zu dem Nabenbereich 25a befindlich ist und eine Dicke hat, die geringfügig kleiner als die des Nabenbereichs 25a ist.
Die jeweiligen Nabenbereiche 25a sind miteinander in der Axialrichtung so verbunden, dass sie die jeweiligen Plattenhauptkörper 25b parallel zueinander anordnen und ringförmige Räume 26 zwischen den jeweiligen Plattenhauptkörpern 25b schaffen. Die Plattenhauptkörper 25b des benachbarten Ausgleichskolbens (13 oder 14) sind drehbar in den Räumen 26 angeordnet. Die jeweiligen Plattenhauptkörper 25b sind zueinander mit einem kleinen Spalt in einem Nicht-Kontaktzustand zueinander positioniert. Durch Verwendung eines Materials mit einem geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten können die Spalten zwischen den beiden Ausgleichskolben 13, 14 kleiner sein, um so den Austritt zu dem Spalt zu verringern.
Die Außendurchmesser der jeweiligen Plattenhauptkörper 25b, d.h. die Außendurchmesser der Ausgleichskolben 13, 14 sind die gleichen wie die Außendurchmesser der Schraubenrotoren 3, 4. Die Außendurchmesser der jeweiligen Nabenbereiche 25a, d.h. die Fußdurchmesser der Ausgleichskolben 13, 14, sind die gleichen wie die Fußdurchmesser der Schraubenrotoren 3, 4. Ist Da als der Außendurchmesser des Schraubenrotors 3, 4 definiert, ist Db als der Fußdurchmesser des Schraubenrotors 3, 4 definiert, ist D₁ als der Außendurchmesser des Ausgleichskolbens 13, 14 definiert, ist D₂ als der Fußdurchmesser des Ausgleichskolbens 13, 14 definiert, ist H als ein Abstand zwischen Achse und der Wellen 6, 7 definiert, wird H gezeigt durch H = (D₁ + D₂)/2 = (Da + Db)/2.
Die Ausgleichskolben 13, 14 sind in einer Kreisrichtung an Innendurchmesserseiten der jeweiligen Nabenbereichen 25a auf den Wellen 6, 7 mit Passfedern 27 unbeweglich befestigt. Die vorderen Enden der Ausgleichskolben 13, 14 stoßen an eine Endfläche 28a des Fußbereichs 28 der Schraubenrotoren 3, 4 an, und die hinteren Enden der Ausgleichskolben 13, 14 stoßen an Anschlagplatten 29 an. Die Ausgleichskolben 13, 14 können sich eine kurze Strecke (nahe einem Zwischenraum des Lagers) in der Axialrichtung zusammen mit den Schraubenrotoren 3, 4 und den Wellen 6, 7 bewegen. Die Schraubenrotoren 3, 4 sind in Kreisrichtung und der Axialrichtung mit Passfedern auf den Wellen 6, 7 unbeweglich befestigt.
Die Vielzahl der Plattenhauptkörper 25b der Ausgleichskolben 13, 14 und die Räume 26 strukturieren eine Labyrinthdichtung. Dadurch wird ein Austritt durch Druck über einen Spalt h' zwischen der Außenfläche des Plattenhauptkörpers 25b und einer Innenfläche eines inneren Zylinderbereichs 30 des Gehäuses 2 durch Hinzugeben von Gasdruck (Luftdruck) aus dem Druckbeaufschlagungseinlass 15 verringert. Ein Blockieren durch Kontakt der Ausgleichskolben 13, 14 mit dem Gehäuse 2 wird durch den engen Spalt h' verhindert.
Die Ausgleichskolben 13, 14 können durch Formen einer Vielzahl von ringförmigen Räumen 26 parallel auf einem kurzen zylindrischen Metallelement statt der Vielzahl von Platten 25, falls praktikabel, hergestellt werden. Die Räume 26 zwischen den Plattenhauptkörpern 25 sind nicht zur Arbeit als eine Pumpe vorhanden, sondern sie sind zum Absichern einer Dichtung zwischen einem vorderen Raum und einem hinteren Raum, die durch die Ausgleichskolben 13, 14 getrennt sind (der Aufnahmeabschnitt 17 und der Druckbeaufschlagungsabschnitt 16) vorgesehen.
