EP3617449A2 - Drehschiebervakuumpumpe - Google Patents

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EP3617449A2
EP3617449A2 EP19215663.6A EP19215663A EP3617449A2 EP 3617449 A2 EP3617449 A2 EP 3617449A2 EP 19215663 A EP19215663 A EP 19215663A EP 3617449 A2 EP3617449 A2 EP 3617449A2
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EP
European Patent Office
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vacuum pump
rotary vane
vane vacuum
pump chamber
circular
Prior art date
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EP19215663.6A
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EP3617449A3 (de
EP3617449B1 (de
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Thomas Schneider
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Pfeiffer Vacuum GmbH
Original Assignee
Pfeiffer Vacuum GmbH
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Publication date
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Publication of EP3617449A3 publication Critical patent/EP3617449A3/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/30—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C18/34—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C18/344—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
    • F04C18/3441—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member the inner and outer member being in contact along one line or continuous surface substantially parallel to the axis of rotation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/10—Outer members for co-operation with rotary pistons; Casings
    • F01C21/104—Stators; Members defining the outer boundaries of the working chamber
    • F01C21/106—Stators; Members defining the outer boundaries of the working chamber with a radial surface, e.g. cam rings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F04C25/00—Adaptations of pumps for special use of pumps for elastic fluids
    • F04C25/02—Adaptations of pumps for special use of pumps for elastic fluids for producing high vacuum
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F04C2230/00—Manufacture
    • F04C2230/10—Manufacture by removing material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F04C2250/00—Geometry
    • F04C2250/30—Geometry of the stator

Definitions

  • the present invention relates to a rotary vane vacuum pump comprising a rotor with at least one slide and a pump chamber in which the rotor is arranged, the rotor being drivable with the slide to rotate about an axis in order to convey a gas to be conveyed from an inlet to an outlet to promote the pump room.
  • the invention also relates to a manufacturing method for a rotary vane vacuum pump.
  • Known rotary vane vacuum pumps have a circular-cylindrical pump chamber or one with a circular cross section.
  • the central axis of the circular cylinder is arranged parallel to the axis of rotation of the rotor and radially spaced therefrom. Due to its circular shape, such a pump chamber can be easily manufactured with good tolerances, for example by making a bore in a housing body for the pump chamber.
  • the invention is based on the finding that the circular cross section is advantageous in terms of production technology in the known rotary vane vacuum pumps. However, it has been shown that one of the Circular deviating shape of the cross section is advantageous, in particular the pumping power or the pumping speed is significantly improved.
  • the pump chamber can be oval in cross-section, for example, and / or have different part-circular peripheral regions.
  • the cross section deviating from a circular shape according to the invention is measured in a plane perpendicular to the axis of rotation of the rotor or a cylinder axis of the pump chamber.
  • the pump chamber of a rotary vane vacuum pump is generally cylindrical and is formed by a projection of its cross section, which runs parallel to the axis of rotation of the rotor.
  • the term “cylindrical” thus refers to a shape with an arbitrarily shaped cross section that is projected along a cylinder axis.
  • the pump space is to be understood in general as the space that is swept by the at least one slide during pump operation or during the rotation of the rotor.
  • recesses or pockets for example, which can be arranged in the area of the inlet and / or outlet, do not therefore belong to the pump chamber if they do not extend over the entire axial length of the slide or valves or the pump chamber.
  • the cross section deviates from the circular shape by means of a bulge.
  • the cross section has a part-circular, first peripheral region and a second peripheral region that deviates from the circular shape of the first.
  • the first circumferential region is therefore in particular essentially designed like a sub-region of the circumference of the pump chamber of known rotary vane vacuum pumps, namely in part circular.
  • the second circumferential region can itself be designed in the form of a part circle or have a different, in particular complex, shape.
  • the cross section can have a part-circular, first circumferential region and a part-circular, second circumferential region, which is arranged radially offset from the first.
