TWI513903B - 螺旋真空泵 - Google Patents

Description

螺旋真空泵

本發明係有關於一種螺旋真空泵，其較佳地可供相對於大氣而壓縮一介質，其通常係氣體。

螺旋真空泵在一泵外殼中具有一吸入室。兩螺旋轉子被配置在此吸入室中。此諸螺旋轉子在其之外側上各具有一螺旋狀螺紋，並使此諸螺旋轉子之兩螺紋啣合，以便可輸送並壓縮該介質。在吸入室內，此經輸送之介質被從吸入側(亦即泵入口)壓縮至壓力側(亦即泵出口)。螺旋真空泵之典型壓縮比係在1至10⁶ 之範圍內。端視存在於泵入口處之壓力而定，一過度壓縮可能產生於此螺旋真空泵中。此類過度壓縮(亦即在對抗大氣之泵送情形中，一高於大氣壓之壓力)會導致在此螺旋真空泵之能量消耗上的強烈增加。此將造成電力損失，因為此待運送之介質的不必要壓縮(亦即過度壓縮)被執行。

為了避免螺旋真空泵中之過度壓縮，由DE 100 45 768案中可知例如藉由設置一過壓出口而達成。此過壓出口具有位於吸入室之側壁中的一過壓孔。一過壓閥則被配置於該過壓出口中。

本發明之目的在於設計一過壓出口，其可降低在螺旋真空泵中發生過壓之風險，且可改良螺旋真空泵之泵送性能以及能量效率。

根據本發明，可藉由申請專利範圍第1項之諸特徵而達成上述之目的。

根據本發明，設置有複數個過壓孔，其較佳地被配置在相同之壓力位準上。藉由設置複數個過壓孔，整個過壓孔之有效截面可用一簡單之方式被增加，以便確保介質可快速移除。

根據第一實施例，較佳地配置複數個位於相同壓力位準上之過壓孔。此類過壓孔因此被排列在一對應於螺旋轉子之螺距的路徑之線上。另外，亦可配置複數個位於不同壓力位準上且適合於被設計成長形孔之過壓孔，並使得此諸過壓孔在該螺旋轉子之縱長方向上彼此相隔開。複數個位於相同壓力位準上之過壓孔的配置以及複數個位於不同壓力位準上之過壓孔的配置當然可以被組合。

如果設置複數個過壓孔，這些過壓孔較佳地係至少部分地與相同之過壓出口相連接。此簡化真空泵之結構，尤其是真空泵外殼之結構。

較佳地，該至少一過壓出口包括一與此螺旋真空泵之泵出口相連接之通道，並使得大氣壓力較佳地存在於泵出口處。此通道較佳地延伸於諸螺旋轉子之縱長方向上。複數個過壓孔可敞開朝向此一延伸於諸螺旋轉子之縱長方向上的通道內，而此諸孔於是將被排列在不同位準上。此諸過壓孔可經由多個橫向孔而與該通道相連接。另外，可在泵外殼中設置複數個較佳成縱向延伸之通道，其中複數個過壓孔係與諸個別通道相連接，而此諸過壓孔於是可至少部分地被安置在相同之壓力位準上。再者，提供至少一通道代表一個獨立之發明，其雖與諸過壓孔之寬度無關，但較佳地係與此發明相結合。

在以上諸發明之另一較佳實施例中，複數個過壓孔尤其是經由若干個別之供應通道而與一共同之過壓閥相連接。藉此，當諸過壓孔之有效截面被擴大時，一簡單經濟之結構仍可能被實現，因為並不需要針對每一過壓孔提供一個別之過壓閥。

經選定之過壓閥包括多個具有凸起外側之閥體。具體而言，此諸閥體係球狀體。使用此類閥體之優點在於：這些閥體在閥被操作時可移動(特別是轉動)於閥座中，藉此而執行該閥座與球狀體之清理。閥座本身之形狀係與靠抵閥座之閥體的外側成對應地互補。具體而言，其係一截頭圓錐狀孔。

為了設定使過壓閥開啟時之壓力，可提供一彈簧加載(spring-loaded)閥體。為了簡化結構，較佳地提供載重閥。較佳地，此類閥被配置在泵外殼內，以便使此諸閥體由於其重量而接觸諸閥座。

