WO2001023762A1 - Schraubenpumpe, insbesondere schraubenvakuumpumpe, mit zwei pumpstufen - Google Patents

Schraubenpumpe, insbesondere schraubenvakuumpumpe, mit zwei pumpstufen Download PDF

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WO2001023762A1 PCT/EP2000/009163 EP0009163W WO0123762A1 WO 2001023762 A1 WO2001023762 A1 WO 2001023762A1 EP 0009163 W EP0009163 W EP 0009163W WO 0123762 A1 WO0123762 A1 WO 0123762A1
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Hartmut Kriehn
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Leybold Vakuum Gmbh
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    • F04C23/001—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids of similar working principle
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    • F04C2240/00—Components
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    • F04C2240/51—Bearings for cantilever assemblies

Definitions

  • Screw pump in particular screw vacuum pump, with two pump stages
  • the invention relates to a screw pump, in particular a screw vacuum pump, with a housing in which there is a drive motor and / or a transmission, and with two shafts which are led out of the housing and each carry a screw rotor on the fly, the screw rotor pair together with a pump stage housing forms a screw pump stage.
  • a screw vacuum pump of this type is known from DE-A-197 45 615.
  • an axial force is exerted by the two rotors in the direction of the frontal inlet, which must be absorbed by the bearings of the rotors.
  • This force which is constantly active during the operation of the pump, leads to an early wear of the bearings, unless a relatively high bearing effort is taken.
  • the present invention has for its object to provide a screw pump of the type mentioned, in which the bearings are no longer loaded with a constant axial force acting in one direction during their operation.
  • each of the two screw pump stages generates an axially directed force during its operation.
  • these forces are also opposed, ie they cancel each other out completely with the same pressure difference between the inlet and outlet of the two pump stages. It is particularly advantageous that the two pump stages can be stored on the fly, whereby the storage effort can be reduced.
  • the screw pump according to the invention makes it possible to operate the two screw pump stages in parallel or in series.
  • the parallel connection doubles the flow rate, the series connection increases the pressure ratio significantly.
  • FIGS. 1 and 2 show an exemplary embodiment of a screw vacuum pump according to the invention in two mutually perpendicular sections, in which there is a screw pump stage on both sides of the housing,
  • FIGS. 3 and 4 show another exemplary embodiment in two mutually perpendicular sections, in which there are two oppositely conveying screw pump stages on one side of the housing and
  • FIGS. 1 and 2 embodiments corresponding to FIGS. 1 and 2 with a drive motor arranged outside the central housing.
  • the embodiment of the screw pump 1 according to the invention according to FIGS. 1 and 2 has a centrally arranged housing 2, the end faces of which are designated 3 and 4.
  • the drive motor 5 is located in the housing 2.
  • the rotor of the drive motor 5 is coupled to a first shaft 11.
  • the first shaft 11 is coupled to a second shaft 15 via a synchronization gear (gear wheels 13, 14). Both shafts 11 and 15 are led out through the end faces 3, 4 in which they are mounted.
  • the two pairs of stub axles each carry a pair of screw rotors (rotors 21 to 24). These each form a screw pump stage with a pump stage housing 25 or 26.
  • Inlets 31, 32 and outlets 33, 34 each indicate the direction of delivery of the screw pump stages operated in parallel, namely from the outside inwards. Forces dependent on the conveying direction cancel each other out. This is also the case when the conveying directions are reversed.
  • the embodiment shown has the advantage that the outlets 33, 34 of the pump stages, each with atmospheric pressure, are located in the region of the end faces 3 and 4, respectively. Complex seals that take pressure differences into account between the pump stages and the interior of the central housing 2 are not required.
  • the two pump stages can also be operated in series. This can e.g. can be achieved in that the connection designated 33 of the left pump stage is connected to the connection designated 32 of the right pump stage.
  • Figures 5 and 6 show solutions corresponding to Figures 1 and 2 with a drive motor 5 arranged outside the housing.
  • gear components include the gear 41 fixed on the motor shaft 40, which meshes with a gear 42 located on the shaft 11 (or also with one of the two synchronization gears 13, 14).
  • the arrangement according to FIG. 5 is selected such that the axes of the shafts 11, 15 form a right angle with the axis of the drive shaft 40. This makes it possible to use the cooling air generated by a motor fan at the same time for uniform cooling of the pump stages.
  • the shafts 11, 15 and the motor shaft 40 are arranged parallel to one another.
  • the gear 41 has a much larger diameter than the gear 42, so that the speed of the rotors 21 to 24 is significantly higher than the speed of the motor 5.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schraubenpumpe, insbesondere Schraubenvakuumpumpe (1) mit einem Gehäuse (2), in dem sich ein Antriebsmotor (5) und/oder ein Getriebe befinden, und mit zwei aus dem Gehäuse (2) herausgeführten Wellen (11, 15), die jeweils einen Schraubenrotor fliegend tragen, wobei das Schraubenrotorpaar zusammen mit einem Pumpstufengehäuse (25, 26) eine Schraubenpumpstufe bildet; um die Lagerungen von Axialkräften zu entlasten, wird vorgeschlagen, dass die Pumpe (1) mit einer zweiten Schraubenpumpstufe ausgerüstet ist, die aus einem weiteren, ebenfalls fliegend gelagerten Schraubenrotorpaar sowie einem Pumpstufengehäuse besteht, und dass die beiden Schraubenpumpstufen entgegengesetzt gerichtete Förderrichtungen haben.

