JP2013545932A - 真空ポンプ - Google Patents

Abstract

本発明は、ギアリングによって結合され、吐出体（１２、１３）を駆動する、好ましくは二つの吐出体シャフト（２、３）を有し、吐出体シャフト（２、３）の幾何学的軸（Ａ）方向に延在している内側凹部（１４）を有し、前記凹部（１４）内には、冷却液を案内するためのチューブ状ボディ（２０）が、前記凹部（１４）の内側表面と前記ボディ（２０）の外側表面との間に自由空間を設けて延在している、真空ポンプ、特にスクリューポンプに関する。
単純な構造を有する構成であり、冷却力に関して効果的である、真空ポンプを提供するために、前記ボディ（２０）が、さらに、前記吐出体（１２、１３）の前記吸入口側端部に取り付けられた分離カバー部材（１５）に固定され、前記自由空間の少なくとも一部が、直接、前記ボディ（２０）と前記吐出体（１２、１３）の内側表面との間に形成され、前記カバー部材（１５）から、前記吐出体シャフト（２、３）の前記モータ／ギアリングハウジング（４）と関連する前記吐出体シャフト（２、３）の領域における前記吐出体シャフト（２、３）内の前記ボディ（２０）の固定領域まで、連続的に延在していることが提案される。

Description

本発明は、真空ポンプ、特にスクリューポンプが、ギアリングによって結合され、吐出体を駆動する、好ましくは二つの吐出体シャフトを有し、吐出体が、吸入口側端部及び圧迫側端部を有するとともに、その内部が冷却されており、前記真空ポンプが、モータ／ギアリングチェンバとワーキングチェンバとに分割されたハウジングを有し、さらに、吐出体が、前記吐出体シャフトの幾何学的軸方向に延在している内側凹部を有し、前記凹部内には、冷却液を案内するためのチューブ状ボディが、前記凹部の内側表面と前記ボディの外側表面との間に自由空間を設けて延在し、前記冷却液が、前記ボディから前記自由空間に入ることが可能であり、及び前記ボディが、前記吐出体シャフトに固定されている、真空ポンプに関する。

これらのタイプの真空ポンプは、既に知られている。吐出体を直接冷却する真空ポンプと、この点において直接的に冷却されない真空ポンプとに区別することができる。吐出体を直接冷却する真空ポンプの先行技術に関しては、特に、特許文献１及び特許文献２が参照される。一つの取り得る、全体的なデザインに関して、前記吐出体の直接冷却を除いて、先に刊行されたものではないが、特許文献３も参照される。引用出願の内容は、本出願のクレームに引用出願の特徴を組み込む目的を含めて、ここに本出願の開示として全て含まれる。吐出体を直接冷却する真空ポンプは、作動中、ポンプハウジングと、吐出体又は吐出体シャフトとの間で大幅な温度の相違が生じない点で有利である。さらに、圧迫側で高圧にて作動中であっても、ガス流が生じたにもかかわらず、吐出体からの熱の排出を確実にすることができる。第一引用文献によって開示される真空ポンプの形態は、例えば、当該文献の図３を参照すると、チューブ状ボディが、吐出体シャフトの内側に延在するように設けられている。当該領域におけるチューブ形状を有する吐出体シャフトの壁は、ボディの外側表面と吐出体の内側表面の間に延在している。チューブ状ボディから流出した冷却液は、最初に吐出体シャフトの空洞の中に、及びそこから、吐出体シャフトが通過する、吐出体の凹部の中に流れる。

欧州特許第１２４２７４２Ｂ１号明細書 米国特許出願公開第２００５／００６９４４６Ａ１号明細書 独国特許第１０２０１００６０１９９号明細書

これに基づいて、本発明の技術的目的は、単純な構造を有する構成を有し、冷却力に関して効果的である、真空ポンプを提供することである。

目的を達成するための一つのとり得る手段は、主題についての第一発明概念によれば、ボディが、さらに、吐出体の吸入口側端部に取り付けられた分離カバー部材に固定され、自由空間の少なくとも一部が、直接、前記ボディと前記吐出体の内側表面との間に形成される。チューブ状ボディが、一方では吐出体シャフトに固定され、しかし他方では吐出体に取り付けられた分離カバー部材によって吐出体自体に固定される結果、吐出体シャフト自体を有利に短いデザインのものとすることができる。吐出体シャフトは、少なくとも有意でない程度においては、当該凹部を通過する必要はない。さらに、ボディは、カバーを取り外した後、直接接触可能である。自由空間の少なくとも一部が、直接、ボディと吐出体の内側表面との間に形成されることによって、ボディから流出した冷却液は、容易に吐出体に到達し、熱を除去することができる。冷却液のための、有利な流動条件、特に、低い流れ圧力損失も確実になる。

