EP2052158A1 - Rotorkühlung für trocken laufende zweiwellen-vakuumpumpen bzw. -verdichter - Google Patents

Rotorkühlung für trocken laufende zweiwellen-vakuumpumpen bzw. -verdichter

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EP2052158A1
EP2052158A1 EP07786670A EP07786670A EP2052158A1 EP 2052158 A1 EP2052158 A1 EP 2052158A1 EP 07786670 A EP07786670 A EP 07786670A EP 07786670 A EP07786670 A EP 07786670A EP 2052158 A1 EP2052158 A1 EP 2052158A1
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EP
European Patent Office
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heat
vacuum pump
compressor according
shaft
coolant
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Withdrawn
Application number
EP07786670A
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English (en)
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Inventor
Uwe Friedrichsen
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Busch Produktions GmbH
Original Assignee
Busch Produktions GmbH
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Publication date
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Publication of EP2052158A1 publication Critical patent/EP2052158A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/04—Heating; Cooling; Heat insulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/08—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C18/12—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C18/123—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with radially or approximately radially from the rotor body extending tooth-like elements, co-operating with recesses in the other rotor, e.g. one tooth
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
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    • F04C18/12—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
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    • F04C18/16—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C2220/00—Application
    • F04C2220/10—Vacuum
    • F04C2220/12—Dry running

Definitions

  • the invention relates to a dry-running twin-shaft vacuum pump or - compressor according to the preamble of claim 1.
  • Such a machine may be provided in a standing or lying version, and it may be the Verdrängerrotoren klauenkolbenförmig, helical, helical-spindle or waltz-shaped.
  • the invention is therefore based on the object, the dry-running twin-shaft vacuum pump or compressor of the generic type to eliminate the disadvantages described in such a way that the dissipation of the heat of compression from the working space is significantly improved by a simple, robust and cost-effective technical solution ,
  • the invention relates here to both flying and both sides of the working space mounted dry-running claw, screw and Wälzkolben- vacuum pumps or compressors, in which the two positive displacement rotors in the ratio 1: 1, for example, mechanically synchronized by means of an oil-lubricated gear transmission ,
  • each shaft of the positive displacement rotors has an axially extending cavity extending at least over a partial length of the shaft, in which at least one heat pipe is arranged in each case such that the Condensation heat from the positive displacement rotors via the waves from the working space and possibly an adjacent sealing space and derived outside of the working space by heat dissipation means is derived from the machine.
  • heat pipes themselves, also called “heat pipes”.
  • a heat pipe is an externally closed one
  • Heat source evaporates, the heat with the steam centrally in the interior of the
  • Reflux of the condensed working fluid to the heat source takes place at the outer diameter of the cavity by capillary forces.
  • the technical design of the capillary structure on the inner wall depends on the design of the
  • Heat pipe off As a working medium can be used in the temperature range used here
  • Water can be used.
  • the required pressure in the heat pipe results from the desired operating points of the heat pipe.
  • the transportable amount of heat can be up to a factor of 10,000 higher than solid copper. It is within the scope of the invention that as the heat dissipation means outside the working space cooled coolant, preferably gear oil, is used, which is supplied continuously by a coolant circuit.
  • the heat-dissipating means can also consist of metallic ableitmaschinen particularly high thermal conductivity, which are attached to or near the respective heat sink at the end of the heat pipes at the shaft ends of the Verdrängerrotoren.
  • the metallic sauceableit analyses may consist of axial sleeves, which are arranged on the shaft ends of the Verdrängerrotoren; instead or additionally, it is also possible that the heat dissipation body consist of metal pins which radially pass through the shaft ends of the positive displacement rotors at or near the respective heat sink at the end of the heat pipes.
  • the positive displacement rotors are at least two-fold to increase the delivery volume and / or at least two stages to increase the total pressure difference and that the discharge of the compression heat from at least one heat source and at least one heat sink of a heat pipe per rotor.
  • the heat dissipation from the region of the heat sinks of the heat pipes or from the region of the heat dissipation body on the waves of the positive displacement rotors can take place with a precisely aligned, metered oil jet.
  • an oil-air heat exchanger or an oil-water heat exchanger in both cases, if necessary, an oil filter, be installed.
