WO2018149598A1 - Mehrstufige wälzkolbenpumpe - Google Patents

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WO2018149598A1
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roots pump
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stage
pumping
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Dieter Kolvenbach
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Leybold 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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    • F04C18/126—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with radially from the rotor body extending elements, not necessarily co-operating with corresponding recesses in the other rotor, e.g. lobes, Roots type
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    • F04C29/12—Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/30—Casings or housings

Definitions

  • the invention relates to a multi-stage Roots pump.
  • Roots pumps have, for example, bidentate, arranged in a pumping chamber rotary piston.
  • the two each pump chamber provided rotary pistons are driven in opposite directions, so that sucked through the individual resulting chambers gas through a main inlet and discharged through a main outlet again.
  • the main inlet and the main outlet in this case run in the radial direction and are arranged opposite one another.
  • multidentate, in particular three or four teeth having rotary pistons are known.
  • a substantially radial pumping of the gas takes place from a radially arranged main inlet to a radially arranged main outlet.
  • Roots pumps For each level, such Roots have a pair of rotary pistons.
  • the gas to be pumped is conveyed from an outlet of a pumping stage to the inlet of an adjacent pumping stage. This is done via connection channels.
  • the connection channels can, as described for example in US 2010/0158728, be arranged in the housing of the Roots pump, the connection channels surrounding the pump chambers, in which the rotary pistons are arranged, or arranged radially outside the pump chambers.
  • Roots pumps have the disadvantage that the design of the channels in the housing is technically complex. Furthermore, the housing must be designed to be bulky for receiving the connecting channels. This not only leads to large external dimensions of the Roots pump but in particular to high costs. The high costs are in addition to the complex manufacturing process caused by the large use of metals.
  • Roots pumps are known in which the Roots have three or more teeth.
  • the connecting channels between adjacent pumping chambers are in this case arranged in the intermediate walls, which separate adjacent pumping chambers from each other. Due to the provision of three or more teeth per rotary piston, it is possible that the connecting channels are arranged only axially in the intermediate walls. Since such an axial arrangement of connecting channels is only possible with three- or multi-toothed rotary lobe pumps, such a pump has the disadvantage that the pumping speed is lower than in Roots pumps with bidentate rotary pistons.
  • Roots pump with dreizähnigen rotary piston is known from US 2005/0089424. It is a multi-stage Roots pump, the individual pump stages are separated by partitions.
  • the connection channels between the pumping stages are arranged in the intermediate walls.
  • the connecting channels are Z-shaped.
  • the connection channels have an inlet region, a radially extending connection region and an axially extending outlet region. This leads to high flow losses.
  • the object of the invention is to provide a multi-stage Roots pump, with the high pumping speed can be achieved.
  • the multi-stage Roots pump has a plurality of pump chambers formed in a pump housing.
  • two bidentate rotary pistons are arranged to form a pumping stage.
  • Adjacent pump stages are separated by partitions.
  • connecting channels are arranged to connect the adjacent pumping stages with each other.
  • the connection channels are designed such that at least one, preferably all, connection channels are connected to an axial inflow space, in which the conveyed medium flows from the pump chamber of a pump stage through an inflow opening into the inflow space.
  • the inflow opening is in this case designed such that the cross section of the inflow opening is larger than the cross section of the connection chamber.
  • the inventive design of the multi-stage Roots pump with bidentate rotary pistons a high pumping speed can be achieved.
  • the flow resistances can be reduced even when the connecting channels are arranged within the intermediate walls and thus shortened. This reduces the required power consumption of the pump and increases the pumping speed and thus the efficiency of the pump.
  • the connecting channel between two pumping stages is arranged substantially in particular exclusively radially and runs completely in the intermediate wall.
  • the connecting channel thus has at least one, in particular exclusively radially extending channel section. It is particularly preferred that the entire connecting channel is arranged radially, wherein the connecting channel is in this case preferably directly connected in particular with an upstream upstream in the flow direction of the axial inflow. It is particularly preferred that in addition an axial outflow space is provided, which is preferably also connected directly to the radially extending connection channel. The outflow space is then connected via an outflow opening to the next pumping stage, wherein the outflow opening of the connection channel forms the inlet of the next pumping stage.
  • the inflow opening of the inflow space has a larger cross section than the radial channel section of the connection channel and in particular as the essentially exclusively radially extending connection channel. It is particularly preferred that the cross section of the inflow opening is at least 10%, in particular at least 20% and particularly preferably at least 30% greater than the cross section of the connecting channel.
