DE4439637A1 - Mehrstufige Drehschiebervakuumpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Drehschiebervakuumpumpe nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.

Die einzelnen Stufen einer Drehschiebervakuumpumpe sind so gestaltet, daß sich in einem im wesentlichen zylindrischen Schöpfraum ein exentrisch gelagerter Rotor dreht. Der engste Spalt zwischen dem Rotor und dem Dichtsegment des Schöpfraumgehäuses befindet sich zwischen dem An­ saugstutzen und der Gasaustrittsöffnung der Pumpe. Das Dichtsegment hat eine dem Rotor angepaßte Krümmung. Die Breite dieses engsten Spaltes stellt für einen effektiven und sicheren Betrieb der Drehschieber­ vakuumpumpe eine kritische Größe dar. Um ein ausreichend hohes Druck­ verhältnis zu erreichen, muß die Rückströmung zwischen dem Bereich hö­ heren Druckes auf der Seite der Gasaustrittsöffnung und dem Vakuumdruck­ bereich auf der Seite des Ansaugstutzens auf ein Minimum begrenzt wer­ den. Dies bedeutet, daß der Spalt zwischen Rotor und Schöpfraumgehäuse an dieser Stelle möglichst klein sein muß.

Dieser Forderung kann jedoch nur bis zu einem gewissen Grade nachge­ kommen werden, da mit der Verringerung des Spaltes die Gefahr des An­ laufens des Rotors am Schöpfraumgehäuse und damit eine Blockierung des Rotors zunimmt. Im Interesse eines sicheren Pumpenbetriebes muß also ein ausreichend großer Spalt vorhanden sein.

Aufgrund dieser beiden sich entgegenstehenden Forderungen ist es wichtig, eine definierte optimale Spaltbreite genau einstellen zu können. Dazu müs­ sen sehr kleine Toleranzen eingehalten werden. Diese summieren sich je­ doch in Abhängigkeit der Anzahl der Bauteile und der Fertigungsschritte.

Die Erzielung einer optimalen reproduzierbaren Spaltbreite ist noch schwie­ riger, wenn es sich um mehrstufige Pumpen handelt. Bei einer zweistufigen Pumpe z. B., an welcher die vorliegende Erfindung erläutert werden soll, sind die beiden Pumpstufen axial hintereinander angeordnet, wobei sich zwi­ schen den Stufen in der Regel noch eine Abdichtungs- und/oder Lager­ einrichtung befindet. Die größere Anzahl der Bauteile und der Fertigungs­ schritte erschwert hierbei noch einmal die Einhaltung von engen Toleran­ zen und somit eine optimale Spaltbreite.

Mit den heutigen Fertigungsmethoden lassen sich sehr enge Toleranzen einhalten, so daß nach einer hochgenauen Montage auch die Summe der Toleranzen noch einen genügend kleinen Wert ergibt. Diese Art der Fer­ tigung und der Montage erfordert jedoch einen großen Aufwand und ist mit hohen Kosten verbunden. Reparatur- und Wartungsarbeiten sind umständ­ lich und zeitraubend und nur mit speziellen Werkzeugen durchführbar.

Zur Begrenzung der Summe der Toleranzen ohne die Anwendung aufwen­ diger Fertigungs- und Montagemethoden ist es sinnvoll, die Anzahl der Bau­ teile und die Anzahl der Fertigungsschritte zu reduzieren. In der EP 459092 wird diese Aufgabenstellung angesprochen. Als Lösung wird eine zweistufi­ ge Drehschieberpumpe vorgeschlagen, bei welcher der Rotor aus einem Stück gefertigt ist und deren Schöpfräume und deren Raum für ein Zwi­ schenlager durch verschiedene Bohrungen in weniger Arbeitsschritten als vorher angefertigt werden können. Bei dieser Pumpe haben die beiden Schöpfräume unter anderem wegen der notwendigen Abdichtung zwischen ihnen verschiedene Durchmesser und somit auch unterschiedliche Exzen­ trizitäten gegenüber der Achse des Rotorsystems. Dadurch ergeben sich auch für die Dichtsegmente unterschiedliche Krümmungen, welche an die Radien der Rotoren angepaßt sind. Die so erforderliche Anzahl von Ferti­ gungsschritten trägt wesentlich zur Erhöhung der Summe der Toleranzen bei.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine mehrstufige Drehschiebervakuumpumpe vorzustellen, bei welcher durch Reduzierung der Anzahl der Bauteile und der Fertigungsschritte die Summe der Toleranzen wesentlich vermindert werden kann. Dadurch sollen eine kostengünstigere Fertigung erreicht und Reparatur- und Wartungsarbeiten vereinfacht werden.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Patent­ anspruches gelöst. Die Ansprüche zwei bis vier stellen weitere Ausgestal­ tungen der Erfindung dar.

