DE19629174A1 - Klauenvakuumpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Klauenvakuumpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Aus der EU-A-365 695 ist eine Klauenvakuumpumpe mit diesen Merkmalen bekannt. Pumpen dieser Art weisen in der Regel mehrere Stufen auf, die jeweils einen 8-förmigen Schöpfraum mit einem Klauenrotorpaar umfassen. Jeder Rotor des oder der Klauenrotorpaare ist jeweils mit einer Klaue (Zahn) und einer Aussparung ausgerüstet. Die Rotorpaare führen ihre Drehbewegung kämmend und berührungsfrei im Schöpfraum aus. Während der synchronen Bewegung der Rotoren bildet sich bei jeder Umdrehung zunächst ein sich vergrößernder Raum (An­ saugraum) und dann wieder verkleinernder Raum (Ausschubraum) aus. Die Klauen haben die Aufgabe, die Saugseite von der Druckseite zu trennen. Während des kämmenden Durchgangs der Klauen-Aussparungs-Zonen der Rotoren durch den zentralen Bereich des Schöpfraumes (Durchtauchphase) können die Klauen ihre Aufgabe, die Saugseite von der Druckseite zu trennen, nicht erfüllen. In dieser Phase ist es deshalb erforderlich, daß die Trennung von Ansaug- und Druckseite dadurch sicher­ gestellt ist, daß die Ansaugöffnung und die Austrittsöffnung geschlossen sind. Dieses geschieht in bekannter Weise durch die Rotoren selbst. Die Ansaugöffnung und die Austrittsöff­ nung sind derart stirnseitig angeordnet und als kreisbogenförmiger Schlitz (Ansaugniere, Austrittsniere) ausgebildet, daß sie mit Hilfe der Aussparungen in den Rotoren geöffnet bzw. geschlossen werden können.

Bei Klauenvakuumpumpen dieser Art erfolgen die Öffnungs- und Schließvorgänge der Ansaugniere und der Austrittsniere in der Weise, daß sich der Öffnungsquerschnitt von null auf einen Maximalwert öffnet und danach wieder vom Maximalwert bis auf null verkleinert. Infolge dieser sich ständig verändernden Öffnungsquerschnitte im Bereich der Ansaugniere und der Austrittsniere ändern sich auch die Geschwindigkei­ ten der geförderten Gase und damit die Strömungswiderstände. Es kommt zu Druckverlusten, Verwirbelungen und Überkompres­ sionen, welche einerseits einen relativ hohen Leistungsbe­ darf des Antriebsmotors erfordern und andererseits zu einer starken Erwärmung der geförderten Gase führen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Klauenvakuumpumpe der hier betroffenen Gattung die geschilderten Nachteile zu reduzieren.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in der einen oder beiden Nieren jeweils gegenüberliegenden Stirnwand eine Vertiefung vorgesehen ist, die der jeweiligen Niere gegenüberliegt und daß zumindest der Rotor, dem beidseitig Nieren zugeordnet sind mit einer axialen Durch­ brechung ausgerüstet, welche derart im Rotor angeordnet ist, daß sie zumindest in der letzten Phase des Schließvorganges und/oder der ersten Phase des Öffnungsvorganges die einander gegenüberliegenden Vertiefungen miteinander verbindet. Diese Maßnahme bewirkt eine Verbesserung der Strömungsverhältnisse in dem gewünschten Sinne, das heißt, daß das Auftreten von Druckverlusten und Überkompressionen reduziert ist. Die vorgeschlagenen Maßnahmen haben veränderte Druck- und Strömungsverhältnisse im Moment des Schließens der Ansaug­ oder/und Austrittsniere zur Folge. Diese Veränderungen wirken sich überraschenderweise besonders günstig auf die Pumpeigenschaften aus, obwohl die vorgeschlagenen Maßnahmen eine Vergrößerung des Totvolumens der Pumpe bedeuten. Darunter versteht der Vakuumfachmann das Fördervolumen, das die Rotoren von der Druckseite zur Saugseite mitschleppen. Auf die Saugseite mitgeschleppte Gase verschlechtern die Pumpeigenschaften. Deshalb ist der Vakuumfachmann normaler­ weise bemüht, das Totvolumen so klein wie möglich zu halten.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von in den Fig. 1 bis 4 schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Stufe einer Klauenvakuumpumpe nach dem Stand der Technik.