  • edges at the inflow opening are preferably rounded off at radii by transitions between the inflow space and the connecting channel.
  • the radius of the rounding is greater than two millimeters.
  • the inlet space is preceded by an antechamber in the flow direction.
  • the promotional medium to be tested thus passes at least partially into an antechamber before it is then passed on into the inflow space.
  • the arrangement of the antechamber and the inflow space can be designed so that the medium can also pass directly from the pumping chamber into the inflow space. By such a configuration, the Flow resistances further reduced.
  • the provision of an antechamber is independent of the cross section of the inlet opening is an independent invention.
  • the antechamber is arranged radially to the rotary piston pair. This has the advantage that the medium to be pumped does not have to be deflected when flowing into the vestibule. It is therefore particularly preferred that the antechamber forms a part of the pumping chamber into which, however, the rotary pistons do not protrude. Particularly preferably, the antechamber extends over the entire width of the pumping chamber, so that a flow resistance-free inflow of the medium into the antechamber is possible.
  • the connecting channels arranged in the intermediate walls are additionally connected to an outflow chamber.
  • the connection takes place in particular directly, wherein preferably the connecting channel is arranged exclusively radially within the intermediate walls.
  • the outflow space preferably has an outflow opening.
  • the cross section of the outflow opening is in this case preferably designed such that it is larger than the cross section of the connecting channel.
  • the cross section of the outflow opening is preferably 10%, in particular 20% and particularly preferably 30% greater than the cross section of the connecting channel.
  • the edges are preferably rounded, as in the region of the inflow space.
  • a nightroom is additionally provided. This is downstream of the outflow in the flow direction.
  • the Nachraum can be arranged and designed such that the medium flows from the outflow through the exhaust port completely or only partially in the Nachraum. The medium can thus in the subsequent pumping stage, possibly partially directly from the Flow outflow or completely or partially first flow into the Nachraum, then to flow from this into the next pumping chamber.
  • the Nachraum is preferably formed according to the vestibule.
  • the Nachraum is preferably arranged radially to the rotary piston pair. In this case, it is again preferred that the rotary pistons do not protrude into the antechamber and that the antechamber extends in particular over the entire width of the pumping stage.
  • the housing has at least one inlet cover.
  • the at least one inlet cover forms a sidewall of the inflow space, in particular completely.
  • the inflow space is easily accessible, for example, for cleaning.
  • the geometry is simplified and thus the manufacture is easier.
  • an additional inlet cover is provided, which forms a side wall of the vestibule.
  • this side cover is preferably designed such that it forms the wall completely, so that the antechamber example meadow is easily accessible for cleaning.
  • the geometry is simplified and thus cheaper production possible.
  • the pump space is easily accessible via the inlet cover of the vestibule.
  • a side cover forms both a side wall of the inflow space and the antechamber.
  • the inlet cover extends over at least two adjacent pumping stages and particularly preferably over all pump stages of the multi-stage Roots pump.
  • the housing has at least one outlet cover, which forms a side wall of the outflow space.
  • the outlet cover is in this case preferably developed according to the inlet cover, wherein in particular an outlet cover is provided for a Nachraum and in a particularly preferred embodiment, the outlet cover via one or more pumping stages, in particular all pumping stages extends.
  • FIG. 1 schematic diagrams of a two-stage invention
  • Fig. 2 is a schematic perspective longitudinal section of the multi-stage Roots pump according to the invention.
  • FIG. 3 is a schematic representation of an inlet region of the
  • Each pump stage of the multi-stage Roots pump according to the invention has a pair of Wälzkolbencover.
  • the Wälzkolbencover each includes two bidentate rotary pistons 10. These are each arranged on a shaft 12 and are rotated in the opposite direction for conveying the medium.
  • the individual Wälzkolben the successively arranged pumping stages are each arranged on a common shaft, so that the Roots pump has two shafts 12.
  • the Wälzkolben 10 each of a Wälzkolbencoveres are arranged in a pumping stage forming a pumping chamber 14.
  • the pumping chamber is by a two-part housing 16, 18th educated.
  • a housing separation 20 is in this case provided in the middle of the two shafts 12, so that a simple assembly is possible.
  • the housing is provided with an inlet cover 22 and an outlet cover 24.
