DE202017005336U1 - screw rotor - Google Patents

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Abstract

Schraubenrotor für Schraubenvakuumpumpen,mit einer Rotorwelle (10)mindestens zwei mit der Rotorwelle (10) verbundenen Verdrängungselementen (12, 14) mit jeweils zumindest einer schraubenlinienförmigen Ausnehmung (26, 34),wobei ein saugseitiges Verdrängungselement (12) sich in Förderrichtung (22) verjüngend ausgebildet ist,wobei ein druckseitiges Verdrängungselement (14) im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist.Screw rotor for screw vacuum pumps, having a rotor shaft (10) at least two displacement elements (12, 14) connected to the rotor shaft (10), each having at least one helical recess (26, 34), wherein a suction-side displacement element (12) in the conveying direction (22) is formed tapered, wherein a pressure-side displacement element (14) is formed substantially cylindrical.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schraubenrotor für eine Schraubenvakuumpumpe.The invention relates to a screw rotor for a screw vacuum pump.

Schraubenvakuumpumpen weisen in einem Gehäuse einen Schöpfraum auf, in dem zwei Schraubenrotoren angeordnet sind. Jeder Schraubenrotor weist mindestens ein Verdrängungselement mit schraubenlinienförmiger Ausnehmung auf. Hierdurch ist eine Vielzahl von Windungen ausgebildet. Bei Schraubvakuumpumpen besteht stets das Ziel ein möglichst hohes inneres Volumenverhältnis zu erzielen. Das innere Volumenverhältnis ist das Verhältnis des Volumens am Einlass der Vakuumpumpe zum Volumen am Auslass der Vakuumpumpe. Schraubvakuumpumpen der ersten Generation wie beispielsweise der Pumpen LEYBOLD Screwline oder BUSCH Cobra weisen ein inneres Volumenverhältnis vom ca. 3 bis 4 auf. Bei derzeit auf dem Markt befindlichen Vakuumpumpen wie beispielsweise den Schraubenvakuumpumpe LEYBOLD DRYVAC oder Edwards GXS beträgt das Volumenverhältnis 5 bis 7.Screw vacuum pumps have a pump chamber in a housing, in which two screw rotors are arranged. Each screw rotor has at least one displacement element with a helical recess. As a result, a plurality of turns is formed. With screw-type vacuum pumps, the goal is always to achieve the highest possible internal volume ratio. The internal volume ratio is the ratio of the volume at the inlet of the vacuum pump to the volume at the outlet of the vacuum pump. Screw-type vacuum pumps of the first generation, such as the LEYBOLD Screwline or BUSCH Cobra pumps, have an inner volume ratio of approx. 3 to 4 on. With vacuum pumps currently on the market, such as the screw vacuum pump LEYBOLD DRYVAC or Edwards GXS, the volume ratio is 5 to 7 ,

Zur Erzielung niedriger Drücke am Pumpeneinlass ist ein hoher Energieeinsatz erforderlich bzw. der Stromverbrauch entsprechender Vakuumpumpe ist sehr hoch.To achieve low pressures at the pump inlet a high energy input is required or the power consumption of the corresponding vacuum pump is very high.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schraubenrotor für Schraubenvakuumpumpen zu schaffen, mit dem der Energieverbrauch reduziert werden kann.The object of the invention is to provide a screw rotor for screw vacuum pumps, with which the power consumption can be reduced.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch einen Schraubenrotor für Schraubenvakuumpumpen gemäß Anspruch 1.The object is achieved according to the invention by a screw rotor for screw vacuum pumps according to claim 1.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Reduzierung des Energieverbrauchs, durch Erhöhung des inneren Volumenverhältnisses möglich ist.The invention is based on the finding that a reduction in energy consumption, by increasing the internal volume ratio is possible.

Für ein hohes inneres Volumenverhältnisses müssen die Auslassstufen der Pumpe ein kleines Fördervolumen aufweisen. Kleinen Auslassstufen weisen allerdings ein ungünstiges Verhältnis von Transportstrom zur Rückströmung auf, d.h. sie sind relativ undicht. Damit lässt sich mit jeder einzelnen Stufen nur ein relativ geringer Druckaufbau erzeugen. Um dennoch den Großteil der Verdichtung in den kleinen Auslasstufen realisieren zu können, wird eine hohe Anzahl an Auslasswindungen erforderlich.For a high internal volume ratio, the outlet stages of the pump must have a small delivery volume. However, small outlet stages have an unfavorable ratio of transport stream to backflow, i. they are relatively leaky. This means that only a relatively small increase in pressure can be generated with each individual stage. Nevertheless, in order to realize the majority of the compression in the small outlet stages, a high number of outlet turns is required.