Die jeweiligen Plattenhauptkörper 25b der Ausgleichskolben 13, 14 sind drehbar miteinander in Eingriff, um einen kleinen axialen Spalt h durch abwechselndes Anordnen aufzuweisen. Ein Paar von Ausgleichskolben 13, 14 wird drehbar zusammen mit den jeweiligen Schraubenrotoren 3, 4 in dem Aufnahmeabschnitt 17 mit einer Form aufgenommen, die durch Verbinden von brillenförmigen Räumen des Gehäuses 2 in einer Radialrichtung (Figur von 8) als ein Paar von Schraubenrotoren 3, 4 ausgebildet sind. Der Druckbeaufschlagungsabschnitt 16 zwischen einer Trennwand 18 und den jeweiligen Ausgleichskolben 13, 14 in dem Gehäuse 2 steht mit dem Beaufschlagungseinlass 15 in Verbindung.
Bei der gezeigten Verbindungsstruktur der Vakuumpumpe, der äußeren Rohre und des Motors 25 in 3, ist der Druckbeaufschlagungseinlass 15 durchgehend durch eine Drosselstelle 31 als ein Drosselbereich und ein erstes Einlassventil 32 im Außenrohr 33 ausgebildet. Entlang einer Linksdrehung in 3 ist das Rohr durchgehend durch einen Filter 34 zu einer Kühlvorrichtung 35 für transportierende Luft ausgebildet, und die Kühlvorrichtung 35 für die transportierende Luft ist durch ein kurzes Rohr mit der Auslassöffnung 12 an einem vorderen Ende 2 des Gehäuses 12 durchgehend ausgebildet. Entlang einer Rechtsdrehung ist das Rohr 33 durchgehend durch das erste Einlassventil 32, ein Rückschlagventil 36 und ein zweites Einlassventil 37 zu einer Kühlluft-Einlassöffnung 38 (Einlass) durchgehend ausgebildet. Die Kühlluft-Einlassöffnung 38 ist an einer gegenüberliegenden Seite von einer 180 Grad Drehung zu der Auslassöffnung 12 in Radialrichtung und näher zu der Einlassöffnung 11 als der Auslassöffnung 12 in Axialrichtung angeordnet.
Die Auslassöffnung 12 steht mit einem Raum 17 an einem Bereich der Auslassöffnung der Schraubenrotoren 13, 14 in Verbindung, wie in 1 gezeigt ist. Die Kühlvorrichtung 35 für die transportierende Luft schließt einen Kühlwassereinlass 39, einen spiralförmigen Kühlwasserweg 40, einen Kühlwasserauslass 41 und einen darin befindlichen Luftförderweg ein, und kühlt Gas, das von der Auslassöffnung 12 gefördert wird, und transportiert das Gas zu dem Druckeinlass 32 hin. Der Filter 34 scheidet Staub von dem Gas ab, das an der Kühlvorrichtung 35 für die transportierende Luft gekühlt wird. Das erste Einlassventil 32 kann frei geöffnet und geschlossen werden. Durch einen Öffnungsvorgang des ersten Einlassventils 32 wird Gas mit einem Förderdruck durch die Drossel stelle 31 zu dem Druckbeaufschlagungsabschnitt 16 (1) an einem Bereich der Ausgleichkolben 13, 14 transportiert (während dieses Vorgangs ist das zweite Einlassventil 36 geschlossen). Die Drosselstelle 31 verhindert einen übermäßigen Druckanstieg in dem Druckbeaufschlagungsabschnitt 16 und dem Aufnahmeabschnitt 17, wenn das unter Druck stehende Gas transportiert wird (verwendet als ein Kompressor).
Das zweite Einlassventil 37 kann auch frei geöffnet und geschlossen werden. Das gekühlte Gas von der Kühlvorrichtung 35 für transportierende Luft wird von der Kühlluft-Einlassöffnung 38 in den Aufnahmeabschnitt 17 am Bereich der Auslassöffnung der Schraubenrotoren 3, 4 des Gehäuses 2 in einem Zustand des Schließens des ersten Einlassventils 32 transportiert. Das Rückschlagventil 36 verhindert eine Rückströmung des Gases aus der Kühlluft-Einlassöffnung 38 in einem Niedrigvakuumzustand.