  • This embodiment combines the manufacturing advantages of a partially circular cross section in a simple manner with the vacuum advantage that the pumping power, in particular the pumping speed, can be improved.
  • the offset can in particular be a horizontal offset.
  • both circumferential regions have a radius, the offset having a size ratio to the radius of at least one of the circumferential regions, in particular of both circumferential regions, of at least 0.1 and / or at most 0.3. This can significantly increase the pumping speed of the pump.
  • the deviation can preferably be arranged on the inlet side.
  • a bulge and / or a second peripheral region can be arranged on the inlet side.
  • the inlet of the pump chamber can preferably open into the deviation, the bulge and / or the second circumferential area. The arrangement on the inlet side facilitates the inflow of the gas to be pumped into the pump chamber, as a result of which the pumping action, in particular the pumping speed, is improved.
  • the cross section deviates from the circular shape of a part-circular peripheral section by at least 1 mm and / or at most 10 mm.
  • the cross section can particularly preferably deviate from the circular shape by at least 2 mm and / or at most 6 mm.
  • This deviation is consequently measured as the radial distance between the edge of the actual cross section and that part of the edge of the circular shape which is no longer part of the actual cross section due to the deviation.
  • the rotor can in particular have a plurality of slides.
  • the rotor has at least two sliders formed separately from one another, which are arranged opposite one another. These slides are preferably supported against one another, for example by means of a spring. Separate slides can particularly advantageously follow the shape of the pump chamber. Sliders acting in opposite directions can alternatively be formed, for example, in one piece or generally connected to one another.
  • the rotary vane vacuum pump can be designed in several stages.
  • one stage in particular in the first conveying direction, has a pump chamber which comprises a cross section deviating from a circular shape.
  • the manufacturing-technical advantage of the circular cross section can thereby be maintained, the first stage, that is to say the suction stage, being able to provide a particularly good pumping speed.
  • the object of the invention is generally also achieved by a method for producing a rotary vane vacuum pump according to the type described above.
  • producing the pump chamber comprises a first bore being made in a housing body for the pump chamber and the pump chamber being expanded in a radial direction starting from the bore.
  • a part-circular peripheral section of the bore or the pump chamber remains.
  • the pump chamber is thus expanded in a direction facing away from a part-circular peripheral section.
  • the first bore forms, in particular, a part-circular peripheral region of the finished pump chamber.
  • the pump room can be expanded, for example, by milling and / or drilling.
  • a second hole can be made radially offset from the first hole in the housing body.
  • the axes of the two bores run parallel to one another and are spaced apart in the radial direction.
  • the offset that is to say the distance between the two axes, can in principle be chosen arbitrarily and is chosen in particular as a function of the size of the diameter of the bores.
  • the offset can preferably be at least 1 mm, in particular at least 2 mm, and / or at most 10 mm, in particular at most 6 mm.
  • the bores each have a diameter and the diameters differ from one another by at most 5 mm.
  • the bores particularly preferably have at least essentially the same diameter.
  • Fig. 1 shows a rotary vane vacuum pump 10 of the prior art and serves to briefly illustrate its known working principle.
  • a housing body 12 is shown that defines an inlet 14 and an outlet 16.
  • a pump chamber 18 is formed in the housing body 12, the cross section of which is visible here is circular or is cylindrical.
  • the pump chamber 18 is delimited by a circular cylindrical inner wall 20, which was produced, for example, by a bore in the housing body 12.
  • a rotor 22 is arranged in the pump chamber 18 and driven for rotation according to an arrow 24 by a motor, not shown.
  • the axis of rotation of the rotor 22 is offset from the central axis of the circular cylindrical bore, that is to say the pump chamber 18.
  • the rotor 22 is therefore arranged eccentrically in the pump chamber 18.
  • the rotor 22 comprises two sliders 26 which are guided in the rotor 22 in a displaceable manner and are biased outwards by a spring 28. As a result, the slides 26 are held in contact with the inner wall 20 during the rotation of the rotor 22.