Grundsätzlich sind zwei Bauformen von Schraubenrotoren bekannt. Hierbei handelt es sich um Schraubenrotoren mit einer zylindrischen oder einer konischen Außenabmessung.Basically, two types of screw rotors are known. These are screw rotors with a cylindrical or a conical outer dimension.

Bei zylindrischen Rotoren muss bei hohen inneren Volumenverhältnissen die Zahnlückenweite am Auslass klein gewählt werden. Dadurch wird die Zahnhöhe im Vergleich zur Zahnlückenweite relativ groß, was in der Fertigung nur mit hohem Aufwand und hohen Kosten realisiert werden kann. Allerdings ist es bei diesem Rotorkonzept problemlos möglich eine hohe Anzahl an kleinen Auslassstufen in den Rotor zu integrieren (sofern das Verhältnis Zahnhöhe/Zahnlückenweite eine wirtschaftliche Fertigung zulässt). Damit wird das geometrisch eingebaute Volumenverhältnis auch thermodynamisch wirksam.For cylindrical rotors, the gap at the outlet must be small at high internal volume ratios. As a result, the tooth height is relatively large compared to the tooth gap width, which can be realized in the production only with great effort and high costs. However, with this rotor concept, it is easily possible to integrate a large number of small outlet stages into the rotor (provided that the ratio of tooth height to tooth gap allows economic production). Thus, the geometrically incorporated volume ratio is also thermodynamically effective.

Bei konischen Rotoren hingegen nimmt das Kammervolumen durch die sich verjüngende Zahnhöhe in Richtung Auslass immer weiter ab, so dass geringe Auslassvolumina mit einem fertigungstechnisch günstigen Verhältnis von Zahnhöhe zu Zahnlückenweite herstellbar sind. Allerdings ist es hierbei schwierig mehrere Stufen mit dem geringen Fördervolumen herzustellen, da durch den Konus die Zahnhöhe immer weiter abnimmt. Hiermit sind zwar hohe geometrische Volumenverhältnisse denkbar, die aber kaum die gewünschte Wirkung zeigen, da infolge der Spaltrückströmungen die Verdichtung in den größeren Stufen stattfindet.In the case of conical rotors, on the other hand, the chamber volume continues to decrease due to the tapering tooth height in the direction of the outlet, so that small outlet volumes can be produced with a production-favorable ratio of tooth height to tooth gap width. However, it is difficult in this case to produce several stages with the low delivery volume, since the tooth height continues to decrease due to the cone. Although this high geometric volume ratios are conceivable, but hardly show the desired effect, since due to the gap backflows, the compression takes place in the larger stages.

Ferner ist es bekannt gestufte Rotoren mit zwei zylindrischen Verdrängungselementen mit unterschiedlichem Durchmesser auszugestalten. Ein großer Nachteil dieser gestuften Rotoren besteht jedoch in dem unstetigen Übergang der in der Fertigung äußerst schwierig ist. Gestufte Rotoren sind im Markt daher nicht üblich.Furthermore, it is known to design stepped rotors with two cylindrical displacement elements with different diameters. A major disadvantage of these stepped rotors, however, is the discontinuous transition which is extremely difficult in manufacturing. Stepped rotors are therefore not common in the market.

Der erfindungsgemäße Schraubenrotor weist eine Rotorwelle auf, die mit mindestens zwei Verdrängungselementen verbunden ist, wobei jedes Verdrängungselement jeweils zumindest eine schraubenlinienförmige Ausnehmung aufweist. Erfindungsgemäß ist ein saugseitiges, das heißt in Richtung des Pumpeneinlasses insbesondere am Pumpeneinlass angeordnetes Verdrängungselement sich in Förderrichtung verjüngend ausgebildet. Das Verdrängungselement ist derart angeordnet, dass es sich in Förderrichtung, das heißt in Richtung des Pumpenauslasses verjüngt. Besonders bevorzugt ist es, dass das saugseitige Verdrängungselement eine Außenkontur aufweist, die in Förderrichtung stetig abnehmend ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist eine konische, sich in Förderrichtung verjüngende Ausgestaltung des saugseitigen Verdrängungselements. Vorzugsweise liegt der Konuswinkel hierbei einem Bereich von 2° bis 8°.The screw rotor according to the invention has a rotor shaft which is connected to at least two displacement elements, wherein each displacement element in each case has at least one helical recess. According to the invention, a suction-side, that is arranged in the direction of the pump inlet in particular at the pump inlet displacement element is formed tapering in the conveying direction. The displacement element is arranged such that it tapers in the conveying direction, ie in the direction of the pump outlet. It is particularly preferred that the suction-side displacement element has an outer contour which is formed continuously decreasing in the conveying direction. Particularly preferred is a conical, tapered in the conveying direction embodiment of the suction-side displacement element. Preferably, the cone angle is in this case a range of 2 ° to 8 °.

