DE202021003810U1

DE202021003810U1 - Drehschieber-Vakuumpumpe mit Gasballastbaugrund

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Publication number: DE202021003810U1
Application number: DE202021003810.8U
Authority: DE
Original assignee: Leybold Tianjin International Trade Co Ltd
Current assignee: Leybold Tianjin International Trade Co Ltd
Priority date: 2021-01-07
Filing date: 2021-12-17
Publication date: 2022-01-31
Anticipated expiration: 2031-12-18
Also published as: FR3118649A3; GB2603209A; GB202102470D0; JP3239216U; US20240077078A1; KR20220001757U; FR3118649B3; CN218624647U; WO2022149038A1; EP4274964A1; TWM634316U

Abstract

Drehschieber-Vakuumpumpe, die aufweist:
einen Stator (210), der darin eine Statorkammer (212) bildet, eine Drehschieberbaugruppe (220), die exzentrisch drehbar in der Statorkammer (212) montiert ist;
einem Generatorgehäuse (310), das den Stator (210) umschließt; und
einer Gasballastbaugruppe (230) in Strömungsverbindung mit der Statorkammer (212) zum selektiven Einlassen von Ballastgas von außerhalb der Pumpe in die Statorkammer (212);
wobei die Gasballastbaugruppe (230) aufweist:
einen Gasballastkanal (232), der strömungsmäßig mit der Statorkammer (212) verbunden ist;
ein Gasballastventil (334), das zum selektiven Öffnen und Schließen des Gasballastkanals (232) in Abhängigkeit vom relativen Gasdruck über dem Ventil (334) konfiguriert ist; und
einer Gasballast-Pufferkammer (360), die strömungsmäßig mit dem Gasballastkanal (232) stromauf des Gasballastventils (334) verbunden ist und in selektiver Strömungsverbindung mit dem Äußeren der Pumpe steht.

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Drehschieber-Vakuumpumpe. Diese Erfindung umfasst auch das Einbringen von Ballastgas in eine Drehschieber-Vakuumpumpe.
Hintergrund
Drehschieber-Vakuumpumpen können in einer Vielfalt von Industrien zum Erzeugen und Aufrechterhalten von Vakuumbedingungen in einem System eingesetzt werden. Bei solchen Pumpen wird ein aus einem System zu evakuierendes Arbeitsgas zu einem Einlass der Pumpe zugeführt und zu einer oder einer Reihe von Drehschieber-Pumpenstufen geleitet. Jede Drehschieber-Pumpenstufe weist einen Stator, der darin eine Statorkammer bildet, und einen Rotor mit darin exzentrisch montierten, radial verlaufenden Flügeln (d.h. eine Drehschieber-Baugruppe) auf. Die Drehschieber-Baugruppe wird (z.B. mittels eines Motors) drehend angetrieben, um das Arbeitsgas in der/den Statorkammer(n) zu verdichten und es zu einem Auslass der Pumpe zu befördern, durch welche es aus dem System ausgestoßen wird.
Drehschieber-Vakuumpumpen können als „Zweistufen“-Drehschieber-Vakuumpumpen bereitgestellt werden. Diese Pumpen werden so benannt, weil sie zwei Stufen (zwei Gruppen) von Statorkammern und Drehschieber-Baugruppen haben, die strömungsmäßig in Reihe miteinander geschaltet sind. Die erste Stufe ist strömungsmäßig mit dem Pumpeneinlass verbunden und verdichtet das Arbeitsgas unter Verwendung einer ersten Drehschieber-Baugruppe in einer ersten Statorkammer (oftmals bekannt als Hochvakuumstufe). Das verdichtete Arbeitsgas aus der ersten Stufe wird dann in eine zweite Stufe befördert, die strömungsmäßig mit einem Auslass der ersten Stufe verbunden ist. Die zweite Stufe weist eine zweite Drehschieber-Baugruppe in einer zweiten Statorkammer auf und wird zum weiteren Verdichten des Arbeitsgases und zum Befördern desselben zu einem Auslass der Pumpe benutzt, aus welchem das Arbeitsgas aus dem System ausgestoßen wird. Die Verwendung mehrerer Stufen kann die Effektivität und Effizienz der Pumpe im Vergleich zu einer „einstufigen“ Drehschieber-Vakuumpumpe erhöhen, und kann das Erreichen höherer Vakuumgrade für besondere Systeme ermöglichen.
Während die Flügel in der Statorkammer umlaufen, haben sie ständig umlaufende Berührung mit der Kammerwandfläche. Dies kann erhebliche Reibung und Wärme erzeugen. Es ist daher nötig, dass die Flügel während des Betriebs ausreichend geschmiert werden, damit die Pumpe sauber und effizient funktioniert. Bei manchen bekannten Drehschieber-Vakuumpumpen wird diese Schmierung durch Versehen der Pumpe mit einer Schmierölzufuhr erreicht, die Schmieröl in die Statorkammern zuführt. Das Öl wird während des Pumpenbetriebs von den umlaufenden Flügeln aufgenommen und bildet einen Schmierölfilm zwischen der Kammerwandfläche und den umlaufenden Flügeln. Die Zufuhr von Öl wird typischerweise innerhalb der Pumpe selbst gehalten und abgedichtet (z.B. innerhalb eines die Drehschieberstufe(n) umgebenden Gehäuses der Pumpe gehalten). Solche Pumpen sind allgemein als „ölgedichtete“ Drehschieber-Vakuumpumpen bekannt.
Das Arbeitsgas, das in die Drehschieber-Vakuumpumpe zugeführt wird, kann Wasserdampf oder andere flüchtige Dämpfe enthalten. Während der Verdichtungsstufe(n) in der Drehschieber-Vakuumpumpe besteht eine Gefahr, dass diese Dämpfe zu Flüssigkeit kondensieren können. Dies tritt im allgemeinen auf, wenn die Dämpfe auf mehr als ihren Sättigungsdampfdruck verdichtet werden. Das Kondensieren von Dämpfen auf diese Weise ist für solche Pumpen problematisch, da sich das resultierende Kondensat mit dem Schmieröl in der Statorkammer vermischen kann. Dies kann das Öl emulgieren und seine Schmiereigenschaften verschlechtern. Eine solche Verschlechterung der Schmiereigenschaften könnte zu erhöhter Reibung und Wärme während des Pumpenbetriebs führen (was zu einer Verminderung der Effizienz führt), und kann zum Festfressen oder Ausfall der Pumpe führen. Solche Kondensate könnten auch die Pumpe korrodieren.
Es ist bekannt, die mit der Verdichtung von Dämpfen verbundenen Probleme durch Verwendung einer Gasballasteinrichtung zum Einleiten von Ballastgas (gewöhnlich Luft) von außerhalb der Pumpe in die zum Pumpenauslass führende Statorkammer (d.h. die zweite/Auslasspumpenstufe einer zweistufigen Drehschieber-Vakuumpumpe) zu lösen.
Das in die Statorkammer eingeleitete Ballastgas verdünnt die Dämpfe, um ihren Sättigungsdampfdruck anzuheben, so dass die Gefahr von deren Kondensation während der Verdichtung minimiert wird. Die Dämpfe und das Ballastgas werden dann aus der Pumpe mit dem Arbeitsgas durch den Pumpenauslass ausgestoßen.