In 3 ist das Zeichen 11 die Einlassöffnung des Gehäuses 2 und das Zeichen 22 ist der Motor. Die Einlassöffnung 11 kann durch eine Rohrleitung mit einem Abscheidertank verbunden sein, der Luft und Pulver aufnimmt, das durch Vakuum gesammelt wird. Der Motor 22 ist über eine Wellenkupplung 41 mit der Welle 6 der Antriebsseite verbunden, wie in 1 gezeigt ist.
Der Betrieb der Vakuumpumpe 1, die eine Funktion der Druckerhöhung entsprechend dieser Erfindung hat, wird im Einzelnen nachfolgend beschrieben.
Wenn die Vakuumpumpe 1 als ein Kompressor verwendet wird, wird das erste Einlassventil 32 in 3 geöffnet und das zweite Einlassventil 37 wird geschlossen. Der Schraubenrotor 3 der Antriebsseite in 1 wird durch Antreiben des Motors 32 gedreht, und gleichzeitig wird der Schraubenrotor 3 der angetriebenen Seite in einer Richtung entgegengesetzt zu der der Antriebsseite 3 über das Steuerzahnrad 8 gedreht. Dadurch wird Gas in Übereinstimmung mit der Annäherung zur Abgasseite 12 komprimiert, und der Gasdruck wird erhöht (kann z.B. 2 bis 3,5 kg/cm²/G sein).
Wenn der Druck an der Abgasseite erhöht wird, werden die jeweiligen Schraubenrotoren 3, 4 mit Axialkräften zu der Einlassseite hin entlang der Pfeile Fa, die in 2 gezeigt sind, belastet. Dadurch können die Innenringe der Lager 10 (Schrägkugellager), die an der Abgasseite an die Wellen 6, 7 der jeweiligen Schraubenrotoren 3, 4 anstoßen, ent lang der Pfeile Fa gedrückt werden, um Axialkräfte auf die Lager 10 aufzubringen (Kräfte, die die Lager beschädigen).
Herbei wird das komprimierte Gas entlang eines Pfeils von der Auslassöffnung 12 zu einem nicht gezeigten Rohr transportiert, und gleichzeitig wird ein Teil des komprimierten Gases durch die Kühlvorrichtung 35 für transportierende Luft und den Filter 34 transportiert, und durch das erste Einlassventil 32 und die Drosselstelle 31 in den Druckbeaufschlagungsabschnitt 16 an der Einlassseite der Ausgleichskolben 13, 14 transportiert. Dadurch werden die Ausgleichskolben 13, 14 an den einen Endflächen derselben mit einem Druck entlang eines Pfeils P₁, wie in 2 gezeigt ist, gleichförmig belastet, und drücken die Schraubenrotoren 3, 4 in eine Richtung entgegengesetzt zu der Axialkraft Fa, so dass die Axialkräfte Fa, die auf die Lager 10 lasten, aufgehoben werden.
Der gleiche Förderdruck wirkt gleichzeitig in die entgegengesetzten Richtungen auf die Schraubenrotoren 3, 4 und die Ausgleichskolben 13, 14, so dass die Axialkräfte auf die Schraubenrotoren 3, 4 aufgehoben werden und die Lebensdauer der Lager 10 stark verlängert wird.
Da die Rollenlager 20 Axialkräfte, wie oben erläutert, absorbieren können, werden die Rollenlager 20 nicht vollständig mit Axialkräften Fa belastet, und die Schrägkugellager 10 werden mit den gesamten Axialkräften Fa belastet.
Wenn Luft durch Druck transportiert wird, ist es erforderlich, dass die Luft, die zu dem ersten Einlassventil 32 geleitet wird, durch die Kühlvorrichtung 35 für die transportierende Luft gekühlt wird. Dadurch werden die Ausgleichskolben 13, 14 gekühlt (Einlassseite wird gekühlt). Wenn die Pumpe als eine Vakuumpumpe verwendet wird, wird das erste Einlassventil 32 geschlossen.
