-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
mehrstufige Vakuumpumpe mit einem mehrfachen Satz von
Vakuumpumpen vom mehrfachen Kolben- bzw. Lobentyp, die an einer
gemeinsamen Welle für Rotoren und in einem gemeinsamen
Gehäuse angeordnet sind.
-
Im allgemeinen, um ein hohes Vakuum zu erhalten, wird
eine Vielzahl von einstufigen Vakuumpumpen in Reihe
angeordnet. Jedoch wurde insbesondere kürzlich eine
mehrstufige Vakuumpumpe mit einer Vielzahl von Rotoren, die an
einer gemeinsamen Welle vorgesehen sind, verwendet, um
eine miniaturisierte Vakuumpumpe vorzusehen. Und ihr
Einsatz bzw. ihre Anwendung ist diversifiziert, und zwar
einschließlich eines Falles, in dem ein sublimierbares
Gas gehandhabt wird. Das sublimierbare Gas besitzt eine
Eigenschaft, sich, wie in Fig. 6 gezeigt, von einem Gas
in einem Festkörper oder von einem Festkörper in ein Gas
zu verändern, und zwar gemäß einer Veränderung in dem
Zustand des Drucks und der Temperatur.
-
In einem Fall, daß ein sublimierbares Gas von einer
mehrstufigen Vakuumpumpe, wie oben erwähnt wurde, gehandhabt
wird, gibt es jedoch das Problem, daß ein solides bzw.
Festkörpermaterial erzeugt wird, und zwar innerhalb der
Pumpe, wenn das Gas sukzessive von einem Einlaßanschluß
komprimiert wird und an dem Ablaß- bzw. Auslaßanschluß
ankommt, und dies verringert in hohem Maße die
Lebensdauer der Pumpe. Inbesondere wenn das feste Material an
feinen Lücken in einem Rotorteil (Kompressionsteil)
haften bleibt, stoppt die Pumpe sofort. Somit muß ein
Pumpenkörper auseinandergebaut, gereinigt und erneut
zusammengebaut werden in einem derartigen Fall, was viel Zeit
und mühevolle Arbeit mit sich bringt.
-
EP-A-0 272 767 zeigt eine mehrstufige Vakuumpumpe gemäß
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Ferner zeigt die EP-A-0 322 741 eine mehrstufige
Vakuumpumpe mit einer entf ernbaren Hülse bzw. einem
entfernbaren Mantel zum Reinigen eines Durchlasses, der zwei
benachbarte Pumpvolumen innerhalb eines Pumpengehäuses
verbindet.
-
Die vorliegende Erfindung wurde ausgeführt im Hinblick
auf die oben genannten Umstände und ihr Ziel ist es, die
oben genannten Probleme zu beseitigen und folglich eine
mehrstufige Vakuumpumpe vorzusehen, bei der ein solides
bzw. festes Material oder Material im festen Zustand
nicht an einem Kompressionsteil haften bleibt und ein
Auseinanderbauen eines Pumpenkörpers nicht erforderlich
ist und somit eine lange Lebensdauer und ein stabiler
Betrieb sichergestellt ist.
-
Um die oben genannten Ziele zu erreichen, sieht die
vorliegende Erfindung eine mehrstufige Vakuumpumpe gemäß
Anspruch 1 vor.
-
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den
abhängigen Ansprüchen offenbart.
-
Bei einer erfindungsgemäßen mehrstufigen Vakuumpumpe, da
ein Festmaterialkollektor bzw. eine
Festmaterialsammelvorrichtung mit Kühlmitteln in dem Verbindungsdurchlaß
vorgesehen ist, so daß er von dem oben erwähnten
Pumpengehäuse entfernbar ist, wird ein festes Material, das
innerhalb der Pumpe erzeugt wird, durch den
Festmaterialkollektor gesammelt und deshalb wird festes Material
wenig in die Pumpe der nächsten Stufe strömen. Ferner, da
der Festmaterialkollektor von dem Pumpengehäuse
entfernbar ist, kann der Pumpenkörper einfach gewaschen werden
durch Entfernen des Festkollektors allein und ohne den
Pumpenkörper auseinanderzubauen.