Eine typische Gasballasteinrichtung benutzt ein Einweg- oder Rückschlagventil, das zum Öffnen und Schließen während eines Pumpenzyklus zum selektiven Einleiten von Ballastgas in die Statorkammer über einen Kanal betrieben werden.
Das wiederholte Öffnen und Schließen des Ventils kann eine beträchtliche Geräuschquelle ergeben, indem die fortgesetzten Ballastgasimpulse durch die Ballastgaseinrichtung gelangen. Es hat sich auch herausgestellt, dass der Geräuschpegel zunimmt, wenn mehr Ballastgas in die Pumpe eingeleitet wird (z.B. aufgrund von größeren Öffnungen, die zwischen der Pumpe und dem Äußeren benötigt werden). Dies hat bisher zu einer Begrenzung der Ballastgasmenge geführt, die in die Pumpe während eines Gasballast-Pumpenzyklus eingeleitet werden kann, während akzeptable Geräuschpegel beibehalten werden. Dies kann die maximale Menge von Wasser/flüchtigem Dampf begrenzen, die durch den Gasballastbetrieb pro Pumpenzyklus verdrängt werden kann, oder die sogenannte „Dampfhandhabungskapazität“, die durch die Gasballasteinrichtung bereitgestellt wird.
Dementsprechend besteht ein Bedürfnis, eine Drehschieber-Vakuumpumpe mit einer Gasballastbaugruppe bereitzustellen, die hinsichtlich dieser Aspekte verbessert ist, beispielsweise eine Drehschieber-Vakuumpumpe mit reduzierten Geräuschpegeln, wenn sie im Gasballastmodus arbeitet, oder eine Drehschieber-Vakuumpumpe mit einer größeren Flexibilität und Breite von Dampfhandhabungskapazitäten, während akzeptable oder reduzierte Geräuschpegel aufrechterhalten werden.
Überblick
Nach einem Aspekt sieht die vorliegende Erfindung eine Drehschieber-Vakuumpumpe mit einem Stator, der darin eine Statorkammer bildet, einer Drehschieber-Baugruppe, die exzentrisch drehbar innerhalb der Statorkammer montiert ist, einem Generatorgehäuse, welches den Stator umschließt, und einer Gasballastbaugruppe in Strömungsverbindung mit der Statorkammer vor, um selektiv Ballastgas von einem Äußeren der Pumpe in die Statorkammer einzulassen. Die Gasballastbaugruppe weist einen Gasballastkanal, der mit der Statorkammer strömungsmäßig verbunden ist, ein Gasballastventil, das zum selektiven Öffnen und Schließen des Gasballastkanals in Abhängigkeit von dem relativen Gasdruck über dem Ventil konfiguriert ist, und eine Gasballast-Pufferkammer vor, die strömungsmäßig mit dem Gasballastkanal stromauf des Gasballastventils verbunden ist und in selektiver Strömungsverbindung mit dem Äußeren der Pumpe steht.
Die Gasballast-Pufferkammer erzeugt ein eingeschlossenes Volumen, das während eines Gasballastvorgangs mit Ballastgas gefüllt werden kann, und so einen „Puffer“ von Ballastgas zwischen dem Gasballastventil und dem äußeren der Pumpe herstellt. Dies kann eine Geräuschverminderung im Zusammenhang mit dem Betrieb der Gasballastbaugruppe ergeben.
Bei einer Ausführungsform der obigen Anordnung ist die Gasballast-Pufferkammer außerhalb des Stators und innerhalb des Generatorgehäuses angeordnet.
Durch Anordnen der Gasballast-Pufferkammer auf diese Weise kann die Gesamtpumpenhülle kompakt gehalten werden, während noch ausreichend Platz für die Pufferkammer bleibt.
Bei einer weiteren Ausführung jeder der obigen Anordnungen ist die Gasballast-Pufferkammer in einem separaten Gehäuse des Generatorgehäuses untergebracht. Das separate Gehäuse kann ein Kupplungsgehäuse sein, an welchem das Generatorgehäuse befestigt ist.
Dies ergibt eine zweckmäßige und vorteilhafte Anordnung der Pufferkammer, wo sie integral im Kupplungsgehäuse gebildet sein kann, anstatt in einem separaten Gehäuse gebildet werden zu müssen, das vom Öl im Generatorgehäuse (bei einer ölgedichteten Variante) abgedichtet sein muss. Die Pufferkammer im Kupplungsgehäuse kann auch dazu beitragen, eine zweckmäßige Anordnung für das damit kommunizierende Steuerelement bereitzustellen, das auch daran befestigt sein kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform einer der obigen Anordnungen ist das Gasballastventil innerhalb des Stators eingelassen.
Dies bietet den Vorteil einer weiteren Isolierung des durch das Gasballastventil erzeugten Geräuschs durch Verwendung des Stators selbst. Mit anderen Worten, der Statorkörper, in welchem das Gasballastventil eingelassen ist, trägt dazu bei, das erzeugte Geräusch zu absorbieren.
Bei einer weiteren Ausführungsform irgendeiner der obigen Anordnungen weist die Pumpe weiter eine Motorbaugruppe, die betriebsmäßig mit der umlaufenden Flügelanordnung zum Antrieb der Drehschieberbaugruppe verbunden ist, und ein die Motorbaugruppe umschließendes Motorgehäuse auf. Das Motorgehäuse ist am Kupplungsgehäuse gegenüber dem Generatorgehäuse befestigt.
Diese Anordnung ermöglicht es, den Motorabschnitt und den Generatorabschnitt separat an beiden Seiten des Kupplungsgehäuses zu befestigen. Dies kann den Zusammenbau der Drehschieber-Vakuumpumpe vereinfachen sowie auch den separaten Austausch und Abbau jedes einzelnen Abschnitts ermöglichen.
Bei einer weiteren Ausführungsform irgendeiner der obigen Anordnungen ist die Gasballast-Pufferkammer strömungsmäßig mit dem Gasballastkanal über ein Rohr verbunden, das außerhalb des Stators und innerhalb des Generatorgehäuses angeordnet ist. Das Rohr kann unter Verwendung eines Einsteck-Schnellverbinders mit dem Stator verbunden sein. Der Verbinder kann auch dem Stator in der Ausnehmung verbinden.
Diese Anordnungen erleichtern auf einfache und zweckmäßige Weise die Verbindung der Gasballast-Pufferkammer mit dem Stator zur Verbesserung des leichten Zusammenbaus.
Bei noch einer weiteren Ausführungsform der obigen Anordnung kann der Verbinder selbst als Teil des Gasballastventils dienen (z.B. als Ventilsitz für das Gasballastventil).
Dies kann die Komplexität und Teileanzahl der Baugruppe im Vergleich zu Anordnungen reduzieren, die alternativ die Bereitstellung separater Ventilkörper erfordern.
Bei noch einer weiteren Ausführungsform irgendeiner der obigen Anordnungen weist die Gasballastbaugruppe weiter ein Gasballast-Steuerelement auf, das strömungsmäßig mit der Gasballast-Pufferkammer verbunden ist. Das Steuerelement ist betätigbar, um selektiv eine Strömungsverbindung zwischen der Gasballast-Pufferkammer und dem Äußeren der Pumpe zu ermöglichen oder zu verhindern.
