PL206102B1

PL206102B1 - Sposób utrzymywania w stałej temperaturze próżniowej pompy śrubowej i próżniowa pompa śrubowa

Info

Publication number: PL206102B1
Application number: PL369534A
Authority: PL
Inventors: Hartmut Kriehn; Klaus Rofall; Manfred Behling
Original assignee: Leybold Vakuum Gmbhleybold Vakuum Gmbh
Priority date: 2001-11-15
Filing date: 2002-10-30
Publication date: 2010-07-30
Also published as: TWI262248B; EP1444441A1; DE10156179A1; KR20050042066A; WO2003042542A1; CN101532492A; CN1585859A; CA2463957A1; CN100487249C; KR100936555B1; US7232295B2; JP2005509786A; TW200300481A; HUP0402362A2; PL369534A1; US20050019169A1; JP4288169B2; CN101532492B

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób utrzymywania w stałej temperaturze próżniowej pompy śrubowej i próżniowa pompa śrubowa.

Z opisu DE-A-198 20 523 znana jest próż niowa pompa ś rubowa omawianego rodzaju. W opisie tym ujawnione są liczne problemy, związane z przepływem ciepła. Szczególne trudności sprawia chłodzenie wirników, obracających się w przestrzeni zasysania, gdy ich gwinty posiadają skok, zmniejszający się w kierunku od strony ssącej do strony ciśnieniowej, często również połączony ze zwiększeniem szerokości zarysu gwintu. Podczas eksploatacji, wirniki tego rodzaju są silnie obciążone termicznie, zwłaszcza w obszarze ich strony ciśnieniowej, ponieważ sprężenie przenoszonych gazów jest związane z powstawaniem dość znacznych iloś ci ciepł a. Ponieważ jakość próż niowej pompy ś rubowej zależy w istotny sposób od szczeliny mię dzy wirnikami a obudową przestrzeni zasysania, toteż producenci pomp dążą do zachowania możliwie niewielkiej szczeliny. Realizacji tego celu stoi na przeszkodzie rozszerzalność cieplna obszarów, wirników i śrubowej i próżniowa pompa śrubowa obudów, które podlegają bardzo wysokiemu obciążeniu termicznemu. Obudowa przestrzeni zasysania nie nadąża za rozszerzalnością cieplną wirników lub nadąża w niewielkim zakresie. Tylko dzięki temu, że musi być zachowana dostatecznie duża szczelina, można uniknąć stykania się wirników z obudową i zatarcia się ich, co spowoduje ich unieruchomienie. Przedstawiony problem jest szczególnie istotny, gdy wirniki i obudowa są wykonane z różnych materiałów. W przypadku, gdy współczynnik rozszerzalności cieplnej obudowy jest mniejszy od współczynnika rozszerzalności cieplnej materiału wirnika (przykładowo obudowa ze staliwa, wirniki z aluminium), istnieje niebezpieczeństwo nabiegania wirników na obudowę. Jeśli zależność rozszerzalności cieplnej jest odwrotna, wówczas szczelina pompy może zwiększać się w ten sposób, że wydajność pompy zmniejsza się.

Ponadto w opisie USA 4983106 przedstawiono konstrukcję próżniowej pompy śrubowej z układem chłodzenia. Ciecz prowadzona jest w obiegu i przepływa wewnątrz pompy, zarówno przez otwory w wirnikach i wałkach, jak i przez kanały chłodzące, znajdujące się w obudowie. Na zewnątrz pompy ciecz przepływa przez wymiennik ciepła, pompę przenoszącą i zawór regulacyjny. Sterowanie ilością cieczy, przepływającej przez zawór regulacyjny następuje za pomocą czujników temperatury, a mianowicie w ten sposób, że wirniki z jednej strony a obudowa z drugiej strony ciągle mają prawie taką samą temperaturę. Dzięki temu powinno być osiągnięte to, że wielkość szczeliny między wirnikami z jednej strony i obudow ą z drugiej strony, również przy zróż nicowanych obciążeniach termicznych pompy, zasadniczo jest taka sama. Wadliwe w tym rozwiązaniu jest to, że występuje tu tylko jeden obieg środka chłodzącego. Przy zwiększeniu obciążenia termicznego pompy, co najpierw zasadniczo dotyczy wirników, część cieczy, przepływająca przez wirniki ma wyższą temperaturę, to znaczy skuteczność chłodzenia wirników nie jest efektywna.