Description

Schraubenpumpe, insbesondere Schraubenvakuumpumpe, mit zwei Pumpstufen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schraubenpumpe, insbesondere Schraubenvakuumpumpe, mit einem Gehäuse, in dem sich ein Antriebsmotor und/oder ein Getriebe befinden, und mit zwei aus dem Gehäuse herausgeführten Wellen, die jeweils einen Schraubenrotor fliegend tragen, wobei das Schraubenrotorpaar zusammen mit einem Pumpstufengehäuse eine Schraubenpumpstufe bildet.
Eine Schraubenvakuumpumpe dieser Art ist aus der DE-A- 197 45 615 bekannt. Während des Betriebs dieser vorbekannten Pumpe wird von den beiden Rotoren eine Axialkraft in Richtung des stirnseitigen Einlasses ausgeübt, die von den Lagerungen der Rotoren aufgefangen werden müssen. Diese während des Betriebs der Pumpe ständig wirkende Kraft führt zu einem frühen Verschleiß der Lager, es sei denn, dass ein relativ hoher Lageraufwand getroffen wird. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schraubenpumpe der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der die Lagerungen während ihres Betriebs nicht mehr mit einer ständig in einer Richtung wirkenden Axialkraft belastet werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche gelöst.
Bei einer erfindungsgemäß ausgebildeten Schraubenpumpe erzeugt jede der beiden Schraubenpumpstufen während ihres Betriebs eine axial gerichtete Kraft. Infolge der einander entgegengesetzt gerichteten Förderrichtungen sind diese Kräfte ebenfalls entgegengerichtet, heben sich also bei gleichem Druckunterschied zwischen Ein- lass und Auslass der beiden Pumpstufen völlig auf. Besonders vorteilhaft ist, dass die beiden Pumpstufen fliegend gelagert werden können, wodurch der Lageraufwand reduziert werden kann.
Die erfindungsgemäße Schraubenpumpe ermöglicht es, die beiden Schraubenpumpstufen parallel- oder hintereinan- dergeschaltet zu betreiben. Die Parallelschaltung bewirkt eine Verdoppelung des Förderstromes, die Hintereinanderschaltung eine maßgebliche Erhöhung des Druckverhältnisses .
Weiterhin ist zweckmäßig, wenn die Förderrichtung der beiden Schraubenpumpstufen so gewählt ist, dass an das Gehäuse eine Auslassseite der Pumpstufen angrenzt. Bei dieser Lösung besteht nicht die Notwendigkeit, im Bereich der Wellenlagerungen zusätzliche Dichtmittel zur Aufrechterhaltung eines Differenzdruckes vorsehen zu müssen.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen an Hand von den Figuren 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden. Es zeigen
■ Figuren 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel für eine Schraubenvakuumpumpe nach der Erfindung in zwei zueinander senkrechten Schnitten, bei welcher sich auf beiden Seiten des Gehäuses je eine Schraubenpumpstufe befindet,
■ Figuren 3 und 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel in zwei zueinander senkrechten Schnitten, bei welchem sich auf einer Seite des Gehäuses zwei entgegengesetzt fördernde Schraubenpumpstufen befinden sowie
■ Figur 5 und 6 Ausführungsformen entsprechend den Figuren 1 und 2 mit ausserhalb des zentralen Gehäuses angeordnetem Antriebsmotor.