  • closed delivery volumes are repeatedly conveyed from the inlet 14 to the outlet 16.
  • FIG. 2 A housing body 12 with a pump chamber 18 designed according to the invention is shown in cross section.
  • the pump chamber 18 or its cross section comprises a first circumferential region 30 which is designed in the form of a part circle. The continuation of its circular shape is indicated by dashed lines.
  • the pump chamber 18 comprises in addition, a second circumferential area 32, which here is also part-circular and which forms a bulge in the pump chamber 18.
  • the cross section of the pump chamber 18 is thus essentially formed by two circles which are superimposed but radially offset from one another.
  • a width 36 of the pump chamber 18 is indicated, which is in particular a horizontal and / or maximum width.
  • the width 36 is larger than the diameter 34.
  • the part-circular peripheral regions 30 and 32 are arranged and formed horizontally offset.
  • the difference between the width 36 and the diameter 34 corresponds to the offset if the diameters or radii of the part-circular peripheral regions 30 and 32 are at least essentially the same size.
  • the greatest deviation from the circular shape of the first peripheral region 30 corresponds to the difference between the width 36 and the diameter 34 or the offset of the part-circular peripheral regions 30, 32.
  • the second part-circular peripheral region 32 or the bulge is arranged on the inlet side and the inlet 14 opens into this peripheral region 32 or into the bulge.
  • the gas present at the inlet 14 can thus advantageously flow into the pump chamber 18, so that the pumping speed of the pump is significantly increased compared to a purely circular pump chamber.
  • the part-circular peripheral regions 30 and 32 can be formed, for example, by two radially offset bores.
  • one of the circumferential regions 30, 32 can be produced by drilling and the other circumferential region by milling or turning.
  • the second peripheral region can also have a different shape, for example an oval shape.
  • Vacuum technology is a bulge of the cylinder, in Fig. 2 that is, the hole first formed in the peripheral region 30, on the inlet or suction side - as in FIG Fig. 2 shown - advantageous because a larger intake volume can be realized.
  • a suction capacity increase of 20% could be achieved by two parallel, radially offset bores with an offset of 2.5 mm with bore diameters of 35.5 mm each.
  • the radial distance of 2.5 mm between the two bore outer contours was not reworked separately. There are only unevenness in the range of a few hundredths of a millimeter on this, in particular very short, transition between two arc segments with relatively large diameters. Any more complex execution of the "out-of-roundness" is possible.
  • the bulge is preferably only provided in a first, suction-side of several stages of the rotary vane vacuum pump. In particular, further stages are not operated “overcrowded / blocked”. The transfer pressure between two stages increases accordingly. In particular, the first stage or suction stage predominantly determines the pumping speed of the overall system.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drehschiebervakuumpumpe umfassend einen Rotor mit wenigstens einem Schieber und einen Pumpraum, in dem der Rotor angeordnet ist, wobei der Rotor mit dem Schieber zu einer Rotation antreibbar ist, um ein zu förderndes Gas von einem Einlass zu einem Auslass des Pumpraums zu fördern, wobei der Pumpraum im Querschnitt von einer Kreisform abweicht.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehschiebervakuumpumpe umfassend einen Rotor mit wenigstens einem Schieber und einen Pumpraum, in dem der Rotor angeordnet ist, wobei der Rotor mit dem Schieber zu einer Rotation um eine Achse antreibbar ist, um ein zu förderndes Gas von einem Einlass zu einem Auslass des Pumpraums zu fördern. Die Erfindung betrifft auch ein Herstellungsverfahren für eine Drehschiebervakuumpumpe.
