EP2419640A2 - Schraubenvakuumpumpe - Google Patents

Schraubenvakuumpumpe

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EP2419640A2
EP2419640A2 EP10713646A EP10713646A EP2419640A2 EP 2419640 A2 EP2419640 A2 EP 2419640A2 EP 10713646 A EP10713646 A EP 10713646A EP 10713646 A EP10713646 A EP 10713646A EP 2419640 A2 EP2419640 A2 EP 2419640A2
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EP
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vacuum pump
screw
overpressure
channel
pump according
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EP10713646A
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EP2419640B1 (de
EP2419640B2 (de
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Peter Birch
Robert Jenkins
Roland Müller
Magnus Janicki
Wolfgang Giebmanns
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Leybold GmbH
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Oerlikon Leybold Vacuum GmbH
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Publication of EP2419640B1 publication Critical patent/EP2419640B1/de
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    • F04C2250/00—Geometry
    • F04C2250/10—Geometry of the inlet or outlet

Definitions

  • the invention relates to a ffer ⁇ vakuumpumpe, preferably with a compression of a medium, usually from gas to atmosphere takes place.
  • Screw vacuum pumps have a pump chamber in a pump chamber.
  • the screw rotors have on their outer side in each case a helical thread, wherein for conveying and compression of the medium, the two threads of the screw rotors mesh with each other.
  • Within the pump chamber takes place from the suction side, ie the pump inlet in the direction of the pressure side, ie the pump outlet, a compression of the pumped medium.
  • Conventional compression ratios of screw vacuum pumps are in the range of 1 to 10 6 , Depending on the voltage applied to Pumpeneiniass over-compression can take place within the screw vacuum pump.
  • over-compression, d, h when pumping against atmospheric pressure, a pressure which is above the atmospheric pressure, leads to a sharp increase in energy consumption of the screw vacuum pump, this leads to power losses, since an unnecessary compression, ie an over-compression of the medium to be pumped .
  • an unnecessary compression ie an over-compression of the medium to be pumped .
  • the overpressure outlet has an overpressure opening arranged in a side wall of the pumping chamber.
  • a plurality of overpressure openings are provided, which are preferably arranged on the same pressure level.
  • a plurality of overpressure openings at the same pressure level.
  • Such overpressure openings are thus arranged on a line corresponding to the gradient of the screw rotor.
  • a plurality of overpressure openings possibly designed as elongated holes, at different pressure levels, such overpressure openings then being spaced apart from one another in the longitudinal direction of the screw rotor.
  • the arrangement of several overpressure openings can be combined at the same pressure level with the arrangement of several overpressure openings at different pressure levels.
  • the at least one Uberdruckausiass has a channel which is connected to the Pumpenausiass the screw vacuum pump, wherein at Pumpenausiass preferably atmospheric pressure is applied.
  • the channel preferably extends in the longitudinal direction of the screw rotors. In such, extending in the longitudinal direction of the screw rotors channel several overpressure openings open, which are then arranged at different pressure levels. Possibly. the overpressure ports are connected to the channel via transverse bores.
  • a plurality of preferably longitudinally extending channels to be provided in the pump housing, with the individual channels in turn being connected to a plurality of overpressure openings, which may then at least partially be at the same pressure level.
  • the provision of at least one channel in turn constitutes an independent invention which is independent of the width of the overpressure ports, but preferably combined with this invention.
  • a plurality of overpressure openings are connected, in particular via individual feed channels, to a common overpressure valve.
  • valve bodies with a convex outside.
  • valve bodies are balls.
  • the use of such valve body has the advantage that this - ⁇ -
  • valve seat itself is correspondingly complementary to the voltage applied to the valve seat outside of the valve body. In particular, it is a frusto-conical bore.
  • valve body For ease of construction, it is preferable to provide weight-loaded valves. Such valves are then preferably arranged within the pump housing such that the valve body abut due to their weight in the valve seat.
  • Suitable materials for the valve body and the valve seat are in particular material pairings of elastomer and metal.
  • an elastomeric ball may be arranged in a valve seat formed of a metallic material or else a metal ball in a valve seat formed of an elastomer. It is also possible to provide elastomer-coated metal balls, which are then arranged in a metallic valve seat. Also, a combination of hard and soft metallic materials or ceramic materials is possible.
  • a good seal in the closed state of the pressure relief valve can be ensured.
  • the choice of material based on the process medium to be pumped and the temperatures occurring and the required weight for weight-loaded valves.
  • the channel of the overpressure outlet is closed by a housing cover. Possibly. a plurality of provided channels, which are integrated in particular in the pump housing, be closed with a common cover.