  • the Roots pump according to the invention is designed as a multi-stage Roots pump, wherein in the axial direction a plurality of pump stages 26, 28, 30, 32, 34 are provided.
  • the chamber volumes of the individual pump stages take, starting from the pumping stage 26 in the direction of the pumping stage 34, respectively from.
  • the first pumping stage 26 is connected to a main inlet 36.
  • the main inlet 36 is connected to a chamber or the like to be evacuated. The medium to be delivered thus flows radially through the main inlet 36 into the pumping chamber 14 of the first pumping stage 36.
  • an antechamber 38 is formed in the radial direction.
  • the antechamber 38 extends over the entire axial width of the pumping stage 26 and thus has substantially the same width as the Roots 10 of the first pumping stage 36.
  • the inflow space 40 adjoins, on the one hand, the antechamber 38, and further has an inflow opening 42 having a direct connection to the pumping chamber 14 in the illustrated embodiment.
  • the inflow space 40 is adjoined by a connecting channel 48 arranged within an intermediate wall 44.
  • the medium to be delivered flows in Fig. 2 in the connecting channel 48 from bottom to top.
  • the outflow space 50 has an outflow opening 54, which corresponds to the contour and configuration of the inflow opening 42 in the illustrated embodiment.
  • all pump stages are constructed accordingly, wherein the pumping stages are each separated by intermediate walls 44 and in each intermediate wall 44 a in the illustrated embodiment radially extending connecting channel 48 is arranged.
  • Each connecting channel 48 is in each case connected to an inflow space 40 and an outflow space 50 as well as an antechamber 38 and an after-space 52.
  • the inlet openings 42 of the inflow spaces 40 and preferably also the outlet openings 54 of the outflow spaces 50 are designed such that they have a larger cross section than the connection channels 48.
  • both the inflow spaces 40 and the antechambers 38 are connected to a common inlet cover 24.
  • the outflow chambers 50 and the after-cavities 52 are also connected to a common outlet cover 22.
  • the last pumping stage 34 is further connected to a main outlet, not shown, through which the medium to be conveyed is ejected.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of an inlet space 40, which is connected on the one hand to an antechamber 38 and on the other hand to a connecting channel 48.
  • the inlet opening 42 is formed by the curved edge 54 formed in the illustrated embodiment.
  • the inlet opening thus has the cross section represented by the dashed line 56.
  • the inflow space 40 is connected on the one hand directly to the corresponding pumping chamber 14 and on the other hand also to the antechamber 38. The same applies to the outflow opening 54.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Eine mehrstufige Wälzkolbenpumpe weist in einem Pumpengehäuse (16, 18) mehrere Pumpkammern (14) auf. Diese bilden jeweils Pumpstufen (26, 28, 30, 32, 34) aus, wobei jede Pumpstufe zwei zweizähnige Drehkolben (10) aufweist. Die Pumpstufen (26, 28, 30, 32, 34) sind durch Zwischenwände (44) voneinander getrennt. In den Zwischenwänden (44) sind im Wesentlichen radial verlaufende Verbindungskanäle (48) angeordnet. Die Verbindungskanäle (48) sind mit einem Einströmraum (40) verbunden, dessen Einströmöffnung (42) einen größeren Querschnitt als die Verbindungskanäle (48) aufweisen.

Description

Mehrstufige Wälzkolbenpumpe
Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Wälzkolbenpumpe.
Wälzkolbenpumpen weisen beispielsweise zweizähnige, in einer Pumpkammer angeordnete Drehkolben auf. Die beiden je Pumpkammer vorgesehenen Drehkolben werden gegenläufig angetrieben, so dass durch die einzelnen entstehenden Kammern Gas durch einen Haupteinlass angesaugt und über einen Hauptauslass wieder ausgestoßen wird. Der Haupteinlass sowie der Hauptauslass verlaufen hierbei in radialer Richtung und sind einander gegenüberliegend angeordnet. Ferner sind auch mehrzähnige, insbesondere drei oder vier Zähne aufweisende Drehkolben bekannt. Auch hier erfolgt ein im Wesentlichen radiales Pumpen des Gases von einem radial angeordneten Haupteinlass zu einem radial angeordneten Hauptauslass.