本発明のさらなる特徴は、しばしば上で説明した概念の好ましい関連として、以下に述べられ、及び説明され、図面によっても図示される。しかしながら、本発明の特徴は、ここで述べられ、又は図示される、又は独立して若しくはその他の全体的な概念として説明される、唯一又はそれ以上の個別の特徴に関連しても重要であり得る。

自由空間は、好ましくは連続的に、特に好ましくは内蔵部品が存在することなく、カバー部材から吐出体シャフト内のボディの固定領域まで延在する。さらに、固定領域は、好ましくは、吐出体シャフトのモータ／ギアリングハウジングに関連する吐出体シャフトの領域に設けられる。自由空間が内蔵部品を有することなく、通路領域のほぼ全長に亘って形成されることにより、ボディから流出した冷却液が流入することができる空間の単純で効果的な構成を得ることができる。これはまた、取付に関して有利な構成をもたらす。

凹部が円筒状であることが、さらに望ましい。

また、冷却液が、自由空間内部に面するカバー部材の端面領域にて流出することが望ましい。冷却液が、チューブ状ボディのこの場所だけから流出することが、さらに望ましい。よって、冷却液は、吐出体の吸入口側端部から流出し、及びそこから、好ましくはモータ／ギアリングチェンバ内に逆流し得る。最低温度が、吐出体の吸入口側端部に広がる。このように、冷却液が吐出体の冷却端部から流出し、及び原則として逆流によって、温度プロファイルに関して、次いで、吐出体から熱を除去することができる。

チューブ状ボディが、吐出体シャフトの対応する受入凹部に収容される。この点に関し、受入凹部が、好ましくは、固定部と、より大きい断面を有する通路部とを有する。通路部は、さらに好ましくは、固定部の吐出体側に形成される。

さらに好ましくは、冷却液が、ボディ内へ入るために、固定部にて軸方向に開放している、固定部に注入可能である。ボディは、具体的には、その全長に亘り、均一の壁厚を有する伝統的なチューブ状ボディに形成される。上述したように、好ましくは円筒状である凹部と共に、チューブ状ボディは、吐出体と関連するその長さの少なくとも大部分に亘って、吐出体内を自由に通過することができ、これが当該自由通路領域において、比較的大きな円環形状の空洞をもたらし、冷却液によって利用され得る。

冷却液、好ましくは油の還送のために、径方向孔が好ましくは、モータ／ギアリングチェンバに関連している吐出体シャフトの領域の吐出体シャフトの通路部に形成される。高温の油又は冷却液が、このようにモータ／ギアリングチェンバ内に逆流することができる。冷却液の循環路は、実質的に、チューブ状ボディ内への冷却液の注入によってのみ、決定される。

吐出体シャフトは、吸入口側にて、吐出体によって、特に好ましくはカバー部材によっても、支持され得る。構造上の構成について、チューブ状ボディは、冷却液を案内することのみを考慮してデザインされることができる。特に、チューブ状ボディは、鋼材が好適な吐出体又は吐出体シャフトとは異なる素材、例えば、アルミニウムのような軽金属で作られ得る。吐出体及び吐出体シャフトの二部材デザインについて、吐出体も吐出体シャフトとは異なる素材、例えば、やはりアルミニウムで作られ得る。

本発明は、添付の図面を参照して、以下に、より詳細に説明されるが、これらは、くれぐれも例として、例示的実施形態を説明しているに過ぎない。図面は、以下の事項を示す。

図１は内部が冷却された吐出体を有する真空ポンプの概略断面図を示す。 図２は図１において破線で区切られた図の領域の拡大図を示す。

図１の断面図に示された真空ポンプ１は、例示的実施形態において、スクリューポンプとして形成されて、図示され、及び説明されている。真空ポンプ１は、第一吐出体シャフト２及び第二吐出体シャフト３を有している。吐出体シャフト２、３は、幾何学的（縦方向）軸Ａを有している。