  • the housing cover is preferably designed such that it extends over the entire length of the channel, so that the housing cover forms or closes a longitudinal side of the channel. This makes it possible in a simple manner, the channel or the channels of the pressure relief and the preferably arranged herein valves to clean and maintain.
  • the at least one channel of the overpressure outlet in the pump housing in such a way that it is easily accessible even when the pump housing is connected to an attachment such as a further pump.
  • the at least one channel of Koch réelleausiasses extends over the entire length of the screw vacuum pump, ie from the pump inlet to Pumpenausiass.
  • a pressure relief valve is also arranged in the inlet area. This has the advantage that, if the desired pressure is already present at the pump inlet, the medium can be discharged directly through the channel and thus an unnecessary power consumption of the screw vacuum pump is avoided. If, for example, with two pumps connected in series, the medium is pumped against the atmosphere and atmospheric pressure is already present at the inlet of the second pump, this opens corresponding overpressure valve, so that the medium flows at least partially at the pump inlet of the second pump directly into the channel of the overpressure outlet.
  • valve bodies are particularly preferred to arrange a plurality of valve bodies substantially within a common channel, in particular when providing a plurality of overpressure openings and possibly several pressure relief valves. It is preferred that the valve seat is formed in a channel wall.
  • the valve body For positional definition of the valve body, it is particularly advantageous for weight-loaded valve bodies to provide holding elements, which are arranged in a particularly preferred embodiment within the channel.
  • the holder for the valve body can be formed in a simple manner.
  • the position of the overpressure openings is then defined by subsequent introduction of corresponding holes. Accordingly, the holding elements can be easily inserted into the channel. It is thus possible to provide a pump housing for different types of pumps or different applications, in which then the desired position of the overpressure openings and the valves can then be realized in a simple manner.
  • the brette of the overpressure opening in the longitudinal direction of the screw pump or in the conveying direction is selected such that it is less than or equal to the Zahnbre ⁇ te of Screw rotor is.
  • the position of the overpressure opening is preferably taken into account, since the tooth width of the screw rotor can vary in the longitudinal direction.
  • the width of the overpressure opening in the longitudinal direction of the screw rotor is preferably less than or equal to 90%, in particular less than or equal to 80% of the tooth width in this area.
  • the overpressure opening can be designed as a slot having, for example, an oval or rectangular cross section.
  • the slot is arranged such that the longitudinal extent of the slot corresponds to the slope Veriauf the thread of the screw rotor.
  • Fig. I is a schematic longitudinal sectional view of a
  • Fig. 2 is a scher ⁇ atician cross-sectional view of a
  • FIG. 3 is a schematic plan view of a screw rotor with several indicated overpressure openings
  • Fig. 4, 5 are schematic representations of possible embodiments of channels of the pressure relief with arranged therein relief valves
  • FIG. 6 shows a schematic side view of a screw vacuum pump according to the invention connected to a Roots pump.
  • a pump chamber is formed in a pump housing 10.
  • two screw rotors 14 are arranged behind one another.
  • the screw rotors each have threads 16 on their outer sides, so that through opposite rotation of the two screw rotors 14 medium is sucked through an inlet 18 and conveyed in the direction of an arrow 20 to the outlet 22.
  • a positive pressure outlet 26 is provided in a side wall 24 of the pump housing 10.
  • the overpressure outlet 26 has two overpressure openings 28 connected to the pumping chamber 12.
  • the overpressure openings 28 are connected via connecting channels 30 with a channel 32 extending in the longitudinal direction 20.
  • the connecting channels 30 are closed by weight-loaded pressure relief valves 34, wherein each pressure relief valve has a valve body 36 designed as a ball.
  • the two valve bodies are in the illustrated embodiment, respectively a valve seat 39 at.
  • the valve body 36 is pushed upward, so that medium flows into the channel 32.
  • the channel 32 of the overpressure outlet 26 is connected to the pump outlet 22 through the channel 33.
  • At the pump outlet 22 is preferably at atmospheric pressure "
  • the width b (FIG. 3) of the overpressure openings 28 in the flow direction 20 is less than the tooth width B of a corresponding region of the helical tooth 38 of the screw rotor 14.
  • a further connecting channel 41 is connected to the suction chamber 12. This is also closed with a pressure relief valve 34. That the kauskana! 41 strigende valve 34 serves that in special operating conditions if necessary, already at the inlet 18 of the desired final pressure, usually atmospheric pressure prevails In this operating condition, the medium would be unnecessarily compressed by the screw vacuum pump on. Due to the provision according to the invention of the overpressure valve 34 in the region of the pump inlet, the already sufficiently compressed medium can flow directly into the channel 32 of the overpressure outlet and exit therefrom through the outlet 22 of the pump.