Zur Erzielung geringer Drücke sind ferner mehrstufige Wälzkolbenpumpen bekannt. Je Stufe weisen derartige Wälzkolbenpumpen ein Drehkolbenpaar auf. Hierbei wird das zu pumpende Gas von einem Auslass einer Pumpstufe zum Einlass einer benachbarten Pumpstufe gefördert. Dies erfolgt über Verbindungskanäle. Die Verbindungskanäle können, wie beispielsweise in US 2010/0158728 beschrieben, im Gehäuse der Wälzkolbenpumpe angeordnet sein, wobei die Verbindungskanäle die Pumpkammern, in denen die Drehkolben angeordnet sind, umgeben bzw. radial außerhalb der Pumpkammern angeordnet sind. Dies ist erforderlich, um Gas von einem beispielsweise im unteren Bereich der Wälzkolbenpumpe angeordneten Auslass einer Pumpstufe zu einem im gegenüberliegenden, beispielsweise oberen Bereich einer Wälzkolbenpumpe angeordneten Einlass der benachbarten Pumpstufe zu fördern. Derartige Wälzkolbenpumpen weisen den Nachteil auf, dass die Ausgestaltung der Kanäle im Gehäuse technisch komplex ist. Ferner muss das Gehäuse zur Aufnahme der Verbindungskanäle großvolumig ausgebildet sein. Dies führt nicht nur zu großen Außenabmessungen der Wälzkolbenpumpe sondern insbesondere auch zu hohen Kosten. Die hohen Kosten sind neben dem aufwändigen Fertigungsprozess auch durch den großen Metalleinsatz hervorgerufen.
Ferner sind aus WO 2013/023954 mehrstufige Wälzkolbenpumpen bekannt, bei denen die Wälzkolben drei oder mehr Zähne aufweisen. Die Verbindungskanäle zwischen benachbarten Pumpkammern sind hierbei in den Zwischenwänden angeordnet, die benachbarte Pumpkammern voneinander trennen. Aufgrund des Vorsehens von drei oder mehr Zähnen je Drehkolben ist es möglich, dass die Verbindungskanäle ausschließlich axial in den Zwischenwänden angeordnet sind. Da ein derartiges axiales Anordnen von Verbindungskanälen nur bei drei- oder mehrzähnigen Drehkolbenpumpen möglich ist, weist eine derartige Pumpe den Nachteil auf, dass das Saugvermögen geringer ist als bei Wälzkolbenpumpen mit zweizähnigen Drehkolben.
Eine weitere Wälzkolbenpumpe mit dreizähnigen Drehkolben ist aus US 2005/0089424 bekannt. Es handelt sich um eine mehrstufige Wälzkolbenpumpe, wobei die einzelnen Pumpstufen durch Zwischenwände voneinander getrennt sind. Die Verbindungskanäle zwischen den Pumpstufen sind in den Zwischenwänden angeordnet. Hierbei sind die Verbindungskanäle Z-förmig ausgebildet. Die Verbindungskanäle weisen insofern einen Einlassbereich, einen radial verlaufenden Verbindungsbereich und einen axial verlaufenden Auslassbereich auf. Dies führt zu hohen Strömungsverlusten. Aufgabe der Erfindung ist es, eine mehrstufige Wälzkolbenpumpe zu schaffen, mit der hohe Saugvermögen erzielt werden können.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine mehrstufige Wälzkolbenpumpe gemäß Anspruch 1.
Die erfindungsgemäße mehrstufige Wälzkolbenpumpe weist mehrere in einem Pumpengehäuse ausgebildete Pumpkammern auf. In jeder der Pumpkammern sind zur Ausbildung einer Pumpstufe zwei zweizähnige Drehkolben angeordnet. Benachbarte Pumpstufen sind durch Zwischenwände voneinander getrennt. In den Zwischenwänden sind Verbindungskanäle angeordnet, um die benachbarten Pumpstufen miteinander zu verbinden. Die Verbindungskanäle sind erfindungsgemäß hierbei derart ausgebildet, dass zumindest einer, vorzugsweise alle Verbindungskanäle mit einem axialen Einströmraum verbunden sind, in denen das geförderte Medium aus der Pumpkammer einer Pumpstufe durch eine Einströmöffnung in den Einströmraum einströmt. Erfindungsgemäß ist die Einströmöffnung hierbei derart ausgebildet, dass der Querschnitt der Einströmöffnung größer ist als der Querschnitt der Verbindungskammer. Durch das erfindungsgemäße Ausgestalten der mehrstufigen Wälzkolbenpumpe mit zweizähnigen Drehkolben kann ein hohes Saugvermögen erzielt werden. Durch Vorsehen eines eine große Einströmöffnung aufweisenden Einströmraums können auch bei innerhalb der Zwischenwände angeordneten, dadurch verkürzten Verbindungskanälen die Strömungswiderstände verringert werden. Dies verringert die erforderliche Leistungsaufnahme der Pumpe und erhöht das Saugvermögen und somit den Wirkungsgrad der Pumpe.
