DE1728282A1

DE1728282A1 - Mechanische Vakuum-Rotorpumpe vom Schraubentyp

Info

Publication number: DE1728282A1
Application number: DE19681728282
Authority: DE
Inventors: Power Basil Dixon; Henryk Wycliffe
Original assignee: Edwards High Vacuum International Ltd
Current assignee: Edwards High Vacuum International Ltd
Priority date: 1967-09-21
Filing date: 1968-09-20
Publication date: 1972-08-10
Also published as: FR1580766A; CH487343A; GB1248031A; US3677664A

Description

dr. W. Schalk · dipl.-ing. P. Wirth · dipl.-ing. G. Dannenberg DR₁V₁SCHMiED-KOWARZIK · DR. P. WE I NHOLD

6 FRANKFURT AM MAIN OR. ESCHENHEIMER STR. 39

19o September I968

Da/Gu/Fa Fall 1

Edwards High Vacuum Int. Ltd₀

Manor Royal
Crawley, Sussex /England

Mechanische Vakuum-Rotorpurape vom Schraubentyp · ^j

Diese Erfindung bezieht sich auf mechanische Rotorpumpen vom Schraubentyp.

Ein Schraubenmotorkompressor oder eine Vakuumpumpe besteht gewöhnlich aus einem Gehäuse, das zwei zylindrische und sich überschneidende Bohrungen enthält« In diesen ist ein Paar von zusammenwirkenden männlichen und weiblichen Rotoren gelagert, die schraubenförmige Felder und zwischenliegende

Züge aufweisen und die so angebracht sind, daß sie sich synchron in entgegengesetztes Richtungen drehen_e Flache Abdeckungen sind an beiden Enden des Gehäuses vorgesehen, und diese sind durch Einlasse durchbohrt, die das zu pumpende Gas einlassen und ausstoßen sollen_o Arbeitskammern sind ausgebildet, die durch Teile der Oberflächen der beiden Rotoren, durch einen Teil der zylindrischen Innenfläche des Gehäuses und gewöhnlich auch durch ein Teil der Innenfläche der Abdeckung begrenzt werden. Während der Rotation bewegen sich

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die so ausgebildeten Arbeitskammern axial entlang der Pumpe und werden fortschreitend im Volumen eingeengt, wenn sie sioh dem Auslaßende nähern, so daß ein fortlaufendes Pumpen erreicht wird.

Rotorschraubenkompressoren oder Vakuumpumpen mit verschiedenen Abmessungen sind beschrieben worden, welche die Form oder Anzahl der Felder und Züge auf den Rotoren beeinflussen

^ können, wobei der Abstand dieser Felder und Züge und die Anzahl der hintereinander angeordneten Kammern durch ein besonderes Feld mit Zug in jedem Moment bestimmt wird. Es sind Pumpen bekannt mit Feldern und Zügen, die sich in ihrer Tiefe gegen das Hoohdruckende der Pumpe hin verkürzen. Ferner sind zweistufige Pumpen bekannt, die zwei männliche und weibliche Rotorpaare aufweisen, die auf einer einzigen Welle angebracht sind, und zwar getrennt durch eine Unterteilung oder Querwand und mit der Pumpe in Serie verbunden. Rotorschraubenkompressoren und Vakuumpumpen werden gewöhnlich

™ so ausgebildet, daß sie mit kleinen Abständen zwischen den sich bewegenden Teilen arbeiten und gewöhnlich ein synchroni-

oder Zahnräder
siereiäaaGetriebe/an einem Ende der Wellen verwenden, um die Abstände zwischen den Rotoren aufrechtzuerhalten, welche normalerweise nicht geschmiert sind. Es sind jedoch Pumpen bekannt, bei denen den Rotoren 01 zum Schmieren und Abdichten zugeführt wird, und in einigen Fällen hat es sich als möglich erwiesen, ohne das synchronisieren Getriebe auszukommen. Es sind keine Pumpen für hohes Vakuum gebaut worden, obwohl die Verwendung von Pumpen zur Erzeugung eines Drucks

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von mehreren Torr absolut beschrieben worden ist.

