JP2006529015A - 液封ポンプ - Google Patents

Abstract

回転可能なインペラが偏心した状態で搭載された２つ以上の作動空間（１６）を径方向に囲む第１ハウジング部（５）と、第１ハウジング部（５）とポンプの両側をシールする第２及び第３ハウジング部（４）と、運搬されるガスを供給及び排出するためのダクト又は室と、作動空間（１６）を軸方向に画定する制御ディスク（２，３）を備える液封ポンプが開示される。この発明の液封ポンプは、第１ハウジング部（５）が単一の部品に形成される一方、第２から第３ハウジング部に延びる接続ダクト（７）が設けられ、各々の隣り合うハウジング部に臨む開口が、第２及び第３ハウジング部（４）が同一の様式で具現化できるように形成されていることを特徴とする。

Description

本発明は、２個以上の作動空間を放射状に収容した第１ハウジング部を有し、この第１ハウジング部の各々のケース内には偏心して回転可能に搭載されたインペラが設けられており、第２及び第３ハウジング部を有し、この第２及び第３ハウジング部は、第１ハウジング部とポンプを両側で密封すると共に、搬送されるガスの供給と排出のためのダクト又は室を有し、軸方向に作動空間を境界づける制御ディスクを有する液封ポンプに関する

液封ポンプでは、偏心して循環する液体の環（liquid ring）の中で、インペラが回転する。回転の間、上記液体の環は、インペラのベーンの間に形成されたセルの中に、より大きな又はより小さな程度に貫く。その結果、インペラーセル中の自由体積が、交互に増大及び減少される。セル体積が増大する回転の領域には、運搬されるべきガスがセル中に吸引される吸引開口が、制御ディスクの端面に設けられている。この回転の部分の端面の領域であって、圧縮が実行される領域には、圧縮開口があり、これを通して、ポンプの圧縮空間にある圧縮されたガスが排出される。

液封ポンプは、負圧から運搬されたガスを略大気圧に圧縮する真空ポンプと、大気圧から運搬されたガスを正圧に圧縮する圧縮機との両方に採用される。単一段階とマルチ段階の設計の液封ポンプがある。単一段階液封ポンプは、低い圧縮比のため、上位の粗い真空（the upper coarse vacuum）での真空ポンプや圧縮機に適用される。マルチ段階機械は、真空の低い圧力範囲において、真空ポンプとして好ましい使用の範囲を有する。

インペラが回転し、液体環が形成される作動空間は、制御ディスクによって、一つの側又は両方の側において、軸方向に境界づけられる。マルチ段階液封ポンプの場合、インペラと制御ディスクを備えたこれらの作動空間は、軸方向に次々に適切な数だけ配置される。

従来、液封ポンプ（例えば、独国特許出願公開第ＤＥ２７１４４７５号）は、ポンプアッセンブリ中に、軸方向に順次配置された大量の部品を備える。各部品の支持面は、同時に、ポンプの内部から環境に対する機械のシール面である。外側の軸方向には、制御ディスクが外側ハウジングに隣接されており、ガスと液体の流れを案内するためのダクト又は室が含まれている。制御ディスクと外側ハウジングとの間には、順次シールされる必要のある複数の表面が存在している。

このような従来の液封ポンプは、２段階設計では、７つの軸方向シール面を有する（独国特許出願公開第ＤＥ２７１４４７５号）。したがって、組み立てが複雑であり、設計が高価であり、また、シールされる必要のある表面が多数あるという不都合や、特に、動作の早い時期に漏れが生じるという大きな危険性を有する。

２段階液封ポンプの場合、斜めに接続する管を有する広く知られた設計が提供されており、この管によって、圧縮されるべきガスと作動液体の一部が、外側で、第１段階の圧縮開口から第２段階の吸引開口に導かれる（独国特許出願公開第ＤＥ−Ｂ８７０００４）。この接続管は、両側のハウジングコネクタに取り付けられているので、ここに、さらに２つのシール面が存在する。これらの古典的な設計の不都合は、個別の部品の多さと、これに相当して、ポンプの構成部品の間でシールされる必要がある多くの表面を機械加工するための高い製造コストである。