  • the channel 32 of the Kochausiasses 26 is closed with a housing cover 40 which is fixed, for example via screws 42 to the housing 10. This makes it possible to clean the channel 32 and the vent 34 by removing the housing cover 40 in a simple manner.
  • Figure 2 are identical or similar components with the same reference numerals characterized.
  • the two screw rotors 14 are not shown for reasons of clarity in the pump chamber 12.
  • a plurality of connecting channels 30 are connected. These in turn lead into channels 32, in each of which relief valves 34 are arranged.
  • a housing cover 40 is also provided in the embodiment shown in FIG. In this embodiment, all channels 32 shown are closed with a common housing cover 40,
  • the overpressure openings 28 can be arranged as shown in FIG. Here, the two in Fig. 3 left overpressure ports 28 are arranged at a pressure level. The two overpressure openings 28 thus lie within a range defined by a threaded area or tooth 38. In the longitudinal direction 20 successively arranged housing openings 28 are at different pressure levels.
  • the formed in the illustrated embodiments as a ball valve body 36 holding elements are provided.
  • This can be realized according to a first embodiment (FIG. 4) in that the channel 32 has a bulge 44 which is substantially round in cross section.
  • this embodiment has the disadvantage that the position of the valve 34 is predetermined and the Abblasequerites may be limited.
  • the channels 32 have substantially the same width over their length.
  • pin-shaped holding elements 48 F ⁇ g, 5 may be provided.
  • an additional vacuum pump 52 such as a Roots pump
  • the channels 32 of the overpressure outlets in such a way that they are arranged laterally next to the contact surface of the Roots pump 52 on the outer side 50.
  • the channels 32 are in turn closed by the housing cover 40. Due to the preferred arrangement of the channels and the housing cover 40 shown in FIG. 6, it is possible to remove the housing cover 40 without having to remove the roots pump 52. As a result, a cleaning of the channels 32 and a cleaning and maintenance of the pressure relief valves 34 is possible in a simple manner.

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Abstract

Eine Schraubenvakuumpumpe, die insbesondere zur Verdichtung gegen Atmosphärendruck eingesetzt wird, weist einen in einem Pumpengehäuse (10) angeordneten Schöpfraum (12) auf. In dem Schöpfraum (12) sind zwei ineinander greifende Schraubenrotoren (14) angeordnet. Ferner ist ein Überdruckauslass (26) vorgesehen, der mehrere in einer Seitenwand (24) des Schöpfraums (12) angeordnete Überdrucköffnungen (28) aufweist.

Description

Schraubenvakuumpumpe
Die Erfindung betrifft eine Schraubeπvakuumpumpe, mit der vorzugsweise eine Verdichtung eines Mediums, üblicherweise von Gas gegen Atmosphäre erfolgt.
Schraubenvakuumpumpen wessen in einem Pumpengehäuse einen Schöpfraum auf. In dem Schöpfraum sind zwei Schraubenrotoren angeordnet. Die Schraubenrotoren weisen an ihrer Außenseite jeweils einen schraubenförmigen Gewindegang auf, wobei zur Förderung und Verdichtung des Mediums die beiden Gewindegänge der Schraubenrotoren ineinander greifen. Innerhalb des Schöpfraums erfolgt von der Saugseite, d.h. dem Pumpeneinlass in Richtung der Druckseite, d.h. dem Pumpenauslass, ein Verdichten des geförderten Mediums. Übliche Verdichtungsverhältnisse von Schraubenvakuumpumpen liegen in dem Bereich von 1 bis 106, In Abhängigkeit des am Pumpeneiniass anliegenden Drucks kann innerhalb der Schraubenvakuumpumpe eine Uberkompression erfolgen. Eine derartige Überkompression, d,h, beim Pumpen gegen Atmosphärendruck ein Druck, der oberhalb des Atmosphärendrucks liegt, führt zu einem starken Anstieg der Energieaufnahme der Schraubenvakuumpumpe, Dies führt zu Verlustleistungen, da eine nicht erforderliche Kompression, d.h. eine Überkompression des zu fördernden Mediums erfolgt. Zur Vermeidung von Überkompressionen bei Schraubenvakuumpumpen ist es beispielsweise aus DE 100 46 768 bekannt, einen Uberdruckauslass vorzusehen. Der Uberdruckauslass weist eine in einer Seiteπwand des Schöpfraums angeordnete Überdrucköffnung auf. Innerhalb des Uberdruckauslasses ist ein Überdruckventii angeordnet,
Aufgabe der Erfindung Ist es, den Uberdruckauslass derart auszugestalten, dass die Gefahr einer Uberkompression innerhalb der Schraubenvakuumpumpe verringert wird und die Pumpleistung sowie die Energieeffizienz der Schraubenvakuumpumpe verbessert wird.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1,
Erfindungsgemäß sind mehrere Überdrucköffnungen vorgesehen, die vorzugsweise auf demseiben Druckniveau angeordnet sind. Durch das Vorsehen mehrerer Überdrucköffnungen kann auf einfache Weise der wirksame Querschnitt der gesamten Überdrucköffnung vergrößert werden um eine schnelle Medienabfuhr zu gewährleisten.