  • a coolant pump for conveying the coolant, in particular oil, a coolant pump from the group of viscosity, centrifugal, threaded, gear,
  • capillary structures used in the heat pipes are mechanically secured, in particular by positive engagement, soldering, welding, pressing, gluing or the like., against rotation between the heat pipe and capillary structure.
  • the built-in rotor shafts heat pipes mechanically, in particular by positive engagement, soldering, welding, pressing, gluing or the like., Are secured against rotation between the heat pipe and capillary structure.
  • a heat conducting means is arranged, which prevented by a static elastic seals, such as O-rings or the like., From flowing is.
  • Figure 1 shows schematically in section the rotor cooling according to the invention on a cantilevered claw vacuum pump.
  • FIG. 2 shows the rotor cooling according to the invention in a claw compressor mounted on both sides of the working space
  • FIG 3 shows the rotor cooling according to the invention in a screw vacuum pump mounted on both sides of the working space; and Fig. 4 at a both sides of the working space mounted Roots pump.
  • the pumped liquid is sucked in via a dashed line indicated suction nozzle 1 from above and compressed against a control opening, not shown in the drawing below.
  • the resulting heat of compression heats the housing around the claw pistons 2, 3 around and the claw pistons 2, 3 itself.
  • the shafts 4, 5 are synchronized by two gears 6, 7. These synchronization gears 6, 7 and the bearing of the shafts 4, 5 are located in a gear housing and are oil lubricated.
  • In the shafts 4, 5 respectively axially extending cavities are provided, in which heat pipes 8, 9 are arranged. These serve to drain the comparatively high proportion of heat energy to the gear compartment.
  • the heat flow is transported radially to the heat through sleeves 4, 5 passing through the metal pins 10, 11 particularly high thermal conductivity ( ⁇ > 100 W / (K * m)) to kannabithggsen 12, 13, extending axially the ends of the shafts 4, 5 are attached.
  • the heat-releasing sleeves 12, 13 themselves are kept at a low temperature with cooled transmission oil exiting from aligned nozzles 31.
  • an external cooler 32 is provided in order to keep the oil temperature in the transmission low and at the same time to achieve a high temperature difference across the heat pipes 8, 9.
  • the heat of compression is also with two heat pipes from the compression bodies, here claw pistons, on the rotor shafts in the side space against the gear compartment and from there by means of heat exchangers or directly on the wall of the transmission housing excepte dis outer Urgsgsb'jr.g tellgsbsn.
  • the pumped liquid is sucked in via the dashed lines indicated suction nozzle 1 from above and compressed against a not visible in the drawing below control port.
  • the resulting heat of compression heats the housing around the claw pistons 2, 3 around and the claw pistons 2, 3 itself.
  • the shafts 4, 5 are synchronized by two gears 6, 7.
  • Front side to the working space, opposite the synchronization gear 6, 7 is a second bearing 14, 15 of the shafts 4, 5.
  • the heat of compression is in this embodiment with lubricated oil storage on a heat sink, consisting of good thermal conductivity radially arranged metal pins 10, 11 and axially extending parchmentithggsen 12, 13, at the end of the heat pipes 8, 9 derived in the bearing side space. From here then the heat can be dissipated either by direct air cooling or more effectively by the cooling circuit with cooler 32 from the machine.
  • the heat of compression is also delivered with two heat pipes from the compression bodies, here screw rotors, through the shaft ends in the gear compartment and from there by means of heat exchangers or directly through the wall of the transmission housing to the outside environment.
  • the fluid is sucked in via the suction port 1 from the side and compressed in the threads of the screw rotors 17, 18.
  • An outlet nozzle 16 for the pumped medium is located at the other end of the helical spindle-shaped
  • the resulting VerdichU-P.gsv.'ärrrie heats the Housing 19 around the screw rotors 17, 18 and the screw rotors 17, 18 itself.
  • the screw rotors 17, 18 are synchronized by two gears 6, 7. Similar to the examples described here is the heat of compression at the free end of the shaft by an axially disposed sauceableitelement 22 and the shaft end of the driven screw rotor 17 with a heat dissipating sleeve 12 derived from the heat pipes 8, 9. From here, the heat is then dissipated either by direct air cooling or more effectively by the illustrated cooling circuit with cooler 32 from the machine.