Die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schrauben- pumpe 1 nach den Figuren 1 und 2 weist ein zentral angeordnetes Gehäuse 2 auf, dessen Stirnseiten mit 3 und 4 bezeichnet sind. Im Gehäuse 2 befindet sich der Antriebsmotor 5. Der Läufer des Antriebsmotors 5 ist mit einer ersten Welle 11 gekoppelt. Über ein Synchronisationsgetriebe (Zahnräder 13,14) ist die erste Welle 11 mit einer zweiten Welle 15 gekoppelt. Beide Wellen 11 und 15 sind durch die Stirnseiten 3, 4, in welchen sie gelagert sind, herausgeführt. Außerhalb des Gehäuses 2 tragen die beiden Wellenstumpfpaare jeweils fliegend ein Schraubenrotorpaar (Rotoren 21 bis 24) . Diese bilden jeweils mit einem Pumpstufengehäuse 25 bzw. 26 eine Schraubenpumpstufe.
Einlasse 31, 32 und Auslässe 33, 34 kennzeichnen jeweils die Förderrichtung der parallel betriebenen Schraubenpumpstufen, nämlich von außen nach innen. Von der Förderrichtung abhängige Kräfte heben sich auf. Dieses ist auch bei einer Umkehrung der Förderrichtungen der Fall. Die dargestellte Ausführung hat jedoch den Vorteil, dass sich die Auslässe 33, 34 der Pumpstufen mit jeweils Atmosphärendruck im Bereich der Stirnseiten 3 bzw. 4 befinden. Aufwendige, Druckdifferenzen berücksichtigende Abdichtungen zwischen den Pumpstufen und dem Inneren des zentralen Gehäuses 2 sind nicht erforderlich.
Die beiden Pumpstufen können auch hintereinander betrieben werden. Dieses kann z.B. dadurch erreicht werden, dass der mit 33 bezeichnete Anschluss der linken Pumpstufe mit dem mit 32 bezeichneten Anschluss dar rechten Pumpstufe verbunden wird.
Auch bei der Ausführung nach den Figuren 3 und 4 sind zwei Schraubenpumpstufen mit entgegengesetzter Förcler- richtung vorhanden. Unterschiedlich gegenüber der Ausführung nach den Figuren 1 und 2 ist, dass die beiden Wellen 11, 15 nur durch eine (3) der beiden Gehäusestirnwände 3, 4 herausgeführt sind und beide Schrauben- rotorpaare (Rotoren 21 bis 24) fliegend tragen. Nur ein seitliches Gehäuse 36 bildet zusammen mit den Rotorpaaren 21,22 bzw. 23,24 die Pumpstufen. Ein mittlerer Einlaß 37 und zwei äußere Auslässe 38, 39 sind vorgesehen. Auch diese Lösung hat den Vorteil, dass die Auslaßseite einer Pumpstufe an eine Stirnseite des Gehäuses 2 angrenzt .
Die Figuren 5 und 6 zeigen Lösungen entsprechend den Figuren 1 und 2 mit einem außerhalb des Gehäuses angeordneten Antriebsmotor 5. Im Gehäuse 2 befinden sich nur Getriebebauteile. Dazu gehören das auf der Motorwelle 40 befestigte Zahnrad 41, das mit einem auf der Welle 11 befindlichen Zahnrad 42 (oder auch mit einem der beiden Synchronisationszahnrädern 13, 14) in Eingriff steht. Die Anordnung nach Figur 5 ist so gewählt, dass die Achsen der Wellen 11, 15 mit der Achse der Antriebswelle 40 einen rechten Winkel bilden. Dadurch besteht die Möglichkeit, die von einem Motorlüfter erzeugte Kühlluft gleichzeitig zur gleichmäßigen Kühlung der Pumpstufen zu verwenden.
Bei der Ausführung nach Figur 6 sind die Wellen 11, 15 und die Motorwelle 40 parallel zueinander angeordnet. Das Zahnrad 41 hat einen wesentlich größeren Durchmesser als das Zahnrad 42, so dass die Drehzahl der Rotoren 21 bis 24 wesentlich höher ist als die Drehza.il des Motors 5.