Hierbei ist es gemäß einer ersten Ausführungsform bevorzugt mehrere Überdrucköffnungen auf demselben Druckniveau anzuordnen. Derartige Überdrucköffnungen sind somit auf einer dem Steigungsverlauf des Schraubenrotors entsprechenden Linie angeordnet. Femer ist es auch möglich mehrere, ggf. als Langlöcher ausgebildete Überdrucköffnungen auf unterschiedlichen Druckniveaus anzuordnen, wobei derartige Überdrucköffnungen sodann in Längsrichtung des Schraubenrotors einen Abstand zueinander aufweisen. Selbstverständlich kann die Anordnung mehrerer Überdrucköffnungen auf demselben Druckniveau mit der Anordnung mehrerer Überdrucköffnungen auf unterschiedlichem Druckniveau miteinander kombiniert werden. Beim Vorsehen mehrerer ύberdrucköffnungen sind diese vorzugsweise zumindest teilweise mit demselben Uberdruckausiass verbunden. Hierdurch ist die Konstruktion der Vakuumpumpe, insbesondere des Vakuumpumpengehäuses, vereinfacht.
Vorzugsweise weist der mindestens eine Uberdruckausiass einen Kanal auf, der mit dem Pumpenausiass der Schraubenvakuumpumpe verbunden ist, wobei am Pumpenausiass vorzugsweise Atmosphärendruck anliegt. Der Kanal erstreckt sich vorzugsweise in Längsrichtung der Schraubenrotoren. In einem derartigen, sich in Längsrichtung der Schraubenrotoren erstreckenden Kanal können mehrere Überdrucköffnungen münden, die sodann auf unterschiedlichem Druckniveau angeordnet sind. Ggf. sind die Überdrucköffnungen mit dem Kanal über Querbohrungen verbunden. Ferner ist es möglich, dass in dem Pumpengehäuse mehrere, sich vorzugsweise in Längsrichtung erstreckende Kanäle vorgesehen sind, wobei mit den einzelnen Kanälen wiederum mehrere Überdrucköffnungen verbunden sind, die sodann zumindest teilweise auf gleichem Druckniveau liegen können. Das Vorsehen mindestens eines Kanals stellt wiederum eine selbständige Erfindung dar, die von der Breite der Überdrucköffnungen unabhängig ist, jedoch vorzugsweise mit dieser Erfindung kombiniert wird.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorstehenden Erfindungen sind mehrere Uberdrucköffnungen insbesondere über einzelne ZuführkanäSe mit einem gemeinsamen Überdruckventil verbunden. Hierdurch kann bei einer Vergrößerung des wirksamen Querschnitts der Überdrucköffnungen weiterhin eine einfache, kostengünstige Bauweise realisiert werden, da nicht für jede Überdrucköffπung ein gesondertes Überdruckventil vorgesehen sein muss,
Die bevorzugt eingesetzten Überdruckventile weisen Ventilkörper mit konvexer Außenseite auf. Insbesondere handelt es sich bei den Ventilkörpern um Kugeln. Das Verwenden derartiger Ventilkörper hat den Vorteü, dass sich diese — Δ —
beim Betätigen im Ventilsitz bewegen, insbesondere drehen können und hierdurch ein automatisches Reinigen des Ventilsitzes und der Kugel erfolgt. Der Ventilsitz selbst ist entsprechend komplementär zu der an dem Ventilsitz anliegenden Außenseite des Ventilkörpers ausgebildet. Insbesondere handelt es sich um eine kegelstumpfförmige Bohrung.
Zur Festlegung des Drucks, bei dem das Überdruckventil öffnet, ist es möglich, einen federbelasteten Ventilkörper vorzusehen. Zur Vereinfachung der Konstruktion ist es bevorzugt, gewichtsbelastete Ventile vorzusehen. Derartige Ventile sind sodann vorzugsweise innerhalb des Pumpengehäuses derart angeordnet, dass die Ventilkörper aufgrund ihres Gewichts im Ventilsitz anliegen.