  • the pumped liquid is sucked in via the suction nozzle 1 indicated by dashed lines from above and conveyed downwards, not visible in the drawing, to the outlet 16.
  • the resulting heat of compression heats the housing around the Wälzkolben 23, 24 and the Wälzkolben 23, 24 itself.
  • the shaft ends of the Wälzkolbens 23, 24 are synchronized by two gears 6, 7.
  • the total of four heat pipes 8, 9, 27, 28 are in turn arranged centrally in the rotor central axes.
  • the heat source of all four heat pipes 8, 9, 27, 28 is located centrally in the working space.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Bei einer trocken laufenden Zweiwellen-Vakuumpumpe bzw. -Verdichter mit zwei parallelen Wellen und hierauf angeordneten, in einem Arbeitsraum befindlichen Verdrängerrotoren (2, 3; 17, 18; 23, 24), die im Verhältnis 1:1 beispielsweise mechanisch mittels eines Getriebes oder elektronisch mittels eines Antriebsmotors je Rotorwelle, synchronisiert sind und an ihrer Saugseite eine Ansaugöffnung (1) sowie an ihrer Druckseite wenigstens eine Auslassöffnung (16) aufweisen, ist die Anordnung derart getroffen, dass jede Welle (4, 5) der Verdrängerrotoren einen axial verlaufenden, sich wenigstens über eine Teillänge der Welle erstreckenden Hohlraum aufweist, in dem jeweils wenigstens ein Wärmerohr (8, 9) derart angeordnet ist, dass die Verdichtungswärme von den Verdrängerrotoren über die Wellen aus dem Arbeitsraum und ggf. einem angrenzenden Dichtungsraum fortgeleitet und außerhalb des Arbeitsraums durch Wärmeableitmittel aus der Maschine abgeleitet wird.

Description

Rotorkühlung für trocken laufende Zweiwellen-Vakuumpumpen bzw.
-Verdichter
Die Erfindung betrifft eine trocken laufende Zweiwellen-Vakuumpumpe bzw. - Verdichter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Maschine kann in stehender oder liegender Ausführung vorgesehen sein, und es können die Verdrängerrotoren klauenkolbenförmig, schraubenförmig, schraubenspindelförmig oder wälzkolbenförmig ausgebildet sein.
Zunehmende Betriebs- und Entsorgungskosten, steigende Anforderungen an die Reinheit des Fördermediums und nicht zuletzt die neuen technischen Fähigkeiten sowie die Robustheit trocken laufender Vakuumpumpen und -Verdichter haben in den letzen Jahren eine starke Zunahme von Anwendungen auf den verschiedensten Gebieten verursacht.
Konventionelle ölumlauf geschmierte Drehschieber-Vakuumpumpen und -Verdichter oder auch Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen und -Verdichter arbeiten mit flüssigen Betriebsmitteln. Bei diesen sog. Einwellenmaschinen dient das Betriebsmittel zur Abdichtung der Arbeitskammern und zum Abtransport der Verdichtungswärme. Derartige Maschinen haben daher keine besonderen Anforderungen an die Kühlung. Demgegenüber besteht sowohl bei trocken laufenden Vakuumpumpen als auch bei Verdichtern das Problem, die entstehende Verdichtungswärme abzuleiten und damit eine ausreichende Kühlung zu gewährleisten. Bei Vakuumpumpen, die einen Enddruck im Grob- und Feinvakuum erreichen, steigt mit abnehmendem Saugdruck die Austrittstemperatur des Fördermediums. Zugleich kann das Fördermedium die geleistete Kompressionsarbeit mit sinkendem Förderstrom nur noch in abnehmendem Maße aus dem Arbeitsraum an die Umgebung fortleiten. Ähnlich verhält es sich bei Verdichtern. Auch hier steigt mit zunehmendem Differenzdruck zwischen Saug- und Druckseite die Temperatur im Arbeitsraum.