Przedmiotem wynalazku sposób utrzymywania w stałej temperaturze próżniowej pompy śrubowej, szczególnie obudowy jej przestrzeni zasysania. Pompa posiada dwa wirniki, usytuowane w obudowie. Do utrzymywania w stałej temperaturze obudowy służy strumień czynnika chłodzącego, którego temperaturę reguluje się w ten sposób w zależności od o wskazań czujników, że przy zróżnicowanym, termicznym obciążeniu pompy, szczelina między wirnikami i obudową przestrzeni zasysania, zasadniczo utrzymywana jest jako stała

Istota wynalazku polega na tym, że w przypadku strumienia czynnika chłodzącego dla obudowy przestrzeni zasysania chodzi o strumień powietrza, który wytwarza się w wentylatorze i który opływa obudowę przestrzeni zasysania od zewnątrz.

Korzystnie, według sposobu reguluje się liczbę obrotów wentylatora lub wielkość przepływu powietrza, przy czym chłodzenie reguluje się w zależności od temperatury otoczenia obudowy przestrzeni zasysania, lub temperatury wirników.

Zgodnie z wynalazkiem, pompę utrzymuje się w stałej temperaturze od zewnątrz a wirniki próżniowej pompy śrubowej chłodzi się od wewnątrz, przy tym wirniki te chłodzi się za pomocą cieczy a zewnętrzny wymiennik ciepła dla cieczy chłodzącej chłodzi się za pomocą wymuszonego przepływu powietrza.

Próżniowa pompa śrubowa wyposażana jest w chłodzenie cieczą, przeznaczone dla jej wirników a obudowę przestrzeni zasysania utrzymuje się w stałej temperaturze w zależności od temperatury czynnika chłodzącego, ponadto, oprócz wewnętrznego chłodzenia wirnika i utrzymywania w stałej temperaturze obudowy przestrzeni zasysania stosuje się chłodzenie cieczą obudowy przestrzeni zasysania.

PL 206 102 B1

W rozwią zaniu według wynalazku stosuje się zewnę trzny wymiennik ciepł a, przez który przepływa ciecz chłodząca układu chłodzenia wirników, o regulowanej wymianie ciepła, do regulacji utrzymywania w stałej temperaturze obudowy przestrzeni zasysania, przy czym reguluje się ilość cieczy, przepływającej przez ten wymiennik, a ciecz wypływającą z wymiennika ciepła doprowadza się zarówno do obiegu wewnętrznego chłodzenia wirnika i obiegu chłodzenia obudowy, i reguluje się ilości tej cieczy. Do każdego obiegu chłodzenia przyporządkowuje się oddzielny wymiennik ciepła a ilość ciepła odprowadzona z obiegu chłodzenia wirnika i ilość ciepła odprowadzona z chłodzenia obudowy są w przybliżeniu jednakowe.

Przedmiotem wynalazku jest również próżniowa pompa śrubowa, z dwoma wirnikami, usytuowanymi w obudowie, przy czym do utrzymywania w stałej temperaturze obudowy służy strumień czynnika chłodzącego, którego temperatura regulowana jest w ten sposób w zależności od o wskazań czujników, że przy zróżnicowanym, termicznym obciążeniu pompy, szczelina między wirnikami i obudową przestrzeni zasysania, zasadniczo utrzymywana jest jako stała. W przypadku strumienia czynnika chłodzącego dla obudowy przestrzeni zasysania chodzi o strumień powietrza.

Istota wynalazku polega na tym, że na zewnątrz obudowy przestrzeni zasysania znajduje się wentylator, wytwarzający strumień powietrza.

Korzystnie, wentylator jest wyposażony w regulację prędkości obrotowej i regulację ilości powietrza, przy czym wentylator, silnik napędowy dla pompy i obudowa przestrzeni zasysania pompy są umieszczone szeregowo w kierunku przepływu.

Przynajmniej obudowa przestrzeni zasysania pompy według wynalazku jest wyposażona w zewnętrzne żebra i zarówno ona, jak i wirniki są wykonane z aluminium.

Zewnętrzna obudowa pompy jest przeznaczona do prowadzenia powietrza chłodzącego, a wentylator znajduje się na stronie wlotowej powietrza.

Pompa według wynalazku jest wyposażona w wewnętrzny obieg chłodzenia wirnika cieczą, do chłodzenia której obieg wyposażony jest jeden lub dwa wymienniki ciepła. Ponadto obieg cieczy chłodzącej jest wyposażony w zawór regulacyjny i zawór termostatyczny, łączący przewód doprowadzający z wlotem wymiennika ciepła albo z przewodem obejściowym, otaczającym wymiennik ciepła.