Geeignete Materialien für den Ventilkörper und den Ventilsitz sind insbesondere Materialpaarungen aus Elastomer und Metall. Beispielsweise kann eine Elastomerkugel in einem aus einem metallischen Werkstoff ausgebildeten Ventilsitz oder auch eine Metallkugel in einem aus einem Elastomer ausgebildeten Ventilsitz angeordnet sein. Auch können elastomer beschichtete Metallkugeln vorgesehen sein, die sodann in einem metallisch ausgebildeten Ventilsitz angeordnet sind. Auch ist eine Kombination aus harten und weichen metallischen Werkstoffen oder auch keramischen Werkstoffen möglich. Durch die geeignet gewählte Werkstoffpaarung kann eine gute Abdichtung im geschlossenen Zustand des Überdruckventils gewährleistet werden. Ferner erfolgt die Auswahl des Materials auf Basis des zu fördernden Prozessmediums und der auftretenden Temperaturen sowie des erforderlichen Gewichtes für gewichtsbelastete Ventile.
Bei üblichen Schraubenvakuumpumpen mit einem Saugvolumen von 50 bis 1000 m3/h werden als Ventilkörper Kugeln mit einem Durchmesser im Bereich von 20 bis 30 mm eingesetzt. Die Bohrung des Ventilsitzes weist hierbei einen Durchmesser von 16 bis 20 mm auf. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Kanal des Überdruckauslasses mit einem Gehäusedeckel verschlossen. Ggf. können mehrere vorgesehene Kanäle, die insbesondere in das Pumpengehäuse integriert sind, mit einem gemeinsamen Deckel verschlossen sein. Hierbei ist der Gehäusedeckel vorzugsweise derart ausgebildet, dass er sich über die gesamte Länge des Kanals erstreckt, so dass der Gehäusedeckel eine Längsseite des Kanals ausbildet bzw. verschließt. Hierdurch ist es auf einfache Weise möglich, den Kanal oder die Kanäle des Überdruckauslasses sowie die vorzugsweise hierin angeordneten Ventile zu reinigen und zu warten. Ferner ist es bei der Montage der Schraubenvakuumpumpe bei entferntem Gehäusedeckel auf einfache Weise möglich, die entsprechenden Veπtilbohrungen an der für die entsprechende Pumpe gewünschten Stelle auf einfache Weise vorzusehen, da der Kanal einseitig offen und somit gut zugänglich ist. Auch das Montieren der Halteelemente für die Ventilkörper sowie das Montieren der übrigen Bauteile im Ventil ist hierdurch auf einfache Weise möglich.
Ferner ist es bevorzugt, den mindestens einen Kanal des Überdruckauslasses im Pumpengehäuse derart anzuordnen, dass dieser auch dann gut zugänglich ist, wenn das Pumpengehäuse mit einem Anbauteil, wie beispielsweise einer weiteren Pumpe, verbunden ist.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich der mindestens eine Kanal des Überdruckausiasses über die gesamte Länge der Schraubenvakuumpumpe, d.h. vom Pumpeneinlass bis zum Pumpenausiass. Hierbei ist im Einlassbereich ebenfalls ein Überdruckventil angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass, wenn am Pumpeneinlass bereits der gewünschte Druck anliegt, das Medium unmittelbar durch den Kanal abgeführt werden kann und somit eine unnötige Leistungsaufnahme der Schraubenvakuumpumpe vermieden ist. Erfolgt beispielsweise mit zwei hintereinander geschalteten Pumpen ein Pumpen des Mediums gegen Atmosphäre und es liegt bereits am Eingang der zweiten Pumpe Atmosphärendruck an, so öffnet das entsprechende Überdruckventif, so dass das Medium zumindest teilweise am Pumpeneinlass der zweiten Pumpe unmittelbar in den Kanal des Überdruckauslasses strömt.
Besonders bevorzugt ist es, insbesondere beim Vorsehen mehrerer Uberdrucköffnungen sowie ggf. mehrerer Überdruckventile, mehrere Ventilkörper im Wesentlichen innerhalb eines gemeinsamen Kanals anzuordnen. Hierbei ist es bevorzugt, dass der Ventilsitz in einer Kanalwand ausgebildet ist.
