SE517211C2

SE517211C2 - Screw rotor type vacuum pump, has rotor bodies mounted on shafts with central cooling channels open at compressor part end only

Info

Publication number: SE517211C2
Application number: SE0002129A
Authority: SE
Inventors: Karlis Timuska; Leif Eriksson
Original assignee: Svenska Rotor Maskiner Ab
Priority date: 2000-06-07
Filing date: 2000-06-07
Publication date: 2002-05-07
Also published as: SE0002129D0; SE0002129L

Abstract

The rotor body shafts (8, 9) contain central cooling channels which are open only at the compressor part end. The pump (1) has a compressor part (2) with cooperating male and female rotor bodies (10, 11), an inlet port (28) for the gas being compressed, and an outlet port (29) for the compressed gas. An expansion part (3) of the pump has cooperating male and female rotor bodies (12, 13), an inlet port (34) for a compressed gas and an outlet port (35) for the expanded gas. The pump has two shafts for the rotor bodies, which are enclosed in a casing (4-6) formed by two intersecting cylinders. A partition wall (7) is provided between the rotor bodies in the compressor part and the rotor bodies in the expansion part.

Description

20 25 30 517 211_ 2 Ett syfte med denna uppﬁnning är att anvisa en vakuumpump, som drives av en expander och som förmår skapa ett betydligt större undertryck än denna kända vakuum- Pump- Enligt uppfinningen är föreliggande vakuumpump av skruvrotortyp och innefat- tar en kompressordel med en första hanrotorkropp och en med den första hanrotorkrop- pen samverkande första honrotorkropp och med en inloppsport för gas, som skall kom- primeras och en utloppsport för komprimerad gas, en expanderdel med en andra hanro- torkropp och en med den andra hanrotorkroppen samverkande andra honrotorkropp och med en inloppsport för gas under tryck från en tryckkälla och en utloppsport för expan- derad gas, en första gemensam axel för hanrotorkropparna, en andra gemensam axel för honrotorkroppama, ett rotorkropparna omgivande rotorhus i form av två varandra skärande cylindrar, en mellanvägg mellan de första rotorkropparna och de andra rotor- kropparna, vilken mellanvägg delar pumpen i kompressordelen och expanderdelen. An object of this invention is to provide a vacuum pump which is driven by an expander and which is capable of creating a much greater negative pressure than this known vacuum- Pump- According to the invention the present vacuum pump is of the screw rotor type and comprises a compressor part with a first male rotor body and a first female rotor body cooperating with the first male rotor body and with an inlet port for gas to be compressed and an outlet port for compressed gas, an expander part cooperating with a second male rotor body and a second cooperating with the second male rotor body. female rotor body and having an inlet port for gas under pressure from a pressure source and an outlet port for expanded gas, a first common shaft for the male rotor bodies, a second common shaft for the female rotor bodies, a rotor housing surrounding the rotor bodies in the form of two intersecting cylinders, a partition between the first rotor bodies and the second rotor bodies, which partition wall divides the pump into the compressor part and expander part.

Det utmärkande för uppfinningen är att axlarna uppvisar genomgående centrala kylkanaler. Andra viktiga särdrag framgår av de av huvudkravet beroende kraven.The characteristic of the invention is that the shafts have central cooling channels throughout. Other important features appear from the requirements dependent on the main requirement.

Uppﬁnningen beskrivs närmare med hjälp av ritningen, på vilken ﬁgur 1 visar schematiskt visar en skruvkompressor i horisontalsnitt, ﬁgur 2 visar schematiskt ett snitt genom kompressom i ﬁgur 1 utmed linjen II; ﬁgur 3 visar schematiskt i horisontalsnitt föreliggande vakuumpump, ﬁgur 4 visar ett snitt genom en rotoraxel med en central kanal, i vilken en insats är placerad.The invention is described in more detail with the aid of the drawing, in which Figure 1 schematically shows a screw compressor in horizontal section, Figure 2 schematically shows a section through the compressor in Figure 1 along line II; Fig. 3 shows diagrammatically in horizontal section the present vacuum pump, Fig. 4 shows a section through a rotor shaft with a central channel, in which an insert is placed.

En kortfattad beskrivning av uppbyggnad och arbetsprincip hos en skruvkom- pressor ges med hänvisning till ﬁg. 1 och 2.A brief description of the structure and working principle of a screw compressor is given with reference to ﬁ g. 1 and 2.