前記ポンプは、好ましくは、乾式ポンプである。

真空ポンプ１は、ポンプハウジングも有しており、これは、ワーキングチェンバ５と関連するハウジング部材４と、モータ／ギアリングチェンバ７を形成するハウジング部材６に分割されている。ハウジング部材４、６、特にハウジング部材６は、吐出体シャフト２、３に対して径方向に閉鎖しているハウジング部材であり、及び好ましくは、この関連で一体的に形成されている。ハウジング部材は、例えば、（スチール又はアルミニウムの）鋳造部材であることができる。

ハウジング部材６は、その後部が、吐出体シャフト２、３が端部において取り付けられている閉鎖板８にて閉鎖されている。本例では、吐出体シャフト２のための（概略的にのみ示された）油ポンプ９が、閉鎖部材８の外側に位置しており、これは吐出体シャフト２によって駆動される。以下により詳細に説明されるように、油ポンプ９は、モータ／ギアリングチェンバ７にも油供給を提供し、及び液体油を実装していることから、その移送及び循環により冷却液としても提供する。

隔壁１０は、モータ／ギアリングチェンバ７とワーキングチェンバ５との間に形成されている。吐出体シャフト２、３は、隔壁１０にてベアリング１１によって支持されている。

それぞれ吐出体１２、１３を伴う、吐出体シャフト２、３は、ワーキングチェンバ側に設けられている。例示的実施形態では、吐出体シャフト及び吐出体は、スクリュー様態様にて、しかし非接触にて、通例通り、連動する。原則として、吐出体１２、１３は、それぞれ吐出体シャフト２、３と一体的に形成されることができる。しかしながら、例示的実施形態及び好適例では、吐出体は、別々に形成され、吐出体シャフトに、例えば、ポジティブフィット及び／又はねじ込み式接続方式にて結合されている。

吸入口側端部領域に関して、それぞれに円筒状凹部１４が形成された吐出体１２、１３は、ベアリング１６を介して、凹部１４を覆うカバー部材１５によって、ハウジング４に取り付けられている。カバー部材１５は、吐出体１２、１３に直接固定されており、それらと共に回転する。カバー部材１５は、吐出体シャフト又はそれぞれの吐出体に対して、Ｏリング２９によって、容易に密閉され得る。

例示的実施形態において、吐出体シャフト２、３は、吐出体シャフト３と連動する単一のモータ１７によって駆動され、及び吐出体シャフト２、３は、相互にギアリング１８によって連結されている。吐出体１２又は１３に形成された凹部１４は、それぞれ、吐出体１２又は１３の吸入口側端部１９から始まって、吐出体１２又は１３の長さの大部分に亘って、吐出体シャフト２、３又は吐出体１２、１３の縦方向軸Ａに対して同軸上に延在している。

チューブ状ボディ２０は、凹部１４内で同様に、軸Ａに対して同軸上に延在している。チューブ状ボディ２０は、一方はカバー部材１５に、及び他方は吐出体シャフト２に固定されている。その結果、チューブ状ボディは、それぞれ、吐出体シャフト２若しくは３、又は吐出体１２（若しくは１３）と共に回転する。

チューブ状ボディ（特に図２参照）は、冷却液を案内するために使用される。例示的実施形態において、冷却液は液体油であり、液体油は、油ポンプ９によって、モータ／ギアリングチェンバ７に供給され、モータ／ギアリングチェンバ７内から吐出体１２、１３の吸入口側端部まで循環される。このため、チューブ状ボディ２０は、カバー部材１５の領域において、冷却液のための排出開口部２１を有している。冷却液がカバー部材１５にて直接流出することは、ベアリング１６を冷却することについても有利である。しかしながら、特に（別途図示しないが）、冷却液は、吐出体シャフト２、３に、具体的には、吐出体１２、１３の方向を見て、チューブ状ボディ２０が始まる前のモータ／ギアリングチェンバ７に関連する領域に注入される。