Claims

Schraubenpumpe, insbesondere Schraubenvakuumpumpe, mit zwei Pumpstufen
Schraubenpumpe, insbesondere Schraubenvakuurαpurrpe (1) mit einem in einem Gehäuse (2), in dem sich ein Antriebsmotor (5) und/oder ein Getriebe befinden, und mit zwei aus dem Gehäuse (2) herausgeführten Wellen (11,15), die jeweils einen Schraubenrotor fliegend tragen, wobei das Schraubenrotorpaar zusammen mit einem Pumpstufengehäuse (25,26) eine Schraubenpumpstufe bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (1) mit einer zweiten Schraubenpumpstufe ausgerüstet ist, die aus einem weiteren, ebenfalls fliegend gelagerten Schraubenrotorpaar sowie einem Pumpstufengehäuse besteht, und dass die beiden Schraubenpumpstufen entgegengesetzt gerichtete Förderrichtungen haben
Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellenpaar (11,15) beidseitig aus dem Gehäuse (2) herausgeführt ist und dass sich auf jeder Seite des Gehäuses (2) je eine Schraubenpumpstufe befindet. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Wellen (11,15) einseitig aus dem Gehäuse herausgeführt sind und dass beide Schrau- benrotorpaare (21,22 bzw. 23,24) fliegend auf dem Wellenpaar angeordnet sind.
Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schraubenpumpstufen einen gemeinsamen Einlass (37) haben, der sich zwischen den Pumpstufen befindet.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurengekennzeichnet, dass die beiden Schraubenpumpstufen hintereinan er geschaltet sind.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schraubenpumpstufen parallel geschaltet sind.
Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderrichtung der beiden Schraubenpumpstufen so gewählt ist, dass an das Gehäuse (2) eine Auslassseite (33,34,39) einer Pumpstufe angrenzt .
Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass sich im Gehäuse (2) Getriebebauteile (13,14,41) befinden und dass sich der Antriebsmotor (5) außerhalb des Gehäuses (2) befindet .
9. Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein auf der Motorwelle (40) angeordnetes Zahnrad (41) mit einem auf einer der Wellen (11, 15) angeordneten Zahnrad (42,13,14) in Eingriff steht .
10. Pumpe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des Antriebsmotors (5) senkrecht zu den Achsen der Wellen (11,15) steht, und dass der Antriebsmotor mit einem Lüf.er ausgerastet ist, der gleichachsig mit der Motorwelle (40) angeordnet ist.
11. Pumpe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (40) des Antriebsmotors (5) parallel zu den Wellen (11,15) angeordnet ist und dassdie Zahnräder (41,42) eine Übersetzungsstufe bilden.
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