Poza tym pompa jest wyposażona w obieg chłodzenia cieczą i chłodzenia powietrzem, a wentylator, służący do chłodzenia powietrzem, realizuje również chłodzenie wymiennika ciepła, służącego do chłodzenia cieczy, przy czym w kierunku przepływu powietrza chłodzącego, wymiennik ciepła znajduje się przed wentylatorem.

Pompa posiada również dodatkowy obieg chłodzenia cieczą obudowy, który znajduje się w obszarze końca obudowy pompy od strony ciśnieniowej. Wloty tego wewnętrznego obiegu chłodzenia wirnika i chłodzenia obudowy są przyłączone poprzez zawór regulacyjny do wylotu wymiennika ciepła, a wyloty tego obiegu chł odzenia uchodzą do komory silnika.

Według wynalazku, właściwości próżniowej pompy śrubowej, w przypadku zmiany jej obciążeń termicznych zasadniczo nie ulegają zmianie.

Dzięki rozwiązaniu według wynalazku możliwy jest wpływ na działanie chłodzenia lub utrzymywanie w stałej temperatury pompy, przy czym nie nastąpi zwiększenie temperatury obudowy przestrzeni zasysania, przekraczającej niedopuszczalne granice. W przypadku zwiększenia obciążenia termicznego pompy, jedynie nieznacznie schłodzona obudowa przestrzeni zasysania rozszerza się razem z wirnikami. Nie występuje niebezpieczeństwo nabiegania. Regulację chłodzenia przeprowadza się korzystnie w ten sposób, że wielkość szczeliny w obudowie przestrzeni zasysania, w różnych warunkach pracy pozostaje zasadniczo bez zmiany. Jako wielkość regulowaną można zastosować przykładowo temperaturę zewnętrzną obudowy przestrzeni zasysania.

Jeśli próżniowa pompa śrubowa jest chłodzona powietrzem, wówczas strumień powietrza chłodzenia może być regulowany w zależności od położenia roboczego pompy, przykładowo za pomocą regulacji prędkości obrotowej wentylatora, który wytwarza strumień powietrza chłodzenia. Uzyskuje się to dzięki temu, że wentylator ma napęd niezależny od silnika napędowego pompy. Jeśli wentylator jest sprzężony z napędem pompy, wówczas regulację strumienia powietrza chłodzenia można przeprowadzić za pomocą zmiennych przysłon, dławików lub tym podobnych urządzeń. Jeśli pompa jest chłodzona powietrzem od zewnątrz, a jej wirniki są wyposażone w chłodzenie cieczą, wówczas korzystne jest umieszczenie wymiennika ciepła w strumieniu powietrza chłodzenia, w celu odprowadzenia ciepła, pobieranego od cieczy, przykładowo oleju. Jeśli w odniesieniu do kierunku przepływu powietrza chłodzenia, wymiennik ciepła jest umieszczony przed obudową przestrzeni zasysania, wówczas możliwe jest korzystne utrzymywanie pompy w stałej temperaturze. Jako wielkość regulowana może

PL 206 102 B1 służyć ponownie temperatura otoczenia obudowy przestrzeni zasysania; jako wielkość regulowaną stosuje się również temperaturę cieczy chłodzącej. Układy tego rodzaju umożliwiają przede wszystkim taką regulację chłodzenia pompy, że podczas eksploatacji szczelina między wirnikami a obudową pozostaje zasadniczo stała.

Ponadto korzystne jest, jeśli pompa jest wyposażona w wewnętrzne chłodzenie wirnika (cieczą) i chłodzenie obudowy (cieczą od zewnątrz), a także, jeś li oba układy chłodzenia są tak dopasowane do siebie w sposób regulowany, że we wszystkich położeniach roboczych pompy zachowana jest zasadniczo stała szczelina. Korzystne wyregulowanie stałej szczeliny przeprowadza się w ten sposób, że w zależności od zapotrzebowania na chłodzenie reguluje się ilość cieczy doprowadzonej do chłodzenia, schłodzonej przykładowo za pomocą wymiennika ciepła.

W celu przeprowadzenia wymaganej regulacji, konieczne jest zastosowanie czujników. W tym przypadku można zastosować czujniki temperatury, których sygnały są doprowadzane do centrali sterowania. Z kolei centrala sterowania reguluje intensywność chłodzenia, korzystnie w ten sposób, że szczelina pompy pozostaje zasadniczo stała. Zamiast jednego lub szeregu czujników temperatury można zastosować również czujnik odległościowy, który dostarcza bezpośrednich informacji o wielkości szczeliny.

