DE202015006922U1

DE202015006922U1 - Mehrstufige Drehschieberpumpe

Info

Publication number: DE202015006922U1
Application number: DE202015006922.3U
Authority: DE
Original assignee: Leybold GmbH
Current assignee: Leybold GmbH
Priority date: 2015-10-02
Filing date: 2015-10-02
Publication date: 2017-01-03
Anticipated expiration: 2025-10-03

Abstract

Mehrstufige Drehschieberpumpe mit mindestens zwei Rotorelementen (14, 38), die jeweils in Schlitzen (16) verschiebbar angeordnete Schieber (18) aufweisen, einer die Rotorelemente (14, 38) tragenden Rotorwelle (36) und einem Schöpfraum (12, 68) je Rotorelement (14, 38), wobei die Rotorwelle (36) exzentrisch in den Schöpfräumen (12, 68) angeordnet ist und wobei jeweils ein Schöpfraum (12, 68) eine Pumpstufe ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorelemente (14, 38) und die Rotorwelle (36) einstückig ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Drehschieberpumpe.
Drehschieberpumpen weisen ein üblicherweise zylindrisches Rotorelement auf, das exzentrisch in einem ebenfalls zylindrisch ausgebildeten Schöpfraum angeordnet ist. Mit dem Rotorelement sind mehrere, üblicherweise drei Schieber verbunden. Diese sind in Schlitzen angeordnet und im Wesentlichen radial verschiebbar. Außenkanten der Schieber liegen am Innenraum des Schöpfraums an. An einem Einlass des Schöpfraums weist ein benachbart zum Schieber ausgebildeter Raum ein großes Volumen auf. Aufgrund der Exzentrizität verringert sich dieses Volumen kontinuierlich bis zum Auslass beim Drehen des Rotorelements in dem Schöpfraum. Hierdurch erfolgt ein Komprimieren des geförderten Gases. Ferner sind mehrstufige Drehschieberpumpen bekannt. Bei diesen ist der Einlass einer ersten Stufe mit einem zu evakuierenden Raum verbunden und der Auslass der ersten Stufe ist mit dem Einlass der zweiten Stufe verbunden, deren Auslass sodann zum Beispiel mit der Atmosphäre verbunden ist.
Eine derartige zweistufige Drehschieberpumpe ist beispielsweise in EP 0 711 384 beschrieben. Bei dieser werden die beiden Rotoren der beiden Stufen auf einer gemeinsamen Welle montiert. Zwischen den beiden Rotoren wird eine kreisringförmige Zwischenwand angeordnet. Die Rotorwelle ist über Kugellager oder Laufbuchsen in einem Gehäuse gelagert. Insbesondere aufgrund der großen Anzahl an Bauteilen ist die Montage einer derartigen mehrstufigen Drehschieberpumpe aufwendig und teuer.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine mehrstufige Drehschieberpumpe zu schaffen, die kostengünstig herstellbar ist.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Die erfindungsgemäße mehrstufige Drehschieberpumpe weist mindestens zwei Rotorelemente auf, die jeweils in Schlitzen verschiebbar angeordnete Schieber aufweisen. Die Rotorelemente sind von einer gemeinsamen Rotorwelle getragen. Ferner ist je Rotorelement ein Schöpfraum vorgesehen. Die Rotorwelle, die insbesondere zylindrisch ausgebildete Rotorelemente aufweist ist exzentrisch zu den Schöpfräumen angeordnet. Eine Pumpstufe ist somit durch einen Schöpfraum ausgebildet, in dem ein auf einer Welle angeordneter Rotor mit Schiebern angeordnet ist.
Erfindungsgemäß sind die Rotorelemente zusammen mit der Rotorwelle einstückig ausgebildet. Es ist somit bei der erfindungsgemäßen mehrstufigen Drehschieberpumpe nicht mehr erforderlich die einzelnen Rotorelemente auf der Rotorwelle zu montieren. Dies reduziert den Montageaufwand erheblich. Ferner sind auch die Herstellungs- und Montagekosten reduziert. Des Weiteren können für die Montage erforderliche Toleranzen zwischen den einzelnen auf die Rotorwelle zu montierenden Rotorelementen und die damit verbundenen Ungenauigkeiten vermieden werden.
Zwischen zwei Pumpstufen ist eine Zwischenwand zur Trennung benachbarter Pumpstufen angeordnet. Zur einfachen Montage ist die Zwischenwand mehrteilig, insbesondere zweiteilig ausgebildet. Die Zwischenwand weist somit mehrere, insbesondere zwei Zwischenwandelemente auf. In montiertem Zustand weisen die Zwischenwandelemente eine insbesondere runde, vorzugsweise exzentrisch angeordnete Öffnung auf, durch die die Rotorwelle führt. Besonders bevorzugt ist es, dass die einzelnen Zwischenwandelemente ringsegmentförmig ausgebildet sind. Insbesondere ist die bevorzugte Ausführungsform wie auch der Außenumfang der Zwischenwand kreisförmig. Bei der bevorzugten Ausführungsform, bei der zwei Zwischenwandelemente vorgesehen sind, ist es besonders bevorzugt, dass diese im Wesentlichen identisch und jeweils halbringförmig ausgebildet sind. Insbesondere bei einer ähnlichen Ausbildung der beiden Zwischenwandelemente sind die Herstellungskosten weiter reduziert. Auch die Montage ist hierdurch vereinfacht, da ein Verwechseln der Bauteile nicht möglich ist.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass an der Anlagefläche der Zwischenwandelemente Zentrierelemente wie Zentrierzapfen oder Zentrierpins vorgesehen sind. Die Hälften können auch aus frakturierten Teilen bestehen, und nur durch zwei Schrauben zusammengehalten werden.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Schöpfräume durch ein gemeinsames einstückiges Gehäuseelement ausgebildet. Die mindestens zwei Schöpfräume können den gleichen oder unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Den entsprechenden Durchmesser kann auch die in montiertem Zustand einen Kreisring ausbildende mindestens eine Zwischenwand aufweisen. Insbesondere handelt es um eine zylindrische Öffnung in dem Gehäuseelement, in der mindestens eine Zwischenwand angeordnet und somit die beiden Schöpfräume ausgebildet werden.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass der einstückige Rotor, das heißt die Rotorwelle mit den Rotorelementen sowie auch die montierten Schieber, zusammen mit der mindestens einen Zwischenwand vormontiert werden. Dieses vormontierte Bauteil kann sodann in axialer Richtung in das die Schöpfräume ausbildende Gehäuseelement eingeschoben werden. Mit dem einstückigen Gehäuseelement können weitere Gehäuseelemente, die bevorzugterweise den Elektromotor, die Steuerung, die Kühlung, die Ölförderung oder dergleichen aufweisen verbunden sein.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform, bei der es sich um eine zweistufige Drehschieberpumpe handelt, näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Schnittansicht einer zweistufigen Drehschieberpumpe,