Definiert man Da als den Außendurchmesser des Schraubenrotors 3, 4, Db als den Fußdurchmesser des Schraubenrotors, Pd als den Förderdruck und Fa als den Axialdruck, ist die Axialkraft Fa (Da²–Db²)Pd×σ/4. Die Schraubenrotoren 3, 4 werden mit wechselnden Lasten (wiederholte Last mit der gleichen Positiv-Negativ-Amplitude) als Radiallasten in einer Radialrichtung beansprucht. Die Last ist weitaus kleiner als die zuvor erwähnten Axialkräfte, so dass die Last kein zu lösendes Problem ist.
Die Drosselstelle 31 ist zwischen dem ersten Einlassventil 32 und dem Druckbeaufschlagungseinlass 15 angeordnet. Zum Verhindern eines Drucks, der über eine Anforderung ansteigt, ist eine Druckdrosselstelle unter Berücksichtigung der Lebensdauer des Lagers 10 und des Abfallens des Wirkungsgrads durch einen Austritt über einen Spalt geschaffen, da ein Austritt durch einen Spalt von den Ausgleichskolben 13, 14 durch einen Druck in dem Druckbeaufschlagungsabschnitt 16 erhöht wird.
Im Allgemeinen ist die Austrittsrate über einen Spalt durch folgende Formel gegeben: G = 0,000313·V·F·{P1/(Z + 1,5)U1·60}.
Hierbei ist G: die Austrittsrate über einen Spalt, P₁: der Druck an einer Hochdruckseite kg/cm²ab, U: das spezifische Volumen RT/P₁ m³, R: Gaskonstante = 29,27 kgfm/kgfK, P₀: Druck an Niedrigdruckseite 1,033 kg/cm²ab, Z: Drosselstufenanzahl der Labyrinthdichtung, f: mittlere Spaltfläche der Drosselstelle, V: Strömungskoeffizient, Pc: kritischer Druck kg/cm², Pc = 0,85 P₁/(Z + 1,5). Der Hauptteil ist als Ganzes in geschweiften Klammern {und} verwendet.
Somit stellt die Drosselstelle 31 den Druck P₁ an der Hochdruckseite (Seite des Druckbeaufschlagungsabschnitts) ein und steuert die Austrittsrate über den Spalt, um eine Verringerung des volumetrischen Wirkungsgrads zu verhindern. Obwohl das Einlassventil 32 die gleiche Funktion statt der Drosselstelle 31 ausführen kann, kann das Einlassventil 32 nur so betrieben werden, dass es vollständig öffnet oder vollständig schließt durch vorheriges Drosseln mit der Drosselstelle 31, so dass die Arbeitsweise (Steuerung) einfach sein kann.
Es wird angenommen, dass die Lebensdauer des Lagers 10 Lh = 30000 Stunden oder mehr gegenüber dem Förderdruck von 2 kg/cm²G oder weniger beträgt. Wenn der Förderdruck Pd mehr als 2 kg/cm²G ist, z.B. Pd = 3,5 kg/cm²G ist, kann die Lebensdauer Lh = 30000 Stunden erreicht werden, um P₁ = 3,5 – 2 = 1,5 (kg/cm²) festzusetzen. Für den festgesetzten Druck des Druckbeaufschlagungsabschnitts 16 P₁ = 3,5 kg/cm²G ist die Lebensdauer durch Lh = (nahezu keine Aussicht, dass es kaputt geht) vorgegeben. Im Gegensatz dazu wird die Austrittsrate durch einen Spalt G aus den Ausgleichskolben 13, 14 erhöht, und der Volumenwirkungsgrad der Vakuumpumpe 1 (Kompressor) wird verringert.
Zum Erhöhen des Volumenwirkungsgrads müssen die Spalten zwischen den Außenflächen der Ausgleichskolben 13, 14 und der Innenfläche des Gehäuses 2 und die Spalten zwischen den jeweiligen Ausgleichskolben 13, 14 verengt werden, um so den Austritt über die Spalten zu verringern. Um die Spalten zu verringern, kann Gusseisen mit Kugelgraphit, z.B. Nobinite-Gusseisen, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient etwa 1/5 verglichen mit dem von normalem Eisen ist, wirksam als ein Material für den Ausgleichskolben und das Gehäuse verwendet werden. Das Material kann auch für den Schraubenrotor verwendet werden.