Ett par i varandra ingripande skruvrotorer 101, 102 är roterbart anordnade i ett arbetsrum begränsat av två ändväggar 103, 104 och en mantelvägg 105, som sträcker sig mellan dessa. Mantelväggen 105 har en form, som i huvudsak motsvarar den hos två varandra skärande cylindrar, såsom framgår av ﬁg. 2. Varje rotor 101 , 102 har ett ﬂertal lober 106 resp. 107 och mellanliggande spår 111 resp. 112, vilka sträcker sig i en helix- linje längs rotorn. En rotor 101 är av hanrotortyp med större delen av varje lob 106 belä- gen utanför delningscirkeln och den andra rotorn 102 är av honrotortyp med större delen av varje lob 107 belägen innanför delningscirkeln. Honrotorn 102 har vanligen ﬂer lober än hanrotorn 101. En vanlig kombination är att hanrotorn 101 har 4 lober och honrotorn 102 har 6 lober. l: .Zlïlš HE 'ålllllïl“l'ïíš" o bonus o 10 15 20 25 30 517 211 3 Den för komprimering avsedda gasen, vanligen luft, tillförs kompressoms arbets- rum genom en inloppsport 108 och komprimeras sedan i V-formiga arbetskamrar, som bildas mellan rotorerna och arbetsrurnmets väggar. Varje arbetskammare förﬂyttar sig mot höger i ﬁg. 1 då rotorema 101, 102 roterar. Volymen hos en arbetskammare minskar då kontinuerligt under den senare delen av sin cykel, efter det att kommunikation med inloppsporten 108 har skurits av. Därigenom komprimeras gasen och den komprimerade gasen länmar kompressom genom en utloppsport 109. Förhållandet mellan utloppstryck- et och inloppstrycket är bestämt av det inbyggda volymförhållandet mellan en arbets- kamrnares volym omedelbart efter det att dess kommunikation med inloppsporten 108 har skurits av och dess volym när den börjar kommunicera med utloppsporten 109.A pair of interlocking screw rotors 101, 102 are rotatably arranged in a working space bounded by two end walls 103, 104 and a jacket wall 105 extending therebetween. The jacket wall 105 has a shape which substantially corresponds to that of two intersecting cylinders, as shown in ﬁ g. Each rotor 101, 102 has a number of lobes 106 resp. 107 and intermediate tracks 111 resp. 112, which extend in a helical line along the rotor. One rotor 101 is of the male rotor type with most of each lobe 106 located outside the pitch circle and the other rotor 102 is of the female rotor type with most of each lobe 107 located inside the pitch circle. The female rotor 102 usually has more lobes than the male rotor 101. A common combination is that the male rotor 101 has 4 lobes and the female rotor 102 has 6 lobes. l: .Zlïlš HE 'ålllllïl "l'ïíš" o bonus o 10 15 20 25 30 517 211 3 The gas intended for compression, usually air, is supplied to the working room of the compressor through an inlet port 108 and is then compressed in V-shaped working chambers, Each working chamber moves to the right in ﬁ g. 1 as the rotors 101, 102. Rotate. The volume of a working chamber then decreases continuously during the latter part of its cycle, after communication with the inlet port 108 has been cut off. Thereby, the gas is compressed and the compressed gas discharges the compressor through an outlet port 109. The ratio of the outlet pressure to the inlet pressure is determined by the built-in volume ratio of a working chamber volume immediately after its communication with the inlet port 108 has been cut off and it starts communicating with the outlet port 109.

En skruvexpander har motsvarande principiella uppbyggnad och fungerar på motsvarande sätt. Inloppet till expandem är ansluten till en högtryckskälla och utloppet mynnar vanligen till omgivande atmosfär.A screw expander has a corresponding basic structure and works in a corresponding way. The inlet to the expander is connected to a high pressure source and the outlet usually opens into the surrounding atmosphere.

Iﬁgur 3 betecknar 1 en utföringsforrn av föreliggande vakuumpump 1, som inne- fattar en kompressordel 2 och en expanderdel 3, vilka är anordnade i ett gemensamt hus.In Fig. 3, 1 denotes an embodiment of the present vacuum pump 1, which comprises a compressor part 2 and an expander part 3, which are arranged in a common housing.

Huset innefattar en mantelvägg 4, som har formen av två varandra skärande cylindrar och en första och en andra ändvägg 5 respektive 6. Kompressordelen 2 är skild från ex- panderdelen 3 av en mellanvägg 7 på avstånd från ändväggarna 5, 6.The housing comprises a jacket wall 4, which has the shape of two intersecting cylinders and a first and a second end wall 5 and 6, respectively. The compressor part 2 is separated from the expander part 3 by a partition wall 7 at a distance from the end walls 5, 6.