Ferner ist ein druckseitiges, das heißt in Richtung des Pumpenauslasses insbesondere am Pumpenauslass vorgesehenes Verdrängungselement im wesentlichen zylindrisch ausgebildet. Das druckseitige Verdrängungselement kann auch leicht konisch oder in Förderrichtung leicht stetig abnehmend ausgebildet sein. Das im wesentlichen zylindrisch ausgebildete druckseitige Verdrängungselement weist insbesondere ein Durchmesserverhältnis des saugseitigen, in Richtung des Pumpeneinlass weisenden Durchmessers zum druckseitigen, in Richtung des Pumpenauslass weisenden Durchmessers von 1,1 bis 1,0 auf.Furthermore, a pressure-side, that is provided in the direction of the pump outlet in particular at the pump outlet displacement element is formed substantially cylindrical. The pressure-side displacement element can also be slightly conical or be formed slightly steadily decreasing in the conveying direction. The substantially cylindrically shaped pressure-side displacement element has in particular a diameter ratio of the suction-side, pointing in the direction of the pump inlet diameter to the pressure-side, pointing in the direction of the pump outlet diameter of 1.1 to 1.0.

Gegebenenfalls können noch weitere zylindrische und/oder konische Verdrängungselemente auf der Rotorwelle angeordnet sein. Erfindungsgemäß wesentlich ist die Kombination eines saugseitig sich verjüngenden, insbesondere konischen Verdrängungselements mit einem druckseitig, im Wesentlichen zylindrischen Verdrängungselement. Hierdurch ist es möglich, die Vorteile beider Schraubenrotorbauformen zu vereinen. Durch das vorzugsweise konisch ausgebildete saugseitige Verdrängungselement wird die Zahnhöhe reduziert, sodass im sich in Strömungs- beziehungsweise Förderrichtung anschließenden, im wesentlichen zylindrischen Verdrängungselement eine große Anzahl an Auslasswindungen mit kleinen Fördervolumina bei einem geringen Verhältnis von Zahnhöhe zu Zahnweite realisiert werden kann. Hierdurch ist es in besonders bevorzugter Ausführungsform möglich, innere Volumenverhältnisse größer 6, insbesondere größer 8 und besonders bevorzugt größer 10 zu realisieren.If appropriate, further cylindrical and / or conical displacement elements can be arranged on the rotor shaft. Essential according to the invention is the combination of a suction-side tapering, in particular conical displacement element with a pressure-side, substantially cylindrical displacement element. This makes it possible to combine the advantages of both screw rotor designs. Due to the preferably conically designed suction-side displacement element, the tooth height is reduced so that a large number of outlet turns with small delivery volumes can be realized with a low ratio of tooth height to tooth width in the flow or conveying direction following, substantially cylindrical displacement element. This makes it possible in a particularly preferred embodiment, inner volume ratios larger 6 , especially larger 8th and more preferably larger 10 to realize.

Wenngleich auch mehr als zwei Verdrängungselemente vorgesehen sein können, sind in besonders bevorzugter Ausführungsform ein konisches saugseitig angeordnetes Verdrängungselement und ein zylindrisches druckseitig angeordnetes Verdrängungselement vorgesehen. Im Nachfolgenden wird die Erfindung anhand dieser bevorzugten Ausführungsform beschrieben, wobei jeweils weitere Verdrängungselemente vorgesehen sein können.Although more than two displacement elements can be provided, a conical suction-side arranged displacement element and a cylindrical pressure side arranged displacement element are provided in a particularly preferred embodiment. In the following, the invention will be described with reference to this preferred embodiment, wherein in each case further displacement elements can be provided.