Dadurch, daß der Rotor für alle Pumpstufen den gleichen Durchmesser aufweist sowie dadurch, daß die Schöpfräume gleichen Durchmesser und die Dichtsegmente gleiche Krümmungen aufweisen, ist eine gegenüber dem Stand der Technik deutlich einfachere und kostengünstigere Fertigung und Montage möglich. Insbesondere können die reproduzierbare Fixierung der kritischen Spalte zwischen dem Dichtsegment des Stators und dem Rotor leicht vorgenommen werden. Die Anzahl der Bauteile wird auf etwa die Hälfte reduziert. Die Anzahl der Fertigungsschritte wird deutlich verrin­ gert. Im Rahmen von Reparatur- und Wartungsarbeiten können die einzel­ nen Teile ohne spezielle Vorrichtungen oder Anpassungen auf einfache Art ausgetauscht werden. Im Trennbereich zwischen den Pumpstufen hat der Rotor ebenfalls den gleichen Durchmesser wie in den Pumpstufen selbst. Dieser Trennbereich dient gleichzeitig als Gleitlager und als Abdichtung. Der dazu notwendige Ölfilm wird durch eine Hydraulikpumpe über Ölkanäle bereitgestellt.

An Hand der Abb. 1 und 2 soll die Erfindung näher erläutert werden.

Abb. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße zweistufige Drehschieberpumpe.

Abb. 2 zeigt einen entsprechenden Querschnitt.

Das Pumpengehäuse 1 umfaßt die beiden Schöpfräume 2 und 3 der Fein­ vakuumstufe und der Grobvakuumstufe. Die Feinvakuumstufe ist mit dem Ansaugstutzen 4 versehen. Durch die Gasaustrittsöffnung 5′ an der Grob­ vakuumstufe werden die komprimierten Gase ausgestoßen. Die Gasaus­ trittsöffnung 5 der Feinvakuumstufe ist mit dem Ansaugstutzen 4′ der Grob­ vakuumstufe durch ein Leitungssystem verbunden. Diese Bauteile entspre­ chen dem Stand der Technik und sind in den Abbildungen nicht dargestellt. Der gemeinsame Rotor 6 für die beiden Pumpstufen wird durch eine An­ triebseinheit 7 angetrieben und ist in den Gleitlagern 8 und 9 gelagert. Da­ bei dient das Gleitlager 8 gleichzeitig als Abdichtung und bildet so einen Trennbereich zwischen den Pumpstufen. Das Gleitlager 9 bildet gleichzei­ tig die Abdichtung zwischen der Feinvakuumstufe und der Antriebseinheit 7. Mit 10 und 11 sind die Schieber in den Rotorabschnitten der Feinvakuum­ stufe und der Grobvakuumstufe bezeichnet. Zwischen dem Ansaugstutzen 4 und der Gasaustrittsöffnung 5 der Feinvakuumstufe sowie zwischen dem Ansaugstutzen 4′ und der Gasaustrittsöffnung 5′ der Grobvakuumstufe befin­ den sich die Dichtsegmente 12 der Feinvakuumstufe bzw. 12′ der Grobva­ kuumstufe. Diese sind mit einer dem Rotor angepaßten Krümmung verse­ hen. Eine Hydraulikpumpe 13 versorgt den Trennbereich, welcher durch das Gleitlager 8 gebildet wird, über Kanäle 14 mit Öl.

Claims (4)

1. Mehrstufige Drehschiebervakuumpumpe, deren einzelne Stufen axial hintereinander angeordnet sind, wobei sich zwischen den Stufen Trennbereiche befinden, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (6) als eine Baueinheit für alle Stufen und Trennbereiche ausgebildet ist und daß der Rotor für alle Pumpstufen und Trenn­ bereiche den gleichen Durchmesser aufweist.

2. Mehrstufige Drehschiebervakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtsegmente (12, 12′) für alle Pumpstu­ fen koaxial angeordnet sind und alle den gleichen Krümmungsra­ dius aufweisen.

3. Mehrstufige Drehschiebervakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Trennbe­ reiche zwischen den Pumpstufen gleichzeitig als Gleitlager dienen.

4. Mehrstufige Drehschiebervakuumpumpe nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Pumpe (13) über Kanäle (14) Öl zu den Trennbereichen gefördert wird.