Auf diese Weise kann das Steuerelement dazu benutzt werden, einen Gasballastmodus des Pumpenbetriebs einzuleiten oder zu beendigen. Bei Einleitung wird Ballastgas während des Pumpenzyklus in die Statorkammer eingelassen. Bei Beendigung wird kein Ballastgas während des Pumpenzyklus in die Statorkammer eingelassen, so dass ein „normaler“ Pumpenbetriebsmodus ermöglicht wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform der obigen Anordnung weist das Steuerelement einen Körper mit mindestens einer Öffnung darin und einem Deckel auf, der dafür konfiguriert ist, sich um den Körper zu drehen, um die mindestens eine Öffnung selektiv zu öffnen oder abzudecken, um eine Strömungsverbindung zwischen der Gasballast-Pufferkammer und dem äußeren der Pumpe selektiv zu ermöglichen oder zu verhindern.
Diese Anordnung stellt ein Steuerelement der „Drehknopf“-Bauart dar, das zweckmäßigerweise durch einen Benutzer zum Umschalten zwischen unterschiedlichen Gasballastbetriebsarten und einem normalen Betriebsmodus für die Pumpe benutzt werden kann. Ein solches manuelles Steuerelement kann auch Komplexität und mögliche Fehlerstellen im Vergleich zu anderen Steuerelementen beseitigen (z.B. zu elektrisch gesteuerten Steuerelementen). Es kann auch auf einfache Weise das Erreichen einer zusätzlichen oder größeren Variation der Dampfhandhabungskapazität für die Pumpe durch Vorsehen einer Mehrzahl von Öffnungen mit unterschiedlichen Größen ermöglichen.
Bei einer weiteren Ausführungsform irgendeiner der obigen Anordnungen ist die Pumpe eine ölgedichtete Drehschieber-Vakuumpumpe, und das Generatorgehäuse ist ein Ölgehäuse zur Aufnahme von Öl.
Bei einer noch weiteren Ausführungsform irgendeiner der obigen Anordnungen ist die Pumpe eine zweistufige Drehschieber-Vakuumpumpe, und die Statorkammer und die Drehschieberbaugruppe sind strömungsmäßig stromab einer weiteren Statorkammer mit einer exzentrisch darin drehbar montierten Drehschieberbaugruppe angeordnet.
Solche ölgedichteten und/oder zweistufige Drehschieber-Vakuumpumpen können Zuverlässigkeits- und Wärmeabführvorteile bringen sowie potentiell höhere Vakuumgrade im Vergleich mit anderen Bauarten von Drehschieber-Vakuumpumpen erreichen (z.B. trockene Pumpen oder Pumpen mit weniger Stufen).
Nach einem weiteren Aspekt beinhaltet die vorliegende Erfindung auch das Einleiten von Ballastgas in eine Drehschieber-Vakuumpumpe. Dies umfasst die Schritte des Setzens einer Gasballast-Pufferkammer in selektive Strömungsverbindung mit einem Ballastgas von außerhalb der Drehschieber-Vakuumpumpe, das strömungsmäßige Verbinden eines Gasballastkanals und eines Gasballastventils mit der Gasballast-Pufferkammer stromab derselben, wobei das Gasballastventil dafür konfiguriert ist, den Gasballastkanal in Abhängigkeit von dem relativen Gasdruck über dem Ventil selektiv zu öffnen und zu schließen, und das strömungsmäßige Verbinden des Gasballastkanals mit der Statorkammer der Drehschieber-Vakuumpumpe.
Wie oben erörtert, bildet die Gasballast-Pufferkammer ein umschlossenes Volumen, das während eines Gasballastvorgangs mit Ballastgas gefüllt werden kann und so einen „Puffer“ von Ballastgas zwischen dem Gasballastventil und dem Äußeren der Pumpe bereitstellt. Dies kann eine Verringerung des Geräuschs im Zusammenhang mit dem Betrieb der Gasballastbaugruppe ergeben.
Bei einer weiteren Ausführungsform der obigen Anordnung umfasst das Einbringen von Ballastgas den Betrieb eines Gasballaststeuerelements zum selektiven Ermöglichen oder Verhindern einer Strömungsverbindung zwischen der Gasballast-Pufferkammer und dem Ballastgas von außerhalb der Pumpe.
Auf diese Weise kann das Steuerelement benutzt werden, ein Gasballastmodus des Pumpenbetriebs einzuleiten oder zu beendigen. Bei Einleitung wird Ballastgas während des Pumpenzyklus in die Statorkammer eingelassen. Bei Beendigung wird Ballastgas während des Pumpenzyklus nicht in die Statorkammer eingelassen, was einen „normalen“ Pumpenbetriebsmodus ermöglicht.
Obwohl gewisse Vorteile mit Bezug auf verschiedene obige Merkmale erörtert worden sind, können weitere Vorteile gewisser Merkmale für den Fachmann aus der folgenden Beschreibung erkennbar werden.
Figurenliste
Einige Ausführungsbeispiele werden nun lediglich beispielshalber mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:

1 eine Außenansicht einer beispielsweisen zweistufigen ölgedichteten Drehschieber-Vakuumpumpe zeigt;
2 eine Schnittdarstellung einer bekannten Gasballastbaugruppe in Verbindung mit einer Stufe einer Drehschieber-Vakuumpumpe zeigt;
3A eine Ausführungsform einer Drehschieber-Vakuumpumpe mit einer Gasballastbaugruppe entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt;
3B eine andere Ausführungsform einer Drehschieber-Vakuumpumpe mit einer Gasballastbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Detaillierte Beschreibung
1 zeigt eine zweistufige ölgedichtete Drehschieber-Vakuumpumpe 100 mit Gehäusen und einer Umfassung, die für die vorliegende Erfindung verwendbar ist.
Wie oben zum Hintergrund erörtert und allgemein bekannt, weist die Pumpe 100 zwei Stufen von Drehschieberbaugruppen auf, die strömungstechnisch in Reihe geschaltet sind und die benutzt werden, um ein Vakuum in einem System zu erzeugen. Diese Stufen bilden demzufolge einen sogenannten „Generator“-Abschnitt der Pumpe 100.
Der Generatorabschnitt der Pumpe 100 ist in einem Generatorgehäuse 110 gekapselt. Das Generatorgehäuse 110 umschließt und beherbergt den Stator und die Drehschieber-Baugruppenstufen, die in darin gebildeten Statorkammern montiert sind.
Das abgebildete Generatorgehäuse 110 umfasst eine abnehmbare Endplatte 112, die durch abnehmbare Befestigungselemente befestigt ist, obwohl das Generatorgehäuse 110 statt dessen auch als integrale einstückige Struktur ausgebildet sein kann.
Die abgebildete Pumpe 100 ist ölgedichtet, und daher ist das Generatorgehäuse 110 dafür ausgebildet, Öl aufzunehmen, das innerhalb des Stators und der Drehschieberbaugruppen zur Schmierung benutzt wird, wie oben im Hintergrund erörtert ist. Das Aufnehmen vom Öl im Generatorgehäuse 110 kann auch zum Abführen von Wärme aus den Pumpenstufen beitragen. Bei solchen ölgedichteten Ausführungsbeispielen kann das Generatorgehäuse 110 also auch als „Ölgehäuse“ bezeichnet werden.
Zum Überwachen des Pegels unter Qualität des Öls während des Pumpenbetriebs ist ein transparentes Ölbeobachtungsfenster 114 im Generatorgehäuse 110 gebildet, obwohl es sich versteht, dass das Ölüberwachungsfenster 114 bei anderen Ausführungsformen auch weggelassen werden kann.