凹部１４は、吐出体１２又は１３の吸入口側端部から見て、最初はより大きな直径Ｄを有するが、その後はより小さな直径ｄを有している。より大きな直径Ｄは、好ましくはチューブ状ボディ２０の外径Ｒの３〜７倍に相当する。より小さな直径ｄは、好ましくはチューブ状ボディ２０の外径Ｒの１．２〜２倍に相当する。

凹部１４のより大きな直径Ｄの領域は、カバー部材１５から見て、好ましくは吐出体１２又は１３の全長Ｌの１／２〜４／５に相当する長さｌに亘って吐出体１２又は１３内に延在している。

チューブ状ボディ２０が、さらに吐出体シャフト２又は３内の孔２２を自由に通過することは明らかである。この孔２２は、好ましくは、直径ｄを有する吐出体１２又は１３内の孔２３と、同一の直径を有し、且つ同一線上にある。吐出体シャフト２又は３内の孔２２は、次いで次第に、吐出体シャフト２又は３内のより小さな直径を有する孔２４に変遷し、チューブ状ボディ２０は、そこにも位置して、引き続き自由に通過する。孔２２、２４は共に吐出体シャフト２、３の通路部を表している。最後に、固定部を形成するために、孔２４に隣接して、より一層小さな直径を有する取付孔２５が吐出体シャフト２又は３内に形成されており、そこにチューブ状ボディ２０の端部２６が取り付けられている。端部２６は、チューブ状ボディ２０の壁厚が外側において減少している領域であり、これにより、吐出体シャフト２、３の対応するベアリング肩部２８と接触する、チューブ状ボディ２０の接触肩部２７がもたらされる。一方で接触肩部２７がベアリング肩部２８と接触し、（他方で）チューブ状ボディ２０が他端部のカバー部材１５と係合する結果、吐出体シャフト及び吐出体の組合せに対するチューブ状ボディ２０の軸方向位置が定まる。端部２６は、バネ要素、例えば、シャフトで知られる、スロットアンドキー接続に相当する、径方向に固定されたバネ荷重によって、吐出体シャフト２、３内に支持されている。

具体的には、カバー部材１５から見て、凹部１４に隣接して、吐出体１２、１３は、装着孔部３０を有し、そこに吐出体シャフト２、３の連結部３１が位置している。固定スクリュー３４が通過するディスク要素３３が、連結部３１の端面３２に取り付けられている。

孔２３に関連して、孔２３への移行のために、ディスク要素３３は、流入側に面取り部３５が形成された、対応する孔を有する。

複数の径方向孔３６が、冷却液をこれらの孔を通じてチューブ状ボディ２０の外側からモータ／ギアリングチェンバ７に流れ戻すように導くために、吐出体シャフト２、３内の孔２２又は孔２４を起点として設けられている。この場合、吐出体シャフト２、３の回転によって発生した半径方向力が、チェンバへの冷却液の実質的に自動的な逆流をもたらす。ワーキングチェンバ５から見て、幾つかの孔３６は、図示されるように、ベアリング１１の前の、吐出体シャフト２、３の周りの空間にも開口し得る。

開示について、上述した範囲及び値の範囲は、間の全ての値、具体的には、特定割合の１／１０増分値をも含み、一方では、前記範囲の限界値をより下及び／又はより上から区切っており、しかし、代替的に又は追加的に、また特定の範囲における一つ又はそれ以上の単一値の開示に関しても同様である。

開示された全ての特徴は（それ自体で）、本発明に関連している。関連する／付随する先行文献（先行出願の写し）の開示内容も、これらの文献の特徴を本出願のクレームに組み入れる目的を含めて、ここに本出願の開示として全て含まれる。それらの任意的な下位の構成である従属クレームは、特に、これらのクレームに基づいて分割出願を行うにあたり、先行技術に対する独立した創作性のある改良として特徴付けられる。

１ 真空ポンプ
２ 吐出体シャフト
３ 吐出体シャフト
４ ハウジング
５ ワーキングチェンバ
６ ハウジング部材
７ モータ／ギアリングチェンバ
８ 閉鎖部材
９ 油ポンプ
１０ 隔壁
１１ ベアリング
１２ 吐出体
１３ 吐出体
１４ 凹部
１５ カバー
１６ ベアリング
１７ モータ
１８ ギアリング
１９ 吸入口側端部
２０ チューブ状ボディ
２１ 排出開口部
２２ 孔
２３ 孔
２４ 孔
２５ 取付孔
２６ 端部
２７ 接触肩部
２８ ベアリング肩部
２９ Ｏリング
３０ 装着孔部
３１ 連結部
３２ 端面
３３ ディスク要素
３４ 固定スクリュー
３５ 面取り部
３６ 径方向孔
Ｄ 直径
ｄ 直径
Ｒ 外径
ｌ 長さ
Ｌ 全長
Ａ 幾何学的軸