Fig. 2 einen Schnitt parallel zu den Rotorwellen mit einer Lösung nach der Erfindung und

Fig. 3 und 4 Schnitte senkrecht zu den Rotorwellen mit Lösungen nach der Erfindung.

In den Figuren sind die Klauenvakuumpumpe mit 1, ihre Gehäuse mit 2, die Wellen mit 3, 4, die darauf befestigten Rotoren mit 5, 6 und der achtförmige Schöpfraum mit 7 bezeichnet. Die Rotoren 5, 6, deren Drehrichtung durch Pfeile gekennzeichnet ist, weisen jeweils eine Klaue 8, 9 und eine Aussparung 11, 12 auf. Die Klauen 8, 9 haben die Aufgabe, den mit der Eintrittsöffnung (Eintrittsniere 13) verbundenen Ansaugraum 14 (Saugseite) von der mit der Austrittsöffnung (Austrittsniere 15) verbundenen Ausschub­ raum 16 (Druckseite) zu trennen. In der Durchtauchphase übernehmen die Rotoren selbst diese Aufgabe.

Die Fig. 2 zeigt jeweils nur eine Welle und einen Rotor. Dieser Rotor kann der saugseitige Rotor 5 oder der druck­ seitige Rotor 6 sein. Zweckmäßig sind die beschriebenen Maßnahmen bei beiden Rotoren 5, 6 bzw. im Bereich beider Nieren (Ein- und Austrittsniere 13, 15) verwirklicht. Die jeweils dargestellte Niere 13, 15 steht mit einem Kanal 21 in Verbindung, der der Zu- bzw. Abförderung der Gase dient, je nach dem welche Funktion die dargestellte Niere 13, 15 hat.

In der der Niere 13 bzw. 15 gegenüberliegenden Stirnwand Schöpfraumes 7 befindet sich eine Vertiefung 22 bzw. 23, die der Niere 13 bzw. 15 unmittelbar gegenüberliegt, ebenfalls nierenförmig ausgebildet ist und in Bezug auf ihre Lage und Größe der Niere 13 bzw. 15 entspricht. Der Rotor 5 bzw. 6 mit einer Durchbrechung 25 bzw. 26 ausgerüstet, welche derart angeordnet ist, daß sie zumindest in der ersten Phase des Öffnungsvorganges und/oder in der letzten Phase der Schließbewegung die jeweiligen Nierenpaare 13, 22 bzw. 15, 23 miteinander verbindet. Über den Kanal 21 erfolgt die Zu­ bzw. Abführung der geförderten Gase. Die Zu- bzw. Abströmung von Gasen zur bzw. von der Niere 22 bzw. 23 erfolgt durch die Durchbrechung 25 bzw. 26 im Rotor.

Die Fig. 3 und 4 lassen die zweckmäßige Lage von Durch­ brechungen 25 bzw. 26 in den Rotoren 5, 6 erkennen. Die Ansaugniere 13 im Bereich des Rotors 5, welcher die nieren­ förmige Vertiefung 22 gegenüberliegt, ist relativ lang. Nur eine Durchbrechung 25 reicht aus, um zu erreichen, daß die Ansaugniere 13 und die Vertiefung 22 sowohl in der ersten Phase des Öffnungsvorganges (Fig. 4) als auch in der letzten Phase des Schließvorganges (Fig. 3) über die Durchbrechung 25 miteinander in Verbindung stehen. Die Durchbrechung 25 liegt in Bezug zur Welle 3 der Aussparung 11 im Rotor 5 etwa gegenüber.