Da es sich erfindungsgemäß um eine Wälzkolbenpumpe mit zweizähnigen Drehkolben handelt, ist es bevorzugt, dass der Verbindungskanal zwischen zwei Pumpstufen im Wesentlichen insbesondere ausschließlich radial angeordnet ist und vollständig in der Zwischenwand verläuft. Der Verbindungskanal weist somit zumindest einen, insbesondere ausschließlich radial verlaufenden Kanalabschnitt auf. Besonders bevorzugt ist es, dass der gesamte Verbindungskanal radial angeordnet ist, wobei der Verbindungskanal hierbei insbesondere mit einem in Strömungsrichtung vorgelagerten axialen Einströmraum vorzugsweise unmittelbar verbunden ist. Besonders bevorzugt ist es, dass zusätzlich ein axialer Ausströmraum vorgesehen ist, der vorzugsweise ebenfalls unmittelbar mit dem radial verlaufenden Verbindungskanal verbunden ist. Der Ausströmraum ist sodann über eine Ausströmöffnung mit der nächsten Pumpstufe verbunden, wobei die Ausströmöffnung des Verbindungskanals den Einlass der nächsten Pumpstufe ausbildet.
Vorzugsweise weist die Einströmöffnung des Einströmraums einen größeren Querschnitt als der radiale Kanalabschnitt des Verbindungskanals und insbesondere als der im Wesentlichen ausschließlich radial verlaufende Verbindungskanal auf. Besonders bevorzugt ist, dass der Querschnitt der Einströmöffnung mindestens 10%, insbesondere mindestens 20% und besonders bevorzugt mindestens 30% größer als der Querschnitt des Verbindungskanals ist.
Zur weiteren Verringerung der auftretenden Strömungswiderstände ist es ferner bevorzugt, dass vorzugsweise alle Kanten an der Einströmöffnung vorzugsweise auch an Übergängen zwischen dem Einströmraum und dem Verbindungskanal durch Radien strömungsgünstig abgerundet sind. Vorzugsweise ist der Radius der Rundung größer als zwei Millimeter.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist dem Einströmraum in Strömungsrichtung ein Vorraum vorgelagert. Das zu prüfende fördernde Medium gelangt somit zumindest teilweise zunächst in einen Vorraum, bevor es sodann in den Einströmraum weitergeleitet wird . Ggf. kann die Anordnung des Vorraums und des Einströmraums jedoch so ausgebildet sein, dass das Medium auch aus der Pumpkammer unmittelbar in den Einströmraum gelangen kann. Durch eine derartige Ausgestaltung werden die Strömungswiderstände weiter verringert. Das Vorsehen eines Vorraums stellt unabhängig von dem Querschnitt der Einströmöffnung eine unabhängige Erfindung dar.