閥體與閥座之適當材料尤其係彈性體與金屬之材料配對。例如，一彈性球狀體可被配置在一由金屬材料所製之閥座中，或一金屬球體可被配置在一由彈性體材料所製之閥座中。另外，亦可提供經彈性體披覆之金屬球體，其可被配置在一金屬閥座中。此外，硬及軟金屬材料或陶瓷材料之各種組合亦為可行。經適當選定之材料配對可確保在過壓閥之關閉狀態下的良好密封。另外，材料之選定係基於用來輸送之過程介質與主要溫度以及載重閥所需之重量而被完成。

在具有從50至1000m³ /h之吸入容量的典型螺旋真空泵中，具有在20至30mm之直徑範圍的球狀體被用作為閥體。在此情形中，此閥座之孔具有一在16與20mm間之直徑。

在另一較佳實施例中，過壓出口之通道被一外殼蓋件所封閉。可行地，被設置成特定地整合於此泵外殼中之複數個通道可用一共同之蓋件所封閉。在此，此外殼蓋件較佳地被設計成使得其可延伸遍及此通道之全長，以便此外殼蓋件形成或封閉此通道之一縱向側。藉此，將可用一簡單之方式來清理及維護該過壓出口之通道或諸通道以及較佳地被配置在其中之諸閥。此外，當組裝此螺旋真空泵時，在外殼蓋件被移去之下，將可輕易在相對應之泵的所要位置處設置諸相對應之閥孔，此乃因為該通道被朝向一側敞開並因此可順利地進入。另外，也因此便利於裝設閥體用之保持件及裝設此閥中之其他組件。

更佳地可將過壓出口之至少一通道配置成使得其可易於進入，甚至在此泵外殼係與一延伸部件(例如另一泵)相連接時亦然。

在另一較佳實施例中，過壓出口之該至少一通道延伸遍及螺旋真空泵之全長，亦即從泵入口至泵出口。在此，一過壓閥亦被設置在入口區域內。此優點在於：如果所要之壓力已經存在於泵入口處，則介質可立即經由該通道而被帶出，藉此可避免螺旋真空泵之不必要的電力消耗。例如若此介質藉由兩串聯連接之泵而對抗大氣被泵送，且大氣壓力已盛行於第二泵之入口處，則相對應之過壓閥將開啟，以便使得在第二泵之泵入口處，該介質可至少部分地直接流入此過壓出口之通道內。

特別是如果設置了複數個過壓孔以及可能地設置了複數個過壓閥，則尤其較佳地是配置複數個大體上位於一共同通道內之閥體。在此，較佳地是在一通道壁中形成此閥座。

為了在位置上界定諸閥體，特別對載重閥體而言，有利地係提供多個保持件，其在一尤佳之實施例中被配置在該通道內。在本文中，較佳地係提供多個銷狀保持件，其中一球狀閥體藉由較佳三或四個被相對應地配置之銷而被保持。此尤其有利的是此閥體之保持件可用一種簡單之方式被設計。例如，可提供具有用於不同類型泵及不同用途之一個或複數個縱向延伸通道的相同外殼。諸過壓孔之位置於是藉由隨後形成之諸對應孔而被界定。同樣地，諸保持件亦可用一簡單之方式被設置於該通道內。因此可提供一用於不同類型泵及不同用途之泵外殼，其中諸過壓孔及諸閥所要之位置可用一簡單之方式被實現。

在本發明之另一較佳實施例中，由此螺旋真空泵之縱長方向或輸送方向上所見之過壓孔之寬度係被選定成使得其小於或等於螺旋轉子之齒寬。較佳地，這會把過壓孔之位置列入考慮，因為該螺旋轉子之齒寬可能在縱長方向上會改變。過壓孔在縱長方向上之最大寬度的減小(如本發明所提供的)將會降低一在過壓孔區域中越過螺旋轉子齒之溢流現象。因此，返回流之發生(亦即與輸送方向相反之流動的發生)被減少，以致使得泵送性能不會因提供一過壓孔而被降低，或者僅是被略微地降低。此在操作模式中係特別關係重大的；而在此模式中，該過壓閥被關閉且螺旋真空泵之最大泵送性能將可達到。在此，過壓孔在螺旋轉子之縱長方向上的寬度較佳地係小於或等於位在此區域中之齒寬的90%，尤其小於或等於該齒寬之80%。

為了確保在過度壓縮時得以快速地排除介質，儘管過壓孔之寬度相對於該齒寬係相當小，但此過壓孔仍可被形成一具有例如橢圓或矩形截面之長形孔。此長形孔之配置在此係以其縱長方向與螺旋轉子之螺距的路徑相對應。另外，亦可設置複數個過壓孔(亦可被設計成多個長形孔)，以便可擴大此過壓孔之有效截面以利快速排除介質。