Es ist Ziel dieser Erfindung* eine Pumpe zu schaffen, die in der Lage ist, ein höheres Vakuum als es normalerweise mit Rotorsehraubenpumpen erreichbar ist, zu erzeugen. Die Erfindung betrifft sowohl Primärpumpen, die in der lage sind, ein Vakuum von z.B. 10"^ Torr zu erzeugen, während sie direkt an die Atmosphäre abgeben, als auch Pumpen für ein höheres Vakuum, die ein sehr hohes Kompreesionsverhältnis erzeugen können, während sie Gas zu einem Druck abgeben, ™ der dutch eine Primärpumpe leicht erreichbar ist. Die Erfindung betrifft auch vollständige Pumpeinheiten für ein höheres Vakuum, die direkt bei atmosphärischem Druck abgeben können.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine mechanische Rotorvakuumpumpe vom Schraubentyp mit einem Gehäuse vorgesehen, das zwei Schraubenrotoren aufnimmt. Diese sind in entgegengesetzter Richtung drehbar, um zwischen einem ä

Niederdruckeinlaß und einem Auslaßbereich mit verhältnismäßig höherem Druck zu pumpen und zu komprimieren, indem sie die zwischen den Rotoren und dem Gehäuse gebildeten Arbeitskammern begrenzen. Der genannte Auslaßbereich höheren Drucks schließt eine Auslaßöffnung ein, in der mindestens ein ,Rückstoßventil (non-return valve) zwischen einer Arbeitskammer und dem Bereich höheren Drucks vorgesehen ist.

Das Rückstoßventil kann mit einer HilfsÖffnung verbunden sein, um eine Verbindung mit einer Arbeitskammer auf einer

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Zwischenstufe innerhalb ihrer Begrenzungen herzustellen. Dabei öffnet das Yentil, wenn ein vorbestimmter Überdruck zwischen der Arbeitskammer und der Auslaßseite der Pumpe besteht ο Vorzugsweise ist eine Vielzahl von ähnlichen Rückstoßventilen und eine entsprechende Anzahl von HilfsÖffnungen vorgesehen, welche eine Verbindung mit dem Bereich höheren Drucks auf verschiedenen Stufen der Begrenzung einer Arbeitskammer herstellen.

W In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe sind die Schraubenrotoren mit Wellen versehen, deren Lager gegen den Niederdruckeinlaß abgeschirmt sind, wobei der einzig mögliche Durchlaß für das Schmiermittel zwischen den Lagern und der ÜTiederdruckeinlaßseite zwischen der äußeren Umfangsoberfläche der Rotoren und der inneren Oberfläche des Gehäuses liegt«

Vorzugsweise weist jeder Rotor nach der bevorzugten Ausk führungsform eine Mittelbohrung auf, die am Mederdrückeinlaß der Pumpe geschlossen ist und ist drehbar an einer freitragenden Welle angebracht, die am hochdruokseitigen

i Auslaß der Pumpe gestützt wirdo

Weiterhin sieht die Erfindung eine Hochvakuum-Pumpeneinheit vor, die eine Pumpe vom Schraubentyp, wie sie oben beschrieben ist, umfaßt sowie eine Vorpumpe, die in der Lage ist, einen Druck zu erzeugen, bei dem die mittlere freie Weglänge der Moleküle des Pumpenmediums wenigstens so groß ist wie der

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Arbeitsabstand (Betriebsspiel) der Rotcen der Schraubenpumpe.

Weiterhin ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine durch öl abgedichtete Pumpe vom Schraubentyp in der erfindungsgemäßen Ausbildung vorg-esehen mit Eingangswegen für das Öl, die das öl in die Arbeitskammern einlassen, wenn diese nicht mehr mit dem ITiederdruckeinlaß in Verbindung stehen«

Die durch Öl abgedichtete Pumpe kann mit einem oder mehreren Hauptrückstrom-Auslaßventilen versehen sein sowie mit weiteren Einweg-Auslaßventilen, welche öffnen, wenn der Druck in den Arbeitskammern während deren Einengung einen vorbestimmten Wert überschreiten. Das Auslaßventil oder die Ventile können in einen oder mehrere entsprechende Ölbehälter eingetaucht werden.