  • Bekannte Drehschiebervakuumpumpen weisen einen kreiszylindrischen Pumpraum bzw. einen solchen mit einem kreisförmigen Querschnitt auf. Die Mittelachse des Kreiszylinders ist dabei parallel zur Rotationsachse des Rotors angeordnet und von dieser radial beabstandet. Ein derartiger Pumpraum ist durch seine Kreisform einfach mit guten Toleranzen zu fertigen, beispielsweise indem eine Bohrung in einen Gehäusekörper für den Pumpraum eingebracht wird.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Drehschiebervakuumpumpe der eingangs genannten Art mit besonders guter Pumpleistung, insbesondere hohem Saugvermögen, bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Drehschiebervakuumpumpe mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst, und insbesondere dadurch, dass der Pumpraum im Querschnitt von einer Kreisform abweicht.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der kreisförmige Querschnitt bei den bekannten Drehschiebervakuumpumpen zwar fertigungstechnisch vorteilhaft ist. Jedoch hat sich gezeigt, dass aus vakuumtechnischer Sicht eine von der Kreisform abweichenden Form des Querschnitts vorteilhaft ist, insbesondere die Pumpleistung bzw. das Saugvermögen deutlich verbessert. Der Pumpraum kann im Querschnitt z.B. oval ausgebildet sein und/oder verschiedene teilkreisförmige Umfangsbereiche aufweisen. Der erfindungsgemäß von einer Kreisform abweichende Querschnitt wird in einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse des Rotors bzw. einer Zylinderachse des Pumpraums gemessen.
  • Der Pumpraum einer Drehschiebervakuumpumpe ist allgemein zylindrisch ausgebildet und durch eine Projektion seines Querschnitts gebildet, die parallel zur Rotationsachse des Rotors verläuft. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird zwischen den Begriffen "zylindrisch" und "kreiszylindrisch" differenziert, wobei "kreiszylindrisch" den Sonderfall von "zylindrisch" beschreibt, dass der Querschnitt kreisförmig ist. Der Begriff "zylindrisch" bezieht sich folglich auf eine Form mit einem beliebig geformten Querschnitt, der entlang einer Zylinderachse projiziert ist.
  • Als Pumpraum ist allgemein derjenige Raum zu verstehen, der von dem wenigstens einen Schieber während des Pumpbetriebes bzw. während der Rotation des Rotors überstrichen wird. Insbesondere gehören daher etwa Ausnehmungen oder Taschen, welche zum Beispiel im Bereich von Einlass und/oder Auslass angeordnet sein können, nicht zum Pumpraum, wenn sie sich nicht über die gesamte axiale Länge des oder der Schieber bzw. des Pumpraums erstrecken.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Querschnitt durch eine Ausbuchtung von der Kreisform abweicht.
  • Gemäß einer Weiterbildung weist der Querschnitt einen teilkreisförmigen, ersten Umfangsbereich und einen von der Kreisform des ersten abweichenden, zweiten Umfangsbereich auf. Der erste Umfangsbereich ist also insbesondere im Wesentlichen wie ein Teilbereich des Umfangs des Pumpraums von bekannten Drehschiebervakuumpumpen ausgebildet, nämlich zum Teil kreisförmig.
  • Der zweite Umfangsbereich kann beispielsweise selbst teilkreisförmig ausgebildet sein oder eine andere, insbesondere komplexe, Form aufweisen. Beispielsweise kann der Querschnitt einen teilkreisförmigen, ersten Umfangsbereich und einen teilkreisförmigen, zweiten Umfangsbereich aufweisen, der zu dem ersten radial versetzt angeordnet ist. Diese Ausführungsform verbindet auf einfache Weise die fertigungstechnischen Vorteile eines teilweise kreisförmigen Querschnitts mit dem vakuumtechnischen Vorteil, dass die Pumpleistung, insbesondere das Saugvermögen, verbessert werden kann. Bei dem Versatz kann es sich insbesondere um einen horizontalen Versatz handeln.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass beide Umfangsbereiche einen Radius aufweisen, wobei der Versatz ein Größenverhältnis zum Radius von zumindest einem der Umfangsbereiche, insbesondere von beiden Umfangsbereichen, von wenigstens 0,1 und/oder höchstens 0,3 aufweist. Hiermit lässt sich das Saugvermögen der Pumpe deutlich erhöhen.