Bevorzugt ist es, dass die benachbarte Verdrängungselemente an den aufeinander zu gerichteten Stirnseiten insbesondere aneinander anliegen bzw. sich berühren und im Wesentlichen denselben Durchmesser aufweisen. Hierdurch ist ein im Wesentlichen stufenfreier Übergang realisiert. Beim Vorsehen von zwei Verdrängungselementen verringert sich somit ausgehend von dem Pumpeneinlass der Durchmesser des konischen Verdrängungselements bis auf einen Durchmesser, der dem Durchmesser des zylindrischen Verdrängungselements entspricht.It is preferred that the adjacent displacement elements abut against each other at the end faces directed towards one another, in particular, or touch each other and have substantially the same diameter. As a result, a substantially stepless transition is realized. When two displacement elements are provided, the diameter of the conical displacement element thus decreases, starting from the pump inlet, to a diameter which corresponds to the diameter of the cylindrical displacement element.

Bevorzugt ist es ferner, dass der Durchmesser des zylindrischen Verdrängungselements um 5 - 35 %, vorzugsweise 10 - 25 % kleiner ist, als der saugseitige Durchmesser des konischen Verdrängungselements, das heißt insbesondere der am Einlass der Pumpe vorgesehene Durchmesser des konischen Verdrängungselements.It is furthermore preferred that the diameter of the cylindrical displacement element is smaller by 5 to 35%, preferably 10 to 25%, than the suction-side diameter of the conical displacement element, that is to say in particular the diameter of the conical displacement element provided at the inlet of the pump.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Längen und Durchmesser des konischen sowie des zylindrischen Verdrängungselements derart gewählt, dass ein Großteil der Verdichtung bei niedrigem Ansaugdruck durch das zylindrische Verdrängungselement erfolgt. Insbesondere erfolgt mehr als 70 Prozent der Verdichtungsleistung durch das zylindrische Verdrängungselement.In a particularly preferred embodiment, the lengths and diameters of the conical and the cylindrical displacement element are selected such that a large part of the compression takes place at low suction pressure through the cylindrical displacement element. In particular, more than 70 percent of the compaction performance is performed by the cylindrical displacement element.

Insofern ist es des Weiteren bevorzugt, dass das konische Verdrängungselement ein inneres Volumenverhältnis von mehr als 4 insbesondere mehr als 8 aufweistIn this respect, it is further preferred that the conical displacement element has an inner volume ratio of more than 4 especially more than 8th having

Das zylindrische Verdrängungselement weist in bevorzugter Ausführungsform ein inneres Volumenverhältnis von mehr als 1 insbesondere mehr als 3 auf. Die innere Verdichtung erfolgt vorzugsweise durch eine Verringerung der Steigung.The cylindrical displacement element in a preferred embodiment has an inner volume ratio of more than 1 especially more than 3 on. The internal compression is preferably carried out by reducing the pitch.

In dem Übergangsbereich zwischen dem insbesondere konischen Verdrängungselement und dem im Wesentlichen zylindrischen Verdrängungselement muss kein stetiger Übergang der Steigung der Windungen vorgesehen sein. Es ist auch ein Sprung in der Steigung der Windungen möglich, sodass hierdurch eine innere Verdichtung erzeugt wird. Die innere Verdichtung kann somit bereits im Übergang und/oder im zylindrischen Teil erzeugt werden.In the transition region between the particular conical displacement element and the substantially cylindrical displacement element, no continuous transition of the pitch of the windings must be provided. It is also possible a jump in the pitch of the turns, so that thereby an internal compression is generated. The internal compression can thus be generated already in the transition and / or in the cylindrical part.

Zur weiteren Verbesserung ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass das Verhältnis der Zahnhöhe zur Zahnbreite im Auslassbereich der Vakuumpumpe kleiner als 3 ist. Es ist eine günstge Fertigung möglich. Insbesondere liegt das Verhältnis im Bereich von 1,8 - 2,2. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Länge des im Wesentlichen zylindrischen Verdrängungselements 25 - 50 % der gesamten Profillänge des Schraubenrotors.For further improvement, it is preferred according to the invention that the ratio of the tooth height to the tooth width in the outlet region of the vacuum pump is smaller than 3 is. It is a favorable production possible. In particular, the ratio is in the range of 1.8-2.2. In a further preferred embodiment of the invention, the length of the substantially cylindrical displacement element is 25-50% of the entire profile length of the screw rotor.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Verhältnis des Außendurchmessers des Verdrängungselements am Pumpenauslass zum Außendurchmesser des Verdrängungselements am Pumpeneinlass weniger als 0,9, insbesondere weniger als 0,85.In a further preferred embodiment, the ratio of the outer diameter of the displacement element at the pump outlet to the outer diameter of the displacement element at the pump inlet is less than 0.9, in particular less than 0.85.