In besonders bevorzugter Weiterbildung ist der Vorraum radial zum Drehkolbenpaar angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass das zu fördernde Medium beim Einströmen in den Vorraum nicht umgelenkt werden muss. Besonders bevorzugt ist es daher, dass der Vorraum einen Teil der Pumpkammer ausbildet, in den die Drehkolben jedoch nicht hineinragen. Besonders bevorzugt erstreckt sich der Vorraum über die gesamte Breite der Pumpkammer, so dass ein Strömungswiderstandsfreies Einströmen des Mediums in den Vorraum möglich ist.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die in den Zwischenwänden angeordneten Verbindungskanäle zusätzlich mit einem Ausströmraum verbunden. Hierbei ist es bevorzugt, dass die Verbindung insbesondere unmittelbar erfolgt, wobei vorzugsweise der Verbindungskanal ausschließlich radial innerhalb der Zwischenwände angeordnet ist. Vorzugsweise weist der Ausströmraum eine Ausströmöffnung auf. Der Querschnitt der Ausströmöffnung ist hierbei vorzugsweise derart ausgebildet, dass er größer als der Querschnitt des Verbindungskanals ist. Der Querschnitt der Ausströmöffnung ist vorzugsweise 10%, insbesondere 20% und besonders bevorzugt 30% größer als der Querschnitt des Verbindungskanals. Des Weiteren sind auch in diesem Bereich die Kanten vorzugsweise wie in dem Bereich des Einströmraums abgerundet.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist zusätzlich ein Nachraum vorgesehen. Dieser ist in Strömungsrichtung dem Ausströmraum nachgelagert. Hierbei kann der Nachraum derart angeordnet und ausgebildet sein, dass das Medium aus dem Ausströmraum durch die Ausströmöffnung vollständig oder nur teilweise in den Nachraum strömt. Das Medium kann somit in die nachfolgende Pumpstufe, ggf. teilweise unmittelbar aus der Ausströmöffnung einströmen oder aber ganz oder teilweise zunächst in den Nachraum strömen, um sodann aus diesem in die nächste Pumpkammer einzuströmen. Der Nachraum ist vorzugsweise entsprechend dem Vorraum ausgebildet. Insbesondere ist der Nachraum vorzugsweise radial zu dem Drehkolbenpaar angeordnet. Bevorzugt ist es hierbei wiederum, dass die Drehkolben nicht in den Vorraum hineinragen und sich der Vorraum insbesondere über die gesamte Breite der Pumpstufe erstreckt.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das Gehäuse mindestens einen Einlassdeckel auf. Der mindestens eine Einlassdeckel bildet eine Seitenwand des Einströmraums insbesondere vollständig aus. Durch Öffnen bzw. Entfernen des mindestens einen Einlassdeckels ist der Einströmraum beispielsweise zum Reinigen auf einfache Weise zugänglich. Ferner ist durch Vorsehen des mindestens einen Einlassdeckels die Geometrie vereinfacht und insofern die Herstellung einfacher.
In bevorzugter Weiterbildung ist ein beispielsweise zusätzlicher Einlassdeckel vorgesehen, der eine Seitenwand des Vorraums ausbildet. Auch dieser Seitendeckel ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass dieser die Wand vollständig ausbildet, so dass der Vorraum beispielswiese zum Reinigen gut zugänglich ist. Hierdurch ist wiederum die Geometrie vereinfacht und insofern eine kostengünstigere Herstellung möglich. Über den Einlassdeckel des Vorraums ist ferner der Pumpraum gut zugänglich.
Besonders bevorzugt ist es, dass ein Seitendeckel sowohl eine Seitenwand des Einströmraums als auch des Vorraums ausbildet. In besonders bevorzugter Weiterbildung erstreckt sich der Einlassdeckel über mindestens zwei benachbarte Pumpstufen und besonders bevorzugt über sämtliche Pumpstufen der mehrstufigen Wälzkolbenpumpe. Bei einer bevorzugten Weiterbildung weist das Gehäuse mindestens einen Auslassdeckel auf, der eine Seitenwand des Ausströmraums ausbildet. Der Auslassdeckel ist hierbei vorzugsweise entsprechend dem Einlassdeckel weitergebildet, wobei insbesondere auch ein Auslassdeckel für einen Nachraum vorgesehen ist und in besonders bevorzugter Ausführungsform sich der Auslassdeckel über eine oder mehrere Pumpstufen, insbesondere alle Pumpstufen, erstreckt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen :
Fig. 1 Prinzipskizzen einer zweistufigen erfindungsgemäßen
Wälzkolbenpumpe in Schnittansicht in unterschiedlichen Drehstellungen des Wälzkolbenpaars,
Fig. 2 einen schematischen perspektivischen Längsschnitt der erfindungsgemäßen mehrstufigen Wälzkolbenpumpe, und
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Einlassbereichs des
Einströmraums in Draufsicht.
Jede Pumpstufe der erfindungsgemäßen mehrstufigen Wälzkolbenpumpe weist ein Wälzkolbenpaar auf. Das Wälzkolbenpaar umfasst jeweils zwei zweizähnige Drehkolben 10. Diese sind jeweils auf einer Welle 12 angeordnet und werden in entgegengesetzte Richtung zum Fördern des Mediums gedreht. Die einzelnen Wälzkolben der hintereinander angeordneten Pumpstufen sind jeweils auf einer gemeinsamen Welle angeordnet, so dass die Wälzkolbenpumpe zwei Wellen 12 aufweist. Die Wälzkolben 10 jeweils eines Wälzkolbenpaares sind in einer eine Pumpstufe ausbildenden Pumpkammer 14 angeordnet. Die Pumpkammer ist durch ein zweiteiliges Gehäuse 16, 18 ausgebildet. Eine Gehäusetrennung 20 ist hierbei in der Mitte der beiden Wellen 12 vorgesehen, so dass eine einfache Montage möglich ist. Des Weiteren ist das Gehäuse mit einem Einlassdeckel 22 und einem Auslassdeckel 24 versehen.