Dalsze zalety i szczegóły przedmiotu wynalazku są uwidocznione w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia próżniową pompę śrubową, chłodzoną powietrzem, fig. 2 - próżniową pompę śrubową, chłodzoną powietrzem, fig. 3 - próżniową pompę śrubową, chłodzoną cieczą, a fig. 4 - próż niową pompę ś rubową , wyposaż oną w dwa ukł ady chł odzenia cieczą .

Na fig. 1-4 przedstawiona jest chłodzona próżniowa pompa śrubowa 1, jej obudowa przestrzeni zasysania 2, wirniki 3, szczelina 4 od strony ciśnieniowej między wirnikami 3 a obudową przestrzeni zasysania 2, wlot 5 i obudowa 6 mechanizmu/komory silnika, przylegająca do obudowy 2 z wirnikami 3. Schematycznie zaznaczono, że wirniki 3 wyposażone w gwinty, których skok i szerokość zarysu zmniejszają się w kierunku od strony ssącej do strony ciśnieniowej. Nie przedstawiono wylotu od strony ciśnieniowej. W obudowie 6 znajduje się komora mechanizmu 7, komora silnika 8 z silnikiem napędowym 9 i dalsza komora 10, która stanowi komorę łożyska (fig. 1) lub element składowy obiegu cieczy chłodzącej dla wirników 3 (fig. 2 i 3).

Wirniki 3 są wyposażone w wały 11, 12, które przechodzą przez komorę mechanizmu 7 i komorę silnika 8. Za pomocą ułożyskowania w przegrodach między przestrzenią zasysania a komorą mechanizmu 7 (przegroda 13), jak i komorą silnika 8 i komorą łożyska lub cieczy chłodzącej 10 (przegroda 11), wirniki 3 są ułożyskowane jednostronnie. Pomiędzy komorą mechanizmu 7 a komorą silnika 8 znajduje się przegroda 15. W komorze mechanizmu 7 znajduje się para kół zębatych 16, 17, powodująca synchroniczne obracanie wirników 3. Jednocześnie wał wirnika 11 stanowi wał napędowy silnika 9. Silnik 9 może posiadać również inny wał napędowy, różny od wałów 11, 12. W przypadku takiego rozwiązania, wał napędowy silnika 9 kończy się w komorze mechanizmu 1 i jest tam wyposażony w koło zębate, które zazębia się z jednym z synchronizujących kół zębatych 16, 17, lub z dalszym, nie przedstawionym, kołem zębatym wału 12.

W postaciach wykonania według fig. 1-3, chłodzenie obudowy 2 i 6 pompy 3 przeprowadza się za pomocą przepływu powietrza, wytworzonego przez wirnik 20 wentylatora 21. Do prowadzenia przepływu powietrza, wytworzonego przez wirnik 20 służy obudowa 22, otaczająca pompę 1, która jest otwarta w obszarze obu stron czołowych (otwory 23, 24). Wentylator 21 pracuje w ten sposób, że otwór 24 obudowy 22, od strony wentylatora/ silnika, stanowi otwór wlotowy powietrza.

W postaci wykonania według fig. 1 i 2, wentylator 21 posiada silnik napędowy 25, niezależny od silnika napędowego 9 pompy 1. Rozwiązanie to jest korzystne dla próżniowych pomp śrubowych, których silnik 9 jest ukształtowany jako silnik o biegunach dzielonych i tym samym jest hermetycznie zamknięty.

W przypadku postaci wykonania według fig. 3 i 4, wał 11 przechodzi przez komorę 10, zostaje wyprowadzony z obudowy 6 pompy 1 i na swoim wolnym końcu posiada wirnik 20 wentylatora 21.

Urządzenie sterujące jest przedstawione schematycznie na rysunku jako blok 26. Za pomocą przewodów przedstawionych linią przerywaną, jest ono połączone z czujnikami, które wysyłają sygnały żądanych wielkości nastawczych. Jako przykłady przedstawione są dwa czujniki temperatury 27 i 28 stosowane alternatywnie lub jednocześnie. Czujnik 27 wysyła sygnały, odpowiadające temperaturze obudowy 2. Jest on zamocowany korzystnie na obudowie 2 w obszarze strony ciśnieniowej wirników 3. Czujnik 28 znajduje się w komorze silnika 8 i wysyła sygnały, które odpowiadają temperaturze cieczy chłodzącej, względnie temperaturze oleju. Za pośrednictwem dalszych przewodów urządzenie sterujące

PL 206 102 B1 jest połączone odpowiednio z urządzeniami, za pomocą których reguluje się korzystnie chłodzenie pompy 1.

