JP2007502387A - 液体リングガスポンプ - Google Patents

Abstract

一つのステージまたは数ステージの液体リングガスポンプであって、各ステージは、作動チャンバ（８）と、作動チャンバ（８）内に偏心して設けられたインペラ（２）と、作動チャンバの軸方向両端において境を接する平坦な制御ディスク（３，４）と、制御ディスク（３，４）に隣接して配置されて移送ガスを作動チャンバ（８）に供給かつ作動チャンバ（８）から排出するダクトまたはチャンバとを備えた液体リングガスポンプを開示する。本発明の液体リングポンプは、制御ディスク（３，４）が同一の吸引ポート（６）および加圧ポート（７）と同じく一体化されている一方、不要な各ポート（６，７）がインペラ（２）から離れた対向側において覆われていることを特徴とする。

Description

発明の詳細な説明

（技術分野）
本発明は１以上のステージを有する液体リングポンプに関し、各ステージには、作動空間と、上記作動空間内に偏心して設置されたインペラと、上記作動空間と軸方向両側において境を接する制御ディスクと、上記作動空間からの搬送ガスを供給および上記作動空間への搬送ガスを排気する隣接ダクトまたはチャンバとが存在する。

（背景技術）
液体ガスリングポンプにおいては、偏心して循環する液体リングの中でインペラが回転する。循環時の液体リングは、多少の差はあっても、インペラの羽根の間に形成されたシェルの中に浸入する。その結果、インペラシェル内の自由体積（空隙率）は、交互に増減する。シェル体積が増大する回転領域において、吸引開口部が制御ディスクの端部に配置されていて、搬送ガスは上記吸引開口部を通ってシェル内に吸引される。圧縮が行われる回転部分の端部領域においては、加圧開口部が存在していて、この加圧開口部を通ってポンプの加圧空間で圧縮されたガスが排出される。

液体リングガスポンプは真空ポンプとして使用される。真空ポンプにおいては、ガスを略大気圧から負圧に圧縮して搬送する。また、液体リングガスポンプは圧縮機として使用される。圧縮機においては、ガスを大気圧から正圧に圧縮して搬送する。単一ステージデザインまたはマルチステージデザインの液体リングガスポンプが存在する。単一ステージ液体リングガスポンプは、上級粗真空の真空ポンプとして、或いは、低圧縮比故に圧縮機として適用できる。ツゥーステージ機は、低圧力の真空範囲における真空ポンプとして、好適な使用範囲を有する。

インペラが回転して液体リングが形成される作動空間は、軸方向片側または両側において制御ディスクにより境が形成されている。マルチステージ液体リングポンプの場合、インペラや制御ディスクを有するこれらの作動空間は、適当数、順次軸方向に配置されている。

従来、液体リングガスポンプは多数の構成部品を備え、ポンプ組み立て時に、これらの構成部品はそれぞれ軸方向に配置される。個々の構成部品の支持表面は、同時に、ポンプ内部から周囲環境に至る機械の密封表面である。上記制御ディスクは、外側軸方向において、外部ハウジングと隣接する。ハウジング内には、ガス導入用のダクトあるいはチャンバと液体流とが含まれている。密封しなければならない表面は、制御ディスクと外部ハウジングとの間にも同様に存在する。

制御ディスクは開口部を有して、外部圧縮機ハウジングと作動空間との間の搬送ガスの流出入を行う。液体リングガスポンプのステージ数およびデザインに依って、１つ或いは２つ以上の開口部がこれら制御ディスクに設けられていて、搬送媒体を流入（吸引開口部）および流出（加圧開口部）させている。各液体リングステージにおけるガス圧縮のために、加圧開口部は一般に吸引開口部よりも小さく設計されている。これら開口部の正確な位置および幾何学的形状は、達成可能な吸引容積流や効率に、重大な影響を及ぼす。したがって、吸引開口部と加圧開口部との形状や大きさも、実際には異なっている。