ポンプ部品を簡単にし、あるいは、多くのポンプ部品を融合し、これによって、液封ポンプの多くの部品を削減する多くの方法が既に知られている。例えば、制御ディスクを、中央の要素で、１つの部品として設計することが知られている（Travaini Pumpen TRHC 40-60が提供する図面）。また、以下の単一段階の液封ポンプが知られている。この液封ポンプは、吸入側のガスの流れの分割と、圧縮側での複数のガスの合流とが、Ｙ管として知られるものによって圧縮機の外部で行われずに、その代わりに、ガスの流れがハウジングの１つの側のみで接続され、かつ、ハウジングの他の側への分配が一直線の管によって行われる（欧州特許出願公開第０５８４１０６Ｂ１号）。また、全ての現実の流れダクトを中央のハウジング部に収容することが知られている（独国特許出願第ＤＥ１９７５８３４０Ａ１号）。この実施形態の不都合は、単一段階液封ポンプにのみ適用可能なことである。
独国特許出願公開第ＤＥ２７１４４７５号 独国特許出願公開第ＤＥ−Ｂ８７０００４号 欧州特許出願公開第０５８４１０６Ｂ１号 独国特許出願第ＤＥ１９７５８３４０Ａ１号

本発明の目的は、冒頭で述べられた型の封液ポンプであって、個別の部品の数、特に、外部に対するシール面の数が大量に減少する液封ポンプを提供することにある。

本発明による解決策は、第１ハウジング部が１つの部品で形成され、第２から第３ハウジング部へ導く少なくとも１つの接続ダクトが設けられ、第１ハウジング部は、軸方向に対して直角をなす軸を有し、この軸回りに第１ハウジング部が１８０°回転することにより、第２と第３ハウジング部とをシールする接触面及び固定要素が、互いに一致するように移動されることにある。この構成により、近接した第２と第３ハウジング部が同じように形成される。ポンプの異なる個別の部品の数が削減される。

本発明は、２段階及びマルチ段階液封ポンプに適用され得る。第１ハウジング部は、好ましくは、２つの作動空間の間に内部制御ディスクを収容するための中間壁を有し、特に、搬送されたガスを導くための少なくとも１つのダクトを有する。

有利な実施形態では、第１ハウジング部は、作動空間に接続される２つ以下の面を有し、この面で他のハウジング部又は他の適合する部品に隣接する。

第１ハウジング部が、中を空にする、及び／又は、汚れを出すため、キャビテーション防止のため、及び、吸引側の通気のための接続部を有すると、ポンプの構成が更に簡単にされる。

有利な実施形態では、ハウジング部は、鋳造の構造として形成され得る。他の有利な実施形態では、ハウジング部は溶接された構造として形成される。

第１ハウジング部が、第２及び第３ハウジング部で軸方向に締め付けられるための固定要素を有すると、特に簡単な組み立てが可能である。

この発明による液封ポンプは、単一の部品に、特に、この発明による第１ハウジング部に、以下の以前の（previous）構成要素及び機能を含む。
−２重の古典的な管状の中央要素、
−第１から第２段階に流れを導く接続管、
−現在、平坦なディスクのように、特に簡単に形成されるべき中央の制御ディスクのホルダー、
−２重の外部シールが不要であるように、外側の制御ディスクが、第１ハウジング部と第２又は第３ハウジング部との間に締め付けられ得る、
−シール面の合計の数が、９から２つのシール面に削減されている。従来の２段階ポンプでは、制御ディスクの間と、中央の要素と、外部のハウジングとの間には７つのシール面があり、また、ハウジングと接続管との間には２つのシール面があった。

この発明による設計は、部品の少ない数及び外部への僅かなシール面によって認識される。その結果、製造及び組み立ての際、また、新規な液封ポンプの運転の信頼性において、相当な利点が生じる。また、特有な利点は、第２及び第３ハウジング部が同じように形成され、これにより、製造コストや部品交換のための在庫保持コストを同様に削減する。

この発明は、添付の図面を参照して有利な実施形態を用いた以下の文章において、例示により、説明される。

図１では、従来の液封ポンプが断面で示される。作動空間Ａでは、インペラＣがシャフトＢに偏心して搭載されている。このケース内の作動空間Ａは、液体によって、特に、水によって部分的に満たされており、したがって、インペラのベーンの間の室が、液体の環によって拡大及び縮小され、このことがポンプ動作を実現する。インペラＣの端には制御ディスクＤがあり、したがって、図１の実施形態では４つのそのような制御ディスクがある。ハウジング部Ｅは、径方向に、外部に対して作動空間を境界づける。２つの端には、また、ハウジング部Ｆがあり、このハウジング部Ｆは、ポンプされるべきガスを供給又は排出するための必要なダクト又は室を有する。図１に明確に見られるように、軸方向に多くの部品が次々と組み立てられており、各々の容器において、外側に対するシールが接続点に設けられる必要がある。