So kann eine zusammengesetzte Vakuum-Pumpeneinheit eine Hochvakuumeinheit, wie oben beschrieben, unfassen_p in der die Vorpumpe eine durch öl abgedichtete Rotationspumpe umfaßte

Die zusammengesetzte Pumpeinheit kann ein einfaches Gehäuse einschließen, das zwei unter axialem Abstand voneinander angeordnete Rotorpaare aufnimmt, wobei die entsprechenden Rotoren der zwei Rotorpaare mit einer einzigen Welle versehen sind, die in Lagern drehbar ist. Die Lager sind an jedem Ende des durch Öl abgedichteten Rotors angebracht, jedoch

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sind keine Lager an der Hochvakuum-Einlaßseite der zusammengesetzten Einheit angebrachte

Die Erfindung wird im folgenden eingehender durch Beispiele beschrieben. Dabei wird bei jedem Pumpentyp auf die Zeichnung Bezug genommen, in der zeigt:

Pig. 1 eine Hochvakuumrοtorschraubenpumpe, bei der die ^ Rotoren an einer freitragenden Welle angebracht

sind;

Pig. 2 eine ähnliche Darstellung einer Hochvakuumrοtor-• schraubenpumpe, die zwei parallel angebrachte Rotorpaare aufweist, und

Mg. 3 eine ähnliche Darstellung einer zusammengesetzten Pumpeinheit mit zwei hintereinander geschalteten Pumpen·

L· Die Hochvakuumrotorschraubenpumpe der Pig. 1 bes^itzt ein Gehäuse 1, das mit einem Plansch 2, der die Verbindung mit einem auozupumpenden System herstellt sowie einer öffnung 3,

versehen ist«, die das Pumpmedium an eine Vorpumpe abgibt,/Innerhalb des Gehäuses 1 sind zwei Rotoren 4 und 5 vom Schraubentyp mit Mittelbohrungen angeordnet, die an den Enden bei 6 und 7 geschlossen sind. Diese Rotoren sind drehbar in oberen lagern 8 und 8¹ und unteren Lagern 9 und 9¹ gelagert, so daß sie sich um freitragende Wellen 10 und 10' drehen können, die an ihren unteren Enden an dem Gehäuse verbunden sind. Die unteren Enden der Rotoren 4 und 5 sind mit synchronisierten

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Zahnrädern 11 und 12 versehen, und eines von diesen wird durch einen (nicht gezeigten) Motor angetrieben«,

Eine obere Abdeckplatte 13 bedeckt teilweise das obere Ende der Rotoren, wobei ihre unbedeckten oder offenen Fläohen eine Einlaßöffnung bilden, die den Zufluß des Pumpmediums in die Zwischenräume zwischen den Kotoren und dem Gehäuse zuläßt«. Wenn sich die .Rotoren 4 und 5. in entgegengesetzten .Richtungen drehen, wird das Pumpmedium in diese Zwischenräume eingeschlossen, die sich axial entlang der .Rotoren ^ aufndie Auslaßöffnung 14 einer Abdeckplatte am unteren Ende zubewegen. Da jeder Zwischenraum oder jede Arbeitskammer sich der Auslaßöffnung nähert, vermindert das Zusammenspiel der Rotoren ihr Volumen, wobei der einzige Abflußweg nach oben zum Einlaß- oder Hochvakuumende das Betriebsspiel 15 ist. Der Auslaß 14 braucht nicht mit einem Ventil versehen zu sein, wenn die Pumpe bei hohem Vakuum arbeiten sollo Während des ersten Auspumpens des zu pumpenden Systems wird das G-asvolumen, das in jeder Arbeitskammer enthalten ist, ä jedoch dazu neigen, komprimiert zu werden, bis sein Druck erheblich höher ist als der Druck am Auslaß 3· Dieses würde nicht wünschenswerte große Mengen von Energie benötigen und wahrscheinlich ein ungleichmäßiges Arbeiten der Pumpe bewirkenο Daher sind gemäß der Erfindung zusätzlich zum Auslaß 14 ein oder mehrere zusätzliche Auslässe vorgesehen, die nicht gezeigt sind. Diese stehen mit den Arbeitskammern auf verschiedenen Stufen der Verminderung ihres Volumens in Verbindung. Diese zusätzlichen Öffnungen sind mit Einweg-