-
Ferner durch Bilden eines Verbindungsdurchlasses an einer
stromabwärtigen Seite des Festmaterialkollektors
benachbart einem Ablaß- bzw. Auslaßteil einer Pumpenkammer an
der vorderen Stufe, strömt ein Strömungsmittel, das aus
dem Festmaterialkollektor herauskommt durch den
Verbindungsdurchlaß und ist einer Wärme ausgesetzt, die durch
die Kompression von dem Auslaßteil der Pumpenkammer an
der vorderen Stufe erzeugt wird, und somit wird die
Temperatur davon für eine perfekte Verdampfung erhöht.
Deshalb strömt das Strömungsmittel von der vorderen Stufe in
eine Pumpenkammer an der nächsten Stufe, ohne
irgendwelches festes Material mit sich zu tragen.
-
Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden
Beschreibung augenscheinlicher werden, wenn sie im Zusammenhang
mit der Begleitzeichnung gelesen wird, in denen ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
mittels illustrativer Beispiele gezeigt ist.
-
Fig. 1 bis Fig. 3 sind Darstellungen, die eine Struktur
einer mehrstufigen Vakuumpumpe gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen,
wobei Fig. 1 eine Längsschnittansicht des
Ausführungsbeispiels ist und Fig. 2 und 3 sind
Schnittansichten entlang den Linien II-II bzw.
III-III der Fig. 1;
-
Fig. 4 und Fig. 5 sind Darstellungen, die ein Beispiel
eines Festmaterialkollektors, der in einer
mehrstufigen Vakuumpumpe der vorliegenden Erfindung
verwendet wird, zeigen, wobei Fig. 4 einen Zustand
darstellt, in dem eine Kühlspule in ein
Kollektorgehäuse eingesetzt ist, und Fig. 5 ein Zustand
darstellt, in dem die Kühlspule aus dem
Kollektorgehäuse herausgezogen ist; und
-
Fig. 6 ist eine Darstellung, die eine Eigenschaft eines
sublimierbaren Gases darstellt.
-
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird
nun unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnung
beschrieben.
-
Fig. 1 bis Fig. 3 stellen eine Struktur einer
mehrstufigen Vakuumpumpe gemäß einem Ausführungsbeispiel der
Erfindung dar, wobei Fig. 1 eine Längsschnittansicht der
Vakuumpumpe (drehende Wellen und Rotoren sind durch die
zweifach punktiert unterbrochene Linien angezeigt) ist
und Fig. 2 und Fig. 3 sind Schnittansichten, und zwar
entlang den Linien II-II bzw. III-III der Fig. 1. Ein
Bezugszeichen 25 bezeichnet ein Pumpengehäuse mit drei
Betriebsräumen, nämlich einer ersten Pumpenkammer 12, einer
zweiten Pumpenkammer 13 und einer dritten Pumpenkammer
15, die durch Unterteilungswände 11, 14 gebildet sind.
Das Pumpengehäuse 25 ist in ihrer insgesamten Struktur in
zwei obere und untere Hälften aufgeteilt.
-
Zwei (sich) drehende Wellen 16, 17, die parallel
angeordnet sind, werden drehbar durch ein Lager 18 innerhalb des
Gehäuses 25 getragen. Rotoren vom Zwei-Keulen- bzw. Zwei-
Lappentyp 26, 31, 36, wobei jeder miteinander gepaart ist
und miteinander in Eingriff steht, sind innerhalb der
ersten Pumpenkammer 12, der zweiten Pumpenkammer 13 bzw.
der dritten Pumpenkammer 15 umschlossen und sind, wie
gezeigt, an den gemeinsamen drehenden Wellen 16, 17 fixiert
bzw. befestigt.
-
Nicht angezeigte Antriebsmittel sind mit einem Ende der
einen drehenden Welle 16 gekoppelt, die durch eine
Wellenabdichtung 20 läuft und durch Drehen der Welle 16
durch die Antriebsmittel dreht sich die sich drehende
Welle 17 in die umgekehrte Richtung gegen die sich
drehende Welle 16, und zwar durch ein Zeitsteuerungsgetriebe
bzw. Timing gear 19 und somit werden die Rotoren vom
Zwei-Keulentyp 26, 31, 36 gedreht.
-
Dann sind Einlaßanschlüsse 21, 27, 32 und Auslaß- bzw.
Ablaßanschlüsse 22, 28, 33 in der ersten Pumpenkammer 12,
der zweiten Pumpenkammer 13 bzw. der dritten Pumpenkammer
15 gebildet.
