JP3946254B2 - オイルポンプを備えたオイルシール式回転ベーン真空ポンプ - Google Patents

Description

本発明はオイルポンプを備えたオイルシール式回転ベーン真空ポンプであって、そのポンプ室がオイルのための供給部とガスのための供給部とを備えている形式のものに関する。ガス、有利には空気によるオイルのローディングによって、真空ポンプの運転騒音の削減が得られる。
請求項１の上位概念に記載した特徴を有する回転ベーン真空ポンプはドイツ連邦共和国特許出願公開第３９２２４１７号明細書から公知である。従来技術にもとづくオイルポンプの吐出室内へのガス及びオイルのための供給部は、オイルポンプがまず始めに空気だけを、次いでオイルだけを吸込むように配置されている。このことは、後続のベーンが、回転する吐出容積室を空気吸込開口から既に遮断し終えて初めてオイルのための吸込開口が開放されるように、空気のための吸込開口とオイルのための吸込開口との間隔の大きさが決定されることにより達成される。空気とオイルとを同時に吸込むことは不可能である。それゆえ、公知の解決手段では、均一に周方向に分配された少なくとも３つのベーンを備えたオイルポンプの使用が前提される。このようにすることによってのみ、ポンプの始動状態中でもオイルを吸込むことが保証される。しかし、オイルの供給なしでは、オイルポンプ並びにオイルを供給すべき回転ベーン真空ポンプが比較的短時間で損傷を被る。しかも、３つのベーンを備えた回転ベーンポンプとして形成されたオイルポンプは高価であり、ひいてはコスト増大を招く。その上、吸込まれる空気もしくは吸込まれるオイルの量はノズルによって影響されるのみであり、ノズルでは閉塞の恐れが生じる。
ヨーロッパ特許公開第４７４０６６号明細書からは、同様に回転ベーンポンプとして形成されたオイルポンプに供給されるガス及びオイルをオイルポンプ内への流入に先立って混合することが公知である。このことのために、ベンチュリノズルが使用される。このベンチュリノズルの領域内では空気流及びオイル流が平行に向けられる。このことにより圧力低下が生じ、その結果、連れ込まれたガスによりオイルがローディングされる。この解決手段も、特にベンチュリノズルを使用するため、技術的に比較的高価である。
本発明の課題とするところは、オイルシール式真空ポンプへのガス・オイル混合物の供給が特別簡単であるような、冒頭に記載した形式のオイルシール式真空ポンプを形成することにある。
本発明によればこの課題は請求項１に記載の特徴により解決される。本発明にもとづく真空ポンプでは、回転ベーンポンプとして形成されたオイルポンプや、オイルポンプとは無関係な、オイルと空気との混合のための手段をもはや使用する必要がない。まず始めにオイルを、次いで空気とオイルとを同時に吸込むことにより、既にオイルポンプ内でガスとオイルとの有効な混合が生じる。まず始めにオイル、次いでオイルと空気との吸込は同一の吐出容積室内で行われる。吐出容積室が空気の吸込開口とオイルの吸込開口とを常時分離していなければならない形式の、回転ベーンを備えたオイルポンプはもはや不必要である。さらに、特別な利点とするところは、吸込まれる空気の分量が空気のための吸込開口の角度位置を介して規定できることにある。吐出される混合物の空気／オイル分量に影響を与える目的のためのノズルの使用が省かれる。
次に、本発明のその他の利点及び詳細を、第１図及び第２図に示された実施例につき詳細に説明する。
第１図は本発明に基づく回転ベーン真空ポンプのための１実施例の縦断面図、及び
第２図はオイルポンプが挿入されている軸受部材の端面図である。
図示のポンプ１は、主として、外側の壁５と、カバー６と、ポンプ室８，９及び軸受孔１１を備えた内部分７と、ポンプ室８，９を端面側で閉鎖する端板１２及び軸受部材１３とを備えている。軸受孔１１の軸線は符号１４で示されている。外側の壁５と内部分７との間にはオイル室１７が設けられており、オイル室はポンプの運転中に部分的にオイルにより充填されている。オイルレベルのコントロールのためにカバー６に２つのオイルアイ１８，１９（最大、最小のオイルレベル）が設けられている。オイル充填接続部及びオイル排出接続部は図示されていない。符号２０でオイルパンが示されている。
内部分７の内部にはロータ３が配置されている。ロータ３は一体に形成されており、かつ端面に配置された２つの回転子部分２１，２２と、これら回転子部分の間に配置された軸受部分２３とを備えている。回転子部分２１，２２は２つのベーン２６，２７のためのスリット２４，２５を備えている。第１図にもとづく図示は、それぞれのベーン中間室２８，２９が図平面内に位置するように行われている。ベーンスリット２４，２５はそれぞれロータの対応する端面を起点として切削されており、その結果、簡単にスリット寸法を得ることができる。軸受部分２３は回転子部分２１，２２の間に位置しており、かつ、軸受孔１１はロータの唯一の支承部を形成している。
回転子部分２２及び対応するポンプ室９は、ポンプ室８を備えた回転子部分２１に比して大きな直径を有している。回転子部分２２及びポンプ室９は高真空段を形成している。この高真空段９，２２の入口は運転中に吸込接続部３０に連通する。高真空段９，２２の出口と予備真空段８，２１の入口とはポンプ室８，９の軸線に平行に延びているハウジング孔３１を介して連通している。予備真空段８，２１の出口はオイル室１７内に開口している。オイルを含有したガスはオイル室内で鎮静し、かつ出口接続部３３を介してポンプから流出する。図面を見やすくするため、両方のポンプ段の入口開口及び出口開口は第１図には図示されていない。ポンプのハウジング２は効果的に、可能な限り少ない部品点数で構成されている。少なくとも、両方のポンプ室８，９及びオイル室１７を囲む壁部分５，７は一体に形成されていることが望ましい。