Zur Lagedefinition der Ventilkörper ist es insbesondere bei gewichtsbelasteten Ventilkörpern vorteilhaft, Halteelemente vorzusehen, die in besonders bevorzugter Ausfuhrungsform innerhalb des Kanals angeordnet sind. Bevorzugt ist es hierbei stiftförmige Halterungen vorzusehen, wobei ein insbesondere als Kugel ausgebildeter Ventükörper durch vorzugsweise drei oder vier entsprechend angeordnete Stifte gehalten ist. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass die Halterung für den Ventilkörper auf einfache Weise ausgebildet werden kann. Beispielsweise ist es möglich für unterschiedliche Pumpentypen und unterschiedliche Einsatzbereiche der Pumpen dasselbe Gehäuse mit einem oder mehreren in Längsrichtung verlaufenden Kanälen vorzusehen. Die Lage der Uberdrucköffnungen wird sodann durch nachträgliches Einbringen entsprechender Bohrungen definiert. Entsprechend können auch die Halteelemente auf einfache Weise in den Kanal eingesetzt werden. Es ist somit möglich ein Pumpengehäuse für unterschiedliche Pumpentypen oder unterschiedüche Anwendungsbereiche vorzusehen, bei dem sodann auf einfache Weise die gewünschte Lage der Überdrucköffnungen sowie der Ventile realisiert werden kann.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist die Brette der Überdrucköffnung in Längsrichtung der Schraubenpumpe bzw. in Förderrichtung derart gewählt, dass sie kleiner oder gleich der Zahnbreϊte des Schraubenrotors ist. Hierbei wird vorzugsweise die Lage der ύberdrucköffnung berücksichtigt, da die Zahnbreite des Schraubenrotors in Längsrichtung variieren kann. Durch das erfindungsgemäße Reduzieren der maximalen Breite der Überdrucköffnung in Längsrichtung ist ein Überströmen über den Zahn des Schraubenrotors im Bereich der Uberdrucköffhung reduziert. Hiermit ist das Auftreten von Rückströmungen, d.h. das Auftreten von Strömungen entgegen der Förderrichtung, verringert, so dass die Pumpieistung durch das Vorsehen einer Überdrucköffnung nicht oder nur geringfügig reduziert ist. Dies ist insbesondere für den Betriebszustand relevant, in dem das Überdruckventil geschlossen ist und somit die maximale Förderleistung der Schraubenvakuumpumpe erzielt werden so!!. Hierbei ist die Breite der Überdrucköffnung in Längsrichtung des Schraubenrotors vorzugsweise kleiner oder gleich 90%, insbesondere kleiner oder gleich 80% der Zahnbreite in diesem Bereich.
Um auch bei einer, bezogen auf die Zahnbreite, relativ geringen Breite der Überdrucköffnung im Fall einer Überkompression eine schnelle Medienabfuhr sicherzustellen kann die Uberdrucköffnung als Langloch mit beispielsweise ovalem oder rechteckigem Querschnitt ausgebildet sein. Hierbei ist das Langloch derart angeordnet, dass die Längsausdehnung des Langlochs dem Steigungsveriauf des Gewindegangs des Schraubenrotors entspricht. Ferner ist es möglich mehrere, ggf. ebenfalls als Langlöcher ausgebildete Überdrucköffnuπgen vorzusehen um den wirksamen Querschnitt der Überdrucköffnung zur schnellen Medienabfuhr zu vergrößern.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausfuhrungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. I eine schematische Längs-Schnittansicht einer
Schraubenvakuumpumpe gemäß einer ersten Ausführungsform, Fig. 2 eine scherπatische Quer-Schnittansicht einer
Schraubenvakuumpumpe gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform,
Fig. 3 eine schematische Draufsicht eines Schraubenrotors mit mehreren angedeuteten Überdrucköffnungen,
Fig. 4, 5 schematische Darstellungen möglicher Ausgestaltungsformen von Kanälen des Überdruckauslasses mit hierin angeordneten Überdruckventilen, und
Fig. 6 eine schematische Seitenansicht einer mit einer Roots-Pumpe verbundenen erfindungsgemäßen Schraubenvakuumpumpe.
Gemäß einer ersten Ausführungεform (Fig. 1) ist in einem Pumpengehäuse 10 ein Schöpfraum ausgebildet. In diesem sind, bezogen auf Fig. 1, hintereinander zwei Schraubenrotoren 14 angeordnet. Die Schraubenrotoren weisen jeweils an ihren Außenseiten Gewindegänge 16 auf, so dass durch gegenläufige Rotation der beiden Schraubenrotoren 14 Medium durch einen Einlass 18 angesaugt und in Richtung eines Pfeils 20 zum Auslass 22 gefördert wird.