-
Verbindungsdurchlässe 38, 41 sind innerhalb des
Pumpengehäuses 25 zwischen der ersten Pumpenkammer 12 und der
zweiten Pumpenkammer 13 bzw. zwischen der zweiten
Pumpenkammer 13 und der dritten Pumpenkammer 15 gebildet und
sind in Verbindung mit den Einlaßanschlüssen 27, 32 der
zweiten Pumpenkammer 13 bzw. der dritten Pumpenkammer 15.
-
Bezugszeichen 39, 42, 45 stellen Festmaterialkollektoren
dar, die Kühlspulen 54, 55 bzw. 56, Einlaßöffnungen 37,
40 bzw. 43 und Auslaßöffnungen 57, 58 bzw. 44 besitzen.
Die Einlaßöffnungen 37, 40, 43 dieser
Festmaterialkollektoren 39, 42, 45 sind mit den Auslaßanschlüssen 22, 28
bzw. 33 der ersten, zweiten bzw. dritten Pumpenkainmern
12, 13 bzw. 15 verbunden. Die Auslaßöffnungen 57, 58 der
Festmaterialkollektoren 39, 42 sind mit den
Verbindungsdurchlässen 38 bzw. 41 verbunden.
-
In der mehrstufigen Vakuumpumpe, die wie oben erläutert,
aufgebaut ist, wird ein Gas, das in die ersten
Pumpenkammer 12 durch einen Einlaßanschluß 59 eingesaugt wurde, zu
dem Festmaterialkollektor 39 durch den Rotor 26 durch die
Einlaßöffnung 37 verschoben, durch die Kühlspule 54 in
dem Festmaterialkollektor 39 abgekühlt und wird dann in
die zweite Pumpenkammer 13 eingespeist, und zwar mittels
der bzw. durch die Auslaßöffnung 57 des
Festmaterialkollektors 39, den Verbindungsdurchlaß 38 und den
Einlaßanschluß 27 der zweiten Pumpenkammer 13.
-
Das Gas, das in die zweite Pumpenkammer 13 eingespeist
wurde, wird dann an den Festmaterialkollektor 42 durch
den Rotor 31 durch den Auslaßanschluß 28 und die
Einlaßöffnung 40 verschoben, durch die Kühlspule 55 in dem
Festmaterialkollektor 42 abgekühlt und wird dann in die
dritte Pumpenkammer 15 über die Auslaßöffnung 48, den
Verbindungsdurchlaß 41 und den Einlaßanschluß 32
eingespeist.
-
Das Gas, das in die dritte Pumpenkammer 15 eingespeist
wurde, wird dann zu dem Festmaterialkollektor 45 durch
den Rotor 36 durch den Auslaßanschluß 33 und die
Einlaßöffnung 43 verlagert bzw. verschoben, durch die Kühlspule
56 in dem Festmaterialkollektor 45 abgekühlt und wird
dann durch einen Auslaßanschluß 44 aus bzw. abgelassen.
-
Während einer derartigen mehrstufigen Kompression wird
eine feste Komponente zwangsweise von dem Gas erzeugt,
das durch die Rotoren 26, 31, 36 durch die Kühlspulen 54,
55, 56 in den Festmaterialkollektoren 39, 42, 45
komprimiert wurde und bleibt daran haften. Ferner ist ein
Strömungsmittel, das aus den Festmaterialkollektoren 39, 42
herauskommt, das durch die Verbindungsdurchlässe 38, 41
läuft, Wärme ausgesetzt, die durch die Kompression von
den benachbarten Auslaßanschlüssen 22, 28 erzeugt wurde
und die Temperatur davon wird erhöht, um vollständig zu
verdampfen, und strömt in die nächsten Einlaßanschlüsse
27, 32. Somit trägt das Gas, das in die zweite
Pumpenkammer 13 und die dritte Pumpenkammer 15 strömt, keine
festen Bestandteile mit sich. Deshalb wird ein stabiler
Betrieb der mehrstufigen Vakuumpumpe erhalten, wodurch die
Lebensdauer der Pumpe verlängert wird.