Es ist auch schon bekannt (EP 0 290 663 B1 oder DE 198 20 523 A1), die in derartigen Maschinen entstehende Verdichtungswärme - anstelle einer üblichen Flüssigkeitskühlung oder bei kleineren Leistungen anstelle einer Luftkühlung des den Arbeitsraum bzw. den Getrieberaum ummantelnden Gehäuses - durch eine direkte Kühlung des Rotors aus dem Arbeitsraum abzuleiten. Bei beiden bekannten Verfahren wird durch eine achsmittige Wellenbohrung die entstehende Verdichtungswärme mittels Kühlmittel, vorzugsweise Getriebeöl, durch direkte Kühlmitteleinspritzung und Kühlmittelrückführung aus den hohl gebohrten Rotorenwellen abgeführt.
Beide bekannten Lösungen benötigen jedoch an jedem der beiden Rotoren ein freies Wellenende zum Einspritzen des Kühlmittels. Hierdurch werden in nachteiliger Weise auf Grund der zusätzlich erforderlichen Antriebszwischenwelle steigende Herstellungskosten verursacht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, die trocken laufende Zweiwellen- Vakuumpumpe bzw. -Verdichter der gattungsgemäßen Art zur Beseitigung der geschilderten Nachteile derart auszugestalten, dass die Ableitung der Verdichtungswärme aus dem Arbeitsraum durch eine einfache, robuste und kostengünstige technische Lösung entscheidend verbessert ist. Die Erfindung bezieht sich hierbei auf sowohl fliegend als auch beidseits des Arbeitsraums gelagerte trocken laufende Klauen-, Schrauben- und Wälzkolben- Vakuumpumpen bzw. -Verdichter, bei denen die beiden Verdrängerrotoren im Verhältnis 1:1, beispielsweise mechanisch mittels eines ölgeschmierten Zahnradgetriebes, synchronisiert sind.
Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Erfindung ergeben sich aus Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Der Erfindung liegt der wesentliche, verblüffend einfache Gedanke zu Grunde, die Ausgestaltung derart zu treffen, dass jede Welle der Verdrängerrotoren einen axial verlaufenden, sich wenigstens über eine Teillänge der Welle erstreckenden Hohlraum aufweist, in dem jeweils wenigstens ein Wärmerohr derart angeordnet ist, dass die Verdichtungswärme von den Verdrängerrotoren über die Wellen aus dem Arbeitsraum und ggf. einem angrenzenden Dichtungsraum fortgeleitet und außerhalb des Arbeitsraums durch Wärmeableitmittel aus der Maschine abgeleitet wird.
Die Technik der Wärmerohre selbst, auch "Heat Pipes" genannt, ist hinlänglich bekannt. Bei einem Wärmerohr handelt es sich um ein nach außen abgeschlossenes
System, dass innen hohl ist und in dem sich ein Arbeitsmittel befindet, das an der
Wärmequelle verdampft, die Wärme mit dem Dampf zentral in Inneren des
Wärmerohres zur Wärmesenke transportiert und dort wieder kondensiert. Der
Rückfluss des kondensierten Arbeitsmittels zur Wärmequelle findet am äußeren Durchmesser des Hohlraumes durch Kapillarkräfte statt. Die technische Ausführung der Kapillarstruktur an der Innenwandung hängt von der Auslegung des
Wärmerohres ab. Als Arbeitsmittel kann im hier genutzten Temperaturbereich
Wasser verwendet werden. Der erforderliche Druck im Wärmerohr ergibt sich aus den gewünschten Betriebspunkten des Wärmerohres. Die transportierbare Wärmemenge kann gegenüber massivem Kupfer bis zu einem Faktor von 10.000 höher liegen. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass als Wärmeableitmittel außerhalb des Arbeitsraums gekühltes Kühlmittel, vorzugsweise Getriebeöl, verwendet wird, das durch einen Kühlmittelkreislauf kontinuierlich zugeführt wird.
Erfindungsgemäß kann das Wärmeableitmittel auch aus metallischen Wärmeableitkörpern besonders hoher Wärmeleitfähigkeit bestehen, die an oder nahe der jeweiligen Wärmesenke am Ende der Wärmerohre an den Wellenenden der Verdrängerrotoren angebracht sind.