Vakuumpumpen 1 uppvisar en första axel 8 och en andra axel 9, vilka är lagrade i ändväggarna 5, 6 och går genom var sin öppning 14, 15 i mellanväggen 7.The vacuum pump 1 has a first shaft 8 and a second shaft 9, which are mounted in the end walls 5, 6 and pass through respective openings 14, 15 in the partition wall 7.

En första hanrotorkropp 10 är anordnad på den första axel 8 och sträcker sig mellan den första ändväggen 5 och mellanväggen 7, vilka väggar tillsammans med mantelväggen 4 bildar kompressordelens 2 hölje. En första honrotorkropp 11 är anord- nad på den andra axeln 9 och sträcker sig mellan den första ändväggen 5 och mellanväg- gen 7. Dessa rotorkroppar 10, 11 samverkar med varandra och uppvisar endast ett ringa spel till den första ändväggen 5 respektive mellanväggen 7.A first male rotor body 10 is arranged on the first shaft 8 and extends between the first end wall 5 and the partition wall 7, which walls together with the jacket wall 4 form the housing of the compressor part 2. A first female rotor body 11 is arranged on the second shaft 9 and extends between the first end wall 5 and the partition wall 7. These rotor bodies 10, 11 interact with each other and have only a small play to the first end wall 5 and the partition wall 7, respectively.

I expanderdelen 3 ﬁnns på liknande sätt en andra hanrotorkropp 12 på den första axeln 8 och en andra honrotorkropp 13 på den andra axeln 9, vilka rotorkroppar 12, 13 samverkar med varandra och sträcker sig mellan mellanväggen 7 och den andra ändväg- gen 6 med endast ringa spel till dessa väggar.In the expander part 3 ﬁ there is similarly a second male rotor body 12 on the first shaft 8 and a second female rotor body 13 on the second shaft 9, which rotor bodies 12, 13 co-operate with each other and extend between the partition wall 7 and the second end wall 6 with only call games to these walls.

Kompressordelen 2 är försedd med en inloppsport 28, som är anslutbar till ett rum som skall evakueras. Vidare är kompressordelen 2 försedd med en axiell utlopps- port 29, som via en utloppskanal 30 i mantelväggen förbinder denna med omgivande atmosfär. lïÜlï 111111 lll flllïlššlïïlšš Ilï "'11" 10 15 20 25 30 517 211 4 Mantelväggen 4 av kompressordelen 2 är även försedd med en radiell extra ut- .n = oo - . 22 !°! 2 nu ' ' ' loppsport 31 mellan inloppsporten 28 och den axiella utloppsporten 29. Denna radiella utloppsport 31 är inte erforderlig för vakuumpumpens 1 drift. Den ingår i en föredragen utföringsform för att förbättra vakuumpumpens 1 kapacitet i evakueringens första skede, när trycket i det rum, som skall evakueras har sitt största värde. Den radiella utlopps- porten 31 har forrnen av en radiell kanal, i vilken en tryckbelastad kolv 32 är rörlig en- dast i axiellt led. Kolven 32 är låst mot vridning omkring sin egen axel på känt sätt. En förbindelsekanal 33 förbinder den radiella utloppsporten 31 med kompressordelens 2 axiella utloppsport 29. Kolvens 32 närmast rotorkroppen belägna ände är krökt på sam- ma sätt som mantelväggen 4 och bildar tillsammans med den omgivande mantelväggen 4 en enhetlig yta när den radiella utloppsporten 31 är stängd. Se det i ﬁgur 3 visade lä- get. I detta läge blockeras även den radiella utloppsportens 31 förbindelse med utlopps- kanalen 33 av kolven 32. I sitt andra ändläge har kolven 32 förskjutits så långt från ro- torkroppen, att utloppsporten står i förbindelse med utloppskanalen 30 via förbindelse- kanalen 33.The compressor part 2 is provided with an inlet port 28, which is connectable to a room to be evacuated. Furthermore, the compressor part 2 is provided with an axial outlet port 29, which connects it to the surrounding atmosphere via an outlet channel 30 in the jacket wall. lïÜlï 111111 lll flllïlššlïïlšš Ilï "'11" 10 15 20 25 30 517 211 4 The jacket wall 4 of the compressor part 2 is also provided with a radial extra outlet. 22! °! 2 now has an outlet port 31 between the inlet port 28 and the axial outlet port 29. This radial outlet port 31 is not required for the operation of the vacuum pump 1. It is part of a preferred embodiment for improving the capacity of the vacuum pump 1 in the first stage of the evacuation, when the pressure in the room to be evacuated has its greatest value. The radial outlet port 31 has the form of a radial channel, in which a pressure-loaded piston 32 is movable only in the axial direction. The piston 32 is locked against rotation about its own axis in a known manner. A connecting channel 33 connects the radial outlet port 31 to the axial outlet port 29 of the compressor part 2. The piston 32 closest to the rotor body is curved in the same way as the jacket wall 4 and together with the surrounding jacket wall 4 forms a uniform surface when the radial outlet port 31 is. See the mode shown in Figure 3. In this position, the connection of the radial outlet port 31 to the outlet channel 33 is also blocked by the piston 32. In its second end position, the piston 32 has been displaced so far from the rotor body that the outlet port communicates with the outlet channel 30 via the connection channel 33.