Wenn die Vakuumpumpe 1 zum Absaugen durch Vakuum verwendet wird, wird in 3 das erste Einlassventil 32 geschlossen und das zweite Einlassventil 37 wird geöffnet. Die Einlassöffnung 11 des Gehäuses 2 ist mit einem Tank verbunden, der Gas auf der Auslassseite und ein Lösungsmittel (Flüssigkeit) aufnimmt. Die Einlassöffnung 11 kann vollständig durch ein Einlassventil (nicht gezeigt) verschlossen werden. Das erste und zweite Einlassventil 32, 37 kann elektrisch geschaltet werden.
Ein Paar der Schraubenrotoren 3, 4 wird durch den Motor 22 in dem Fall gedreht, wenn die Pumpe als Kompressor betrieben wird, und Pulver kann in einen Abscheidertank angesaugt werden.
Nachdem ein Teil des Gases, das zu der Auslassöffnung 12 in 3 gefördert wird, zu der Kühlvorrichtung 35 für die transportierende Luft geleitet wird und gekühlt wird, wird der Teil des Gases durch den Filter 34 gefiltert, der an einer Zwischenposition des Rohrs 33 angeordnet ist, und durch das Rückschlagventil 36 von dem zweiten Einlassventil 37 zu der Kühlluft-Einlassöffnung 38 in den Aufnahmeabschnitt 17 nahe der Förderseite (180 Grad gegenüberliegende Seite zu der Auslassöffnung 12) geleitet. Dadurch werden der Aufnahmeabschnitt 17 und die Schraubenrotoren 3, 4 gekühlt, und die Kompression des Lösemittels in dem Aufnahmeabschnitt 17 wird beschleunigt, so dass die Ansaugkraft durch die Schraubenrotoren 3, 4 erhöht wird und die Pumpe in hohem Maße als Vakuumpumpe beansprucht wird.
Die Schraubenrotoren 3, 4 sind mit einer rechtsgängig spiralförmigen Antriebsseite 3 versehen, die direkt mit dem Motor 22 (3) verbunden ist, und mit einer linksgängig spiralförmig angetriebenen Seite 4 versehen, die über das Steuerzahnrad 8 gedreht wird, wie in 1 gezeigt ist. Die jeweiligen Schraubenrotoren 3, 4, die symmetrisch durch Umkehren der gleichen Form in einer 180 Grad Drehung ausgebildet sind, sind gleitend miteinander in Eingriff. Die jeweiligen Schraubenrotoren 3, 4 schließen einen Fußbereich 28 (2), einen asymmetrischen spiralförmigen Zahn 42 außerhalb des Fußbereichs 28 und die Wellen 6, 7 innerhalb des Fußbereichs 28 ein.
4 zeigt eine Schnittansicht in einer Richtung senkrecht zu der Achse von einem in Eingriff stehenden Paar von Schraubenrotoren 3, 4. Jeder spiralförmige Zahn 42 weist einen Bogenbereich 43 auf, der ein Viertelkreis eines kleinen Durchmessers einer Außenfläche des Fußbereichs 28 (2) ist, weist eine archimedische Spiralkurve 44 auf, die in ein Ende des bogenförmigen Bereichs 43 übergeht, weist eine Epitrochoide-Kurve 45 auf, die in das andere Ende des bogenförmigen Bereichs 43 übergeht und weist einen großen bogenförmigen Bereich 46 der Außenfläche des spiralförmigen Zahns auf. Auslaufende Enden der archimedischen Spiralkurve 44 und der Epitrochoide-Kurve 45 gehen gleichförmig in den großen Bogenbereich 46 über. Das Zeichen 47 in 4 zeigt einen Drehmittelpunkt.