  • Die Abweichung kann bevorzugt einlassseitig angeordnet sein. Insbesondere kann eine Ausbuchtung und/oder ein zweiter Umfangsbereich einlassseitig angeordnet sein. Der Einlass des Pumpraums kann bevorzugt in die Abweichung, die Ausbuchtung und/oder den zweiten Umfangsbereich münden. Die einlassseitige Anordnung erleichtert das Einströmen des zu fördernden Gases in den Pumpraum, wodurch die Pumpwirkung, insbesondere das Saugvermögen, verbessert wird.
  • Als besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Pumpleistung hat es sich erwiesen, wenn der Querschnitt von der Kreisform eines teilkreisförmigen Umfangsabschnitts um wenigstens 1 mm und/oder höchstens 10 mm abweicht. Besonders bevorzugt kann der Querschnitt von der Kreisform um wenigstens 2 mm und/oder höchstens 6 mm abweichen.
  • Gemessen wird diese Abweichung folglich als der radiale Abstand zwischen dem Rand des tatsächlichen Querschnitts und demjenigen Teil des Randes der Kreisform, der aufgrund der Abweichung nicht mehr Teil des tatsächlichen Querschnitts ist.
  • Der Rotor kann insbesondere mehrere Schieber aufweisen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Rotor wenigstens zwei separat voneinander gebildete Schieber aufweist, die entgegengesetzt zueinander angeordnet sind. Diese Schieber sind bevorzugt gegeneinander abgestützt, beispielsweise mittels einer Feder. Separate Schieber können insbesondere vorteilhaft der Form des Pumpraums folgen. Entgegengesetzt wirksame Schieber können alternativ beispielsweise einteilig ausgebildet oder allgemein miteinander verbunden sein.
  • Gemäß einer Weiterbildung kann die Drehschiebervakuumpumpe mehrstufig ausgebildet sein. Dabei weist bevorzugt lediglich eine, insbesondere in Förderrichtung erste, Stufe einen Pumpraum auf, der einen von einer Kreisform abweichenden Querschnitt umfasst. Bei der oder den übrigen Stufen kann hierdurch insbesondere der fertigungstechnische Vorteil des kreisförmigen Querschnitts beibehalten werden, wobei die erste, also ansaugende Stufe ein besonders gutes Saugvermögen bereitstellen kann.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird allgemein auch durch ein Verfahren zur Herstellung einer Drehschiebervakuumpumpe nach vorstehend beschriebener Art gelöst.
  • Ferner wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen einer Drehschiebervakuumpumpe, wie es im hierauf gerichteten Anspruch beschrieben ist. Dabei umfasst ein Herstellen des Pumpraums, dass eine erste Bohrung in einen Gehäusekörper für den Pumpraum eingebracht wird und dass der Pumpraum ausgehend von der Bohrung in einer radialen Richtung spanend erweitert wird. Somit lässt sich auf fertigungstechnisch einfache Weise eine besonders gute Pumpleistung bereitstellen. Durch die radiale Erweiterung bleibt insbesondere ein teilkreisförmiger Umfangsabschnitt der Bohrung bzw. des Pumpraums bestehen. Insbesondere wird also der Pumpraum in einer von einem teilkreisförmigen Umfangsabschnitt abgewandten Richtung erweitert. Die erste Bohrung bildet insbesondere einen teilkreisförmigen Umfangsbereich des fertigen Pumpraums aus. Der Pumpraum kann beispielsweise durch Fräsen und/oder Bohren erweitert werden.