Desweiteren ist es besonders bevorzugt, dass der Durchmesser des sich verjüngenden Verdrängungselements im Bereich des Pumpeneinlasses 80 - 300 mm beträgt. Im Übergangsbereich zwischen dem sich verjüngenden Verdrängungselement und dem im Wesentlichen zylindrischen Verdrängungselement beträgt der Durchmesser vorzugsweise 65 - 180 mm. Entsprechend ist in bevorzugter Ausführungsform der Außendurchmesser des im Wesentlichen zylindrischen Verdrängungselements ebenfalls 65 - 180 mm , wobei bei einem sich gegebenenfalls geringfügig verjüngenden zylindrischen Verdrängungselement dieser Durchmesser auch etwas kleiner als der Durchmesser im Übergangsbereich sein kann.Furthermore, it is particularly preferred that the diameter of the tapered displacement element in the region of the pump inlet 80 - 300 mm. In the transition region between the tapered displacement element and the substantially cylindrical displacement element, the diameter is preferably 65-180 mm. Accordingly, in a preferred embodiment, the outer diameter of the substantially cylindrical displacement element is also 65-180 mm, wherein in the case of a possibly slightly tapering cylindrical displacement element, this diameter may also be slightly smaller than the diameter in the transition region.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Windungsanzahl des zylindrischen Verdrängungselements mindestens 6 bzw. vorzugsweise mindestens 10 und besonders bevorzugt mindestens 12. Durch eine hohe Anzahl an Windungen des zylindrischen Verdrängungselements kann durch dieses ein Großteil der Verdichtung erfolgen.In a preferred embodiment of the invention, the number of turns of the cylindrical displacement element is at least 6 or preferably at least 10 and more preferably at least 12 , By a high number of turns of the cylindrical displacement element can be done by this much of the compression.

Das insbesondere konische saugseitige Verdrängungselement weist in bevorzugter Ausführungsform 3 - 6 Windungen auf.The particular conical suction-side displacement element has in a preferred embodiment 3 - 6 Turns on.

Die einzelnen Verdrängungselemente sind vorzugsweise als gesonderte Bauteile ausgebildet und beispielsweise durch Aufpressen mit der Rotorwelle verbunden. Es ist jedoch auch möglich, dass einzelne oder alle Verbindungselemente einstückig mit der Rotorwelle ausgebildet sind.The individual displacement elements are preferably formed as separate components and connected, for example by pressing with the rotor shaft. However, it is also possible that individual or all connecting elements are integrally formed with the rotor shaft.

Die Rotorwelle weist ferner vorzugsweise an beiden Enden zylindrische Ansätze auf, die als Lageraufnahmen dienen. Es ist jedoch auch möglich den Schraubenrotor fliegend, d.h. einseitig zu lagern.The rotor shaft further preferably has at both ends cylindrical lugs, which serve as a bearing mounts. However, it is also possible to fly the screw rotor, i. one-sided store.

Grundsätzlich kann der erfindungsgemäße Schraubenrotor aus den bekannten Materialien wie Stahl, Gusseisen oder Aluminium hergestellt sein, wobei die Vorteile der Erfindung insbesondere bei Schraubenrotoren aus Stahl oder Gusseisen realisierbar sind.In principle, the screw rotor according to the invention can be produced from the known materials, such as steel, cast iron or aluminum, the advantages of the invention being able to be realized in particular with screw rotors made of steel or cast iron.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist ein weiteres Verdrängungselement saugseitig vorgesehen. Das weitere Verdrängungselement ist somit dem sich in Förderrichtung verjüngenden insbesondere konisch ausgebildeten Verdrängungselement vorgelagert. Bei dem weiteren Verdrängungselement handelt es sich um ein vorzugsweise ebenfalls im Wesentlichen zylindrisch ausgebildetes Verdrängungselement. Bevorzugt ist es hierbei, dass die Steigung der Windungen dieses weiteren Verdrängungselements in Förderrichtung abnehmen.In a preferred embodiment of the invention, a further displacement element is provided on the suction side. The further displacement element is thus preceded by the tapered in the conveying direction in particular conical displacement element. The further displacement element is preferably a displacement element which is likewise essentially cylindrical. It is preferred here that the pitch of the turns of this further displacement element decrease in the conveying direction.

Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Schraubenvakuumpumpe mit zwei in einem durch ein Gehäuse ausgebildeten Schöpfraum angeordneten Schraubenrotoren. Die beiden Schraubenrotoren sind hierbei, wie vorstehend beschrieben, erfindungsgemäß ausgebildet bzw. weitergebildet.Furthermore, the invention relates to a screw vacuum pump having two screw rotors arranged in a pump chamber formed by a housing. As described above, the two screw rotors are designed or developed according to the invention.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to a preferred embodiment with reference to the accompanying drawings.

Die Fig. zeigt in schematischer Seitenansicht eine Ausführungsform eines Schraubenrotors gemäß der Erfindung.The FIGURE shows a schematic side view of an embodiment of a screw rotor according to the invention.

Der dargestellte Schraubenrotor weist eine Rotorwelle 10 auf, die zwei Verdrängungselemente 12, 14 trägt. Die beiden zylindrischen Enden 16, 18 der Rotorwelle dienen zur Aufnahme von Lagern, zur Lagerung des Schraubenrotors in einem Pumpengehäuse. Ebenfalls ist es möglich die Rotorwelle fliegend, d.h. einseitig zu lagern.The illustrated screw rotor has a rotor shaft 10 on, the two displacement elements 12 . 14 wearing. The two cylindrical ends 16 . 18 The rotor shaft serve to receive bearings, for mounting the screw rotor in a pump housing. It is also possible the rotor shaft flying, ie store on one side.

Das in der Fig. rechte Verdrängungselement 12 ist konisch ausgebildet und verjüngt sich ausgehend von einem in der Fig. auf der rechen Seite angeordneten nicht dargestellten Pumpeneinlass 20 in Förderrichtung 22 in Richtung eines in der Fig. auf der rechten Seite befindlichen nicht dargestellten Pumpenauslasses 24. Eine schraubenlinienförmige Ausnehmung 26 des konischen Verdrängungselements 12 ist derart ausgebildet, dass sich das Volumen verringert. Dies ist einerseits aufgrund der konischen Außenform des Verdrängungselements 12 realisiert und andererseits aufgrund des sich in Förderrichtung erweiternden inneren Bereichs 28 des Verdrängungselements 12 realisiert. Einzelne Kammervolumen, die durch die beiden miteinander kämmenden Schraubenrotoren ausgebildet sind verringern somit ihre Volumen in Förderrichtung 22.The right in the Fig. Displacement element 12 is conical and tapers, starting from a pump inlet not shown in the figure on the rake side 20 in the conveying direction 22 in the direction of a in the Fig. On the right side not shown pump outlet 24 , A helical recess 26 of the conical displacement element 12 is designed such that the volume is reduced. This is on the one hand due to the conical outer shape of the displacement element 12 realized and on the other hand due to the expanding in the conveying direction inner area 28 of the displacement element 12 realized. Individual chamber volumes which are formed by the two meshing screw rotors thus reduce their volume in the conveying direction 22 ,

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel, in dem nur zwei Verdrängungselemente 12, 14 vorgesehen sind, liegt eine Stirnseite 30 des Verdrängungselements 12, die in Richtung des Pumpenauslasses 24 bzw. in Richtung der Druckseite der Pumpe weist an einer Stirnseite 32 des zylindrischen Verdrängungselements 14 an. Die Stirnseite 32 weist in Richtung des Pumpeneinlasses bzw. in saugseitige Richtung der Vakuumpumpe. Die Durchmesser der beiden Verdrängungselemente 12, 14 weisen im Bereich der Stirnseiten 30, 32 im Wesentlichen denselben Durchmesser auf.In the illustrated embodiment, in which only two displacement elements 12 . 14 are provided, there is an end face 30 of the displacement element 12 going in the direction of the pump outlet 24 or in the direction of the pressure side of the pump has at one end face 32 of the cylindrical displacement element 14 at. The front side 32 points in the direction of the pump inlet or in the suction-side direction of the vacuum pump. The diameters of the two displacement elements 12 . 14 pointing in the area of the front sides 30 . 32 essentially the same diameter.

Das zylindrische Verdrängungselement 14 weist eine ebenfalls schraubenlinienförmige Ausnehmung 34 auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist diese eine konstante Steigung auf, wobei zur weiteren Kompression in Förderrichtung 22 auch eine Verringerung der Steigung möglich ist. Durch die Ausnehmung 34 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel 8 Windungen ausgebildet.The cylindrical displacement element 14 has a likewise helical recess 34 on. In the illustrated embodiment, this has a constant pitch, wherein for further compression in the conveying direction 22 also a reduction of the slope is possible. Through the recess 34 are in the illustrated embodiment 8th Turns formed.