W postaci wykonania według fig. 1, reguluje się strumień powietrza, wytworzony przez wentylator 21. W tym celu urządzenie sterujące 26 jest połączone przewodem 29 z silnikiem napędowym 25. Odpowiednio do sygnałów wysyłanych przez jeden lub oba czujniki 27 i 28, przeprowadza się regulację prędkości obrotowej wirnika wentylatora 20. Ponieważ sygnały wysyłane przez czujnik 27 dostarczają informacji, odnoszących się do temperatury obudowy, a sygnały wysyłane przez czujnik 28 dostarczają informacji, odnoszących się do temperatury wirnika, to w przypadku zastosowania obydwu czujników można przeprowadzić regulację różnicową szczeliny 4.

W przypadku rozwiązania alternatywnego, zamiast obu czujników temperatury 27, 28 można zastosować tylko jeden czujnik 29, który znajduje się przykładowo w miejscu czujnika temperatury 27, a więc w obszarze strony ciśnieniowej obudowy pompy 2. W przypadku czujnika 29 chodzi o czujnik odległościowy, który bezpośrednio wysyła informacje o wielkości szczeliny 4 pompy. Czujniki tego rodzaju są znane. Do wytworzenia sygnałów czujników służą zmiany pojemności lub korzystnie zmiany prądu wirowego, jakie występują w zależności od wielkości szczeliny.

Jedynie w zależności od tego rodzaju czujnika 29 można sterować utrzymywaniem pompy 1 w stałej temperaturze, Przykładowo, jeśli podczas pracy pompy, wielkość szczeliny zmniejszy się wskutek tego, że wirniki 3 rozszerzają się, wówczas zmniejszone jest chłodzenie obudowy 2 z powodu redukcji ilości powietrza chłodzenia, wywołanej zmniejszeniem prędkości obrotowej wentylatora 20. Wskutek tego rozszerza się obudowa, dzięki czemu może być wyrównany ubytek wielkości szczeliny. Jeśli podczas pracy pompy 1, wielkość szczeliny ulegnie zwiększeniu, wówczas zwiększenie to może zostać wyrównane dzięki wzmocnieniu działania chłodzenia (kurczenie się obudowy 2).

Postać wykonania według fig. 2 różni się od postaci wykonania według fig. 1 tym, że pompa 1 jest wyposażona w chłodzenie cieczą dla wirników. Obieg cieczy chłodzącej dla chłodzenia wirników 4, 5 jest przedstawiony schematycznie. Tego rodzaju układy chłodzenia opisane są obszernie w niemieckich zgłoszeniach patentowych nr 197 45 161, 199 63 171.9 i 199 63 172.7. Wały 11 i 12 służą do przenoszenia czynnika chłodzącego (przykładowo oleju) i wirników 3. W przedstawionym przykładzie wykonania, czynnik chłodzący, wydostający się z wirników 3, zbiera się w komorze silnika 8. Stamtąd przewodem 31 jest doprowadzany do wymiennika ciepła 32. Wymiennik ciepła może być chłodzony powietrzem lub wodą. Jak to przedstawiono, szczególnie korzystne jest to, że strumień powietrza, wytworzony przez wentylator 21, absorbuje ciepło, pobrane przez ciecz chłodzącą w wirnikach 3. Ciecz opuszczająca wymiennik ciepła 32 jest doprowadzana przewodem 33 do komory 10. Stamtąd poprzez otwory, znajdujące się w wałach 11, 12, dociera ono w sposób szczegółowo nie przedstawiony do wirników 3, następnie przepływa przez kanały chłodzące i poprzez wały 11, 12 dociera z powrotem do komory silnika 8.

W celu umożliwienia regulacji chłodzenia cieczą, na fig. 2 przedstawione są dwa rozwiązania alternatywne dla wielkości sterowanej (opisane czujniki 27, 28) i dwa rozwiązania alternatywne, odnoszące się do regulowanego chłodzenia cieczą chłodzącą w wymienniku ciepła 32. Zgodnie z fig. 1, prędkość obrotową wirnika 20 wentylatora reguluje się w zależności od jednej z wielkości nastawczych. W przypadku drugiej alternatywy, w przewodzie znajduje się zawór regulacyjny 35, który określa ilość cieczy chłodzącej, przepływającej przez wymiennik ciepła na jednostkę czasu.