Die Pumpe 100 weist auch eine Motorbaugruppe auf, die in einem Motorgehäuse 120 gekapselt ist. Die Motorbaugruppe ist betriebsmäßig mit den Drehschieberbaugruppen verbunden und wird zum Drehen der Drehschieberbaugruppen für den Pumpenbetrieb betrieben. Die Motorbaugruppe kann irgendeine geeignete Motorbauart aufweisen, wie beispielsweise einen Elektromotor, und zugehörige Komponenten (zum Beispiel Rotorwelle, Magnete usw.).
Die Pumpe 100 weist weiter ein Kupplungsgehäuse 130 auf, an welchem das Generatorgehäuse 110 und das Motorgehäuse 120 befestigt sind. Das Generatorgehäuse 100 und das Motorgehäuse 120 sind an entgegengesetzten Enden des Kupplungsgehäuses 130 montiert und erstrecken sich entlang einer Längsachse L-L der Pumpe 100. Das Generatorgehäuse 110 und das Motorgehäuse 120 können in irgendeiner geeigneten Weise, beispielsweise durch Schrauben, am Kupplungsgehäuse 130 befestigt sein.
Das Kupplungsgehäuse 130 weist auch einen Einlass 132 und einen Auslass 134 für die Pumpe 100 auf, die aus einem System zu evakuierendes Arbeitsgas in und aus den Pumpenstufen leiten. Es sollte jedoch angemerkt werden, dass der Einlass 132 und der Auslass 134 in Abhängigkeit von der Verwendung und der spezifischen erforderlichen Pumpenkonfiguration auch an anderer Stelle an der Pumpe 100 angeordnet sein können.
Die Pumpe 100 weist auch einen Sockel 140 auf, an welchen das Generatorgehäuse 110 und das Motorgehäuse 120 sowie das Kupplungsgehäuse 130 montiert sind, obwohl die Basis 140 bei anderen Ausführungsformen auch weggelassen werden kann.
In 2 ist eine bekannte Konfiguration einer Gasballastbaugruppe dargestellt, die mit einer Stufe 200 einer Drehschieber-Vakuumpumpe kommuniziert.
Die Drehschieber-Vakuumpumpenstufe 200 weist einen Stator 210 auf, der darin eine Statorkammer 212 bildet, und der in einem Generatorgehäuse 110 gekapselt ist. Die Statorkammer 212 ist etwa zylindrisch und wird von einer Statorkammerwandfläche 114 begrenzt.
Die Stufe 200 weist auch eine Drehschieberbaugruppe 220 auf, die exzentrisch in der Statorkammer 212 montiert ist. Die Drehschieberbaugruppe 220 weist eine Rotorwelle 222 und ein Paar von diametral entgegengesetzten Flügeln 224 auf, die in jeweiligen Schlitzen 226 aufgenommen sind. Die Schlitze 226 verlaufen radial vom Zentrum der Rotorwelle 222 zu deren Umfang. Die Flügel 224 sind durch Vorspannelemente 228 federbelastet, die in den Schlitzen 226 fixiert sind, so dass sie radial auswärts von den Schlitzen 226 vorgespannt sind und in Berührung mit der Kammerwandfläche 214 stehen.
Wie oben erörtert, wird die Rotorwelle 222 im Betrieb durch Wirkungsverbindung mit einem Motor (nicht dargestellt) drehend angetrieben. Wenn die Welle 222 sich dreht, gleiten die Flügel 224 entlang der Kammerwandfläche 214 und bewegen sich radial einwärts und auswärts mit Bezug auf die Schlitze 226. Wie auf dem Gebiet der Drehschieber-Vakuumpumpen allgemein bekannt ist und oben im Hintergrund erörtert wurde, ermöglicht dies das selektive Einlassen von Arbeitsgas in die Kammer 212 von einem Einlass (nicht dargestellt), dessen Isolieren und Verdichten zwischen den mit der Wandfläche 214 zusammenwirkenden Flügeln 224, und dann das Ausstoßen aus einem Auslass (nicht dargestellt) der Statorkammer 212.
Die Drehschieber-Vakuumpumpenstufe 200 weist weiter eine Gasballastbaugruppe 230 auf. Wie oben im Hintergrund erörtert, steht die Gasballastbaugruppe 230 in Strömungsverbindung mit der Statorkammer 212 zum selektiven Einlassen von Ballastgas von außerhalb der Pumpenstufe 200 in die Statorkammer 212.
Die Gasballastbaugruppe 230 weist einen Gasballastkanal 232 auf, der strömungsmäßig mit der Statorkammer 212 verbunden ist. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Kanal 232 aus einem ersten Teil 232a, der durch den Stator 210 von der Kammer 212 zu einer Öffnung 211 im Stator 210 verläuft, und einem zweiten Teil 232b in Form eines Rohrs ausgebildet, das mit dem ersten Teil 232a an der Öffnung 211 verbunden ist und zwischen dem Stator 210 und dem Generatorgehäuse 110 verläuft.
Es versteht sich, dass, wenn das Generatorgehäuse 110 als Ölgehäuse benutzt wird und Öl aufnimmt (d. h. wenn die Stufe 200 sich in einer ölgedichteten Drehschieber-Vakuumpumpe befindet), das Rohr 232b erforderlich ist, um einen angemessen abgedichteten Strömungsweg für das Ballastgas zwischen dem Äußeren des Gehäuses 110 und der Statorkammer 212 zu bilden, was vermeidet, dass Öl in den Gasballastkanal 232 gelangt. Dies kann in irgendeiner geeigneten Weise erreicht werden, wie beispielsweise durch Abdichten des Rohrs 232b in der Öffnung 212 unter Verwendung von O-Ringdichtungen.
Die Gasballastbaugruppe 230 weist weiter ein Gasballastventil 234 auf, das stromauf des Kanals 232 angeordnet ist. Das Ventil 234 weist einen Ventilkörper 236 auf, der in einer Öffnung 111 des Generatorgehäuses 110 befestigt ist. Der Ventilkörper 236 bildet einen Ventilsitz mit einer darin befindlichen Ventilöffnung 238.
Ein Ventilkolben 240 ist im Ventilkörper 236 angeordnet und mittels eines Vorspannelements 242 (d. h. einer Feder oder eines anderen geeigneten Vorspannelements) gegen den Ventilsitz vorgespannt, um die Ventilöffnung 238 zu verschließen. Das Vorspannelement 242 ist zwischen dem Rohr 232b und dem Kolben 240 befestigt. Der Kanal 232 steht in selektiver Strömungsverbindung mit der Ventilöffnung 238 über eine Öffnung 233, die im Rohr 232b vorgesehen ist.
Es versteht sich, dass die Ventilsitzöffnung 238 selektiv durch Überwinden der Vorspannkraft des Vorspannelements 242 geöffnet werden kann, das den Kolben 240 gegen den Ventilsitz drückt, beispielsweise unter Anwendung des Differenzgasdrucks über den Kolben 240.
Auf diese Weise kann der Kolben 240 benutzt werden, in Abhängigkeit vom relativen Gasdruck über ihm den Gasballastkanal selektiv zu öffnen und zu schließen.