Varje axel 8, 9 är försedd med en central kanal 24 respektive 25, som är öppen i sin första ände och tillsluten i sin andra ände. Den första änden är den ände, som skjuter in i den första ändväggen 5. Den centrala kanalen 24 respektive 25 sträcker sig fram till den andra ändväggens 6 inre begränsningsyta men kan vara något längre eller kortare.Each shaft 8, 9 is provided with a central channel 24 and 25, respectively, which is open at its first end and closed at its second end. The first end is the end which projects into the first end wall 5. The central channel 24 and 25, respectively, extend to the inner limiting surface of the second end wall 6 but may be slightly longer or shorter.

Från den centrala kanalen 24 respektive 25 i den slutna änden utgår radiella kanaler 26 respektive 27 till utsidan av de andra rotorkropparna 12, 13 mellan lobema. Dessa radi- ella 26, 27 kanaler beﬁnner sig nära den andra ändväggen 6 och är i ﬁgur 3 visade med streckade linjer. Dessa radiella kanaler är tydligare åskådliggjorda i ﬁgur 4.From the central channel 24 and 25, respectively, at the closed end, radial channels 26 and 27, respectively, extend to the outside of the other rotor bodies 12, 13 between the lobes. These radial 26, 27 channels are located near the second end wall 6 and are shown in Figure 3 in broken lines. These radial channels are more clearly illustrated in Figure 4.

Vakuumputnpen 1 är vidare försedd med en första inloppsport 34 för gas under tryck till expanderdelen 3 och, enligt en föredragen utföringsform, med en andra in- loppsport 42, som är lokaliserat nedströms den första inloppsporten 34. Denna andra inloppsport 42 den har förbindelse med expanderdelen 3 där den expanderade volymen mellan gängorna är större än den gängvolym som är i förbindelse med den första in- loppsporten 34. Den andra inloppsporten 42 möjliggör att expanderdelen kan överföra ett högre drivmoment till kompressordelen 2. Vidare finns en expanderutloppsport 35.The vacuum outlet 1 is further provided with a first inlet port 34 for gas under pressure to the expander part 3 and, according to a preferred embodiment, with a second inlet port 42, which is located downstream of the first inlet port 34. This second inlet port 42 is connected to the expander part. 3 where the expanded volume between the threads is larger than the volume of thread connected to the first inlet port 34. The second inlet port 42 enables the expander part to transmit a higher drive torque to the compressor part 2. Furthermore, there is an expander outlet port 35.

Denna utloppsport 35 är ansluten till en eller ﬂera kylkanaler 36 i mantelväggen 4 om- kring kompressordelen 2. Dessa kylkanaler 36 är företrädesvis så anordnade i mantel- väggen att deras kylkapacitet är koncentrerad nära kompressordelens utloppsport 29, där trycket och därmed även temperaturen är högst. Kylkanalema 36 har ett utlopp 43 till lll TfÉlIlllIl"lï'líZlï“ Ill ' Ilï' E ll' lšlllšl 10 15 20 25 30 517 211 5 omgivningen. Som utlopp från expanderdelen 3 tjänstgör även de tidigare beskrivna ra- diella kanalerna 26, 27 till de axiella kanalerna 24, 25 i axlarna 8 respektive 9. Kylkana- len 36 och de radiella kanalema 26, 27 är så utfonnade och dimensionerade, att man uppnår optimal kylning av kompressordelen 2.This outlet port 35 is connected to one or more cooling channels 36 in the jacket wall 4 around the compressor part 2. These cooling channels 36 are preferably arranged in the jacket wall so that their cooling capacity is concentrated near the outlet port 29 of the compressor part, where the pressure and thus also the temperature is highest. The cooling ducts 36 have an outlet 43 to the environment. The outlet ducts 26, 27 to the previously described radial ducts 26, 27 to the axial channels 24, 25 in the shafts 8 and 9, respectively. The cooling channel 36 and the radial channels 26, 27 are designed and dimensioned in such a way that optimal cooling of the compressor part 2 is achieved.