根據第一實施例(第1圖)，一吸入室被形成於一泵外殼10中。兩螺旋轉子14在第1圖中被彼此前後地配置於其中。此諸螺旋轉子各配備有螺紋16於其外側，以便使得此兩螺旋轉子14在相反方向上之轉動可將一介質引經一入口18，並沿著箭頭20方向將其輸送至一出口22。

為了避免吸入室內之過度壓縮，泵外殼10之一側壁24配備有一過壓出口26。在本實施例中，過壓出口26具有兩個過壓孔28，其係與吸入室12相連通。多個與諸過壓孔28相連接之連接通道30亦與一延伸於縱長方向上之通道32相連接。諸連接通道30被多個載重過壓閥34所關閉，其中各個過壓閥包括一呈球狀之閥體36。在本實施例中，兩閥體各接觸一閥座39。端視此過壓閥34之設計(亦即，特別地係指該球狀閥體36之重量)而定，當一界限壓力在連接通道30中被超過時，閥體36會被向上推動，以便使介質流入該通道32。

在本實施例中，過壓出口26之通道32經由通道33而與泵出口22相連接。較佳地，大氣壓力普遍存在於泵出口22處。

諸過壓孔28在流動方向20上之寬度b(第3圖)係小於螺旋轉子14之螺旋齒38之一對應區域的齒寬B。

另一連接通道41被連接至位於泵入口18區域中之吸入室12。此通道亦被一過壓閥34所關閉。此閥34關閉連接通道41之目的在於使所要之最終壓力(通常係大氣壓力)，如果可能，在特別之操作模式中已經普遍存在於出口18處。在此一操作模式中，介質將不需要進一步用螺旋真空泵予以壓縮。憑藉著根據本發明而被設置在泵入口區域中之過壓閥34，該已被充分壓縮之介質可立即流入該過壓出口之通道32內，並由此經過此泵之出口22而逸出。

過壓出口26之通道32被一例如藉由螺絲42而固定於外殼10上之外殼蓋件40所封閉。此將得以藉由移除此外殼蓋件40而簡單地清理通道32與諸閥34。

在本發明之另一較佳實施例(第2圖)中，相同或類似之組件被標示以與先前相同之元件符號。在第2圖所示之實施例中，為清晰起見，兩螺旋轉子14並未被顯示於吸入室中。複數個連接通道30與吸入室12相連接。這些通道依次通至多個配置有過壓閥34之通道32。類似於第一實施例(第1圖)，第2圖中所示之第二實施例亦配置有一外殼蓋件40。在此實施例中，所示之所有通道32被一共同外殼蓋件40所封閉。

諸過壓孔28可如第3圖中所示般地被配置。在此情形下，第3圖左側上之兩個過壓孔28被安置在一壓力位準上。因此，兩過壓孔係在一由一螺紋部分或一齒38所界定之區域內。複數個被前後地配置在縱長方向20上之外殼孔28被安置在不同之壓力位準上。

在本實施例中，多個保持件被提供以保持諸成球狀之閥體36。在第一實施例(第4圖)中，此將可藉由賦予通道32一具有大致成圓形之截面的凸塊44而被實現。然而，此實施例之缺點在於：閥34之位置會被預先限定且排放截面可能被限制。

為了可改變諸閥孔並同時可提供大的流動截面，較佳地是使諸通道32能在其長度上具有大致相同之寬度。諸閥體36之諸保持件於是可採用銷狀保持件48之形狀(第5圖)，銷狀保持件48被固定於通道壁46中，且諸保持件48被配置成特別與通道壁46成垂直。

當兩真空泵被連接時(例如第6圖中所示)，可配置另一個真空泵52(例如一魯氏泵(Roots pump))於此螺旋真空泵之外殼10的外頂部50上。在此，較佳地係將諸過壓出口之諸通道32配置成使得其等可被橫向地安置在位於外側50上之魯氏泵52的接觸表面旁邊。在本實施例中，諸通道32再度被多個外殼蓋件40所封閉。由於諸通道與諸外殼蓋件40之較佳配置(如第6圖所示)，使得可以在不須移除魯氏泵52之下而移除諸外殼蓋件40。因此，此將有利於清理諸通道32以及清理並維護諸過壓閥34。