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ventilen (one-way valve) versehen, vorzugsweise mit Klappventilen, die nur öffnen, wenn der Druck in der Arbeitskammer den Druck in dem Bereich der Öffnung 3 um eine vorbestimmte Stärke übersteigt, z.B₀ 0,21 k^/cm (3 psi). Y/ährend so diese Ventile im Anfangsstadium des Pumpens verwendet werden, werden sie nicht notwendigerweise gebracht, wenn Hochvakuum erreicht ist. Die letzte Auslaßöffnung 14 kann, wie oben erwähnt, wenn es gewünscht wird auch mit einem Ventil versehen werden, obwohl dies noraalerweise nicht nötig ist.

Die in Pig. 1 dargestellte Pumpe besitzt keine Schmierung oder ölabdichtung zwischen den Rotoren oder zwischen den

das 15

Rotoren und dem Gehäuse, und daher ist/Betriebsspiel/vorge-

sehen. Dieses kann 0,13 mm (0,005 inch) betragen« Yfährend solche Abstände kleiner sind als die mittlere freie Weglänge der G-asmoleküle bei Hochvakuum,ist es, um die Rückströmrate vom Hochdruckende der Pumpe zu verringern, wünschenswert, sicherzustellen, daß sie vergleichbar oder kleiner als die m mittlere freie Weglänge der gepumpten Grasmoleküle in dem Bereich der Öffnung 3 sind. Daher muß die Vorpumpe in der Lage sein, einen Druck zu erzeugen, der dieser Forderung entsprichtο Die Vorpumpe kann z.B. die Form einer Rotorschaufelpumpe haben,aber vorzugsweise ist sie eine durch öl abgedichtete Schraubenpumpe, wie sie später unter Bezugnahme auf Figo 3 beschrieben wird.

Der Aufbau der Pumpe nach Fig. 1 schließt ein weiteres Merkmal der Erfindung ein. Wie schon beschrieben, sind die hohlen

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Rotoren 4 lind 5 bei 6 und 7 am Hoehvakuumende geschlossene Dies erlaubt, daß das Schmiermittel an den oberen Enden 8 und 8¹ vorgesehen oder dorthin geleitet werden kann, ohne daß Öldämpfe direkt in den Bereich hohen Vakuums gelangen können. Der einzige Durchlaß zu diesem Bereich ist.der Abstand 15, wobei die Dämpfe entgegen der Pumprichtung an den Rotoren vorbeiströmen müssen« Dies wird dadurch erreicht, daß die Rotoren an den freitragenden Wellen befestigt sind.

Dies ist zulässig, da eine Rotorsohraubenpumpe naturgemäß Λ dynamisch ausbalanciert ist.

Figur 2 stellt eine andere Form einer Hochvakuumpumpe dar, in der zwei Pumpen parallel angeordnet sind. Die Rotorpaare sind dabei durch die Positionen' 4* 5 und 4'» 5^? dargestellte In diesem Fall sind die jeweils entsprechenden Rotoren der zwei Paare 4 und 4' oder 5 und 5* an eine einzige Welle montiert, die um Lager drehbar ist, welche an federn Ende des Gehäuses 1 befestigt ist. Wiederum haben die Lager nur direkte Verbindung mit dem Bereich hohen Drucks der Öffnung (j 3 und nicht mit dem Hochvakuum-Ende der Pumpeinheit₀ Diese Konstruktion ist wegen ihrer symmetrischen Form, axial ausbalanciert. Die Lager für die Rotoren, wie sie in den Fig. 1 und 2 gezeigt sinä , sichern/daß man ein sauberes Vakuum erhält^ Dies ist ein wünschenswerter, wenn nicht absolut notwendiger Zustand in vielen Hochvakuumanlagen.