本発明によるポンプは、図２に示されるように、２つのインペラ１を同様に有し、このインペラ１はシャフト１１に取り付けられて、偏心した作動空間１６中で回転する。インペラ１の外側の端には制御ディスクがあり、インペラ１の間の中央には制御ディスク３があり、この制御ディスクには、ポンプされるべきガスが作動空間１６に出入りする適切な開口が設けられている。図２には、左側（第２）段階の吸引開口１４を右側（第１）段階の圧縮開口１５に接続する接続ダクト１３が示されており、この接続ダクト１３で、運搬されたガスの部分的な流れが、右側（第１）段階から右側（第２）段階に導かれる。中央の制御ディスク３の他の開口の各々は、中間壁８に覆われ、これにより、機能しない。この中間壁８は第２ハウジング部５の一部であり、作動空間１６を取り囲んでいる。この第１ハウジング部５は、ポンプ内のガスの流れのための、さらなる接続ダクト７を有する。この接続ダクト７を介して、運搬されるガスの第２の部分的な流れが、右側（第１）段階の圧縮開口１７から、左側（第２）段階の吸引開口１８に導かれる。

図に示すように、作動空間１６を境界づける外側壁６と、中間壁８と、接続ダクト７は１つの部品で形成されている。さらなる部品は、第１ハウジング部１の左側と右側に配置された第２及び第３ハウジング部４であり、これらは同じように形成される。外部に対する唯一のシール面は、第１ハウジングと第２ハウジング４の間のシール面である。このシール面は、９によって示される。１９は、ハウジング部１，４を互いに固定するネジである。

図１は、従来の液封ポンプの断面図を示す。 図２は、本発明による液封ポンプの実施形態の断面図を示す。

符号の説明

１ インペラ
２，３ 制御ディスク
４ 第２ハウジング部，第３ハウジング部
５ 第１ハウジング部
７ 接続ダクト
８ 中間壁
１０，１１，１２ 接続部
１１ シャフト
１３ 接続ダクト
１４ 吸引開口
１５ 圧縮開口
１６ 作動空間
１９ 固定要素

Claims (8)

1. ２つ以上の径方向の作動空間（１６）を囲むと共に、上記作動空間に夫々偏心して回転可能なインペラ（１）が配置された第１ハウジング部（５）と、
   上記第１ハウジング部（５）とポンプを両側でシールし、かつ、運搬されるガスの供給と排出のためのダクト又は室を有する第２及び第３ハウジング部（４）と、
   上記作動空間（１６）を軸方向に境界づける制御ディスク（２，３）を有する液封ポンプであって、
   上記第１ハウジング部（５）が１つの部品で形成され、
   上記第２から第３ハウジング部に導く少なくとも１つの接続ダクト（７）が設けられ、
   上記第１ハウジング部は軸方向に直交する軸を有し、この軸回りに上記第１ハウジング部を１８０°回転させることにより、上記第２及び第３ハウジング部（４）をシールする接触面及び固定要素が、互いに一致するように移動されるようになっていることを特徴とする液封ポンプ。
2. 請求項１に記載の液封ポンプにおいて、
   上記第１ハウジング部（５）は、２つの段階の間に、内部の制御ディスク（３）を収容する中間壁（８）を有することを特徴とする液封ポンプ。
3. 請求項２に記載の液封ポンプにおいて、
   上記中間壁（８）は、運搬されるガスを導いて通過させる少なくとも１つのダクト（１３）を有することを特徴とする液封ポンプ。
4. 請求項１乃至３のいずれか１つに記載の液封ポンプにおいて、
   上記第１ハウジング部は、上記作動空間（１６）に接続された２つ以下の表面（９）を有し、この表面に他のハウジング部又は他の適合された部品が隣接していることを特徴とする液封ポンプ。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つに記載の液封ポンプにおいて、
   上記第１ハウジング部（５）は、中を空にする、及び／又は、汚れを出すため（１０）、キャビテーション防止のため（１１）、及び、吸引側の通気のため（１２）の接続部を有することを特徴とする液封ポンプ。
6. 請求項１乃至５のいずれか１つに記載の液封ポンプにおいて、
   上記ハウジング部（４，５）は、鋳造の構造として形成されていることを特徴とする液封ポンプ。
7. 請求項１乃至５のいずれか１つに記載の液封ポンプにおいて、
   上記ハウジング部（４，５）は、溶接された構造として形成されていることを特徴とする液封ポンプ。
8. 請求項１乃至７のいずれか１つに記載の液封ポンプにおいて、
   上記第１ハウジング部（５）は、第２及び第３ハウジング部（４）で軸方向に締め付けられるための固定要素（１９）を有することを特徴とする液封ポンプ。

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