Vorteilhafterweise können die metallischen Wärmeableitkörper aus axialen Hülsen bestehen, die auf den Wellenenden der Verdrängerrotoren angeordnet sind; stattdessen oder zusätzlich ist es hierbei auch möglich, dass die Wärmeableitkörper aus Metallstiften bestehen, welche die Wellenenden der Verdrängerrotoren an oder nahe der jeweiligen Wärmesenke am Ende der Wärmerohre radial durchsetzen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Verdrängerrotoren zur Erhöhung des Fördervolumens wenigstens zweiflutig und/oder zur Erhöhung der Gesamtdruckdifferenz wenigstens zweistufig ausgebildet sind und dass die Ableitung der Verdichtungswärme aus wenigstens einer Wärmequelle sowie wenigstens einer Wärmesenke eines Wärmerohres pro Rotor erfolgt.
Erfindungsgemäß kann die Wärmeableitung aus dem Bereich der Wärmesenken der Wärmerohre bzw. aus dem Bereich der Wärmeableitkörper auf den Wellen der Verdrängerrotoren mit einem genau ausgerichteten, dosierten ölstrahl erfolgen.
Zweckmäßigerweise kann in den Kühlmittelkreislauf ein Öl-Luft-Wärmeübertrager oder aber ein Öl-Wasser-Wärmeübertrager, in beiden Fällen ggf. auch ein ölfilter, eingebaut sein.
Vorzugsweise wird zum Fördern des Kühlmittels, insbesondere öl, eine Kühlmittelpumpe aus der Gruppe Viskositäts-, Kreisel-, Gewinde-, Zahnrad-,
CaitαnLOnalror4_ nHor Ctβi irnhmi imno wαnm/aroHαt UJiαrHαi ict oo \«rm \/r»r+oil wenn Hio Kühlmittelpumpe an einem freien Wellenende in der Maschine angebracht ist. Stattdessen ist es erfindungsgemäß auch möglich, die Kühlmittelpumpe außerhalb der Maschine anzuordnen und über eine zwischengeschaltete Magnetkupplung mit einer Rotorwelle zu kuppeln.
Es ist von Vorteil, wenn die in den Wärmerohren eingesetzten Kapillarstrukturen mechanisch, insbesondere durch Formschluss, Löten, Schweißen, Einpressen, Kleben oder dgl., gegen Verdrehen zwischen Wärmerohr und Kapillarstruktur gesichert sind.
Hierbei ist es gleichfalls von Vorteil, wenn die in den Rotorwellen eingebauten Wärmerohre mechanisch, insbesondere durch Formschluss, Löten, Schweißen, Einpressen, Kleben oder dgl., gegen Verdrehen zwischen Wärmerohr und Kapillarstruktur gesichert sind.
Es liegt schließlich im Rahmen der Erfindung, dass zur Verbesserung des Wärmeflusses um die Wärmerohre herum, und ggf. auch um die Wärmeableitkörper herum, ein Wärmeleitmittel angeordnet ist, das durch statische elastische Dichtungen, wie O-Ringe oder dgl., an einem Abfließen gehindert ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung in Form mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigt:
Fig. 1 schematisch im Schnitt die erfindungsgemäße Rotorkühlung an einer fliegend gelagerten Klauenvakuumpumpe;
Fig. 2 die erfindungsgemäße Rotorkühlung bei einem beidseitig des Arbeitsraums gelagerten Klauenverdichter;
Fig. 3 die erfindungsgemäße Rotorkühlung bei einer beidseits des Arbeitsraums gelagerten Schraubenvakuumpumpe; und Fig. 4 bei einer beidseits des Arbeitsraums gelagerten Wälzkolbenpumpe.
Bei der in Fig. 1 dargestellten fliegend gelagerten Klauenvakuumpumpe wird die Verdichtungswärme mit zwei Wärmerohren, zentral in jeder Rotorwelle eingearbeitet, von den Verdichtungskörpern, hier Klauenkolben, über die Rotorwellen in den Getrieberaum und von dort mittels Wärmetauscher oder direkt über die Wand des Getriebegehäuses in die äußere Umgebung abgegeben.