vorliegende Erfindung sieht nioht nur eine Hoohvakuumrotorsehraubenpumpe vor, sondern auoh eine Pumpe desselben Typs, die durch Öl abgedichtet und^ls Vorpumpe verwendet werdai

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kanne Hierfür wird das Abdichten mittels Öl als notwendig erachtet, da die Vorpumpe in die Atmosphäre mündet und die Moleküle des Pumpmediums bei diesem Druck eine sehr kleine mittlere freie Weglänge besitzen» Dabei ist der Arbeitsabstand 15 verhältnismäßig grof und der Rückstrom wäre ohne besonderes Abdichten hoch. Wenn die Pumpe gemäß der Erfindung als Vorpumpe verwendet werden soll, ist es wünschenswert, eine möglichst geringe ölverschmutzung an seinem Einlaßende aufrechtzuerhalten, nämlich am Hochdruckende der ^einpumpe. Daher wird das öl erst in eine Arbeitskammer der Vorpumpe eingelassen, nachdem die Kammer vom Pumpeneinlaß abgeschlossen ist, so daß wenigstens eine Beschränkung 15 des Arbeitsabstandes existiert, um den Rückstrom zu begrenzen. Das öl kann an einer Anzahl von Punkten eingeführt werden, wenn dies gewünscht wird und Sann durch leitkanäle, die entweder in den Rotoren oder im G-ehäuse vorgesehen sind, in die Arbeitskammer geleitet werden. Wenn die Rotoren also jeweils aus einer einzigen Schraubenwindung bestehen, soll der erste Punkt der Öleinführung tief genug unten am Rotor sein, um dadurch eine einzige Abstandsbeschränkung 15 zwischen diesem Punkt und dem Einlaßende zu bilden. Andererseits ist es vorzuziehen, wenn jeder Rotor zwei vollständige Schraubenwindungen umfaßt, so daß der erste Einlaßpunkt für dasÖl unter der Sohraubenwiridung in der Nähe des Einlassee liegt» natürlich, kann das öl in jeder passenden Weise in die Pumpkammern abgemessen eingefüllt warden.

Um darüber hinaus den Rüokstrom von Öl oder Öldämpfen duroh

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das Betriebsspiel 15 zu verhindern, ist es von Vorteil, die Pumpe vertikal oder wenigstens gegen die Hoizontale geneigt, zu montieren, so daß die Schwerkraft das Pumpen unterstützt und dabei einen übermäfigen Ölfluß in der falschen Richtung verhinderte

Das Öl, das in die Pumpe eingeführt wird, kann ein Schmiermittel sein, so daß eine Reibung zwischen den Rotoren zulässig sein kann. So können in gewissen Fällen die μ

synchronisierten Zahnräder (11 und 12 in Mg. 1) in der durch Öl abgedichteten Pumpe weggelassen werden. Unter diesen Umständen würde jedoch eine Schmierung entlang der ganzen Länge der Rotoren, dort wo Reibung auftritt, notwendig sein. Um die Ölverschmutzung am Eingang so gering wie möglich zu halten, können die oberen Teile der Rotoren so angeordnet werden, daß sie sich nicht reiben, so daß in diesem Bereich keine Notwendigkeit für eine Schmierung besteht. Dies kann man z.B. dadurch erreichen, daß man die Form der Rotoren geringfügig ändert und geringfügig den Ausschnitt ' der Ausbohrungen im Gehäuse 1 in diesem Bereich vergrößert.