Aus dem in Fig. 2 dargestellten schematischen Längsschnitt entlang einer Linie II-II in Fig . 1 ist ersichtlich, dass die erfindungsgemäße Wälzkolbenpumpe als mehrstufige Wälzkolbenpumpe ausgebildet ist, wobei in axialer Richtung mehrere Pumpstufen 26, 28, 30, 32, 34 vorgesehen sind . Die Kammervolumina der einzelnen Pumpstufen nehmen, ausgehend von der Pumpstufe 26 in Richtung der Pumpstufe 34, jeweils ab. Die erste Pumpstufe 26 ist mit einem Haupteinlass 36 verbunden. Der Haupteinlass 36 ist mit einer zu evakuierenden Kammer oder dergleichen verbunden. Das zu fördernde Medium strömt somit radial durch den Haupteinlass 36 in die Pumpkammer 14 der ersten Pumpstufe 36 ein.
In radialer Richtung, dem Haupteinlass 36 gegenüberliegend, ist ein Vorraum 38 ausgebildet. Der Vorraum 38 erstreckt sich über die gesamte axiale Breite der Pumpstufe 26 und weist somit im Wesentlichen dieselbe Breite wie die Wälzkolben 10 der ersten Pumpstufe 36 auf.
Des Weiteren ist ein Einströmraum 40 vorgesehen. Der Einströmraum 40 schließt sich einerseits an den Vorraum 38 an, und weist ferner eine im dargestellten Ausführungsbeispiel eine unmittelbare Verbindung zur Pumpkammer 14 aufweisende Einströmöffnung 42 auf.
An den Einströmraum 40 schließt sich ein innerhalb einer Zwischenwand 44 angeordneter Verbindungskanal 48 an. Das zu fördernde Medium strömt in Fig. 2 in dem Verbindungskanal 48 von unten nach oben.
An den im dargestellten Ausführungsbeispiel ausschließlich radial verlaufenden Verbindungskanal 48 schließt sich ein dem Einströmraum 40 entsprechender Ausströmraum 50 und an diesen ein entsprechend dem Vorraum 38 ausgebildeter Nachraum 52 an. Der Ausströmraum 50 weist eine Ausströmöffnung 54 auf, die im dargestellten Ausführungsbeispiel der Kontur und Ausgestaltung der Einströmöffnung 42 entspricht.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind sämtliche Pumpstufen entsprechend aufgebaut, wobei die Pumpstufen jeweils durch Zwischenwände 44 voneinander getrennt sind und in jeder Zwischenwand 44 ein im dargestellten Ausführungsbeispiel radial verlaufender Verbindungskanal 48 angeordnet ist. Jeder Verbindungskanal 48 ist jeweils mit einem Einströmraum 40 und einem Ausströmraum 50 sowie einem Vorraum 38 und einem Nachraum 52 verbunden.
Insbesondere zur Verringerung der Strömungswiderstände sind die Einlassöffnungen 42 der Einströmräume 40 sowie vorzugsweise auch die Auslassöffnungen 54 der Ausströmräume 50 derart ausgebildet, dass sie einen größeren Querschnitt als die Verbindungskanäle 48 aufweisen.
Ferner sind sowohl die Einströmräume 40 als auch die Vorräume 38 mit einem gemeinsamen Einlassdeckel 24 verbunden. Entsprechend sind auch die Ausströmräume 50 sowie die Nachräume 52 mit einem gemeinsamen Auslassdeckel 22 verbunden.
Die letzte Pumpstufe 34 ist ferner mit einem nicht dargestellten Hauptauslass verbunden, durch den das zu fördernde Medium ausgestoßen wird .