軸受部材１３は軸受孔１１の軸線１４と同軸的にロータ駆動軸のための孔３５を備えている。この軸は直に駆動モータ４の駆動軸３６から成ることができる。第１図に示す実施例では、駆動軸３６の自由な端面とロータ３との間に連結部材３７が設けられている。駆動軸３６とロータとの連結の種類と仕方は詳細には図示されていない。この連結の種類と仕方はドイツ連邦共和国特許出願公開第４３２５２８５号明細書に詳細に説明されている。
図示のポンプはオイルポンプを備えている。オイルポンプは軸受部材１３内へモータ側から形成されたポンプ室４５と、このポンプ室内で回転する楕円形の偏心体４６とから成る。偏心体には、スパイラルばね４８の圧力を受けている遮断ベーン４７が当接している。オイルポンプの偏心体４６は連結部材３７の構成部分である。偏心体は固定的に又は形状係合的に−軸方向の遊びだけを有して−連結部材３７に結合されている。
オイルポンプ４５，４６を備えた図示の実施例では、軸受部材１３はモータ４に面した側に円形の切欠５８を備えており、この切欠内にディスク５９が配置されている。ディスクは駆動モータ４のハウジング６１によりその位置に保持されている。ディスクは中央の孔６２を備えており、この孔は駆動モータ４の駆動軸３６により貫通されている。さらに、ディスク５９はオイルポンプ４５，４６のポンプ室４５を制限する役目を有している。
オイルポンプ４５，４６は第１の通路６４を介してオイル室１７から空気を、かつ第２の通路６５を介してオイルパン２０からオイルを供給される。オイルポンプから吐出された空気・オイル・混合物は、軸受孔１１内へ開口（開口６７）した通路６６内へ流入する。開口６７の高さのところに軸受ジャーナル２３が一貫して延びる半径方向孔６８を備えており、この半径方向孔からは、ノズル７０を備えた軸方向孔６９がベーン中間室２８へ向かって分岐している。通路６６の開口６７と軸受ジャーナル２３内の半径方向孔６８の開口との位置は、ベーン２６がそのＴ−位置を占めている場合にのみ短時間だけ通路６６から孔６８内にオイルが流入することができるように選択されている。半径方向孔６８が軸受ジャーナル２３を完全に貫通しているため２つの開口が存在しており、その結果、ベーンがそのＴ−位置を占めた場合にはいつでもオイルポンプ４５，４６への接続が生じる。ロータ３のそれぞれの１回転ごとに、ベーン２６は２度このＴ−位置を占める。この位置でベーン中間室２８は最小の容積を有している。ノズルを介してそのつど短時間だけベーン中間室２８内へ噴入されるオイル・空気・混合物はベーン中間室２８を貫流して無圧でポンプ室８内に達する。そのことのために、カバー１２の内側はベーン中間室２８からポンプ室８まで延びている溝７１を備えている。ベーン中間室２８が常時ポンプ室８に連通するのを保証するために、回転子部分２１の自由な端面は付加的に中央の旋削部７２を備えている。
本発明にもとづくポンプが１段のポンプである場合には、オイル・空気・混合物の規定の分量は孔６６，６８，６９及びベーン中間室２８を通ってポンプ室８内に流入し、ポンプ室からオイル室１７へ戻される。極めて少ないオイル量だけが軸受孔１１と軸受ジャーナル２３との間の軸受隙間内に達し、この支承部に潤滑オイルを供給する。潤滑オイルは軸受隙間を貫流し、次いで同様にポンプ室８内に達する。真空ポンプが、第１図に示す実施例でのように、２段に形成されている場合には、第３のオイル・空気・部分流が支承部１１，２３の軸受隙間内へ高真空ポンプ段９，２２へ向かって流入する。オイル・空気・混合物が高真空段内へ達してしまうと、オイルを含んだ空気が真空ポンプの最終圧の特性を損なう。それゆえ、通路６６の開口６７から高真空段のポンプ室９に至るまでの間に、脱気ステップが設けられる。そのことのために、軸受ジャーナル２３は環状の溝７４を備えており、この環状の溝の高さのところに、中間真空（孔３１）に連通した孔７５が開口している。
第２図は軸受部材１３の端面図を示す。この軸受部材１３内にはオイルポンプの円形のポンプ室４５が設けられている。ポンプ室内には楕円形に形成されたロータ４６が配置されており、このロータに遮断ベーン４７が下から当接している。回転方向が矢印で示されている。その容積を増大しつつある吐出容積室（遮断ベーン４７の右側）内にはまず最初にオイル供給部８１が開口している。このオイル供給部は軸受部材１３の表面に溝として形成されており、かつオイル供給通路６５（第１図）の開口部からポンプ室４５まで延びている。この溝は側方へ分岐した溝８２を介して遮断ベーン４７の背面に連通していて、この遮断ベーンに潤滑オイルを供給し、かつ遮断ベーンスリット内の圧力負荷軽減を生ぜしめる。
角度αだけずれて空気供給部８３がポンプ室４５内に開口している。この空気供給部も溝として形成されており、かつ空気供給通路６４（第１図）に連通している。
吸い込まれたオイル・空気・混合物はそのつどの吐出容積室から出口８４へ搬送される。出口は溝により形成されており、この溝は通路６６（第１図）に連通している。
オイル・空気・混合物内の空気分量は角度α（オイル供給部から空気供給部までの方位角）の大きさに依存している。角度αの変化により、この分量に影響を与えることができる。角度αの大きさは５°と９０°との間、有利には３０〜４０の間に位置している。規定の吸込位相部分中にオイル並びに空気が吸い込まれることが重要であり、このことは図示のロータとは別のロータにもあてはまる。