W przypadku rozwiązania według fig. 2, pompa 1 może być dodatkowo utrzymywana w stałej temperaturze przez strumień powietrza wentylatora 21. W tym przypadku korzystne jest umieszczenie wymiennika ciepła 32 i wentylatora 21 w obszarze otworu 24. Zaletą tego układu jest to, że strumień powietrza chłodzący obudowę 2 przestrzeni zasysania pompy 1 jest wstępnie ogrzany. Dzięki temu uzyskuje się to, że rozszerzalność cieplna obudowy 2 przestrzeni zasysania dopuszczalna jest w takim zakresie, że wirniki 3, osiągające stosunkowo wysokie temperatury podczas eksploatacji pompy 1, nie stykają się z obudową 2. Korzystnie, w celu polepszenia przewodności cieplnej, obudowa 2 i wirniki 3 są wykonane z aluminium. Ponadto, w celu polepszenia kontaktu cieplnego, obudowa 2 może być wyposażona w żebra.

Niezależnie od tego, czy strumień powietrza wytworzony przez wentylator 21 chłodzi tylko wymiennik ciepła 32 albo wymiennik ciepła 32 i obudowę 26 pompy, celowe jest umieszczenie wymiennika ciepła 32 przed wentylatorem, a tym samym zapewnienie osłony stykowej.

W przypadku rozwiązania według fig. 3, wirnik wentylatora 20 jest sprzężony z wałem silnika 11. Ponieważ próżniowe pompy śrubowe są eksploatowane zazwyczaj ze stałą prędkością obrotową, to nie ma już możliwości regulowania strumienia powietrza za pomocą wentylatora 21. W postaci wykonania

PL 206 102 B1 według fig. 3, do regulacji strumienia powietrza stosuje się regulowaną przysłonę, przykładowo przesłonę irysową, dławiki lub tym podobne urządzenia. Zaznaczona jedynie schematycznie przesłona 36 jest umieszczona między wirnikiem wentylatora 20 i wymiennikiem ciepła 32. Przesłona 36 jest połączona przewodem 37 z urządzeniem sterującym 26. Zgodnie z regulacją, opisaną na podstawie fig. 2, regulację ilości strumienia powietrza chłodzącego i/lub chłodzenia cieczy przeprowadza się za pomocą regulacji przekroju poprzecznego przepływu strumienia powietrza, korzystnie nastawienia na stałą wielkość szczeliny.

Zgodnie z postacią wykonania według fig. 3, obieg cieczy chłodzącej jest dodatkowo wyposażony w zawór termostatowy 38. Zawór 38 jest umieszczony w przewodzie 31 i korzystnie jest sterowany przez urządzenie 26. Zadaniem tego zaworu jest zamknięcie przewodu 31 w początkowej fazie eksploatacji pompy 1, w której ciecz chłodząca jeszcze nie uzyskała swojej temperatury roboczej, i doprowadzenie cieczy chłodzącej bezpośrednio do przewodu 33 poprzez przewód obejściowy 39, otaczający wymiennik ciepła. Gdy temperatura cieczy chłodzącej uzyska wartość temperatury roboczej, wówczas przewód 39 zostanie zamknięty, a przewód 31 otwarty (przedstawione położenie zaworu 38). Rozwiązanie z obejściem skraca fazę uruchamiania.

W przykładzie wykonania według fig. 4, próżniowa pompa śrubowa jest wyposażona w opisany powyżej układ chłodzenia wewnętrznego wirnika oraz w układ chłodzenia obudowy 41 cieczą. Posiada on płaszcz chłodzący 42, przykładowo wypełniony cieczą, znajdujący się w obszarze wylotu obudowy wirnika 2, w którym znajduje się wąż chłodzący 43, przez który przepływa właściwy czynnik chłodzący. W alternatywnej postaci wykonania, przez sam płaszcz chłodzący 42 może przepływać ciecz chłodząca.

W przedstawionym przykładzie wykonania, wylot układu chłodzenia obudowy jest połączony z komorą silnika 8, do której wpływa również ciecz chłodząca, wypływająca z układu wewnętrznego chłodzenia wirnika. Przewodem 31 ciecz chłodząca jest doprowadzona do wymiennika ciepła 32. Do niego jest przyłączony przewód 44 z zaworem 3/2-drogowym 45, który umożliwia ilościowe rozdzielenie zasilania cieczą chłodzącą na przewody 45 i 46. Przewód 45 jest połączony z wlotem układu wewnętrznego chłodzenia wirnika, a przewód 46 jest połączony z wlotem układu zewnętrznego chłodzenia obudowy 41. Zawór 45 jest zaworem regulacyjnym, który jest sterowany za pomocą układu sterowania 26.