Die Gasballastbaugruppe 230 weist weiter ein Gasballaststeuerelement 250 auf, das strömungsmäßig mit dem Ventil 234 verbunden ist, und das betätigbar ist, um eine Strömungsverbindung zwischen dem Gasballastventil 234 und dem Äußeren der Pumpenstufe 200 selektiv zu ermöglichen oder zu verhindern. Bei der dargestellten Ausführungsform weist das Steuerelement 250 einen Körper 252 mit einer Öffnung 254 darin und einen Deckel 256 auf, der dafür konfiguriert ist, sich um den Körper 252 zu drehen, um die Öffnung 254 selektiv zu öffnen oder abzudecken, um eine Strömungsverbindung zwischen dem Gasballastventil und dem Äußeren der Pumpenstufe 200 zu ermöglichen oder zu verhindern. Wenn der Deckel 256 die Öffnung 254 verschließt, ist eine Strömungsverbindung des Ventils 234 mit Ballastgas um das Äußere der Pumpenstufe 200 verhindert. Wenn der Deckel 256 die Öffnung 254 öffnet, kann Ballastgas vom Äußeren der Pumpenstufe 200 durch den Körper 252 strömungsmäßig mit dem Ventil 234 kommunizieren.
Das Ballastgas kann irgendein geeignetes Gas sein, das von irgendeiner geeigneten Quelle zugeführt wird. Beispielsweise kann das Ballastgas Umgebungsluft sein, die aus der Umgebung der Pumpenstufe 200 zugeführt wird, oder ein anderes Ballastgas, das von einer zugeordneten Quelle außerhalb der Pumpenstufe 200 bereitgestellt wird (z. B. Stickstoff). Es versteht sich, dass das jeweilige benötigte Ballastgas von der besonderen Anwendung abhängig ist (z. B. können Innertgase anstelle von Luft erforderlich sein, um „sauberere“ Bedingungen aufrecht zu erhalten).
Wie oben im Hintergrund erörtert, kann die Ballastgasbaugruppe 230, wenn erforderlich, betätigt werden, um selektiv Ballastgas in die Statorkammer 212 einzulassen, um zur Verhinderung von Kondensation von Wasser/flüchtigen Dämpfen darin beizutragen.
Die Gasballastbaugruppe 230 wird durch Betätigen des Steuerelements 250 zum Öffnen der Öffnung 254 aktiviert. Dies lässt Ballastgas in das Ventil 340 auf einen eingestellten Druck entsprechend der Quelle eintreten, woher es kommt (z. B. unter atmosphärischem Druck, wenn Umgebungsluft vom Äußeren der Pumpenstufe 200 benutzt wird). Wenn die Pumpenstufe 200 dann betrieben wird und die Drehschieberbaugruppe 220 gedreht wird, ist der Gasdruck in der Kammer 212 an gewissen Stellen während des Pumpenzyklus niedriger als der eingestellte Druck des Ballastgases. Dieses Gasdruckungleichgewicht wirkt über dem Kolben 240 in dem Ventil 234 zum Überwinden der Vorspannkraft des Vorspannelements 242 und öffnet die Ventilöffnung 238. Dies lässt Ballastgas durch das Gasballastventil 240 und den Gasballastkanal 232 strömen und in die Statorkammer 212 eintreten.
Nach Einleitung des Ballastgases in die Kammer 212 und Verdichtung während des Pumpenzyklus nimmt der Gasdruck in der Kammer 212, die mit dem Gasballastkanal 232 kommuniziert, über den eingestellten Druck zu, was die Triebkraft, welche die Vorspannkraft auf den Kolben 240 überwindet, wegnimmt. Dementsprechend schließt der Kolben 240 weder die Ventilsitzöffnung 238 und verhindert eine weitere Strömungsverbindung zwischen dem Ventil 234 und der Kammer 212. Dies verhindert eine weitere Einleitung von Ballastgas in die Kammer 212 und verhindert auch, dass das Gemisch aus Arbeitsgas und Ballastgas in der Kammer 212 durch den Kanal 232 ausgestoßen wird. Stattdessen wird dieses Gemisch durch den Pumpenauslass (nicht dargestellt) ausgestoßen.
Während der Pumpenzyklus sich fortsetzt, wiederholt sich jeweils das Öffnen und Schließen des Kolbens 240 und die Einleitung von Ballastgas in die Kammer 212.
Der Gasballast-Beaufschlagungsprozess kann durch Betätigen des Steuerelements 250 zum Schließen/Verdecken der Öffnung 254 unter Verwendung des Deckels 256 gestoppt und eine Verbindung zwischen dem Ballastgas und dem Ventil 234 und dem Kanal 232 (und folglich der Kammer 212) während des Pumpenzyklus verhindert werden.
Drehschieber-Vakuumpumpen arbeiten oftmals oberhalb von 1000 Umdrehungen pro Minute, und während eines Gasballastprozesses erzeugt das wiederholte Öffnen und Schließen des Kolbens 240 gegen die Ventilsitzöffnung 238 beträchtliches Geräusch, und ebenso die häufigen Impulse von Ballastgas durch die Gasballastbaugruppe 230 (das zum Beispiel ein „Pfeif“-Geräusch erzeugen kann).
Gemäß den 3A und 3B sind zwei verschiedene Ausführungsformen von Drehschieber-Vakuumpumpen 300, 300' entsprechend der vorliegenden Erfindung dargestellt, welche die oben erwähnten, mit der Gasballastbaugruppe 230 verbundenen Nachteile zu überwinden suchen.
Wie oben erörtert, weisen die abgebildeten Drehschieber-Vakuumpumpen 300, 300' dieselben Gehäuse-, Stator- und Drehschieberbaugruppenmerkmale auf wie jene nach den 1 und 2, weisen aber eine modifizierte Gasballastbaugruppe 330 auf. Dementsprechend sind in den 3A und 3B gleiche Elemente mit denselben Bezugszahlen wie in den 1 und 2 bezeichnet, und die obige Beschreibung dieser Elemente mit Bezug auf die 1 und 2 treffen gleichermaßen auf die 3A und 3B zu und werden der Kürze halber nicht mehr widerholt.
Die Drehschieber-Vakuumpumpen 300, 300' sind mit dem Generatorgehäuse 110 und dem Kupplungsgehäuse 130 dargestellt. Obwohl in den 3A und 3B nicht dargestellt, können die Drehschieber-Vakuumpumpen 300, 300' auch irgendwelche oder alle der anderen Pumpen- und Gehäusekomponenten aufweisen, die mit Bezug auf 1 beschrieben wurde, z. B. die Endplatte 112, das Ölüberwachungsfenster 114, die Motorbaugruppe und das Motorgehäuse 120, den Einlass 132 und den Auslass 134, und die Basis 140.
Die Drehschieber-Vakuumpumpen 300, 300' weisen die Pumpenstufe 200 in dem Generatorgehäuse 110 gekapselt auf. Die Pumpenstufe 200 weist den Stator 210 und die Drehschieberbaugruppe 220 (nicht dargestellt) auf, die darin exzentrisch drehbar montiert ist. Der Stator 210 weist eine daran fixierte Endplatte 215 auf, welche die Statorkammer 212 abdichtet und verschließt.
Obwohl die Drehschieberbaugruppe 220 beispielsweise mit einem Paar von Flügeln, Schlitzen und Vorspannelementen 224, 226, 228 beschrieben wurde, versteht es sich, dass irgendeine andere geeignete Konfiguration einer Drehschieberbaugruppe 220 ebenfalls im Rahmen der Erfindung möglich ist, beispielsweise mit irgendeiner geeigneten Anzahl von Flügelgruppen, Schlitzen und Vorspannelementen (z. B. drei oder mehr).