Das Paar der Schraubenrotoren 3, 4 dreht in entgegengesetzte Richtungen zueinander, wie durch Pfeile in dem Gehäuse 2 gezeigt ist. Gas wird mit dem gleichen Volumen ohne Kompression zu einer vorbestimmten Position bewegt. Das Gas wird komprimiert, während sich die Schraubenrotoren drehen aus einer Position, wo die Auslassöffnung 12a (1), die an der Trennwand 19 des Seitengehäuses 9 angeordnet ist, durch eine Endfläche des Schraubenrotors 4 verschlossen ist, zu einer Position kurz bevor die Auslassöffnung 12a durch eine halbe Drehung geöffnet ist und abgelassen, gerade dann, wenn die Auslassöffnung 12a geöffnet ist. Eine detaillierte Erläuterung ist in der japanischen Patentanmeldung Nr. S63-36085 gezeigt.
Die Ausgleichskolben 13, 14 (1) gemäß dieser Erfindung können für eine Vakuumpumpe verwendet werden unter Verwendung von anderen Schraubenrotoren, als der Schraubenrotor, der die oben erläuterten Kurven aufweist. Nicht nur eine Vielzahl von Ausgleichskolben 13, 14, sondern auch ein Ausgleichskolben 13, 14 kann ermöglicht werden, wenn das Dichtvermögen gut genug ist. Die Vielzahl der Ausgleichskolben kann als ein Teil integriert werden. Die Anzahl der Plattenhauptkörper 25b (2) kann zwei, drei oder mehr sein. Als Labyrinthdichtung können vier Plattenhauptkörper geeignet sein.
Bei der zuvor erläuterten Ausführungsform drehen sich die Schraubenrotoren 3, 4, die Wellen 6, 7 und die Ausgleichskolben 13, 14 als ein integrierter Teil mit der gleichen Drehzahl. Die Ausgleichskolben 13, 14 können drehbar durch Drucklager gelagert sein, um von den Wellen 6, 7 getrennt zu sein. In diesem Fall ist es erforderlich, dass die Ausgleichskolben 13, 14 an die Endflächen 28a der Schraubenrotoren 3, 4 ohne Spalt und ohne Spiel in einer Axialrichtung anstoßen.
5 zeigt eine Ausführungsform eines Zustands bei der Verwendung der zuvor erläuterten Vakuumpumpe. In 5 ist das Zeichen 1 die Vakuumpumpe, die Zeichen 51 und 52 sind Geräuschdämpfer, das Zeichen 53 ist der Abscheidertank, das Zeichen 54 ist ein Drehschieber, die Zeichen 55 bis 58 sind Ventile, die Zeichen 59, 60 sind Rohre, das Zeichen 61 ist ein Ansaugschlauch und das Zeichen 62 ist ein angesaugtes Objekt, wie z.B. Pulver.
Ein erstes Ventil 55 ist an einem Ansaugseite-Rohr 59a angeordnet, das einen Geräuschdämpfer 51 mit der Einlassöffnung der Vakuumpumpe 1 verbindet. Ein zweites Ventil ist an einem Rohr 60 angeordnet, das den Tank 53 mit dem Ansaugseite-Rohr 59a verbindet. Ein drittes Ventil 57 ist an einen Mittelbereich eines Rohrs angeordnet, der ein Förderseite-Rohr 59b der Vakuumpumpe 1 mit dem Geräuschdämpfer 52 verbindet. Ein viertes Ventil 58 ist zwischen dem Tank 43 und dem Drehschieber 54 angeordnet.
Zum Ansaugen, zum Öffnen des zweiten Ventils 56 und des dritten Ventils 57 und Schließen des ersten Ventils 55 auf der entgegengesetzten Seite zu einer Richtung des Drucktransports (Richtung entlang eines Pfeils A) und dem vierten Ventil 58 unter dem Tank, betätigt ein Arbeiter die Vakuumpumpe 1, um das angesaugte Objekt 62 mit dem Ansaugschlauch 61 in den Tank 53 anzusaugen.
Für einen Drucktransport (Lufttransport) eines angesaugten Objekts 62', bei dem im Gegensatz dazu das zweite und dritte Ventil 56, 57 geschlossen wird, und das erste und vierte Ventil 55, 58 geöffnet wird, wird das angesaugte Objekt 62' in den Tank 53 mit einem konstanten Volumen in ein Basisrohr 59 durch den Drehschieber 54 und dem Drucktransport mit dem Förderdruck der Vakuumpumpe 1 durch Betreiben der Vakuumpumpe 1 fallen gelassen.