2 eine schematisch, perspektivische Ansicht einer einstückig ausgebildeten Rotorwelle mit zwei Rotorelementen,
3 eine schematische, perspektivische Ansicht einer zweiteiligen Zwischenwand und
4 eine schematische Schnittansicht in Längsrichtung durch ein die Schopfräume ausbildendes Gehäuseelement.
Eine Drehschieberpumpe weist in einem Gehäuseelement 10 zwei in 1 hintereinander liegende koaxial zueinander angeordnete Schöpfräume 12 auf. In jedem Schöpfraum 12 ist exzentrisch zu dem zylindrisch ausgebildeten Schöpfraum 12 ein Rotorelement 14 angeordnet. Jedes Rotorelement 14 trägt in im Wesentlichen radial verlaufenden Schlitzen 16 jeweils einen Schieber 18. Die Schieber 18 liegen an einer Innenwand 20 des Schöpfraums 12 an und werden insbesondere durch Fliehkräfte in Richtung der Innenwand 20 gedrückt. Zwischen zwei benachbarten Schiebern sind jeweils Kammern 22 ausgebildet, deren Größe sich ausgehend von einem Einlass 24 zu einem Auslass 26 bei Rotationen des Rotorelements 14 in dem Schöpfraum 12 reduziert. Am Auslass 26 ist ein Ventil, beispielsweise in Form eines Blattventils 28 angeordnet um ein Zurückströmen des geförderten Mediums in den Schöpfraum 12 zu vermeiden. Das Blattventil kann in einer Ölkammer 30 angeordnet sein, wobei ein Ölspiegel des Öls 32 zur Abdichtung das Blattventil 28 teilweise überdeckt. Das geförderte Medium wird aus der Ölkammer 30 über ein Auslassfilter-Element und einen Auslass 34 ausgestoßen, da es sich bei der in 1 dargestellten Stufe einer Drehschieberpumpe um die zweite bzw. letzte Stufe handelt. Das Vorsehen eines Auslassfilter-Elements erlaubt ein ölfreies Auslassgas. Bei einer ersten Stufe ist der am Auslass 26 vorgesehene Kanal mit dem Einlass 24 der nächsten bzw. zweiten Stufe verbunden.
Erfindungsgemäß ist eine Rotorwelle 36 (2) einstückig mit den beiden Rotorelementen 14, 38 ausgebildet. Das Rotorelement 14 ist das in der zweiten Pumpstufe (1) angeordnete Rotorelement. Das an der ersten Pumpstufe angeordnete Rotorelement 38 ist entsprechend dem Rotorelement 14 zylindrisch ausgebildet. Aufgrund der größeren Breite und/oder des größeren Durchmesser des Rotorelements 38 sind die Kammern der ersten Pumpstufe größer als die Kammern 22 (1) der zweiten Pumpstufe. Ansonsten sind die Elemente technisch identisch ausgebildet. Insbesondere ist auch der Schieber mit Ausnahme einer größeren Breite und Höhe ähnlich zu der Ausgestaltung der Schieber 18.
Die Rotorwelle 16 kann mehrfach abgestuft sein und beispielsweise zur Aufnahme von Lagerringen der Kugellager oder Laufbuchsen dienen. Entsprechende Lagersitze sind hierbei insbesondere durch die Bereiche 40 der Rotorwelle 36 ausgebildet. In einem Bereich 42 der Rotorwelle 36 kann beispielsweise der Elektromotor angeordnet werden. Des Weiteren kann in einem Bereich 44 beispielsweise ein Lüfterrad angeordnet sein.
Zwischen den beiden Rotorelementen 14, 38 ist eine Zwischenwand 46 (3) angeordnet. In dem dargestellten besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Zwischenwand 46 zwei Zwischenwandelemente 48 auf. Die beiden Zwischenwandelemente sind jeweils als halbringförmige Elemente ausgebildet. An den beiden in montiertem Zustand aneinander anliegenden Anlageflächen 50 der beiden Zwischenwandelemente 48 sind in Öffnungen Zentrierelemente in Form von Zentrierzapfen 52 vorgesehen. Die Hälften können auch durch Frakturation hergestellt werden. Zur weiteren Montage sind ferner zwei Befestigungselemente in Form von Schrauben 54 vorgesehen. Diese sind über im dargestellten Ausführungsbeispiel in dem oberen Zwischenwandelement 56 vorgesehene Öffnungen zugänglich.
Das Gehäuseelement 10 ist wie in 4 schematisch dargestellt einstückig ausgebildet. Das Gehäuse 10 weist insofern eine zylindrische Ausnehmung 58 auf. Diese wird durch einen Gehäusedeckel 60 verschlossen. In dem Gehäusedeckel 60 sowie in der gegenüberliegenden Wand des Gehäuseelements 10 sind Kugellager oder Laufbuchsen 62 zur Lagerung der Rotorwelle 36 angeordnet. Ferner sind in dem dargestellten Schnitt des Gehäuselements 10 die beiden Auslässe sichtbar. Hierbei handelt es sich einerseits um den Auslass 26 der zweiten Pumpstufe sowie um einen Auslass 64 der ersten Pumpstufe. Der Auslass 64 fördert Medium wie mit dem Pfeil 66 dargestellt und ist mit dem in 4 nicht sichtbaren Einlass der zweiten Stufe verbunden. Zur Verdeutlichung ist die Lage der Trennwand 46 in montiertem Zustand gestrichelt dargestellt. Durch die Trennwand 46 werden die beiden Schöpfräume 12 und 68 der beiden Pumpstufen voneinander getrennt.
Zur Montage werden die einzelnen Schieber in die Schlitze der beiden Rotorelemente 14, 18 (2) eingesetzt. Anschließend wird zwischen die beiden Rotorelemente 14, 18 die Zwischenwand 46 montiert. Diese Baugruppe wird sodann in 4 von links in die durch das Gehäuseelement 10 gebildete zylindrische Öffnung 58 eingesetzt. Anschließend werden die Schieber der zweiten Stufe montiert. Im nächsten Schritt wird sodann der Gehäusedeckel 60 montiert. Anschließend folgt die Montage der übrigen Bauteile der Vakuumpumpe, so dass eine sehr einfache und kostengünstige Montage realisiert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0711384 [0003]