Den första axeln 8 skjuter in i en öppning 16 i den första ändväggen 5 och den andra axeln skjuter in i en motsvarande öppning 17 i samma ändvägg 5. Närmast rotor- kroppama 10, 11 ﬁnns omkring varje axel två på avstånd från varandra anordnade tät- ningar 18, 19. Från en spalt 20, som uppkommer mellan dessa tätningar 18, 19 utgår en första kanal 21, vars andra ände företrädesvis mynnar i en sluten arbetskamrnare (stängd gänga) av kompressom eller i kompressorns utloppsport 29.The first shaft 8 projects into an opening 16 in the first end wall 5 and the second shaft projects into a corresponding opening 17 in the same end wall 5. Closest to the rotor bodies 10, 11 there are two closely spaced sealing axes around each shaft. 18, 19. From a gap 20, which arises between these seals 18, 19, a first channel 21 emanates, the second end of which preferably opens into a closed working chamber (closed thread) of the compressor or into the outlet port 29 of the compressor.

På större avstånd från kompressordelens 2 rotorkroppar finns på varje axel 8, 9 ytterligare två på avstånd från varandra anordnade yttre tätningar 37 , 38 och mellan des- sa yttre tätningar 37, 38 ﬁnns ett lager 39, till exempel ett rullager. Ett utrymme 40 är anordnat mellan den yttre 18 av de närmast rotorkroppama belägna tätningarna 18, 19 och den inre 38 av de två yttre tätningama 37 , 38. Detta utrymme 40 står via en andra kanal 41 i förbindelse med omgivande atmosfär.At greater distances from the rotor bodies of the compressor part 2 there are on each shaft 8, 9 two further spaced outer seals 37, 38 and between these outer seals 37, 38 there is a bearing 39, for example a roller bearing. A space 40 is arranged between the outer 18 of the seals 18, 19 located closest to the rotor bodies and the inner 38 of the two outer seals 37, 38. This space 40 communicates with the surrounding atmosphere via a second channel 41.

Axlamas 8, 9 andra ändar skjuter in i öppningar 22, 23 i den andra ändväggen 6, där de är lagrade och omgivna av tätningar på konventionellt sätt. Eftersom prestanda för tätningar-na omkring axeln 8, 9, som skjuter in i öppningar-na 22, 23 där är av mindre betydelse beskrivs dessa ej.The other ends of the shafts 8, 9 project into openings 22, 23 in the second end wall 6, where they are stored and surrounded by seals in a conventional manner. Since the performance of the seals around the shaft 8, 9 projecting into the openings 22, 23 there is of minor importance, these are not described.

Figur 4 visar ett längdsnitt genom axeln 8 med rotorkropparna 10, 12. Den cen- trala kanalen 24 utgår från den i ﬁguren vänstra änden, i vilken en utloppsporten 45 be- ﬁnner sig och sträcker sig genom axeln 8 förbi både rotorkroppen 10 och 12. Den cen- trala kanalen är tillsluten i den i figuren högra änden i höjd med rotorkroppens 12 i ﬁgu- ren högra ände. I den högra delen av rotorkroppen 12 är de radiella kanalerna 26 anord- nade, vilka förbinder den centrala kanalen 24 med rotorkroppens 12 arbetskarrnnare i närheten av utloppsporten 35 (ﬁgur 3). I den centrala kanalen 24 ﬁnns en turbulenshö- j ande insats 44. Denna insats 44 är anordnad i den delen av axeln 8, där kompressorde- len 2 utvecklar den största värmemängden, det vill säga i närheten av den axiella ut- loppsporten 29. Motsvarande insats 44 finns även i den andra axelns 9 radiella kanal 25. insatserna kan exempelvis vara spiralformade element tillverkade av polymermaterial.Figure 4 shows a longitudinal section through the shaft 8 with the rotor bodies 10, 12. The central channel 24 starts from the left end of the shaft, in which an outlet port 45 is located and extends through the shaft 8 past both the rotor body 10 and 12. The central channel is closed at the right-hand end in the figure at the height of the rotor body 12 at the right-hand end of the ﬁ. In the right part of the rotor body 12, the radial channels 26 are arranged, which connect the central channel 24 to the working core of the rotor body 12 in the vicinity of the outlet port 35 (ﬁgur 3). In the central duct 24 there is a turbulence-raising insert 44. This insert 44 is arranged in the part of the shaft 8, where the compressor part 2 develops the largest amount of heat, i.e. in the vicinity of the axial outlet port 29. Corresponding insert 44 is also present in the radial channel 25 of the second shaft 9, the inserts may, for example, be helical elements made of polymeric material.