Wirkungen der Erfindung
Wenn gemäß Anspruch 1 dieser Erfindung die Pumpe als Kompressor verwendet wird, heben die Ausgleichskolben die große Schubkraft auf, die auf das Lager der Schraubenrotoren lasten. Dadurch kann die Last auf das Lager verringert werden und die Lebensdauer des Lagers kann stark verlängert werden. Somit kann die Vakuumpumpe als ein Kompressor ohne Probleme verwendet werden, der einen Förderdruck von 2 bis 3,5 kg/cm²G hat. Daher kann die Rohrleitung für das lufttransportierte Pulver oder die lufttransportierten Partikel hinsichtlich der Größe verringert werden. Ein hochdichter Transport für einen Langstreckentransport und Massentransport kann allein durch die Vakuumpumpe ohne einen Kompressor ausgeführt werden.
Gemäß Anspruch 2 dieser Erfindung wird ein Austritt von Druck aus dem Druckbeaufschlagungsabschnitt an der Seite der Ausgleichskolben zu dem Aufnahmeabschnitt auf der Seite der Schraubenrotoren auf eine äußerst kleine Menge gesteuert, so dass die Verringerung des Kompressionswirkungsgrads auf der Seite des Schraubenrotors verhindert werden kann.
Gemäß Anspruch 3 dieser Erfindung sind Bereiche, die mit dem Druck des Ausgleichskolbens und des Schraubenrotors belastet werden, gleich, so dass die Schubkräfte auf den Ausgleichskolben und den Schraubenrotor im Wert gleich sind (entgegengesetzte Richtungen der Kräfte). Dadurch wird eine Schubkraft, die auf das Lager lastet, auf sichere Weise aufgehoben und die Lebensdauer des Lagers wird auf eine sicherere Weise verbessert.
Gemäß Anspruch 4 dieser Erfindung wird eine Abnutzung des Lagers durch die Ausgleichskolben verhindert, wie oben erläutert, wenn die Pumpe als Kompressor verwen det wird. Wenn die Pumpe als Vakuumpumpe verwendet wird, wird die Auslassöffnungsseite durch Kühlluft von der Kühlvorrichtung gekühlt, so dass das Vakuumsaugen des Pulvers auf sichere Weise ausgeführt werden kann, und die Schraubenrotoren werden so gekühlt, dass eine Kontaktnahme/Blockieren der Schraubenrotoren und des Gehäuses durch die Wärmeausdehnung der Schraubenrotoren verhindert wird.
Gemäß Anspruch 5 dieser Erfindung kann ein Umschalten zwischen Kompressor und Vakuumpumpe einfach ausgeführt werden durch Betätigen jeweiliger Einlassventile, die geöffnet oder geschlossen werden. Die Kontaktnahme/das Blockieren der Ausgleichskolben und des Gehäuses durch Wärmeausdehnung der Ausgleichskolben wird durch Kühlen der Ausgleichskolben verhindert.