Claims

Mehrstufige Drehschieberpumpe mit mindestens zwei Rotorelementen (14, 38), die jeweils in Schlitzen (16) verschiebbar angeordnete Schieber (18) aufweisen, einer die Rotorelemente (14, 38) tragenden Rotorwelle (36) und einem Schöpfraum (12, 68) je Rotorelement (14, 38), wobei die Rotorwelle (36) exzentrisch in den Schöpfräumen (12, 68) angeordnet ist und wobei jeweils ein Schöpfraum (12, 68) eine Pumpstufe ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorelemente (14, 38) und die Rotorwelle (36) einstückig ausgebildet sind.
Mehrstufige Drehschieberpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Pumpstufen eine Zwischenwand (46) zur Trennung benachbarter Pumpstufen (12, 68) angeordnet ist.
Mehrstufige Drehschieberpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand (46) mehrteilig, insbesondere zweiteilig, ausgebildet ist.
Mehrstufige Drehschieberpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand (46) Zwischenwandelemente (48) aufweist, die ringsegmentförmig ausgebildet sind, wobei vorzugsweise zwei halbe ringsegmentförmige, insbesondere nicht konzentrische Zwischenwandelemente (48) vorgesehen sind.
Mehrstufige Drehschieberpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an Anlageflächen (50) der Zwischenwandelemente (48) Zentrierelemente (52) insbesondere Zentrierzapfen vorgesehen sind.
Mehrstufige Drehschieberpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schöpfräume (12, 68) durch ein gemeinsames einstückiges Gehäuseelement (10) ausgebildet sind.
Mehrstufige Drehschieberpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der einstückige Rotor mit der mindestens einen vormontierten Zwischenwand (46) in axialer Richtung, in das die Schöpfräume (12, 68) ausbildende Gehäuseelement (10) einschiebbar ist.