Das Fördermedium wird über einen gestrichelt angedeuteten Saugstutzen 1 von oben angesaugt und gegen eine unten in der Zeichnung nicht dargestellte Steueröffnung verdichtet. Die entstehende Verdichtungswärme erwärmt das Gehäuse um die Klauenkolben 2, 3 herum und die Klauenkolben 2, 3 selbst. Die Wellen 4, 5 werden durch zwei Zahnräder 6, 7 synchronisiert. Diese Synchronisationszahnräder 6, 7 und die Lagerung der Wellen 4, 5 befinden sich in einem Getrieberaum und sind ölgeschmiert. In den Wellen 4, 5 sind jeweils axial verlaufende Hohlräume vorgesehen, in denen Wärmerohre 8, 9 angeordnet sind. Diese dienen dazu, den vergleichsweise hohen Anteil an Wärmeenergie zum Getrieberaum abfließen zu lassen. Am Ende der Wärmerohre 8, 9 im Getrieberaum wird der Wärmestrom über radial die Wellen 4, 5 durchsetzende Metallstifte 10, 11 besonders hoher Wärmeleitfähigkeit (δ > 100 W/(K*m)) zu Wärmeableithülsen 12, 13 transportiert, die axial verlaufend an den Enden der Wellen 4, 5 angebracht sind. Die Wärmeableithülsen 12, 13 selbst werden mit gekühltem Getriebeöl, das aus ausgerichteten Düsen 31 austritt, auf niedriger Temperatur gehalten. Zu diesem Zweck ist ein externer Kühler 32 vorgesehen, um die öltemperatur im Getriebe niedrig zu halten und gleichzeitig eine hohe Temperaturdifferenz über den Wärmerohren 8, 9 zu erzielen.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten beidseits des Arbeitsraums gelagerten Klauenverdichter wird die Verdichtungswärme gleichfalls mit zwei Wärmerohren von den Verdichtungskörpern, hier Klauenkolben, über die Rotorwellen in den Seitenraum gegenüber dem Getrieberaum und von dort mittels Wärmetauscher oder direkt über die Wand des Getriebegehäuses ΞΠ dis äußere Urrsgsb'jr.g abgegsbsn. Das Fördermedium wird über den gestrichelt angedeuteten Saugstutzen 1 von oben angesaugt und gegen eine unten in der Zeichnung nicht sichtbare Steueröffnung verdichtet. Die entstehende Verdichtungswärme erwärmt das Gehäuse um die Klauenkolben 2, 3 herum und die Klauenkolben 2, 3 selbst. Die Wellen 4, 5 werden durch zwei Zahnräder 6, 7 synchronisiert. Stirnseitig zum Arbeitsraum, gegenüber dem Synchronisationsgetriebe 6, 7 befindet sich eine zweite Lagerung 14, 15 der Wellen 4, 5. Die Verdichtungswärme wird bei dieser Ausführung mit öl geschmierter Lagerung über eine Wärmesenke, bestehend aus gut wärmeleitfähigen radial angeordneten Metallstiften 10, 11 und axial verlaufenden Wärmeableithülsen 12, 13, am Ende der Wärmerohre 8, 9 im Lagerseitenraum abgeleitet. Von hier kann dann die Wärme entweder durch direkte Luftkühlung oder noch wirksamer durch den Kühlkreislauf mit Kühler 32 aus der Maschine abgeleitet werden.
Bei dieser Lageranordnung sind für trocken laufende Klauen-, Schrauben- und Wälzkolben-Vakuumpumpen sowie -Verdichter auch zwei Wärmerohre je Welle realisierbar. Diese haben dann je Verdrängerrotor bzw. je Welle eine gemeinsame Wärmequelle im Arbeitsraum und ihre Wärmesenken jeweils auf einer der gegenüberliegenden Stirnseiten des Arbeitsraumes. Die ableitbare Wärmemenge kann somit weiter erhöht werden. Exemplarisch zeigt Fig. 4 eine Anordnung mit vier Wärmerohren.
Bei der in Fig. 3 dargestellten beidseits des Arbeitsraums gelagerten Schraubenvakuumpumpe wird die Verdichtungswärme ebenfalls mit zwei Wärmerohren von den Verdichtungskörpern, hier Schraubenrotoren, durch die Wellenenden in den Getrieberaum und von dort mittels Wärmetauscher oder direkt über die Wand des Getriebegehäuses an die äußere Umgebung abgegeben.