-
Fig. 4 und Fig. 5 zeigen beispielhaft eine Struktur des
Festmaterialkollektors 39. Ein Bezugszeichen 60
bezeichnet ein Kollektorgehäuse, an dem eine Einlaßöffnung 37
und die Auslaßöffnung 57 vorgesehen sind, und die
Kühlspule
54 ist innerhalb des Kollektorgehäuses 60
enthalten. Die Kühlspule 54 ist an einem
Spulenbefestigungsglied 61 angebracht, was einem Kühlmittel gestattet,
darin zu strömen. Nach dem Einsetzen der Kühlspule 54 in
das Kollektorgehäuse 60 ist das Spulenbefestigungsglied
61 befestigbar an einem Flansch 62, der an einem Endteil
des Kollektorgehäuses 60 mittels eines Bolzens oder eines
anderen Befestigungsmittels angebracht ist. Fig. 5 stellt
einen Zustand dar, in dem das Spulenbefestigungsglied 61
von dem Flansch 62 entfernt bzw. abgebaut wurde und die
Kühlspule 54 ist aus dem Kollektorgehäuse 60
herausgezogen.
-
Der Festmaterialkollektor 39 ist an dem Pumpengehäuse 25
angebracht, so daß die Einlaßöffnung 37 und die
Auslaßöffnung 57 sind mit dem Ablaßanschluß 22 bzw. dem
Verbindungsdurchlaß 38, wie oben erwähnt wurde, verbunden und
nur die Kühlspule 54 kann von dem Pumpengehäuse 25
entfernt bzw. abgebaut werden, und zwar ohne Entfernen bzw.
Abbauen des Kollektorgehäuses 60 davon.
-
Da nur die Kühlspuie 54 des Festmaterialkollektors 39,
wie oben beschrieben wurde, bereit ist, entfernt bzw.
abgebaut werden kann, kann die feste Komponente, die an der
Kühlspule 54 anhaftet, abgezogen werden und gewaschen
werden, ohne einen Körper der mehrstufigen Vakuumpumpe
auseinander zu bauen, und deshalb wird eine Wartung des
Festmaterialkollektors 39 erleichtert werden.
-
Die Strukturen der Festmaterialkollektoren 42 und 45 sind
im wesentlichen dieselben wie die Struktur des
Festmaterialkollektors 39, weshalb eine Darstellung und eine
Beschreibung davon hier weggelassen wird.
-
Es sei bemerkt, daß die Fig. 4 und 5 nur ein Beispiel des
Festmaterialkollektors darstellen, und deshalb der
Festmaterialkollektor nicht notwendigerweise darauf
beschränkt ist. Somit kann jede Struktur, die eine Struktur
aufweist, die an einem Verbindungsdurchlaß angeordnet
ist, mit einer Kühlfunktion und von dem Pumpengehäuse
entfernbar bzw. abbaubar ist, verwendet werden.
-
Wie oben beschrieben, werden die folgenden vorteilhaften
Effekte gemäß der vorliegenden Erfindung sichergestellt.
-
(1) Durch Vorsehen eines Festmaterialkollektors mit
Kühlmitteln in einem Verbindungsdurchlaß, so daß er von
dem Pumpengehäuse entfernbar ist, wird eine feste
Komponente, die innerhalb der Pumpe erzeugt wurde, durch den
Festmaterialkollektor gesammelt. Deshalb strömt die feste
Komponente nicht in die Pumpe der nächsten Stufe, und
keine feste Komponente wird an den feinen Spalten bzw.
Lücken in dem Rotorteil (Kompressionsteil) anhaften und
somit wird ein stabiler Betrieb der Pumpe und eine
verlängerte Lebensdauer davon sichergestellt.
-
(2) Dann, da der Festmaterialkollektor abbaubar bzw.
entfernbar von dem Pumpengehäuse ist, kann nur der
Festmaterialkollektor zum Waschen ohne ein Auseinanderbauen
des Pumpenkörpers entfernt bzw. abgebaut werden.
-
(3) Da der Verbindungsdurchlaß an einer stromabwärtigen
Seite des Festmaterialkollektors gebildet ist, und zwar
benachbart zu einem Ablaßteil der Pumpenkammer an der
vorderen Stufe, läuft ein Strömungsmittel, das aus dem
Festmaterialkollektor herauskommt durch den
Verbindungsdurchlaß und ist Wärme ausgesetzt, die durch die
Kompression von dem Ablaßteil der Pumpenkammer an der vorderen
Stufe erzeugt wird und die Temperatur davon wird für eine
perfekte bzw. vollständige Verdampfung erhöht. Deshalb
strömt das Strömungsmittel von der vorderen Stufe in die
Pumpenkammer an der nächsten Stufe in dem Zustand frei
von festen Stoffen bzw. Materie und daher kann die Pumpe
stabil betrieben werden und ihre Lebensdauer wird ebenso
verlängert werden.