Dessa insatser förbättrar värmeöverföring av kall gas till axeln och därmed rotorkrop- parna 10, 12. lll 'flfllïilïí šlIï Ii' i» Iïﬁllï] iilllïl l n n c o n Oona los 000: 10 15 20 25 30 517 21 1 _? sïï..="="1= 6 . . . . _ . .These inserts improve the heat transfer of cold gas to the shaft and thus the rotor bodies 10, 12. lll 'flfllïilïí šlIï Ii' i »Iï ﬁ llï] iilllïl l n n c o n Oona los 000: 10 15 20 25 30 517 21 1 _? sïï .. = "=" 1 = 6. . . . _. .

Kompressordelens hanrotorkropp 10 och expanderdelens 3 hanrotorkropp 12 liksom kompressordelens honrotorkropp 11 och expanderdelens 3 honrotorkropp 13 kan utföras med samma diameter, proﬁl och gängstigning, så att de kan fräsas eller slipas i samma utrustning. Hanrotorkroppen 10 respektive 12 liksom honrotorkropparna 11, 13 för kompressom respektive för expandem kan de vara framställda av ett arbetsstycke eller vara framställda av skilda arbetsstycken och därefter sammansatta, så att de bildar en enhet på samma sätt som om de vore framställda av ett arbetsstycke.The male rotor body 10 of the compressor part and the male rotor body 12 of the expander part 3 as well as the female rotor body 11 of the compressor part and the female rotor body 13 of the expander part 3 can be made with the same diameter, profile and thread pitch, so that they can be milled or ground in the same equipment. The male rotor bodies 10 and 12, respectively, as well as the female rotor bodies 11, 13 for the compressor and for the expander, respectively, may be made of a workpiece or be made of separate workpieces and then assembled so as to form a unit in the same way as being made of a workpiece.

Vid drift av föreliggande vakuumpump 1 är kompressordelens 2 inloppsport 28 ansluten till det rum som skall evakueras och expanderdelens 3 första inloppsport 34 är ansluten till källan för tryckluft. Den andra inloppsporten 42 är stängd av en icke visad ventil. Vidare är kolven 32 i den radiella utloppsporten 31 av kompressordelen 2 be- lastad med ett sådant tryck, att kolven beﬁnner sig i det i ﬁgur 3 visade läget, det vill säga kolven ligger med ringa spel an mot den första rotorkroppen 10, 11.During operation of the present vacuum pump 1, the inlet port 28 of the compressor part 2 is connected to the room to be evacuated and the first inlet port 34 of the expander part 3 is connected to the source of compressed air. The second inlet port 42 is closed by a valve (not shown). Furthermore, the piston 32 in the radial outlet port 31 is loaded by the compressor part 2 with such a pressure that the piston settles in the position shown in Figure 3, i.e. the piston rests with little play against the first rotor body 10, 11.

Den genom expanderdelen 3 tillförda tryckluften expanderas och driver därvid kompressordelens rotorkroppar 10, 11 via de gemensamma axlarna 8 respektive 9. Den expanderade luften är kall och lämnar expanderdelen 3 via utloppsporten 35 och via de radiella kanalema 26 i rotorkropparna 12, 13.The compressed air supplied through the expander part 3 is expanded and thereby drives the rotor bodies 10, 11 of the compressor part via the common shafts 8 and 9, respectively. The expanded air is cold and leaves the expander part 3 via the outlet port 35 and via the radial channels 26 in the rotor bodies 12, 13.

Den del av den expanderade luften som länmar expanderdelen 3 genom utlopps- porten 35 strömmar genom kylkanalen 36, där den kyler kompressordelens 2 mantel- vägg, speciellt i den närmast utloppsporten 29 belägna delen och lärrmar dessa genom utloppet 43. I denna del är trycket i kompressordelen högst och har även den högsta temperaturen.The part of the expanded air which leaves the expander part 3 through the outlet port 35 flows through the cooling duct 36, where it cools the jacket wall of the compressor part 2, especially in the part located closest to the outlet port 29, and screens them through the outlet 43. In this part the pressure in the compressor part highest and also has the highest temperature.

Den del av den expanderade luften som lärnnar expanderdelen 3 genom de radi- ella kanalerna 26, 27, strömmar genom de axiella kanalema 24 respektive 25, och kyler rotorkroppama, speciellt rotorkropparna 10, 11 i kompressordelen 2. Denna luft lämnar de axiella kanalema 24, 25 genom portar i axlarnas ändar.The part of the expanded air which teaches the expander part 3 through the radial channels 26, 27, flows through the axial channels 24 and 25, respectively, and cools the rotor bodies, in particular the rotor bodies 10, 11 in the compressor part 2. This air leaves the axial channels 24, Through ports at the ends of the shafts.