Ein besonders erwünschtes Merkmal der durch Öl abgedichteten Pumpe ist die Verwendung einer Anordnung von Auslaßventilen, die mit der Auslaß-Endabdeckung zusammen arbeiten, die dicht auf den Endflächen des Rotorpaares und des Gehäuses aufliegen, um so einen sehr kleinen Abstand zu haben oder um sich so unter Schmiermittelkontakt mit den Rotoren zu reiben. Ein erster Satz von Auslaßöffnungen, die zugehörige

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Einwegventile aufweisen, ist so angeordnet, daß sie den Ausistoß von gepumptem G-as zulassen, sobald der Druck

den .
in/Arbeitskammern dencDruck übersteigt, gegen den die Pumpe

ausstößt (d.h. die Atmosphäre), wenn ein starker Durchsatz von G-as während des Anfangs stadiums des Pumpvorgangs besteht. Es gibt noch einen weiteren Satz von Ventilen und zugehörigen öffnungen, die so angebracht sind, daß sie mit den Arbeitskammern verbunden sind, wenn diese ihre kleinste Ausdehnung »gegen Enden der Kompression erreichen. Diese öffnungen und Ventile entsprechen im allgemeinen der Öffnung H (Fig. 1) und werden an der Endabdeckplatte über dem Bereich des letzten überlappenden Zwischenraumes, der die Arbeitskammern bildet, angebracht. Dort kann auch eine einzige Öffnung mit einem Ventil vergesehen sein, wobei eine Anzahl von öffnungen zu einem einzigen Ventil oder eine Anzahl von öffnungen zu entsprechenden Ventilen führt. Das in die Pumpe eingefüllte öl sichert, daß die Arbeitskammern im letzten Stadium des Ausstoßens fast vollständig mit Öl gefüllt sind, wobei das P gepumpte G-as auf ein sehr kleines Volumen komprimiert irird. Wenn das Auslaßventil oder die Ventile abheben, wird das öl veranlaßt, durch die öffnungen in der Art eines Druckwasserkolbens zu fließen und sichert so am Ende des Kompressionszyklus die vollständige Auescheidung von G-as.

Alle Auslaßventile der durch öl abgedichteten Pumpe können in öl getaucht werden, um einen Rückstrom von Gas in die Arbeitskammer zu verhindern, wenn diese einen niedrigeren Druck als der Ausatoßdruck aufweist.

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Die durch Öl abgedichtete Rotorschraubenpumpe ist Ziel von vielen schon bekannten Abwandlungen bei anderen mechanischen Rotorpumpen, wie z.B. der Schaufelpumpe. In diesem !Fall kann die Verwendung von Energieabsorbern, wie sie in der deutschen Patentanmeldung P 16 28 '252.3» der Anmelderin beschrieben ist, dazu benutzt werden, das Ölklopfen (oil knock) am letzten Auslaßventil oder den Ventilen während des Pumpens bei hohem Vakuum zu verringern oder zu verhindern. Die Absorber können von dem Typ sein, € der mit Gas oder Luft beim Ausstoßdruck in Verbindung tritt oder sie können hermetisch abgedichtet sein<> Man kann auch eine Gasballastanordnung verwenden, die das Pumpen von kondensierbaren Dämpfen erlaubt und das Risiko einer Kondensation innerhalb der Pumpe herabsetzen. Das Ballastgas kann in die Arbeitskammern eingefüllt werden, nachdem sie, einmal gegen das Einlaßende abgedichtet sind, wobei das Ballastgas einen Teil des Druckes liefert, der notwendig ist, um das Auslaßventil oder die Ventile zu öffnen· i

Ein Problem, das mit den durch öl abgedichteten Vakuumpumpen im allgemeinen verbunden ist, ist der Rücksog von öl, wenn die Pumpe unter Vakuum anhält₀ Die britische Patentschrift 875 444 beschreibt eine Methode, um dies zu verhindern. Diese oder auch andere geeignete Methoden können bei der durch Öl abgedichteten Sohraubenrotorpumpe angewandt werden.