Das Fördermedium wird über den Saugstutzen 1 von der Seite angesaugt und in den Gewindegängen der Schraubenrotoren 17, 18 verdichtet. Ein Austrittsstutzen 16 für das Fördermedium befindet sich am anderen Ende der schraubenspindelförmigen
Verdängerrotorβπ 17, 18. Die entstehende VerdichU-P.gsv.'ärrrie erwärmt das Gehäuse 19 um die Schraubenrotoren 17, 18 herum und die Schraubenrotoren 17, 18 selbst. Die Schraubenrotoren 17, 18 sind durch zwei Zahnräder 6, 7 synchronisiert. Gegenüber diesem Synchronisationsgetriebe 6, 7 befindet sich am saugseitigen Ende der Schraubenrotoren 17, 18 eine zweite Lagerung 20, 21. Ähnlich den beschriebenen Beispielen wird hier die Verdichtungswärme am freien Wellenende durch ein axial angeordnetes Wärmeableitelement 22 und am Wellenende des angetriebenen Schraubenrotors 17 mit einer Wärmeableithülse 12 aus den Wärmerohren 8, 9 abgeleitet. Von hier wird dann die Wärme entweder durch direkte Luftkühlung oder noch wirksamer durch den dargestellten Kühlkreislauf mit Kühler 32 aus der Maschine abgeleitet.
Bei der aus Fig. 4 ersichtlichen beidseits des Arbeitsraums gelagerten Wälzkolbenpumpe wird die Verdichtungswärme mit vier Wärmerohren von den Wälzkolben über deren Wellenenden in die beiden Seitenräume des Arbeitsraumes geleitet. Von dort wird die Verdichtungswärme mit einem gemeinsamen Kühlkreislauf in die äußere Umgebung abgegeben.
Das Fördermedium wird über den gestrichelt angedeuteten Saugstutzen 1 von oben angesaugt und nach unten, in der Zeichnung nicht sichtbar, zum Auslass 16 gefördert. Die entstehende Verdichtungswärme erwärmt das Gehäuse um die Wälzkolben 23, 24 herum und die Wälzkolben 23, 24 selbst. Die Wellenenden der Wälzkolbens 23, 24 werden durch zwei Zahnräder 6, 7 synchronisiert. Stirnseitig zum Arbeitsraum gegenüber dem Synchronisationsgetriebe 6, 7 befindet sich eine zweite Lagerung 25, 26 der Wälzkolben 23, 24. Die insgesamt vier Wärmerohre 8, 9, 27, 28 sind wiederum zentral in den Rotormittelachsen angeordnet. Die Wärmequelle aller vier Wärmerohre 8, 9, 27, 28 befindet sich mittig im Arbeitsraum. In den beiden Seitenräumen der Wälzkolbenpumpe sind jeweils zwei der insgesamt vier Wärmesenken realisiert. Hier wird die Verdichtungswärme an den Wellenenden über eine Wärmeableithülse 12 und drei stirnseitige Kühlkörper 22, 29, 30 an das Schmier- und/oder Getriebeöl abgeleitet. Aus diesem wird dann die Verdichtungswärme durch einen einfachen Kühlkreislauf mit Kühler 32 aus der Maschine abgeleitet. Hinsichtlich vorstehend nicht im Einzelnen erläuterter Merkmale der Erfindung wird im Übrigen ausdrücklich auf die Zeichnung sowie die Ansprüche verwiesen.

Claims

Patentansprüche
1. Trocken laufende Zweiwellen-Vakuumpumpe bzw. -Verdichter mit zwei parallelen Wellen und hierauf angeordneten, in einem Arbeitsraum befindlichen Verdrängerrotoren (2, 3; 17, 18; 23, 24), die im Verhältnis 1 :1, beispielsweise mechanisch mittels eines Getriebes oder elektronisch mittels eines Antriebsmotors je Rotorwelle, synchronisiert sind und an ihrer Saugseite eine Ansaugöffnung (1) sowie an ihrer Druckseite wenigstens eine Auslassöffnung (16) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass jede Welle (4, 5) der Verdrängerrotoren einen axial verlaufenden, sich wenigstens über eine Teillänge der Welle erstreckenden Hohlraum aufweist, in dem jeweils wenigstens ein Wärmerohr (8, 9) derart angeordnet ist, dass die Verdichtungswärme von den Verdrängerrotoren über die Wellen aus dem
Arbeitsraum und ggf. einem angrenzenden Dichtungsraum fortgeleitet und außerhalb des Arbeitsraums durch Wärmeableitmittel aus der Maschine abgeleitet wird.