Claims (14)

Schraubenrotor für Schraubenvakuumpumpen, mit einer Rotorwelle (10) mindestens zwei mit der Rotorwelle (10) verbundenen Verdrängungselementen (12, 14) mit jeweils zumindest einer schraubenlinienförmigen Ausnehmung (26, 34), wobei ein saugseitiges Verdrängungselement (12) sich in Förderrichtung (22) verjüngend ausgebildet ist, wobei ein druckseitiges Verdrängungselement (14) im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist.Screw rotor for screw vacuum pumps, having a rotor shaft (10) at least two displacement elements (12, 14) connected to the rotor shaft (10), each having at least one helical recess (26, 34), wherein a suction-side displacement element (12) is tapered in the conveying direction (22), wherein a pressure-side displacement element (14) is formed substantially cylindrical. Schraubenrotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das saugseitige Verdrängungselement (12) in Förderrichtung (22) stetig abnehmend, insbesondere konisch ausgebildet ist.Screw rotor after Claim 1 , characterized in that the suction-side displacement element (12) in the conveying direction (22) is steadily decreasing, in particular conical. Schraubenrotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Volumenverhältnis größer als 8 insbesondere größer als 10 und besonders bevorzugt größer als 12 ist.Screw rotor after Claim 1 or 2 , characterized in that the inner volume ratio is greater than 8, in particular greater than 10 and more preferably greater than 12. Schraubenrotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängungselemente (12, 14) an den aufeinander zu weisenden Stirnseiten (30, 32) im Wesentlichen denselben Durchmesser aufweisen.Screw rotor after one of Claims 1 to 3 , characterized in that the displacement elements (12, 14) at the mutually facing end faces (30, 32) have substantially the same diameter. Schraubenrotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des im Wesentlichen zylindrischen Verdrängungselements (14) 5 -35 %, vorzugsweise 10 -25 % kleiner ist als der saugseitige Durchmesser des konischen Verdrängungselements (12).Screw rotor after one of Claims 1 to 4 , characterized in that the diameter of the substantially cylindrical displacement element (14) is 5 -35%, preferably 10 -25% smaller than the suction-side diameter of the conical displacement element (12). Schraubenrotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das sich verjüngende Verdrängungselement (12) ein Volumenverhältnis von mehr als 4 insbesondere mehr als 8 aufweist.Screw rotor after one of Claims 1 to 5 , characterized in that the tapered displacement element (12) has a volume ratio of more than 4, in particular more than 8. Schraubenrotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das im Wesentlichen zylindrische Verdrängungselement (14) ein Volumenverhältnis von 1 bis 3 aufweist.Screw rotor after one of Claims 1 to 5 , characterized in that the substantially cylindrical displacement element (14) has a volume ratio of 1 to 3. Schraubenrotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des sich verjüngenden Verdrängungselements (12) im Bereich des Pumpeneinlasses (20) 80 bis 300mm beträgt.Screw rotor after one of Claims 1 to 7 , characterized in that the diameter of the tapered displacement element (12) in the region of the pump inlet (20) is 80 to 300mm. Schraubenrotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des verjüngenden Verdrängungselements im Übergangsbereich zu dem zylindrischen Verdrängungselement 65 bis 180 mm aufweist.Screw rotor after one of Claims 1 to 7 , characterized in that the diameter of the tapered displacement element in the transition region to the cylindrical displacement element 65 to 180 mm. Schraubenrotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dass der Durchmesser des im Wesentlichen zylindrischen Verdrängungselements (14) im Bereich des Auslasses 65 bis 180 mm aufweist.Screw rotor after one of Claims 1 to 9 in that the diameter of the substantially cylindrical displacement element (14) in the region of the outlet is 65 to 180 mm. Schraubenrotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungszahl des zylindrischen Verdrängungselements (14) größer als 6, insbesondere größer als 10 und besonders bevorzugt größer als 12 ist.Screw rotor after one of Claims 1 to 10 , characterized in that the number of turns of the cylindrical displacement element (14) is greater than 6, in particular greater than 10 and particularly preferably greater than 12. Schraubenrotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungszahl des sich verjüngenden Verdrängungselements (12) 3 bis 6 beträgt.Screw rotor after one of Claims 1 to 10 , characterized in that the number of turns of the tapered displacement element (12) is 3 to 6. Schraubenrotor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Verdrängungselement vorgesehen ist, das dem sich verjüngenden Verdrängungselement (12) in Strömungsrichtung vorgelagert ist, wobei das weitere Verdrängungselement vorzugsweise im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist.Screw rotor after one of Claims 1 to 12 , characterized in that a further displacement element is provided, which is the upstream of the tapered displacement element (12) in the flow direction, wherein the further displacement element is preferably formed substantially cylindrical. Schraubenvakuumpumpe mit einem einen Schöpfraum ausbildenden Gehäuse und zwei in dem Schöpfraum angeordneten Schraubenrotoren nach einem der Ansprüche 1 bis 13.Screw vacuum pump having a pump chamber forming a housing and two arranged in the pump chamber screw rotors according to one of Claims 1 to 13 ,
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2608630A (en) * 2021-07-08 2023-01-11 Leybold Gmbh Screw pump, screw rotor, method of manufacturing a screw rotor, and use of a screw pump or a screw rotor