この古典的なポンプ設計の場合、制御ディスクは、デザイン的に見て、異なって装着されている。例えば、２ステージポンプでは、４つの制御ディスクは各々異なる形状をしている。軸方向外側の２つの制御ディスクは、それぞれ、加圧開口部と吸引開口部とを有している。第１ステージの中央制御ディスクは、加圧開口部のみを有している。第２ステージの中央制御ディスクは吸引開口部のみを有している。従来、制御ディスクは鋳造部品として装着され、開口部とセンタリング手段とはハウジングに対して鏡面像のように配置されているので、上記２つの制御ディスクは、デザイン的に見て異なったものである。この従来型ポンプ設計の欠点は、多数の異なる構成部品である。これら多数の異なる部品によって、製造、未加工部品の購入、部品の機械加工、保管が非常に複雑になる。その結果、装置および加工コストが高価になる。

上記制御ディスクを、一定厚みの平坦ディスクとして、より簡単に形状化する試みは、既に知られている（ＥＰ ０６７８６７４ Ａ２）。これによって、対称な制御ディスクを標準構成部品としてデザインすることが可能となる。これらの制御ディスクは、金属平板からの打ち抜き、或いはレーザ技術を用いた加工によって得られる。さらに、好適な流れが達成されるように、隣接するハウジング部内に、隣接する流ダクトを作ることが、しばしば必要となる。例えば、引用した従来技術では、圧力スロット内の作動空間の出口は階段状にデザインされていて、これにより、湾曲流管が概略形状化されている。

平坦な構成部品としてデザインされた標準制御ディスクは、ポンプが標準形状では常に吸引開口部と加圧開口部とを有しているために、これまで全て、単一ステージ液体リングガスポンプにおいてのみ使用されている（ＤＥ１０５７２７４Ｂ、ＤＥ１９７５８３４０Ａ１）。例えば、中央制御ディスクが唯一の開口部を有しているマルチステージ（多段）ポンプに対しては、少なくとも３つの異なるデザインの制御ディスクが必要となる。
（発明の開示）

（発明が解決しようとする技術的課題）
本発明の目的は、異なる制御ディスクの数が少ないタイプの液体リングガスポンプを提供することである。

（解決方法）
本発明による解決策は、ポンプの作動中に、搬送されるガスが少なくとも１つの開口部を通って流れないことにあり、かつ、これらの不要な開口部は、インペラから離れて対向する側において覆われるということにある。

本発明は、単一ステージの液体リングガスポンプに使用することができるが、特にマルチステージ液体リングガスポンプにも使用することができる。

本発明による液体リングガスポンプは、同一の幾何学的デザインの制御ディスクのみを有している。これは、インペラから離れた対向する側の隣接構成部品が不要な開口部を覆うことにより可能にしている。この場合、制御ディスク内の不要な開口部内の残りの開口空間を満たす必要はないが、汲み上げるべきガスが存在するこの付加的な空間によって効率が損なわれることが考えられる。しかし、驚くことに、作動空間において外側の覆われた開口部が、それぞれ流管に対して軸方向に対向して配置されているので、本発明による液体リングガスポンプは、制御ディスク内の対応する開口空間のない液体リングガスポンプと同じ性能データを有して、機能する。インペラのこの位置では、圧縮行程中、同一の圧力が隣接するインペラセルに存在し、このことは、垂直方向に逆流が生じないことを意味する。また、液体リングガスポンプの吸引量に悪影響を及ぼさないことが、実験的に確認された。

対角貫流の単一ステージポンプの場合、すなわち、一開口部のみが吸引側および加圧側で使用される場合でも、それぞれ使用されていない吸引開口部または加圧開口部が覆われるのであるならば、本発明を用いることができる。したがって、本発明によると、液体リングガスポンプシリーズ一式は、単一ステージ、多重ステージの機器を備え、異なる軸方向長さの圧縮機ステージを備えて、全点に同一の標準制御ディスクを装備できる。本発明の結果として、様々な構成部品の数量を大いに減少できる。これにより、製造と組立工程において著しい節約となる。したがって、このような液体リングガスポンプの製造コストは可成り低い。

例えば液体用の圧縮機の機能に必要な、随意に開かれたり覆われたりできる開口部を更に含んだ制御ディスクを有益にも備える。

単一ステージのデザインのポンプの場合、外側制御ディスクは両側において吸引開口部と加圧開口部との両方を必要とし、吸引開口部と加圧開口部とは覆われていない。

標準制御ディスクは、便宜上平板であって、吸引開口部と加圧開口部とを有する。しかし、標準制御ディスクは鋳造部品でもよく、その際、同様に、吸引開口部と加圧開口部とを含み得る。