雖然本發明已參照其多個特定實施例而被說明與圖示，但此並非意欲將本發明限定於這些經圖式說明之實施例。熟習本藝之人士將承認許多變化與修改可在不脫離被界定於後附申請專利範圍中之本發明的真實範圍下被達成。因此，本發明將涵蓋所有這些落在所附申請專利範圍及其均等物之範圍內的變化與修改。

10．．．泵外殼

12．．．吸入室

14．．．螺旋轉子

16．．．螺紋

18．．．入口

20．．．箭頭

22．．．出口

24．．．側壁

26．．．過壓出口

28．．．過壓孔

30．．．連接通道

32．．．通道

33．．．通道

34．．．過壓閥

36．．．閥體

38．．．螺旋齒

39．．．閥座

40．．．外殼蓋件

41．．．連接通道

42．．．螺絲

44．．．凸塊

46．．．通道壁

48．．．保持件

50．．．外頂部

52．．．真空泵

b．．．寬度

B．．．齒寬

本發明之包括其最佳模式及使熟習本藝之人士可據以實施之完整且可行的揭示內容已配合參照附圖而被詳細地提出於上文中，在此諸附圖中：

第1圖係一通過第一實施例中之螺旋真空泵所取之示意縱向剖面圖；

第2圖係一通過另一較佳實施例中之螺旋真空泵所取之示意橫向剖面圖；

第3圖係一具有複數個被顯示於其中之過壓孔之螺旋轉子的示意俯視圖；

第4及5圖係具有其中配置有多個過壓閥之過壓出口通道的可行實施例之示意圖；及

第6圖係一根據本發明與一魯氏(Roots)泵相連接之螺旋真空泵的示意側視圖。

10．．．泵外殼

12．．．吸入室

14．．．螺旋轉子

16．．．螺紋

18．．．入口

20．．．箭頭

22．．．出口

24．．．側壁

26．．．過壓出口

28．．．過壓孔

30．．．連接通道

32．．．通道

33．．．通道

34．．．過壓閥

36．．．閥體

39．．．閥座

40．．．外殼蓋件

41．．．連接通道

42．．．螺絲

48．．．保持件

50．．．外頂部

52．．．真空泵

Claims (14)

1. 一種螺旋真空泵，其用於進行對抗大氣壓力的壓縮，該螺旋真空泵包括：一泵外殼，其界定一吸入室；兩相啣合之螺旋轉子，其被配置在該吸入室中；至少一個過壓孔，其被配置在該吸入室之一側壁中，並與一過壓出口相連接，該過壓出口包括與一泵出口相連接之一通道；一過壓閥，其被設置於該過壓出口中；及一外殼蓋件，其完全地覆蓋該過壓出口之該通道以及該過壓閥，其中，該至少一個過壓孔包括被配置在相同之壓力位準上的複數個過壓孔。
2. 如申請專利範圍第1項之螺旋真空泵，進一步包括第二複數個過壓孔，配置在不同之壓力位準上。
3. 如申請專利範圍第1項之螺旋真空泵，其中該等過壓孔至少部分地與該過壓出口相連接。
4. 如申請專利範圍第1項之螺旋真空泵，其中該通道延伸在該等螺旋轉子之縱長方向上。
5. 如申請專利範圍第1項之螺旋真空泵，其中該複數個過壓孔係與該過壓閥相連接。
6. 如申請專利範圍第1項之螺旋真空泵，進一步包括被配置在該通道內之一閥體，及被配置在一通道壁中之一閥座。
7. 如申請專利範圍第1項之螺旋真空泵，進一步包括一閥 體，其由複數個成銷狀之保持件而被保持在該通道中。
8. 如申請專利範圍第1項之螺旋真空泵，其中該通道係整合於該外殼蓋件。
9. 如申請專利範圍第1項之螺旋真空泵，其中該通道係在該等螺旋轉子之縱長方向上從泵入口延伸至泵出口。
10. 如申請專利範圍第1項之螺旋真空泵，其中該過壓孔在該等螺旋轉子之縱長方向上具有一寬度，該寬度係小於或等於該等螺旋轉子之齒寬度。
11. 如申請專利範圍第10項之螺旋真空泵，其中該寬度係小於或等於該齒寬度之90%。
12. 如申請專利範圍第1項之螺旋真空泵，其中該過壓閥包括一閥體，該閥體具有一凸面狀外側。
13. 如申請專利範圍第1項之螺旋真空泵，其中該過壓閥被設作為一載重閥。
14. 如申請專利範圍第10項之螺旋真空泵，其中該寬度係小於或等於該齒寬度之80%。