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19800711A1 (en) * 1998-01-10 1999-07-29 Hermann Dipl Ing Lang Mostly dry working screw spindle vacuum pump
EP1070848A1 (en) * 1999-07-19 2001-01-24 Sterling Fluid Systems (Germany) GmbH Positive displacement machine for compressible fluids
US6672855B2 (en) * 1999-12-23 2004-01-06 The Boc Group Plc Vacuum pumps
DE10334484A1 (en) * 2003-07-29 2005-03-24 Steffens, Ralf, Dr. Dry compressing spindle vacuum pump with contra-rotating rotor pair has inlet side rotor pitch producing nominal displacement capacity first increasing to maximum value and then changing with constant drop to outlet side pitch
DE102013210817A1 (en) * 2012-05-08 2014-11-13 Ralf Steffens spindle compressor

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE879861C (en) * 1950-08-04 1953-06-15 August Georg Schaefer Filling roller for screw presses for the production of thin-walled, dimensionally stable extruded articles, in particular of covers for electrical cables
DE1281681B (en) * 1966-09-10 1968-10-31 Vickers Zimmer Ag Screw conveyor device
US4132845A (en) * 1977-05-27 1979-01-02 E. I. Du Pont De Nemours And Company Mechanical dewatering process for elastomer slurries
US4792294A (en) * 1986-04-11 1988-12-20 Mowli John C Two-stage screw auger pumping apparatus
CN201368025Y (en) * 2009-03-16 2009-12-23 台州市星光真空设备制造有限公司 Improved structure of screw stem vacuum pump
CN103423160B (en) * 2013-09-04 2015-11-25 张周卫 Variable pitch spiral compression machine head of spiral compression-expansiorefrigerator refrigerator
JP2015183572A (en) * 2014-03-24 2015-10-22 樫山工業株式会社 Rotor assembly for vacuum dry pump, and dry screw pump
CN105971877B (en) * 2016-07-11 2017-11-14 中国石油大学(华东) A kind of conical screw rotor and its Twin-screw vacuum pump
CN106089708A (en) * 2016-07-29 2016-11-09 扬州日上真空设备有限公司 Composite double screw vacuum pump

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19800711A1 (en) * 1998-01-10 1999-07-29 Hermann Dipl Ing Lang Mostly dry working screw spindle vacuum pump
EP1070848A1 (en) * 1999-07-19 2001-01-24 Sterling Fluid Systems (Germany) GmbH Positive displacement machine for compressible fluids
US6672855B2 (en) * 1999-12-23 2004-01-06 The Boc Group Plc Vacuum pumps
DE10334484A1 (en) * 2003-07-29 2005-03-24 Steffens, Ralf, Dr. Dry compressing spindle vacuum pump with contra-rotating rotor pair has inlet side rotor pitch producing nominal displacement capacity first increasing to maximum value and then changing with constant drop to outlet side pitch
DE102013210817A1 (en) * 2012-05-08 2014-11-13 Ralf Steffens spindle compressor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2608630A (en) * 2021-07-08 2023-01-11 Leybold Gmbh Screw pump, screw rotor, method of manufacturing a screw rotor, and use of a screw pump or a screw rotor
WO2023280865A1 (en) 2021-07-08 2023-01-12 Leybold Gmbh Screw pump, screw rotor, method of manufacturing a screw rotor, and use of a screw pump or a screw rotor

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