Den genom inloppsporten 28 av kompressordelen 2 insugna luften komprimeras och lämnar kompressordelen genom utloppsporten 29.The air drawn in through the inlet port 28 of the compressor part 2 is compressed and leaves the compressor part through the outlet port 29.

Vid igångsättning av evakueringen har trycket i rummet det högsta värdet, vilket betyder, att det erforderliga drivmomentet från expandem har då sitt högsta värde. Ett sätt att höja drivmomentet i början av en evakuering är att tillföra tryckluft även till den andra inloppsporten.When starting the evacuation, the pressure in the room has the highest value, which means that the required driving torque from the expander then has its highest value. One way to increase the driving torque at the beginning of an evacuation is to supply compressed air to the other inlet port as well.

I stället för att på angivet sätt höja expanderdelens 3 drivmoment i början av en evakuering, kan man enligt en föredragen utföringsform utnyttja de radiella utloppspor- -\ .lt flš" šššlll Il lšllšllëlišlâš Il een :coon 10 15 20 25 517 211 7 ten 31 med den tryckbelastade kolven 32. Eftersom inloppstrycket i inloppsporten 28 är högst i början av en evakuering och sjunker med tiden, kommer vid ett viss förbestämt tryck i en sluten arbetskammare av kompressordelen 2 kolven 32 att tryckas ut i riktning från rotorkroppen 10, 11. När detta sker, öppnas förbindelsekanalen 33, så att gas, som endast partiellt är komprimerad i kompressordelen 2, kan strömma ut genom utloppska- nalen 30. Genom detta sätt minskas effektbehovet för evakueringen. När nimmet har ett förbestämt lägre tryck kommer kompressionen i den arbetskamrnare, som är i förbindel- se med den radiella utloppsporten 31 ha nått ett värde, vars tryckkraft på kolven 32 un- derstiger kraften, som verkar på kolven 32. Därigenom kommer kolven 32 att förﬂytta sig till det på ritningen visade läget. Den till kompressordelen inkommande gasen kom- mer då att komprimeras fullt och lämna kompressom genom utloppsporten 29.Instead of increasing the drive torque of the expander part 3 at the beginning of an evacuation, according to a preferred embodiment, the radial outlet tracks can be utilized in the same way. with the pressure-loaded piston 32. Since the inlet pressure in the inlet port 28 is highest at the beginning of an evacuation and decreases with time, at a certain predetermined pressure in a closed working chamber of the compressor part 2 the piston 32 will be pushed out in the direction from the rotor body 10, 11. this takes place, the connecting duct 33 is opened, so that gas, which is only partially compressed in the compressor part 2, can flow out through the outlet duct 30. In this way the power requirement for the evacuation is reduced. which is in communication with the radial outlet port 31 has reached a value whose compressive force on the piston 32 is less than the force acting on the piston 32. Thereby, k olven 32 to move to the position shown in the drawing. The gas entering the compressor part will then be fully compressed and leave the compressor through the outlet port 29.

Enligt en speciellt töredragen utföringsforrn kan man använda sig av både den radiella utloppsporten 31 med den tryckbelastade kolven 32 i kompressorn och av den andra inloppsporten 42 till expanderdelen 3.According to a particularly dry embodiment, use can be made of both the radial outlet port 31 with the pressure-loaded piston 32 in the compressor and of the second inlet port 42 of the expander part 3.

Av samma skäl har man utrymmet 40 mellan den yttre 18 av de närmast rotor- kroppama 10, 11 belägna tätningarna 18, 19 och den inre 38 av de två yttre tätningarna 37, 38. Eftersom detta utrymme 40 står i förbindelse med den omgivande atmosfären har man på bägge sidor om lagret 39 atmosfárstryck. Detta medför att de lagren 39 ﬂanke- rande tätningarna 37, 38 kan vara av enklare och därmed billigare slag.For the same reason, one has the space 40 between the outer 18 of the seals 18, 19 located closest to the rotor bodies 10, 11 and the inner 38 of the two outer seals 37, 38. Since this space 40 communicates with the surrounding atmosphere, man on both sides of the warehouse 39 atmospheric pressures. This means that the bearings 39 38 anchoring seals 37, 38 can be of a simpler and thus cheaper type.