  • Beispielsweise kann eine zweite Bohrung radial versetzt zur ersten Bohrung in den Gehäusekörper eingebracht werden. Die Achsen der beiden Bohrungen verlaufen also parallel zueinander und sind in radialer Richtung voneinander beabstandet. Der Versatz, also der Abstand zwischen den beiden Achsen, kann grundsätzlich beliebig gewählt werden und wird insbesondere in Abhängigkeit von der Größe der Durchmesser der Bohrungen gewählt.
  • Der Versatz kann bevorzugt wenigstens 1 mm, insbesondere wenigstens 2 mm, und/oder höchstens 10 mm, insbesondere höchstens 6 mm, betragen.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Bohrungen jeweils einen Durchmesser aufweisen und die Durchmesser um höchstens 5 mm voneinander abweichen. Besonders bevorzugt weisen die Bohrungen zumindest im Wesentlichen den gleichen Durchmesser auf.
  • Es versteht sich, dass die hier beschriebenen Verfahren auch durch die Merkmale und Ausführungsformen, die im Zusammenhang mit einer Drehschiebervakuumpumpe beschrieben werden, vorteilhaft weitergebildet werden können, und umgekehrt.
  • Die Erfindung wird nachfolgend lediglich beispielhaft anhand der schematischen Zeichnung erläutert.
    • Fig. 1
    zeigt eine Drehschiebervakuumpumpe des Standes der Technik im Querschnitt.
    Fig. 2
    zeigt einen Pumpraum einer erfindungsgemäßen Drehschiebervakuumpumpe im Querschnitt.
  • Fig. 1 zeigt eine Drehschiebervakuumpumpe 10 des Standes der Technik und dient der kurzen Illustration ihres bekannten Arbeitsprinzips. Es ist ein Gehäusekörper 12 gezeigt, der einen Einlass 14 und einen Auslass 16 definiert. Im Gehäusekörper 12 ist ein Pumpraum 18 ausgebildet, dessen hier sichtbarer Querschnitt kreisförmig ausgebildet ist bzw. der kreiszylindrisch ausgebildet ist. Der Pumpraum 18 ist durch eine kreiszylindrische Innenwand 20 begrenzt, die beispielsweise durch eine Bohrung im Gehäusekörper 12 hergestellt wurde.
  • Im Pumpraum 18 ist ein Rotor 22 angeordnet und zur Rotation gemäß einem Pfeil 24 durch einen nicht dargestellten Motor angetrieben. Die Drehachse des Rotors 22 ist gegenüber der Mittelachse der kreiszylindrischen Bohrung, also des Pumpraums 18, versetzt. Der Rotor 22 ist also exzentrisch im Pumpraum 18 angeordnet. Der Rotor 22 umfasst zwei Schieber 26, die im Rotor 22 verschieblich geführt sind und durch eine Feder 28 nach außen hin vorgespannt sind. Hierdurch werden die Schieber 26 jeweils mit der Innenwand 20 während der Rotation des Rotors 22 in Anlage gehalten. Durch Rotation des Rotors 22 zusammen mit den Schiebern 26 werden wiederholt abgeschlossene Fördervolumina vom Einlass 14 zum Auslass 16 gefördert.
  • In Fig. 2 ist ein Gehäusekörper 12 mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Pumpraum 18 im Querschnitt gezeigt. Der Pumpraum 18 bzw. sein Querschnitt umfasst einen ersten Umfangsbereich 30, der teilkreisförmig ausgebildet ist. Die Fortsetzung seiner Kreisform ist gestrichelt angedeutet. Der Pumpraum 18 umfasst außerdem einen zweiten Umfangsbereich 32, der hier ebenfalls teilkreisförmig ausgebildet ist und der eine Ausbuchtung des Pumpraums 18 bildet. Der Querschnitt des Pumpraums 18 ist also im Wesentlichen durch zwei übereinandergelegte aber zueinander radial versetzte Kreise gebildet.