Die Drehschieber-Vakuumpumpen 300, 300' verkörpern zweistufige ölgedichtete Drehschieber-Vakuumpumpen. Dementsprechend wird bei den dargestellten Ausführungsformen das Generatorgehäuse 110 als Ölgehäuse benutzt und beherbergt Öl. Außerdem ist eine erste (oder Hochvakuum-)Pumpenstufe 260 stromauf der Pumpenstufe 200 angeordnet und steht damit in Strömungsverbindung. Die Pumpenstufe 200 ist dementsprechend eine zweite nachfolgende (oder „Niedervakuum“-)Pumpenstufe 200, die sich stromab und strömungsmäßig verbunden mit dem Auslass der ersten Stufe 260 befindet. Die erste Pumpenstufe 260 weist im allgemeinen dieselben Stator- und Drehschieberbaugruppenmerkmale auf wie die zweite Stufe 200. Wie allgemein bekannt ist, nimmt die erste Stufe 260 Arbeitsgas aus dem Pumpeneinlass 132 auf und fördert dieses in die zweite Stufe 200, die wiederum das Arbeitsgas zum Pumpenauslass 134 befördert, wo es aus der Pumpe 300, 300' ausgestoßen wird.
Obwohl die Drehschieber-Vakuumpumpen 300, 300' als ölgedichtete zweistufige Drehschieber-Vakuumpumpen ausgeführt sind und das für die vorliegende Erfindung besonders vorteilhaft ist, ist dies auch vorteilhaft bei Benutzung in anderen Drehschieber-Vakuumpumpen ausgeführt sind und das für die vorliegende Erfindung besonders vorteilhaft ist, ist dies auch vorteilhaft bei Benutzung in anderen Drehschieber-Vakuumpumpen, wie beispielsweise Drehschieber-Vakuumpumen mit weniger oder mehr Stufen und/oder in trockenen Drehschieber-Vakuumpumpen. Alle derartigen geeigneten Anwendungen werden dementsprechend auch in den Rahmen der Erfindung einbezogen.
Die Pumpen 300, 300' weisen eine Gasballastbaugruppe 330 auf. Die Gasballastbaugruppe 330 steht in Strömungsverbindung mit der Statorkammer 212 zum selektiven Einlassen von Ballastgas aus einem äußeren der Pumpen 300, 300' in die Statorkammer 212. Die Gasballastbaugruppe 330 weist einen Gasballastkanal (nicht dargestellt) ähnlich dem ersten Teil 232 des Gasballastkanals 232 auf, der strömungsmäßig mit der Statorkammer 212 verbunden ist. Der Gasballastkanal ist im Stator 210 gebildet und durchquert diesen und mündet in die Statorkammer 212 an einem Ende und steht in Strömungsverbindung mit einem Gasballastventil 334 am anderen Ende.
Das Gasballastventil 334 ist dafür konfiguriert, den Gasballastkanal in Abhängigkeit vom relativen Gasdruck über dem Ventil 334 selektiv zu öffnen und zu schließen. Das abgebildete Gasballastventil 334 weist eine ähnliche Anordnung von Kolben 340 und Vorspannelement 342 wie diejenige nach 2 auf.
Der Stator 210 bildet darin eine Ausnehmung 311 (d. h. in der Außenwandfläche des Statorkörpers gebildet), in welcher das Gasballastventil 334 angeordnet ist. Auf diese Weise ist das Gasballastventil 334 (und insbesondere seine beweglichen Teile, d. h. der Kolben 340 im Stator 210 eingelassen.
Die Gasballastbaugruppe 330 weist weiter eine Fluidleitung 362 in Gestalt eines Rohrs auf, das mit dem Stator 210 über einen Einsteck-Schnellverbinder 364 verbunden ist, der in die Ausnehmung 311 eingesetzt ist. Der Einsteck-Schnellverbinder 364 weist einen Kanal 366 durch ihn hindurch auf, der an einem Ende des Verbinders 364 ausmündet und in Strömungsverbindung mit der Leitung 362 steht das Ende des Verbinders 264 bildet einen Ventilsitz 268, der in der Ausnehmung 311 befestigt ist, gegen welchen der Kolben 340 mittels des Vorspannelements 362 vorgespannt ist. Auf diese Weise, wie unten mehr im einzelnen erklärt, wird die Fluidleitung 362 selektiv in Strömungsverbindung mit dem Gasballastkanal und der Statorkammer 212 über das Ventil 334 gesetzt.
Es versteht sich, dass der Einsteck-Schnellverbinder 364 ein zweckmäßiges Mittel zum Befestigen der Fluidleitung 362 am Stator 210 bildet, wobei die Fluidleitung 362 einfach in den Verbinder 364 eingesteckt und an Ort und Stelle verriegelt werden kann. Der Verbinder 364 kann in der Ausnehmung 311 mit einem Presssitz oder einem anderen Mechanismus (z. B. komplementäre Gewindeabschnitte) befestigt sein.
Trotzdem kann, obwohl der abgebildete Verbinder 364 ein Einsteck-Schnellverbinder ist, irgendein anderer geeigneter Verbinder stattdessen benutzt werden, beispielsweise ein Gewindemanschettenverbinder oder ein permanent an der Leitung 362 befestigter Verbinder.
Die Gasballastbaugruppe 330 weist weiter eine Gasballast-Pufferkammer 360 auf, die stromauf des Gasballastventils 334 angeordnet ist und in selektiver Verbindung mit dem äußeren der Pumpen 300, 300' steht.
Die Pufferkammer 360 ist mit der Fluidleitung 362 verbunden, so dass sie strömungsmäßig über das Gasballastventil 334 mit dem Gasballastkanal verbunden ist.
Die Gasballast-Pufferkammer 360 stellt ein eingeschlossenes Volumen (oder Hohlraum) dar, die Ballastgas aufnimmt, das während eines Gasballastprozesses des Pumpenbetriebs über ein Gasballast-Steuerelement 350 in die Gasballastbaugruppe 330 eintritt.
In 3A ist die Gasballast-Pufferkammer 360 ein eingeschlossenes Volumen, das innerhalb eines Teils des Kupplungsgehäuses 130 gebildet ist. Bei einem Beispiel ist die Pufferkammer 360 ein integraler Hohlraum des Kupplungsgehäuses 130, der darin eingearbeitet ist. Bei einem anderen Beispiel ist die Pufferkammer 360 durch ein im Kupplungsgehäuse 130 angeordnetes separates Gehäuse gebildet.
In 3B ist die Gasballast-Pufferkammer 360 ein eingeschlossenes Volumen, das in einem separaten Gehäuse (oder Behälter) gebildet ist, das innerhalb eines Teils des Generatorgehäuses 110 anstatt im Kupplungsgehäuse 130 angeordnet ist. Bei diesem Beispiel ist die Pufferkammer 360 in dem im Gehäuse 110 gehaltenen Öl angeordnet.
In beiden Ausführungsformen ist anzumerken, dass die Pufferkammer360 außerhalb des Stators 210, aber innerhalb der Gehäuse angeordnet ist, die das Äußere der Pumpen 300, 300' bilden.