Die vom Rotor gesteuerte Austrittsniere 15, welcher die nierenförmige Vertiefung 23 gegenüberliegt, ist kürzer. Um die oben erwähnten Bedingungen zu erfüllen, müssen minde­ stens zwei Durchbrechungen 26 im Rotor 6 vorhanden sein.

Falls erforderlich und zweckmäßig, können weitere Durchbre­ chungen in den Rotoren 5, 6 vorhanden sein. Weiterhin können statt einer Durchbrechung 25 oder 26 mit relativ großem Querschnitt auch mehrere Durchbrechungen mit relativ kleinen Querschnitten in den Rotoren 5, 6 vorhanden sein.

Claims (6)

1. Klauenvakuumpumpe (1)

• - mit einem Gehäuse (2),
• - mit mindestens einem im Gehäuse (2) befindlichen Schöpfraum (7),
• - mit einem im Schöpfraum (7) befindlichen, eine kämmende Drehbewegung ausführenden Klauenrotorpaar (5, 6) und
• - mit von einem (5) der beiden Rotoren (5, 6) gesteuerter Eintrittsniere (13) und vom anderen Rotor (6) gesteuerter Austrittsniere (15), wobei sich Eintrittsniere (13) und Austrittsniere (15) jeweils stirnseitig in der Schöpfraumwand befinden und mit jeweils einem Kanal (21) in Verbindung steht, welcher der Zu- bzw. Abführung der geför­ derten Gase dient,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - in der der Austrittsniere (15) gegenüberliegenden Stirnwand des Schöpfraumes (7) eine Vertiefung (23) vorgesehen ist, die der Austrittsniere (15) gegenüberliegt, und daß der der Austrittsniere (15) zugeordnete Rotor (6) mit einer axialen Durchbrechung (26) ausgerüstet ist, welche derart angeordnet ist, daß sie zumindest in der letzten Phase des Schließvorganges oder/und in der ersten Phase des Öffnungsvorganges der vom Rotor (6) gesteuerten Austrittsniere (15) die einander gegenüberliegenden Vertiefungen (Niere 15, Ver­ tiefung 23) miteinander verbindet.

2. Klauenvakuumpumpe (1)

• - mit einem Gehäuse (2),
• - mit mindestens einem im Gehäuse (2) befindlich Schöpfraum (7),
• - mit einem im Schöpfraum (7) befindlichen, eine kämmende Drehbewegung ausführenden Klauenrotorpaar (5, 6) und
• - mit von einem (5) der beiden Rotoren (5, 6) gesteuerter Eintrittsniere (13) und vom anderen Rotor (6) gesteuerter Austrittsniere (15), wobei sich Eintrittsniere (13) und Austrittsniere (15) jeweils stirnseitig in der Schöpfraumwand befinden und mit jeweils einem Kanal (21) in Verbindung steht, welcher der Zu- bzw. Abführung der geför­ derten Gase dient,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - in der der Eintrittsniere (13) gegenüberliegenden Stirnwand des Schöpfraumes (7) eine Vertiefung (22) vorgesehen ist, die der Eintrittsniere (13) gegenüberliegt, und daß der der Eintrittsniere (13) zugeordnete Rotor (5) mit einer axialen Durchbrechung (25) ausgerüstet ist, welche derart angeordnet ist, daß sie zumindest in der letzten Phase des Schließvorganges oder/und in der ersten Phase des Öffnungsvorganges der vom Rotor (5) gesteuerten Eintrittsniere (13) die einander gegenüberliegenden Vertiefungen (Niere 13, Ver­ tiefung 22) miteinander verbindet.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Durchbrechungen (25, 26) in den Rotoren (5, 6) vorgesehen sind.

4. Pumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Vertiefungen (22, 23) ebenfalls nieren­ förmig ausgebildet sind und etwa der Größe der gegen­ überliegenden Niere (13, 15) entsprechen.