Das Auflösen oder Mitführen von Gras in dem schmierenden und abdichtenden öl, nachdem es gerade ausgestoßen worden ist,

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kann, wie in der "brit.Patentanmeldung 46469/67 der Anmelderin beschrieben, gesteuert werden.

Ein das Drehmoment begrenzender hydraulischer Antrieb kann als integrierter Teil der Pumpe eingebaut werden0 Dies kann, wie in der deutschen Patentanmeldung P 16 28 249»8 der Anmelderin beschrieben, geschehene

Es ist schon festgestellt worden, daß die in den Figuren 1 und 2 gezeigten Pumpen Hochvakuumpumpen sein müssen, welohej einen Druok erzeugen können, der gering genug ist, damit die Hochvakuumpumpen mit hohem Wirkungsgrad arbeiten können» wenn sie so konstruiert sind, daß sie ia Betrieb "trocken" sind (d.h. es ist keine ölschmierung oder Ölabdichtung zwischen den Rotoren und dem Gehäuse vorgesehen.)Fig. 3 zeigt eine besonders geeignete Busammengesetzte Pumpeinheit, mittels derer von Atmosphärendruck auf Hochvakuum, von z.B. 10~5 Torr, gepumpt werden kann. (Im Prinzip sollten sehr viel niedrigere Drücke als diese möglich sein).

Diese Einheit umfaßt eine durch Öl abgedichtete Vorpumpe mit Motoren 4" und 5" in Serie geschaltet mit einer Trockenpumpe mit Rotoren 4 und 5. Die Rotoren 4 und 4" sind beide an der Welle 10 montiert oder bilden eine Einheit mit ihrje-ifcaeodie Rotoren 5 und 5" an der Welle 10'. Die Teile der Wellen, die die Rotoren 4 und 5 tragen, sind freitragende Teile, die so verhindern, daß das Lagerschmiermaterial die Hoohvakuumseite der Einheit erreicht. Jede Welle hat

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zwei Lager, die an jedem üinde der üotoren 4" und §" der Vorpumpe angebracht sind. Die Pumpen sind im Prinzip die~ selben, die in der vorausgegangenen Beschreibung der beiden Pumpenformen diskutiert sind. Für das dargestellte Beispiel sind die synchroni si ersräuß Zahnräder 11 und 12 bei Fig. 3 weggelassen worden, wobei eine Reibung der Rotoren 4" und 5^ bei ihren unteren Teilen auftritt. Die oberen Teile reiben sich nicht und sind durch einen nicht geschmierten Abstand, wie bei den Figuren 1 und 2, verbunden,. Dies kann durch eine Inderung der Rotorform in diesem Bereich erreicht werden, jedoch ist es nicht praktisch, dies darzustellen. Synchronisierende Zahnräder werden jedoch normalerweise benutzt.

- Ansprüche -

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Claims

Patentansprüche

1. Mechanische Rotations-Vakuumpumpe des Schraubentyps, dadurch, gekennzeichnet, daß ein Gehäuse (1) vorgesehen ist, in dem zwei Schraubenrotoren (4,5,4', 5', 4", 5")» die in entgegengesetzten Richtungen drehbar sind, angeordnet sind und zwischen einem Einlaßgebiet niedrigen Drucks und einem Auslaßgebiet höherencDrucks ein ' Medium dadurch pumpen und komprimieren, daß zwischen ™ den Rotoren und dem Gehäuse ausgebildete Arbeitskammern begrenzt sind, daß das Auslaßgebiet höheren Drucks eine Hauptauslaßöffnung (3» bzw. 1 4)aufweist und daß wenigstens ein Rückstromventil zwischen einer Arbeitskammer und dem Gebiet höheren Drucks vorgesehen ist.

2. Vakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenrotoren (4, 4', 4", 5, 5', 5") Wellen (10, 10') aufweisen, deren Lager (8,8', 9, 9') von dem Einlaßgebiet niederencDrucks abgeschirmt sind, wobei für ein Schmiermittel der Weg von den lagern zum Einlaßgebiet niederen Drucks nur zwischen den äußeren Umfangsflächen der Rotoren und der inneren Oberfläche des Gehäuses (·1) offen steht.

3. Vakuumpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß jeder Rotor (4, 4', 4^U, 5, 5', 5") eine Mittelbohrung aufweist, die im Bereich niederen Drucks der Pumpe geschlossen ist und drehbar an einer freitragenden V/elle (10,10') angeordnet ist, welche im Auslaßgebiet höheren Drucks der Pumpe gelagert ist. 'Anspruch 4

4» Vakuumpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Paare von Rotoren (4,5, 4', 5') auf zwei Wellen (10, 10') gelagert sind, von denen jede Welle mit einem Rotor eines jeden Paares verbunden ist und die Rotoren einander entgegengesetzt ausgerichtet sind, wobei die Auslässe der beiden Paare an entgegengesetzten Enden der Rotorenanordnung liegen, daß zwischen den Wellenenden ein gemeinsames Einlaßgebiet für niederen Druck vorgesehen ist und daß die Wellen beidseitig drehbar gelagert sind.

5. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 - 4, d adurch gekennzeichnet, daß ein Rückströmventil mit einer HilfsÖffnung verbunden ist und eine Verbindung mit dem Auslaßgebiet höheren Drucks in einer Zwischenstufe der Begrenzung einer Arbeitskammer herstellt, wobei das Rückströmventil öffnet, wenn ein vorbestimmter Überdruck zwischen der Arbeitskammer und dem Auslaßgebiet der Pumpe besteht.

6. Vakuumpumpe nach Anspruch 5, daduroh gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von einander ähnlichen Rückströmventilen sowie eine entsprechende Anzahl von Hilfs-Auslaßöffnungen vorgesehen ist, die eine Verbindung mit einer Arbeitskammer in den verschiedenen Stufen ihrer Begrenzung herstellen.

Anspruch 7

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7. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch, gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Vorpumpe (4", 5") vorgesehen ist, die einen Druck erzeugt, bei dem die mittlere freie Weglänge der Moleküle des abzupumpenden Mediums wenigstens so groß ist wie das Betriebsspiel (15) der Rotoren (4,5) der Schraubenpumpe.

8. Mittels öl abgedichtete Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens

^ ein Öleinlaß vorgesehen ist, über den öl in die Arbeitskammern eingefüllt wird, wenn sie nicht mehr in Verbindung mit dem Einlaßgebiet für Niederdruck stehen.

9. Vakuumpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Haupt-Rüokstromauslaßventil sowie eine Vielzahl weiterer Rückströmauslaßventile vorgesehen ist, welche bei einem vorherbestimmten Überdruck zwischen den Arbeitskammern und dem Auslaßgebiet für Niederdruck während der ersiSi Stadien ihrer Begrenzung öffnen.

10. Vakuumpumpe nach Anspruch 8 oder 9» daduroh gekennzeichnet, daß eine Reihe von Rückstrom-Auslaßventilen zwischen einer Arbeitskammer während ihrer Endatadien der Begrenzung und dem Gebiet höheren Drucks vorgesehen ist.

11. Vakuumpumpe nach Anspruoh 9 oder 10, daduroh gekennzeichnet, daß sämtliche Ventile unter öl liegen.

Anspruch 12 209833/0107

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12. Yakuumpumpeinheit nach, .einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vakuumpumpe vom Schraubentyp (4»5) mit einer mittels öl abgedichteten Vorpumpe (4", 5") vom Schraubentyp kombiniert lato

13· Vakuumpumpeinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Gehäuse (1) unter axialem Abätand voneinander zwei Paare von Rotoren (4,5, 4", 5")

vorgesehen sind, wobei den einander entsprechenden ,

i Rotoren (4, 4"_:bzw. 5, 5") eine einzige Welle zugeordnet ist, welche in Lagern in der Nähe beider Enden des mittels Öl abgedichteten Rotors (4", 5") drehbar gelagert ist und die an der Hochvakuum-Einlaßseite der Einheit keine Lagerung aufweist,,

Patentanwalt:

SJ

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