制御ディスクが、打ち抜き、レーザーカッティング、或いはウォータジェットカッティングによって製造されているならば、多くの場合、さらなる機械加工は不要である。

本発明は、添付の図面に言及して、好適な実施例を用いた以下の文に記載される。

図１は、従来型の２ステージ液体リングガスポンプを示す。このポンプは２つのインペラ２を有し、これらのインペラ２は、２つの作動空間８内に配置されて、シャフト９によって支持されている。上記作動空間８は軸方向において制御ディスク３，４と境を接する（隣接する）。図から明らかなうように、異なる４つ制御ディスクが必要となる。

図２は、本発明によるポンプを上記と同様の説明図において示している。このポンプでは、吸引開口部と加圧開口部とを有する制御ディスク３，４は、互いに完全同一に形成されている。この場合、左（第２）ステージの内側制御ディスクの加圧開口部７と、右（第１）ステージの内側制御ディスクの吸引開口部６とは、中間壁１０によって塞がれている。右ステージの内側制御ディスク４の加圧開口部は、ダクト１１を介して、左ステージの内側制御ディスク４の吸引開口部に接続されている。１２はポンプ機能に必要な更なる開口部を示している。

図３は単一ステージポンプを示す。上記ポンプにおいて、吸引開口部６と加圧開口部７とが付いた２つの制御ディスク３は、完全同一に形成されている。

最後に、図４は、吸引開口部６と加圧開口部７とを有する制御ディスク３，４の平面図を示す。

従来技術の液体リングガスポンプを断面図で示す。 本願発明による液体リングガスポンプの第１実施形態を示す。 本願発明による液体リングガスポンプの第２実施形態を示す。 本願発明による制御ディスクを平面図で示す。

Claims (8)

1. １以上のステージを有する液体リングガスポンプであって、
   上記ステージの各々は、作動空間（８）と、上記作動空間（８）内に偏心して設けられたインペラ（２）と、上記作動領域と軸方向両側において境を接する制御ディスク（３，４）と、搬送ガスを上記作動空間（８）へ供給または上記作動空間（８）から排出するための隣接ダクトまたはチャンバとを有し、
   上記制御ディスク（３，４）は、同一の吸引開口部６および加圧開口部７を有して互いに同一に形成されている液体リングガスポンプにおいて、
   上記ポンプの作動中には、搬送されるガスは上記開口部（６，７）の少なくとも１つを通って流れないこと、且つ、これらの不要となった開口部は上記インペラ（２）から離れた対向側において覆われていることを特徴とする液体リングガスポンプ。
2. 請求項１に記載の液体リングガスポンプにおいて、
   多重ステージデザインおける２つのインペラの間に配置された制御ディスクでは、ガスの搬送に不要な開口部が覆われていることを特徴とする液体リングガスポンプ。
3. 請求項１に記載の液体リングガスポンプにおいて、
   単一ステージデザインおける制御ディスクでは、一方の側の吸引開口部と他方の側の加圧開口部とが覆われていることを特徴とする液体リングガスポンプ。
4. 請求項１乃至３のいずれか１つに記載の液体リングガスポンプにおいて、
   上記制御ディスクの上記不要な開口部は隣接するハウジング部品によって覆われていることを特徴とする液体リングガスポンプ。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つに記載の液体リングガスポンプにおいて、
   制御ディスク（３，４）は、圧縮機として機能するために必要な更なる開口部すなわち穴（１２）を含み、上記開口部は随意に開かれたり覆われたりすることを特徴とする液体リングガスポンプ。
6. 請求項１乃至５のいずれか１つに記載の液体リングガスポンプにおいて、
   標準制御ディスク（３，４）は平板であり、吸引開口部（６）と加圧開口部（７）とを含んでいることを特徴とする液体リングガスポンプ。
7. 請求項１乃至６のいずれか１つに記載の液体リングガスポンプにおいて、
   上記制御ディスク（３，４）は、打ち抜き、レーザーカッティング、或いはウォータジェットカッティングによって、製造されていることを特徴とする液体リングガスポンプ。
8. 請求項１乃至６のいずれか１つに記載の液体リングガスポンプにおいて、
   上記標準制御ディスク（３，４）は、鋳造部品であって、吸引開口部（６）と加圧開口部（７）とを含んでいることを特徴とする液体リングガスポンプ。
   

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