In Fig . 3 ist als schematische Draufsicht ein Einlassraum 40 dargestellt, der einerseits mit einem Vorraum 38 und andererseits mit einem Verbindungskanal 48 verbunden ist. Die Einlassöffnung 42 ist durch die im dargestellten Ausführungsbeispiel gekrümmt ausgebildete Kante 54 ausgebildet. Die Einlassöffnung weist somit den durch die gestrichelte Linie 56 dargestellten Querschnitt auf. Wie ferner ersichtlich ist, ist der Einströmraum 40 einerseits unmittelbar mit der entsprechenden Pumpkammer 14 und andererseits auch mit dem Vorraum 38 verbunden. Entsprechendes gilt für die Ausströmöffnung 54.

Claims

Ansprüche
Mehrstufige Wälzkolbenpumpe, mit mehreren von einem Pumpengehäuse (16, 18) gebildeten Pumpkammern (14), in denen jeweils zur Ausbildung einer Pumpstufe (26, 28, 30, 32, 34) zwei zweizähnige Drehkolben (10) angeordnet sind, benachbarten Pumpstufen (26, 28, 30, 32, 34) voneinander trennende, Zwischenwände (44), und in den Zwischenwänden (44) angeordnete benachbarte Pumpstufen (26, 28, 30, 32, 34) miteinander verbindende Verbindungskanäle (48), wobei die Verbindungskanäle (48) mit einem axialen Einströmraum (40) verbunden sind, in den das geförderte Medium aus der Pumpkammer (14) einer Pumpstufe (26, 28, 30, 32, 34) durch eine Einströmöffnung (42) einströmt und wobei die Einströmöffnung (42) einen größeren Querschnitt als der Verbindungskanal (48) aufweist.
Mehrstufige Wälzkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (48) im Wesentlichen insbesondere ausschließlich radial angeordnet ist.
Mehrstufige Wälzkolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (48) unmittelbar mit dem Einströmraum (40) verbunden ist.
4. Mehrstufige Wälzkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Einströmöffnung (42) mindestens 10%, insbesondere mindestens 20% und besonders bevorzugt mindestens 30% größer als der Querschnitt des Verbindungskanals (48) ist.
5. Mehrstufige Wälzkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise alle Kanten der Einströmöffnung (42) strömungsgünstig abgerundet sind.
6. Mehrstufige Wälzkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 - 5, gekennzeichnet durch einen dem Einströmraum (40) in Strömungsrichtung vorgelagerten Vorraum (38).
7. Mehrstufige Wälzkolbenpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorraum (38) radial zum Drehkolbenpaar (10) angeordnet ist.
8. Mehrstufige Wälzkolbenpumpe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorraum (38) ein Teil der Pumpkammer (14) ist, in den die Drehkolben (10) nicht hineinragen.
9. Mehrstufige Wälzkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (48) insbesondere unmittelbar mit einem Ausströmraum (50) verbunden ist.
10. Mehrstufige Wälzkolbenpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausströmöffnung (54) des Ausströmraums (50), durch die das geförderte Medium in die Pumpkammer (14) ausströmt, einen größeren Querschnitt als der Verbindungskanal (48) aufweist.
11. Mehrstufige Wälzkolbenpumpe nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Austrittsöffnung (54) mindestens 10%, insbesondere mindestens 20% und besonders bevorzugt mindestens 30% größer als der Querschnitt des Verbindungskanals (48) ist.
12. Mehrstufige Wälzkolbenpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise alle Kanten der Austrittsöffnung (54) strömungsgünstig abgerundet sind .
13. Mehrstufige Wälzkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 9 - 12, gekennzeichnet durch einen dem Ausströmraum (50) in Strömungsrichtung nachgeordneten Nachraum (52).
14. Mehrstufige Wälzkolbenpumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachraum (54) radial zu den Drehkolben (10) angeordnet ist.
15. Mehrstufige Wälzkolbenpumpe nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachraum (54) ein Teil der Pumpkammer (14) ist, in der die Drehkolben (10) nicht hineinragen.
16. Mehrstufige Wälzkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 - 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (16, 18) mindestens einen Einlassdeckel (24) aufweist, durch den eine Seitenwand des Einströmraums (40) ausgebildet ist.
17. Mehrstufige Wälzkolbenpumpe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassdeckel (24) eine Seitenwand des Vorraums (38) ausbildet.
18. Mehrstufige Wälzkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 - 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (16, 18) mindestens einen Auslassdeckel (22) aufweist, durch den eine Seitenwand des Auslassraums (50) ausgebildet ist.
19. Mehrstufige Wälzkolbenpumpe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslassdeckel (22) eine Seitenwand des Nachraums (52) ausbildet.
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