2. Vakuumpumpe bzw. Verdichter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmeableitmittel außerhalb des Arbeitsraums gekühltes Kühlmittel, vorzugsweise Getriebeöl, verwendet wird, das durch einen Kühlmittelkreis kontinuierlich zugeführt wird.
3. Vakuumpumpe bzw. Verdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeableitmittel aus metallischen Wärmeableitkörpern (10, 11) hoher Wärmeleitfähigkeit von beisp. δ > 100 W/(K*m)) besteht, die an oder nahe der jeweiligen Wärmesenke am Ende der Wärmerohre (8, 9) an den Wellenenden der Verdrängerrotoren angebracht sind.
4. Vakuumpumpe bzw. Verdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Wärmeableitkörper aus axialen Hülsen (12, 13) bestehen, die auf den Wellenenden der Verdrängerrotoren angeordnet sind.
5. Vakuumpumpe bzw. Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Wärmeableitkörper aus Metallstiften (10, 11) bestehen, welche die Wellenenden der Verdrängerrotoren an oder nahe der jeweiligen Wärmesenke am Ende der Wärmerohre (8, 9) radial durchsetzen.
6. Vakuumpumpe bzw. Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängerrotoren zur Erhöhung des Fördervolumens wenigstens zweiflutig und/oder zur Erhöhung der Gesamtdruckdifferenz wenigstens zweistufig ausgebildet sind und dass die Ableitung der Verdichtungswärme aus wenigstens einer Wärmequelle sowie wenigstens einer Wärmesenke eines Wärmerohres (8, 9) pro Rotor erfolgt.
7. Vakuumpumpe bzw. Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeableitung aus dem Bereich der Wärmesenken der Wärmerohre (8, 9) bzw. aus dem Bereich der
Wärmeableitkörper (10, 11; 12, 13) auf den Wellen der Verdrängerrotoren mit einem genau ausgerichteten dosierten Ölstrahl (31) erfolgt.
8. Vakuumpumpe bzw. Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kühlmittelkreislauf ein Öl-Luft- Wärmeübertrager, ggf. auch ein ölfilter, eingebaut ist.
9. Vakuumpumpe bzw. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kühlmittelkreislauf ein Öl-Wasser- Wärmeübertrager, ggf. auch ein ölfilter, eingebaut ist.
10. Vakuumpumpe bzw. Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Fördern des Kühlmittels, vorzugsweise öl, eine Kühlmittelpumpe aus der Gruppe Viskositäts-, Kreisel-, Gewinde-, Zahnrad-, Seitenkanalrad- oder Staurohrpumpen verwendet wird.
11. Vakuumpumpe bzw. Verdichter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelpumpe an einem freien Wellenende in der Maschine angebracht ist
12. Vakuumpumpe bzw. Verdichter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelpumpe außerhalb der Maschine angeordnet und über eine zwischengeschaltete Magnetkupplung mit einer Rotorwelle gekuppelt ist.
13. Vakuumpumpe bzw. Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Wärmerohren (8, 9) eingesetzten
Kapillarstrukturen mechanisch, insbesondere durch Formschluss, Löten,
Schweißen, Einpressen, Kleben oder dgl., gegen Verdrehen zwischen
Wärmerohr und Kapillarstruktur gesichert sind.
14. Vakuumpumpe bzw. Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Rotorwellen eingebauten Wärmerohre (8, 9) mechanisch, insbesondere durch Formschluss, Löten, Schweißen, Einpressen, Kleben oder dgl., gegen Verdrehen zwischen Wärmerohr und Kapillarstruktur gesichert sind.
15. Vakuumpumpe bzw. Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbesserung des Wärmeflusses um die Wärmerohre (8, 9) herum, und ggf. auch um die Wärmeableitkörper herum, ein Wärmeleitmittel angeordnet ist, dass durch statische elastische Dichtungen, wie O-Ringe oder dgl., an einem Abfließen gehindert ist.
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