W przykładzie wykonania według fig. 4, wentylator 20 i wymiennik ciepła 32 jest umieszczony w obszarze otworu 24 obudowy 22, podobnie jak w przypadku przykładu wykonania według fig. 2 i 3. Ponieważ nie jest już bezwzględnie konieczne chłodzenie strumieniem powietrza, w każdym razie do chłodzenia obudowy 6 silnika/mechanizmu, to wymiennik ciepła 31 i układ jego chłodzenia (powietrze z cieczy) może być umieszczony również w innym miejscu, niezależnie od silnika napędowego 9. Dla obu obwodów chłodzenia można umieścić również oddzielne wymienniki ciepła. Również nie jest konieczne umieszczenie obudowy 28.

Za pomocą postaci wykonania według fig. 4, podobnie jak zgodnie ze wszystkimi innymi przykładami wykonania, utrzymywanie w stałej temperaturze pompy 1 można przeprowadzić przede wszystkim dzięki temu, że szczelina pompy 4 pozostaje zasadniczo stała. Czujniki 27 i 28 wysyłają sygnały, które są zależne od temperatury obudowy 2, a także od wirników 3. W zależności od wysyłanych sygnałów następuje sterowanie zaworu 45 lub rozdzielenie ilości cieczy chłodzącej na oba układy chłodzenia.

Reasumując, dzięki cechom według wynalazku możliwe jest dalsze zwiększenie gęstości mocy. Pompa może mieć mniejsze wymiary i może pracować przy wyższych temperaturach powierzchni. Ponadto zewnętrzna obudowa 22, służąca do prowadzenia powietrza, posiada funkcję osłony stykowej. Korzystna okazała się taka regulacja układu chłodzenia względnie utrzymywania w stałej temperaturze, że w przypadku, gdy istnieją dwa układy chłodzenia (wewnętrzne chłodzenie wirnika, zewnętrzne chłodzenie obudowy), w przybliżeniu połowa ciepła, wytworzonego przez pompę, jest odprowadzana z każdego z układów chłodzących.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób utrzymywania w stał ej temperaturze próż niowej pompy ś rubowej, szczególnie jej obudowy przestrzeni zasysania, która to pompa posiada dwa wirniki, usytuowane w obudowie, przy czym do utrzymywania w stałej temperaturze obudowy służy strumień czynnika chłodzącego, którego temperaturę reguluje się w ten sposób w zależności od o wskazań czujników, że przy zróżnicowanym, termicznym obciążeniu pompy, szczelinę między wirnikami i obudową przestrzeni zasysania, zasadniczo utrzymuje się jako stałą, znamienny tym, że w przypadku strumienia czynnika chłodzącego dla obudowy przestrzeni zasysania (2) chodzi o strumień powietrza, który wytwarza się w wentylatorze (21) i który opływa obudowę przestrzeni zasysania (2) od zewnątrz.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że reguluje się liczbę obrotów wentylatora (21) lub wielkość przepływu powietrza.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że chłodzenie reguluje się w zależności od temperatury otoczenia obudowy (2) przestrzeni zasysania, lub temperatury wirników (3).
4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że pompę (1) utrzymuje się w stałej temperaturze od zewnątrz i tym, że wirniki chłodzi się od wewnątrz.
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że wirniki próżniowej pompy śrubowej (1) chłodzi się za pomocą cieczy.
6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że zewnętrzny wymiennik ciepła (32) dla cieczy chłodzącej chłodzi się za pomocą wymuszonego przepływu powietrza.
7. Sposób według zastrz. 4 albo 5, albo 6, znamienny tym, że próżniową pompę śrubową wyposaża się w chłodzenie cieczą, przeznaczone dla jej wirników (3), i tym, że obudowę przestrzeni zasysania (2) utrzymuje się w stałej temperaturze w zależności od temperatury czynnika chłodzącego.
8. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że oprócz wewnętrznego chłodzenia wirnika i utrzymywania w stałej temperaturze obudowy przestrzeni zasysania (2) stosuje się chłodzenie cieczą obudowy przestrzeni zasysania (2).
9. Sposób według zastrz. 4 albo 5, albo 6, albo 8, znamienny tym, że stosuje się zewnętrzny wymiennik ciepła (32), przez który, przepływa ciecz chłodząca układu chłodzenia wirników, o regulowanej wymianie ciepła, do regulacji utrzymywania w stałej temperaturze obudowy przestrzeni zasysania (2).
10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że reguluje się ilość cieczy, przepływającej przez wymiennik ciepła (32).
11. Sposób według zastrz. 8 albo 10, znamienny tym, że ciecz, wypływającą z wymiennika ciepła (32) doprowadza się zarówno do obiegu wewnętrznego chłodzenia wirnika i obiegu chłodzenia (41) obudowy, i tym że reguluje się ilości cieczy.
12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że do każdego obiegu chłodzenia przyporządkowuje się oddzielny wymiennik ciepła.
13. Sposób według zastrz. 4 albo 5, albo 6, albo 8, albo 10, znamienny tym, że ilość ciepła odprowadzona z obiegu chłodzenia wirnika i ilość ciepła odprowadzona z chłodzenia obudowy są w przybliżeniu jednakowe.
14. Próżniowa pompa śrubowa, z dwoma wirnikami, usytuowanymi w obudowie, przy czym do utrzymywania w stałej temperaturze obudowy służy strumień czynnika chłodzącego, którego temperatura regulowana jest w ten sposób w zależności od o wskazań czujników, że przy zróżnicowanym, termicznym obciążeniu pompy, szczelina między wirnikami i obudową przestrzeni zasysania, zasadniczo utrzymywana jest jako stała, przy czym w przypadku strumienia czynnika chłodzącego dla obudowy przestrzeni zasysania chodzi o strumień powietrza, znamienna tym, że na zewnątrz obudowy przestrzeni zasysania (2) znajduje się wentylator (21), wytwarzający strumień powietrza.
15. Pompa według zastrz. 14, znamienna tym, że wentylator (21), jest wyposażony w regulację prędkości obrotowej i regulację ilości powietrza.
16. Pompa według zastrz. 15, znamienna tym, że wentylator (21), silnik napędowy (9) dla pompy (1) i obudowa przestrzeni zasysania pompy (2) są umieszczone szeregowo w kierunku przepływu.
17. Pompa według zastrz. 14 albo 15, albo 16, znamienna tym, że przynajmniej obudowa przestrzeni zasysania (2) jest wyposażona w zewnętrzne żebra.
18. Pompa według zastrz. 14, znamienna tym, że obudowa (2) i wirniki (3, 4) są wykonane z aluminium.