  • Ein Durchmesser 34 des den ersten Umfangsbereich 30 definierenden Kreises, der teilweise gestrichelt dargestellt ist, ist in Fig. 1 angedeutet. Außerdem ist eine Breite 36 des Pumpraums 18 angedeutet, die insbesondere eine horizontale und/oder maximale Breite ist. Die Breite 36 ist größer als der Durchmesser 34. Die teilkreisförmigen Umfangsbereiche 30 und 32 sind horizontal versetzt angeordnet und ausgebildet. Die Differenz zwischen der Breite 36 und dem Durchmesser 34 entspricht dem Versatz, wenn die Durchmesser bzw. Radien der teilkreisförmigen Umfangsbereiche 30 und 32 zumindest im Wesentlichen gleich groß sind. In dieser Ausführungsform entspricht die höchste Abweichung von der Kreisform des ersten Umfangsbereich 30 der Differenz zwischen der Breite 36 und dem Durchmesser 34 bzw. dem Versatz der teilkreisförmigen Umfangsbereiche 30, 32.
  • Der zweite teilkreisförmige Umfangsbereich 32 bzw. die Ausbuchtung ist einlassseitig angeordnet und der Einlass 14 mündet in diesen Umfangsbereich 32 bzw. in die Ausbuchtung. Das am Einlass 14 anstehende Gas kann somit vorteilhaft in den Pumpraum 18 einströmen, sodass das Saugvermögen der Pumpe im Vergleich zu einem rein kreisförmigen Pumpraum deutlich vergrößert ist.
  • Die teilkreisförmigen Umfangsbereiche 30 und 32 können beispielsweise durch zwei radial versetzte Bohrungen ausgebildet werden. Alternativ kann etwa einer der Umfangsbereiche 30, 32 durch eine Bohrung hergestellt werden und der andere Umfangsbereich durch Fräsen oder Drehen. Grundsätzlich kann beispielsweise der zweite Umfangsbereich auch eine andere Form aufweisen, z.B. oval ausgebildet sein.
  • Vakuumtechnisch ist eine Ausbuchtung des Zylinders, in Fig. 2 also der den Umfangsbereich 30 bildenden, zuerst eingebrachten Bohrung, auf der Einlass- bzw. Ansaugseite - wie in Fig. 2 gezeigt - vorteilhaft, da ein größeres Ansaugvolumen realisiert werden kann. In durchgeführten Versuchen konnte beispielsweise durch zwei parallel angeordnete, radial versetzte Bohrungen mit einem Versatz von 2,5 mm bei Bohrungsdurchmessern von jeweils 35,5 mm eine Saugvermögenssteigerung um 20 % realisiert werden. In diesem Versuch wurde der radiale Abstand von 2,5 mm zwischen den beiden Bohrungs-Außenkonturen nicht gesondert nachgearbeitet. Es entstehen nur Unebenheiten im Bereich weniger Hundertstelmillimeter auf diesem, insbesondere sehr kurzen, Übergang zwischen zwei Bogensegmenten mit relativ großen Durchmessern. Eine beliebig komplexere Ausführung der "Unrundheit" ist möglich.
  • Die Ausbuchtung ist bevorzugt nur in einer ersten, ansaugseitigen von mehreren Stufen der Drehschiebervakuumpumpe vorgesehen. Weitere Stufen werden insbesondere nicht "überfüllig/verstopft" betrieben. Der Übergabedruck zwischen zwei Stufen steigt entsprechend. Insbesondere bestimmt die erste Stufe oder Ansaugstufe überwiegend das Saugvermögen des Gesamtsystems.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Drehschiebervakuumpumpe
    12
    Gehäusekörper
    14
    Einlass
    16
    Auslass
    18
    Pumpraum
    20
    Innenwand
    22
    Rotor
    24
    Pfeil/Drehrichtung
    26
    Schieber
    28
    Feder
    30
    erster Umfangsbereich
    32
    zweiter Umfangsbereich
    34
    Durchmesser
    36
    Breite

Claims (15)

  1. Drehschiebervakuumpumpe (10) umfassend
    einen Rotor (22) mit wenigstens einem Schieber (26) und
    einen Pumpraum (18), in dem der Rotor (22) angeordnet ist, wobei der Rotor (22) mit dem Schieber (26) zu einer Rotation antreibbar ist, um ein zu förderndes Gas von einem Einlass (14) zu einem Auslass (16) des Pumpraums (18) zu fördern,
    wobei der Pumpraum (18) im Querschnitt von einer Kreisform abweicht.