In beiden 3A und 3B ist das Steuerelement 350 am Kupplungsgehäuse 130 fixiert und in Strömungsverbindung mit dem Äußeren der Pumpe 300, 300'. Das Steuerelement 350 ist ähnlich dem Steuerelement 250 nach 2 und ist ein Körper 352 mit einem Kanal 353 und mindestens einer darin gebildeten Öffnung 354, und einem Deckel 356, der drehbar um den Körper 352 montiert ist. Der Deckel 356 weist eine darin angeordnete Öffnung 357 auf, die mit der mindestens einen Öffnung 354 fluchtet und größer als diese ist. Der Deckel 356 kann um den Körper 352 gedreht werden, um selektiv die mindestens eine Öffnung 354 zu öffnen oder zu verdecken, indem er in fluchtende oder nicht fluchtende Stellung mit der Öffnung 357 gebracht wird. Dies ermöglicht oder verhindert eine Strömungsverbindung zwischen dem Kanal 353 und dem Äußeren der Pumpen 300, 300'.
In 3A mündet der Kanal 353 in die Pufferkammer 360 im Kupplungsgehäuse 130 und ermöglicht so die Zufuhr von Ballastgas vom Äußeren der Pumpe 300 zu der Pufferkammer 360 über das Steuerelement 350.
In 3B mündet der Kanal 353 in einen Kanal 358, der im Kupplungsgehäuse 130 gebildet ist und mit einer weiteren Fluidleitung 370 im Generatorgehäuse 110 verbunden ist, der nachfolgend mit der Gasballast-Pufferkammer 360 verbunden ist.
Obwohl die 3A und 3B die Gasballast-Pufferkammer 360 direkt mit Fluidleitungen 362 und/oder 370 verbunden zeigen, können Sie in irgendeiner geeigneten Weise mit der Gasballast-Pufferkammer 360 verbunden sein, wie beispielsweise durch Verwendung irgendwelcher geeigneter Verbinder, beispielsweise Einsteck-Schnellverbindern (d. h. ähnlich dem Verbinder 364 am anderen Ende der Leitung 362).
Bei beiden Ausführungsformen kann das Steuerelement 350 dementsprechend betätigt werden, um die Verbindung von Ballastgas vom Äußeren der Pumpe zur Pufferkammer 360 und dann stromab zum Ventil 334 zu ermöglichen. Während des Pumpenzyklus im Gasballastmodus, wenn der relative Gasdruck innerhalb der Statorkammer 212 niedriger als derjenige in der Pufferkammer 360 ist, treibt der Differenzgasdruck über dem Ventil 334 den Kolben 340 vom Ventilsitz 368 weg, um selektiv Ballastgas durch den Verbinderkanal 366 zum Gasballastkanal und zur Zufuhr in die Statorkammer 212 strömen zu lassen.
Dementsprechend wird klar sein, dass die Gasballastbaugruppe 330 in ähnlicher Weise wie die Gasballastbaugruppe 230 arbeitet. Jedoch weicht sie insoweit ab, als die Gasballast-Pufferkammer 360 stromauf des Ventils 334 zwischen dem Steuerelement 350 und dem Ventil 334 hinzugefügt ist, und das Ventil 334 an der Verbindung des Stators 210 gebildet und darin eingelassen ist, anstatt am Generatorgehäuse 110 gebildet zu sein.
Es hat sich gezeigt, dass durch Vorsehen der Gasballast-Pufferkammer 360 stromauf des Gasballastventils 334 das mit dem Gasballastprozess verbundene Geräusch signifikant reduziert werden kann und die Dampfhandhabungskapazität der Pumpen 300, 300' erhöht werden kann. Es wird vermutet, dass dies daran liegt, dass die Pufferkammer 360 ein zusätzliches umschlossenes Volumen von Ballastgas bildet, das während des Gasballastprozesses innerhalb der Pumpe gehalten wird, welches das vom Ventil 324 stromab davon erzeugte Geräusch isolieren und zum Modulieren des in die Pumpe 300, 300' eingesaugten Ballastgases beitragen kann. Mit anderen Worten, die Pufferkammer 360 stellt einen effektiven Ballastgas-„Puffer“ zwischen dem Ventil 334 und dem Steuerelement 350 bereit.
Die Gasballast-Pufferkammer 360 erzeugt ein größeres umschlossenes Volumen im Vergleich zu demjenigen des Steuerelementkanals 253 und der mindestens einen Öffnung 254. Jedoch versteht es sich, dass die jeweilige Größe und Form der Gasballast-Pufferkammer 360 leicht entsprechend der Dampfhandhabungs- und Geräuschcharakteristiken der jeweiligen Anwendung und des jeweiligen Gasballastbetriebs variiert werden kann.
Darüber hinaus verbessert vermutlich die Anordnung des Ventils 334 selbst im Stator 210 (d. h. weg vom Generatorgehäuse 110) und das weitere Einlassen darin die Isolation des dadurch erzeugten Geräuschs. Dies liegt daran, dass der Körper des Stators einiges von dem Geräusch absorbieren kann und dass das Geräusch einen weiteren Weg wandern muss und vernichtet wird, bevor es das Äußere der Pumpe erreicht. Des weiteren trägt bei dem abgebildeten ölgedichteten Beispiel das Öl um den Stator 210 herum vermutlich ebenfalls zur weiteren Isolation des in dem Ventil 334 erzeugten Geräuschs bei.
Obwohl die dargestellte Ausführungsform besonders vorteilhaft ist, versteht es sich, dass im Bereich der vorliegenden Erfindung alternative Konfigurationen verfügbar sind und immer noch von dem Vorteil der stromauf des Gasballastventils 334 hinzugefügten Gasballast-Pufferkammer 360 profitieren. Beispielsweise kann bei anderen Konfigurationen die Ausnehmung 311 weggelassen werden, und das Ventil 334 kann an anderer Stelle in den Pumpen 300, 300' relativ zum Stator 210 angeordnet sein.
Wie oben erörtert, weist das Steuerelement 350 mindestens eine Öffnung 354 auf. Bei manchen Beispielen kann das Steuerelement 350 eine Mehrzahl von Öffnungen 354 aufweisen, beispielsweise zwei, drei oder mehr Öffnungen. Jede dieser Öffnungen 254 kann eine andere Größe haben, und nur jeweils eine wird gleichzeitig zur Deckelöffnung 357 freigelegt. Die Größe der Öffnungen 354 kann verändert werden, um das während jedes Pumpenzyklus während eines Gasballastbetriebs eingeleitete Menge von Ballastgas zu variieren. Es versteht sich, dass diese Variation der Öffnungsgröße benutzt werden kann, die Dampfhandhabungskapazität der Drehschieber-Vakuumpumpen 300, 300' einzustellen, (d. h. die Menge von Wasser/flüchtigem Dampf einzustellen, die während jedes Pumpenzyklus effektiv verdünnt werden kann).
Da die beschriebenen Pumpen 300, 300' leiser als bekannte Anordnungen sind, können vermutlich größere Öffnungen und größere Anzahlen von Öffnungen benutzt werden, ohne einen negativen Einfluss auf die Geräuscheigenschaften der Pumpe während des Gasballastprozesses. Dies kann zu Verbesserungen der maximalen Menge einer Dampfhandhabung in den Pumpen 300, 300' führen sowie auch eine größere Flexibilität bei der Dampfhandhabungskapazität der Pumpen 300, 300' bieten, so dass sie besser eingestellt werden können, um sie den Mengen und Arten von Dämpfen anzupassen, die bei verschiedenen Anwendungen zu erwarten sind.