Gemäß Anspruch 6 dieser Erfindung wird verhindert, dass Druck in den Druckbeaufschlagungsabschnitt sich über die Anforderung hinaus erhöht. Dadurch wird eine Erhöhung des Austritts aus dem Ausgleichskolben in den Aufnahmeabschnitt und ein Absinken des volumetrischen Wirkungsgrads der Vakuumpumpe verhindert. Dadurch kann ein Aufheben der Schubkraft durch die Ausgleichskolben sicher bewirkt werden und ein Absinken des Kompressionswirkungsgrads durch die Schraubenrotoren kann verhindert werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Vakuumpumpe wird vorgestellt, die in der Lage ist, zu verhindern, dass sich die Lebensdauer der Lager durch eine Axialkraft verringert, die erzeugt wird, wenn die Pumpe als ein Druckverstärker wirkt, wobei Ausgleichskolben und auf den Wellen und der Schraubenrotoren auf der Ansaugseite eines Gehäuses installiert sind, wobei eine Speicherkammer auf der Schraubenrotorseite und die Druckbeaufschlagungskammer auf der Ausgleichskolbenseite voneinander über die Ausgleichskolben getrennt sind, und wobei ein Förderdruck auf die Druckbeaufschlagungskammer aufgebracht wird, um einer Schubkraft von den Schraubenrotoren zum Zeitpunkt eines Druckaufbaus entgegenzuwirken, und wobei der Förderdruck auf die Ausgleichskolben und aufgebracht wird, um die Vakuumpumpe als den Druckverstärker arbeiten zu lassen und als Vakuumpumpe arbeiten zu lassen, wobei das Gas auf der Förderseite als Kühlgas durch eine Kühlvorrichtung zu der Position der Schraubenrotorseite-Speicherkammer nahe der Förderseite angesaugt wird, wobei die Schraubenrotoren drehbar in dem Gehäuse in dem Zustand eines Kämmens miteinander gelagert sind und das Gas in der Rotorachserichtung durch die Drehung der Schraubenrotoren komprimiert und gefördert werden kann.

Claims

Vakuumpumpe, die Gas in einer Richtung einer Rotorachse durch Drehen eines Paares von Schraubenrotoren mit einem Querschnitt senkrecht zu der Achse, die mit einer Epitrochoide-Kurve, einer Bogenkurve und einer archimedischen Spiralkurve ausgebildet ist, komprimiert und fördert, wobei das Paar der Schraubenrotoren, die einander in Eingriff stehen, drehbar in einem Gehäuse gelagert werden, umfasst Ausgleichskolben, die jeweils auf Wellen des Paares von Schraubenrotoren an der Einlassseite des Gehäuses angeordnet sind, wobei die Ausgleichskolben einen Aufnahmeabschnitt an einem Bereich des Schraubenrotors und einen Druckbeaufschlagungsabschnitt an einem Bereich des Ausgleichskolbens trennen, wobei eine Schubkraft der Schraubenrotoren in einem Druckbeaufschlagungszustand durch Wirkung des Förderdrucks in dem Druckbeaufschlagungsabschnitt aufgehoben wird.
Vakuumpumpe nach Anspruch 1, wobei jeder Ausgleichskolben eine Vielzahl von Plattenbereichen und Räumen zwischen den jeweiligen Plattenbereichen einschließt, und wobei die Plattenbereiche des einen Ausgleichskolbens drehbar die Räume des anderen Ausgleichskolbens durchdringen.
Vakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Abstand H zwischen den Achsen der Wellen definiert ist durch N = (D₁ + D₂)/2 = (Da + Db)/2, wobei D₁ als ein Außendurchmesser des Ausgleichskolbens, D₂ als ein Fußdurchmesser des Ausgleichskolbens, Da als ein Ausgleichskolbendurchmesser des Schraubenrotors und Db als ein Fußdurchmesser des Schraubenrotors definiert ist.
Vakuumpumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Pumpe als ein Kompressor verwendet wird, wenn der Förderdruck auf den Ausgleichskolben wirkt, und Luft auf der Förderseite als Kühlluft durch eine Kühlvorrichtung zu einer Stelle nahe der Förderseite des Aufnahmeabschnitts am Bereich des Schraubenrotors angesaugt wird, wenn die Pumpe als eine Vakuumpumpe verwendet wird.
Vakuumpumpe nach Anspruch 4, wobei eine Auslassöffnung des Gehäuses mit der Kühlvorrichtung verbunden ist, und wobei die Kühlvorrichtung über ein erstes Einlassventil mit dem Druckbeaufschlagungsabschnitt und über ein zweites Einlassventil mit einer Position nahe zu der Förderseite verbunden ist und wobei beide Einlassventile ausgewählt geschlossen oder geöffnet werden, zum Arbeiten lassen der Pumpe als Kompressor oder Vakuumpumpe.
Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Drosselstelle an einer Einlassöffnung des Druckbeaufschlagungsabschnitts angeordnet ist, und wobei der Förderdruck durch die Drosselstelle auf den Druckbeaufschlagungsabschnitt wirkt.