Zur Vermeidung von Überkompression innerhalb des Schöpfraums ist in einer Seitenwand 24 des Pumpengehäuses 10 ein Überdruckauslass 26 vorgesehen. Der Überdruckauslass 26 weist im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel zwei mit dem Schöpfraum 12 verbundene Überdrucköffnungen 28 auf. Die Überdrucköffnungen 28 sind über Verbindungskanäle 30 mit einem sich in Längsrichtung 20 erstreckenden Kanal 32 verbunden. Die Verbindungskanäle 30 sind durch gewichtsbelastete Überdruckventile 34 verschlossen, wobei jedes Überdruckventil einen als Kugel ausgebildeten Ventilkörper 36 aufweist. Die beiden Ventilkörper liegen im dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils an einem Ventilsitz 39 an. Je nach Ausgestaltung des Überdruckventils 34, d.h. insbesondere des Gewichts des kugelförmigen Ventilkörpers 36, wird bei Übersteigen eines Grenzdrucks im Verbindungskana! 30 der Ventilkörper 36 nach oben gedrückt, so dass Medium in den Kanal 32 strömt.
Im dargestellten Ausfύhrungsbeispie! ist der Kanal 32 des Überdruckauslasses 26 mit dem Pumpenauslass 22 durch den Kanal 33 verbunden. Am Pumpenauslass 22 liegt vorzugsweise Atmosphärendruck an„
Die Breite b (Fig. 3) der Überdrucköffnungen 28 in Strömungsrichtung 20 ist geringer als die Zahnbreite B eines entsprechenden Bereichs des schraubenförmigen Zahns 38 des Schraubenrotors 14.
Im Bereich des Pumpeneinlasses 18 ist mit dem Schöpfraum 12 ein weiterer Verbindungskanal 41 verbunden. Dieser ist ebenfalls mit einem Überdruckventil 34 verschlossen. Das den Verbindungskana! 41 verschSießende Ventil 34 dient dazu, dass in speziellen Betriebszuständen ggf, bereits am Einlass 18 der gewünschte Enddruck, üblicherweise Atmosphärendruck herrscht In diesem Betriebszustand würde das Medium überflüssigerweise durch die Schraubenvakuumpumpe weiter verdichtet. Aufgrund des erfindungsgemäßen Vorsehens des Überdruckventils 34 im Bereich des Pumpeneinlasses kann das bereits ausreichend komprimierte Medium unmittelbar in den Kanal 32 des Überdruckausiasses einströmen und aus diesem durch den Ausiass 22 der Pumpe austreten.
Der Kanal 32 des Überdruckausiasses 26 ist mit einem Gehäusedeckel 40 verschlossen, der beispielsweise über Schrauben 42 an dem Gehäuse 10 befestigt ist. Hierdurch ist es möglich, den Kanal 32 sowie die Ventüe 34 durch Entfernen des Gehäusedeckels 40 auf einfache Weise zu reinigen.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung (Fig. 2) sind identische oder ähnliche Bauteile mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. In der in Fig. 2 dargestellten Ausfuhrungsform sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in dem Schöpfraum 12 die beiden Schraubenrotoren 14 nicht dargestellt. Mit dem Schöpfraum 12 sind mehrere Verbindungskanäle 30 verbunden. Diese führen wiederum in Kanäle 32, in denen jeweils Überdruckventile 34 angeordnet sind. Entsprechend der ersten Ausfuhrungsform (Fig. 1) ist auch bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ein Gehäusedeckel 40 vorgesehen. In dieser Ausführungsform sind sämtliche dargestellten Kanäle 32 mit einem gemeinsamen Gehäusedeckel 40 verschlossen,
Die Überdrucköffnungen 28 können wie in Fig. 3 dargestellt angeordnet sein. Hierbei sind die beiden in Fig. 3 linken Überdrucköffnungen 28 auf einem Druckniveau angeordnet. Die beiden Überdrucköffnungen 28 liegen somit innerhalb eines von einem Gewindebereich bzw. Zahn 38 definierten Bereichs. In Längsrichtung 20 hintereinander angeordnete Gehäuseöffnungen 28 liegen auf unterschiedlichen Druckniveaus.
Zum Halten der in den dargestellten Ausführungsbeispielen als Kugel ausgebildeten Ventilkörper 36 sind Halteelemente vorgesehen. Dies kann gemäß einer ersten Ausfuhrungsform (Fig. 4) dadurch realisiert werden, dass der Kanal 32 eine im Querschnitt im Wesentlichen runde Ausbuchtung 44 aufweist. Diese Ausführungsform hat jedoch den Nachteil, dass die Lage des Ventils 34 vorgegeben ist und der Abblasequerschnitt eingeschränkt sein kann.