これらのタイプの真空ポンプは、既に知られている。吐出体を直接冷却する真空ポンプと、この点において直接的に冷却されない真空ポンプとに区別することができる。吐出体を直接冷却する真空ポンプの先行技術に関しては、特に、特許文献１及び特許文献２が参照される。特許文献３も参照される。吐出体を直接冷却する真空ポンプは、作動中、ポンプハウジングと、吐出体又は吐出体シャフトとの間で大幅な温度の相違が生じない点で有利である。さらに、圧迫側で高圧にて作動中であっても、ガス流が生じたにもかかわらず、吐出体からの熱の排出を確実にすることができる。第一引用文献によって開示される真空ポンプの形態は、例えば、当該文献の図３を参照すると、チューブ状ボディが、吐出体シャフトの内側に延在するように設けられている。当該領域におけるチューブ形状を有する吐出体シャフトの壁は、ボディの外側表面と吐出体の内側表面の間に延在している。チューブ状ボディから流出した冷却液は、最初に吐出体シャフトの空洞の中に、及びそこから、吐出体シャフトが通過する、吐出体の凹部の中に流れる。

Claims (7)

1. 真空ポンプ、特にスクリューポンプが、ギアリングによって結合され、吐出体（１２、１３）を駆動する、好ましくは二つの吐出体シャフト（２、３）を有し、
   吐出体（２、３）が、吸入口側端部及び圧迫側端部を有するとともに、その内部が冷却されており、及び
   前記真空ポンプ（１）が、モータ／ギアリングチェンバ（７）とワーキングチェンバ（５）とに分割されたハウジング（４、６）を有し、及び
   さらに、吐出体（１２、１３）が、前記吐出体シャフト（２、３）の幾何学的軸（Ａ）方向に延在している内側凹部（１４）を有し、
   前記凹部（１４）内には、冷却液を案内するためのチューブ状ボディ（２０）が、前記凹部（１４）の内側表面と前記ボディ（２０）の外側表面との間に自由空間を設けて延在し、
   前記冷却液が、前記ボディ（２０）から前記自由空間に入ることが可能であり、及び
   前記ボディ（２０）が、前記吐出体シャフト（２、３）に固定されている、真空ポンプであって、
   前記ボディ（２０）が、さらに、前記吐出体（１２、１３）の前記吸入口側端部に取り付けられた分離カバー部材（１５）に固定され、及び
   前記自由空間の少なくとも一部が、直接、前記ボディ（２０）と前記吐出体（１２、１３）の内側表面との間に形成され、及び前記カバー部材（１５）から、前記吐出体シャフト（２、３）の前記モータ／ギアリングハウジング（４）と関連する前記吐出体シャフト（２、３）の領域における前記吐出体シャフト（２、３）内の前記ボディ（２０）の固定領域まで、連続的に延在していることを特徴とする真空ポンプ。
2. 前記ボディ（２０）の外側表面と前記吐出体（１２、１３）の内側表面との間の空間に、内蔵部品が存在しないことを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
3. 前記冷却液が、吐出体（１２、１３）の端面の領域において、流出することを特徴とする請求項１又は２に記載の真空ポンプ。
4. 前記チューブ状ボディ（２０）が、前記吐出体シャフト（２、３）の対応する受入凹部に収容されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の真空ポンプ。
5. 前記受入凹部が、固定部と、断面にてより大きい開口を備える通路部とを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の真空ポンプ。
6. 前記ボディ（２０）が、冷却液の通路のための、径方向に延在している、一つ又はそれ以上の孔（３６）を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の真空ポンプ。
7. 前記冷却液が、前記固定部の軸方向に開放している、前記ボディ（２０）内に入るために、前記吐出体シャフト（２、３）に注入可能であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の真空ポンプ。

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