Eftersom spalten 20 mellan tätnigarna 18, 19 står i förbindelse med kompressoms utloppsport 29 eller med en sluten arbetskamrnare av kompressordelen 2, i vilken sluten arbetskammare trycket är högre, minskar gasläckage i utrymmet 40 träger in i kompres- sordelen 2.Since the gap 20 between the seals 18, 19 communicates with the outlet port 29 of the compressor or with a closed working chamber of the compressor part 2, in which closed working chamber the pressure is higher, gas leakage in the space 40 bearing into the compressor part 2 decreases.

För att höja den kalla luftens kylning av rotorkroppama ﬁnns i de axiella kana- lerna 24, 25 turbulenshöj ande insatser 44, till exempel helixformade spiraler. Dessa in- satser 44 består av exempelvis ett polymerrnaterial. Sådana anordningar är kända. ïïšišl lll llllllišiï?In order to increase the cooling of the rotor bodies by the cold air, turbulence-increasing inserts 44, for example helical spirals, are provided in the axial channels 24, 25. These inserts 44 consist of, for example, a polymeric material. Such devices are known. ïïšišl lll llllllišiï?

Claims

10 15 20 25 30 51; 7 211 Patent claims

A screw rotor-type vacuum pump (1) comprising a compressor part (2) with a first male rotor body (10) and a first female rotor body (1 1) cooperating with the first male rotor body (10) and with a gas inlet port (28) to be compressed and an outlet port (29) for compressed gas, an expander part (3) with a second male rotor body (12) and a second female rotor body (13) cooperating with the second male rotor body (12) and with an inlet port (34) for gas under pressure from a pressure source and an outlet port (35) for expanded gas, a first common shaft (9) for the male rotor bodies, a second common shaft (11) for the female rotor bodies, a rotor housing (4, 1, 1, 12, 13) surrounding the rotor bodies (4, 5, 6) in the form of two intersecting cylinders, a partition wall (7) between the first rotor bodies (10, 11) and the second rotor bodies (12, 13), which partition wall (7) divides the vacuum pump (1) in the compressor part (2) and the expander part (3), characterized in that the shafts (8, 9) have cooling channels (24 and ve 25), which are open at the shaft end of the compressor part (2).

Vacuum pump according to Claim 1, characterized in that the cooling channels (24, 25) are connected to the outlet port (35) of the expander part (3).

Vacuum pump according to Claim 1, characterized in that the jacket wall (4) of the rotor housing has at least in the compressor part (2) cooling channels (36) which are connected to the outlet port (35) of the expander part (3).

Vacuum pump according to Claim 1, characterized in that the expander part (3) has a second inlet port (42) which is located downstream of the first inlet port (34).

Vacuum pump according to Claim 4, characterized in that the second inlet port (42) of the expander part (3) is closable.

Vacuum pump according to claim 1, characterized in that the compressor part (2) has a second outlet port (31), which is located upstream of the first outlet port (29).

Vacuum pump according to Claim 6, characterized in that the second outlet port (31) of the compressor part (2) is closable.

Vacuum pump according to Claim 1 or 2, characterized in that the axial cooling ducts (24, 25) are provided with turbulence-increasing inserts (44). Ii “lillílšš šï'l ~ ï '" | š' "ål h ÉJEEÉ * 10 15 20 5179 211

Vacuum pump according to Claim 8, characterized in that the inserts (44) are helical.

Vacuum pump according to Claim 8 or 9, characterized in: from the fact that the inserts (44) are made of polymeric material.

Vacuum pump according to Claim 1, characterized in that the high-pressure end of the compressor part (2) and the high-pressure end of the expander part (3) lie on opposite sides of the partition wall (7).

Vacuum pump according to claim 1, wherein the shafts (8, 9) of the pump are arranged in bearings (39), which are anchored by bearing seals (37, 38), and wherein compressor seals (18, 19) surround the shafts (8, 9) between the inner (38) of the bearing seals (37, 38) and the rotor bodies (10, 11), characterized by a space (40) between the inner (38) of the bearing seals and the outer of the compressor seals (18, 19), which space (40) communicates with the surrounding atmosphere.

Vacuum pump according to claim 1, wherein the shafts (8, 9) of the pump are arranged in bearings (39), which are anchored by bearing seals (37, 38), and wherein compressor seals (18, 19) surround the shafts (8, 9) between the interior (38) of the bearing seals (37, 38) and the rotor bodies (10, 1 1), characterized in that the two compressor seals (18, 19) on the inlet side of the compressor part (2) are spaced apart from each other and that the shaft (8, 9) between these seals (18, 19) is in communication with the outlet port (29) of the compressor part (2) or with a closed thread in the compressor part (2). fl “iiišlll lll l ﬂ íšllï Él" i!