PL 206 102 B1
19. Pompa według zastrz. 15, znamienna tym, że zewnętrzna obudowa (22) jest przeznaczona do prowadzenia powietrza chłodzącego, i tym, że wentylator (21) znajduje się po stronie wlotowej powietrza (24).
20. Pompa według zastrz. 17, znamienna tym, że jest wyposażona w wewnętrzny obieg chłodzenia wirnika cieczą.
21. Pompa według zastrz. 14 albo 20, znamienna tym, że do chłodzenia cieczy chłodzącej obieg chłodzenia wyposażony jest w jeden lub dwa wymienniki ciepła (32).
22. Pompa według zastrz. 21, znamienna tym, że obieg cieczy chłodzącej jest wyposażony w zawór regulacyjny (35).
23. Pompa według zastrz. 22, znamienna tym, że obieg cieczy jest wyposażony w zawór termostatyczny (38), który łączy przewód doprowadzający (31) z wlotem wymiennika ciepła (32) albo z przewodem obejściowym (39), otaczającym wymiennik ciepła (32).
24. Pompa według zastrz. 20 albo 23, znamienna tym, że jest wyposażona w obieg chłodzenia cieczą i chłodzenia.
25. Pompa według zastrz. 20 albo 23, znamienna tym, że jest wyposażona w obieg chłodzenia cieczą i chłodzenia powietrzem, a wentylator (21), służący do chłodzenia powietrzem, realizuje również chłodzenie wymiennika ciepła (32), służącego do chłodzenia cieczy.
26. Pompa według zastrz. 24, znamienna tym, że w kierunku przepływu powietrza chłodzącego, wymiennik ciepła (32) znajduje się przed wentylatorem (21).
27. Pompa według zastrz. 20 albo 25, znamienna tym, że dodatkowy obieg chłodzenia cieczą obudowy (41) znajduje się w obszarze końca obudowy pompy od strony ciśnieniowej.
28. Pompa według zastrz. 19 albo 25, znamienna tym, że wloty wewnętrznego obiegu chłodzenia wirnika i chłodzenia obudowy (41) są przyłączone poprzez zawór regulacyjny (47) do wylotu wymiennika ciepła.
29. Pompa według zastrz. 27, znamienna tym, że wyloty obiegu wewnętrznego chłodzenia wirnika i chłodzenia obudowy (41) uchodzą do komory silnika (8).