Obwohl eine Bauart eines Ventils 334 (einschließlich eines Kolbens 340, der gegen einen Ventilsitz 368 durch ein Vorspannelement 342 vorgespannt ist) dargestellt ist, versteht es sich, dass im Rahmen der Erfindung irgendeine andere geeignete Bauart oder Konfiguration eines Einweg- oder Rückschlagventils benutzt werden kann, das den Gasballastkanal in Abhängigkeit von dem relativen Gasdruck über dem Ventil selektiv öffnen und schließen kann.
In gleicher Weise, obwohl nur eine Bauart eines Steuerelements 350 dargestellt ist (in Form eines „Drehknopf‟-Elements), kann jede andere geeignete Bauart oder Konfiguration eines Steuerelements im Rahmen der Erfindung verwendet werden. Bei einem Beispiel könnte das Steuerelement stattdessen eine elektromagnetgesteuerte Öffnung haben, wobei die Betätigung elektrisch erfolgt.
Darüber hinaus, obwohl zwei besondere Anordnungen von Fluidleitungen 362, 370 (und Kanal 358) dargestellt sind (z. B. mit gewissen geraden Abschnitten und Biegungen), ist die vorliegende Erfindung nicht auf solche Anordnungen beschränkt. Im Rahmen der Erfindung kann auch irgendeine andere geeignete Anordnung und Konfiguration von Fluidleitungen, Rohren und/oder Kanälen verwendet werden, das eine Strömungsverbindung vom Steuerelement 350 zum Ventil 343 über die Pufferkammer 360 ermöglicht.
Bezugszeichenliste
Eine Liste der in den anliegenden Figuren verwendeten Bezugszahlen wird zur leichteren Bezugnahme hier angegeben:

100: Drehschieber-Vakuumpumpe
110: Generatorgehäuse
111: Öffnung
112: Endplatte
114: Ölüberwachungsfenster
120: Motorgehäuse
130: Kupplungsgehäuse
132: Einlass
134: Auslass
140: Basis
200: Drehschieber-Vakuumpumpenstufe
210: Stator
211: Öffnung
212: Statorkammer
214: Statorkammerwandfläche
215: Statorendplatte
220: Drehschieberbaugruppe
222: Rotorwelle
224: Flügel
226: Schlitze
228: (Flügel-)Vorspannelemente
230: Gasballastbaugruppe
232: Gasballastkanal
232a: Erster Teil (des Gasballastkanals)
232b: Zweiter Teil (des Gasballastkanals)
233: Öffnung
234: Gasballastventil
236: Ventilkörper
238: Ventilsitzöffnung
240: Ventilkolben
242: Ventilvorspannelement
250: Gasballast-Steuerelement
252: Steuerelementkörper
254: Öffnung
256: Deckel
300: Drehschieber-Vakuumpumpe
300': Drehschieber-Vakuumpumpe
310: Generatorgehäuse
311: Ausnehmung
330: Kupplungsgehäuse
334: Gasballastventil
340: Kolben
342: Vorspannelement
350: Gasballast-Steuerelement
352: Körper
353: Kanal
354: Öffnung
356: Deckel
357: Öffnung
358: Kanal
360: Gasballast-Pufferkammer
362: Fluidleitung
364: Einsteck-Schnellverbinder
366: Kanal
368: Ventilsitz
370: Fluidleitung
L: Längsachse

Claims

Drehschieber-Vakuumpumpe, die aufweist: einen Stator (210), der darin eine Statorkammer (212) bildet, eine Drehschieberbaugruppe (220), die exzentrisch drehbar in der Statorkammer (212) montiert ist; einem Generatorgehäuse (310), das den Stator (210) umschließt; und einer Gasballastbaugruppe (230) in Strömungsverbindung mit der Statorkammer (212) zum selektiven Einlassen von Ballastgas von außerhalb der Pumpe in die Statorkammer (212); wobei die Gasballastbaugruppe (230) aufweist: einen Gasballastkanal (232), der strömungsmäßig mit der Statorkammer (212) verbunden ist; ein Gasballastventil (334), das zum selektiven Öffnen und Schließen des Gasballastkanals (232) in Abhängigkeit vom relativen Gasdruck über dem Ventil (334) konfiguriert ist; und einer Gasballast-Pufferkammer (360), die strömungsmäßig mit dem Gasballastkanal (232) stromauf des Gasballastventils (334) verbunden ist und in selektiver Strömungsverbindung mit dem Äußeren der Pumpe steht.
Drehschieber-Vakuumpumpe nach Anspruch 1, wobei die Gasballast-Pufferkammer (360) außerhalb des Stators (210) und innerhalb des Generatorgehäuses (110) angeordnet ist.
Drehschieber-Vakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gasballastventil (334) in dem Stator (210) eingelassen ist.
Drehschieber-Vakuumpumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Gasballast-Pufferkammer (360) in einem mit Bezug auf das Generatorgehäuse (110) separaten Gehäuse gebildet ist.
Drehschieber-Vakuumpumpe nach Anspruch 4, wobei das separate Gehäuse ein Kupplungsgehäuse (130) ist, an welchem das Generatorgehäuse (110) angebracht ist.
Drehschieber-Vakuumpumpe nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Pumpe weiter aufweist: eine Motorbaugruppe, die wirkungsmäßig mit der Drehschieberbaugruppe (220) verbunden ist, um die Drehschieberbaugruppe (220) drehend anzutreiben; und ein Motorgehäuse (120), wobei das Motorgehäuse (120) gegenüber dem Generatorgehäuse (110) am Kupplungsgehäuse (130) angebracht ist.
Drehschieber-Vakuumpumpe nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei die Gasballast-Pufferkammer (360) strömungsmäßig mit dem Gasballastkanal (232) über ein Rohr verbunden ist, das außerhalb des Stators (210) und innerhalb des Generatorgehäuses (110) angeordnet ist.
Drehschieber-Vakuumpumpe nach Anspruch 7, wobei das Rohr unter Verwendung eines Einsteck-Schnellverbinders (364) mit dem Stator (210) verbunden ist.
Drehschieber-Vakuumpumpe nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, die weiter ein Gasballast-Steuerelement (350) aufweist, das strömungsmäßig mit der Gasballast-Pufferkammer (360) verbunden ist und betreibbar ist, um selektiv eine Strömungsverbindung zwischen der Gasballast-Pufferkammer (360) und dem Äußeren der Pumpe herzustellen oder zu verhindern.
Drehschieber-Vakuumpumpe nach Anspruch 9, wobei das Steuerelement (350) einen Körper (352) mit mindestens einer darin gebildeten Öffnung (354) und einem Deckel (356) aufweist, der dafür konfiguriert ist, um den Körper (352) gedreht zu werden, um die mindestens eine Öffnung (354) selektiv zu öffnen oder zu versperren, um eine Strömungsverbindung zwischen der Gasballast-Pufferkammer (360) und dem Äußeren der Pumpe zu ermöglichen oder zu verhindern.
Drehschieber-Vakuumpumpe nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei die Pumpe eine ölgedichtete Drehschieber-Vakuumpumpe ist, und das Generatorgehäuse (110) ein Ölgehäuse zur Aufnahme von Öl ist.
Drehschieber-Vakuumpumpe nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei die Pumpe eine zweistufige Drehschieber-Vakuumpumpe ist, und die Statorkammer (212) und die Drehschieberbaugruppe (220) strömungsmäßig stromab einer weiteren Statorkammer mit einer darin exzentrisch drehbar angeordneten Drehschieberbaugruppe angeordnet ist.