Um die Ventϊlöffnungen variieren und auch große Strömungsquerschnitte bieten zu können ist es bevorzugt, wenn die Kanäle 32 über ihre Länge im Wesentlichen die gleiche Breite aufweisen. Als Halteelemeπte für die Ventϊlkörper 36 können sodann in einer Kanalwand 46 befestigte, insbesondere senkrecht zu dieser angeordnete, stiftförmige Halteelemente 48 (Fϊg, 5) vorgesehen sein. Bei einer Verbindung von zwei Vakuumpumpen, wie beispielsweise in Fig. 6 dargestellt, ist es beispielsweise möglich, auf einer oberen Außenseite 50 des Gehäuses 10 der Schraubeπvakuumpumpe eine weitere Vakuumpumpe 52, wie eine Roots-Pumpe, anzuordnen. Hierbei ist es bevorzugt, die Kanäle 32 der Überdruckauslässe derart anzuordnen, dass diese seitlich neben der Aufstandffäche der Roots-Pumpe 52 auf der Außenseite 50 angeordnet sind. Im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel sind die Kanäle 32 wiederum durch Gehäusedeckel 40 verschlossen. Aufgrund der bevorzugten, in Fig. 6 dargestellten Anordnung der Kanäle sowie der Gehäusedeckel 40 ist es möglich, die Gehäusedeckel 40 zu entfernen, ohne die Roots-Pumpe 52 entfernen zu müssen. Hierdurch ist auf einfache Weise ein Reinigen der Kanäle 32 sowie ein Reinigen und Warten der Überdruckventile 34 möglich.

Claims

Patentansprüche
1. Schraubenvakuumpurripe, insbesondere zur Verdichtung gegen Atmosphärendruck, mit
einem einen Schöpfraum (12) ausbildenden Pumpengehäuse (10),
zwei in dem Schöpfraum (12) angeordneten, ineinandergreifenden Schraubenrotoren (14),
mindestens einer in einer Seitenwand (24) des Schöpfraums (12) angeordneten, mit einem Überdruckausiass (26) verbundenen Überdrucköffnung (28), und
einem in dem Überdruckausiass (26) angeordneten Überdruckventil (34),
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
mehrere, im Wesentlichen auf demselben Druckniveau angeordnete Überdrucköffnungen (28) vorgesehen sind,
2. Schraubenvakuumpumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere auf unterschiedlichen Druckniveaus angeordnete Überdrucköffnungen (28).
3. Schraubenvakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überdrucköffnungen (28) zumindest teilweise mit demselben Überdruckausiass (26) verbunden sind.
4. Schraubenvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass der Uberdruckauslass (26) einen mit einem Pumpenauslass (22) verbundenen Kanal (32) aufweist, der sich vorzugsweise in Längsrichtung (20) der Schraubenrotoren (14) erstreckt.
5. Schraubenvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Überdrucköffnungen (28) vorzugsweise desselben Druckniveaus mit einem Überdruckventil (34) verbunden sind.
6. Schraubenvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventilkörper (36) im Wesentlichen innerhalb des Kanals (32) angeordnet ist, wobei ein Ventilsitz (39) vorzugsweise in einer Kanalwand (24) angeordnet ist.
7. Schraubenvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventilkörper (36) durch vorzugsweise stiftförmig ausgebildete Halteelemente (48) in dem Kanal (32) gehalten ist.
8. Schraubenvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1-7, gekennzeichnet durch einen den Kanal (32) des Uberdruckausiasses (26) zumindest teilweise, insbesondere vollständig verschließenden Gehäusedecke! (40).
9. Schraubenvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (32) in das Pumpengehäuse (10) integriert ist.
10. Schraubenvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kanal (32) in Längsrichtung (20) der Schraubenrotoren (14) von einem Pumpeneiniass (18) bis zum Pumpenauslass (22) erstreckt
11. Schraubvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (b) der Uberdrucköffnung (28) in Längsrichtung (20) der Schraubenrotoren (14) kleiner oder gleich einer Zahnbreite (B) der Schraubenrotoren (14) ist.
12. Schraubenvakuumpumpe nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch mehrere, im Wesentlichen auf demselben Druckniveau angeordnete Überdrucköffnungen (28).
13. Schraubenvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, dass das Überdruckventil (34) einen eine konvexe Außenseite aufweisenden VentÜkörper (36), vorzugsweise eine Kugel, aufweist.
14. Schraubenvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, dass das Überdruckventil (34) als gewichtsbelastetes Ventil ausgebildet ist.
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