Claims (7)

1. ロータ（３）とオイルポンプ（４５，４６）とを備えたオイルシール式回転ベーン真空ポンプ（１）であって、オイルポンプのポンプ室がガスのための供給部（６４）とオイルのための供給部（６５）とを備えている形式のものにおいて、オイルポンプ（４５，４６）の回転する吐出容積室内へまず最初にオイルだけが、次いでオイルと空気とが吸込まれるように、ガスのための供給部（６４）とオイルのための供給部（６５）との配置が選択されており、オイルポンプ（４５，４６）がロータ（４６）と、このロータに当接した遮断ベーン（４７）とを有していることを特徴とするオイルポンプを備えたオイルシール式回転ベーン真空ポンプ。
2. ロータ（４６）が楕円の形状を有していることを特徴とする請求項１記載の回転ベーン真空ポンプ。
3. オイルポンプ（４５，４６）が回転ベーンポンプ内に統合されており、かつ、オイルポンプがロータ（３）のための駆動軸（３６）に連結されていることを特徴とする請求項１又は２記載の回転ベーン真空ポンプ。
4. オイルポンプ（４５，４６）のポンプ室（４５）が駆動側で軸受部材（１３）内に設けられており、かつ、軸受部材（１３）に当接したディスク（５９）が一方のポンプ室壁を形成していることを特徴とする請求項３記載の回転ベーン真空ポンプ。
5. 軸受部材（１３）及び／又はディスク（５９）が溝（８１〜８４）を備えており、これらの溝がオイルポンプ（４５，４６）のポンプ室（４５）内に開口していることを特徴とする請求項４記載の回転ベーン真空ポンプ。
6. オイルを案内する溝（８１）が分岐（８２）を介して遮断ベーンスリットに連通していることを特徴とする請求項１又は５記載の回転ベーン真空ポンプ。
7. オイルポンプ（４５，４６）の出口（８４）がハウジング内及び軸受部材（２３）内の通路（６６，６８，６９）を介してベーン中間室（２８）に連通していることを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項記載の回転ベーン真空ポンプ。

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