  2. Drehschiebervakuumpumpe (10) nach Anspruch 1,
    wobei der Querschnitt durch eine Ausbuchtung von der Kreisform abweicht.
  3. Drehschiebervakuumpumpe (10) nach Anspruch 1 oder 2,
    wobei der Querschnitt einen teilkreisförmigen, ersten Umfangsbereich (30) und einen von der Kreisform des ersten abweichenden, zweiten Umfangsbereich (32) aufweist.
  4. Drehschiebervakuumpumpe (10) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche,
    wobei der Querschnitt einen teilkreisförmigen, ersten Umfangsbereich (30) und einen teilkreisförmigen, zweiten Umfangsbereich (32) aufweist, der zu dem ersten radial versetzt angeordnet ist.
  5. Drehschiebervakuumpumpe (10) nach Anspruch 4,
    wobei beide Umfangsbereiche (30, 32) einen Radius aufweisen und wobei der Versatz ein Größenverhältnis zum Radius zumindest eines der Umfangsbereiche von wenigstens 0,1 und/oder höchstens 0,3 aufweist.
  6. Drehschiebervakuumpumpe (10) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche,
    wobei die Abweichung einlassseitig angeordnet ist.
  7. Drehschiebervakuumpumpe (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 6,
    wobei die Ausbuchtung und/oder der zweite Umfangsbereich einlassseitig angeordnet ist.
  8. Drehschiebervakuumpumpe (10) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche,
    wobei der Einlass des Pumpraums in die Abweichung, die Ausbuchtung und/oder den zweiten Umfangsbereich (32) mündet.
  9. Drehschiebervakuumpumpe (10) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche,
    wobei der Querschnitt von der Kreisform um wenigstens 1 mm und/oder höchstens 10 mm abweicht.
  10. Drehschiebervakuumpumpe (10) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche,
    wobei der Querschnitt einen teilkreisförmigen Umfangsbereich (30) aufweist und von der Kreisform des teilkreisförmigen Umgangsbereichs (30) um wenigstens 2 mm und/oder höchstens 6 mm abweicht.
  11. Drehschiebervakuumpumpe (10) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche,
    wobei der Rotor (22) wenigstens zwei separat voneinander gebildete Schieber (26) aufweist, die entgegengesetzt zueinander angeordnet sind.
  12. Drehschiebervakuumpumpe (10) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche,
    wobei die Drehschiebervakuumpumpe (10) mehrstufig ausgebildet ist und wobei lediglich eine in Förderrichtung erste Stufe einen Pumpraum (18) mit von einer Kreisform abweichendem Querschnitt aufweist.
  13. Verfahren zum Herstellen einer Drehschiebervakuumpumpe (10), insbesondere einer solchen nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Herstellen des Pumpraums (18) umfasst, dass eine Bohrung in einen Gehäusekörper (12) für den Pumpraum (18) eingebracht wird und dass der Pumpraum (18) ausgehend von der Bohrung in einer radialen Richtung spanend erweitert wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13,
    wobei eine zweite Bohrung radial versetzt zur ersten Bohrung in den Gehäusekörper (12) eingebracht wird und wobei der Versatz wenigstens 1 mm und/oder höchstens 10 mm beträgt.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14,
    wobei eine zweite Bohrung radial versetzt zur ersten Bohrung in den Gehäusekörper (12) eingebracht wird und wobei die Bohrungen jeweils einen Durchmesser (34) aufweisen, die um höchstens 5 mm voneinander abweichen.
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