Zweistufige Flüssigkeitsringvakuumpumpe

Abstract

 Zweistufige Flüssigkeitsringvakuumpumpe mit einem Vakuumgehäuse (11), welches Saugstutzen (4) und Druckstutzen (8) beinhaltet und zwischen dem Arbeitsraum der ersten Stufe (13) und dem Arbeitsraum der zweiten Stufe (14) angeordnet ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine zweistufige Flüssigkeitsringvakuumpumpe mit einem Pumpengehäuse, welches einen ersten Arbeitsraum und einen zweiten Arbeitsraum ummantelt, in denen sich jeweils ein exzentrisch zur Mittelachse des Arbeitsraumes und auf einer gemeinsamen Welle verdrehfest angeordnetes Flügelrad befindet, wobei die Arbeitsräume der ersten und der zweiten Stufe miteinander, sowie der Arbeitsraum der ersten Stufe mit einem Saugstutzen und der Arbeitsraum der zweiten Stufe mit einem Druckstutzen über Öffnungen von Steuerscheiben verbunden sind.

[0002] Flüssigkeitsringvakuumpumpen sind Verdrängerverdichter, bei denen ein exzentrisch im runden Gehäuse angeordnetes Flügelrad während der Rotation in einen Flüssigkeitsring aus-und wieder eintaucht. Während einer Umdrehung des Flügelrades vergrößert sich das Lückenvolumen zwischen den einzelnen Flügeln von Null bis zum Maximum und verkleinert sich danach wieder bis zu Null.

[0003] Die Flügelradzellen haben während der Phase der Volumenvergrößerung über die Saugöffnung (Saugschlitz) Verbindung zum Ansaugstutzen; es erfolgt das Ansaugen des Fördergases. Während der Phase der Volumenverkleinerung wird zunächst das Fördergas verdichtet und dann über die Drucköffnung (Druckschlitz) und den Druckstutzen ausgeschoben.

[0004] Je nach Größe und Gestaltung der Drucköffnungen können unterschiedliche Verdichtungsverhältnisse mit der Flüssigkeitsringvakuumpumpe realisiert werden. Für niedrige Ansaugdrücke bzw. hohe Verdichtungsverhältnisse ist es sinnvoll die Flüssigkeitsringvakuumpumpe zweistufig auszuführen. D.h. der Gasförderstrom wird in der ersten Stufe vom Ansaugdruck auf einen Zwischendruck und danach in der zweiten Stufe vom Zwischendruck auf den Enddruck (Atmosphärendruck) komprimiert.

[0005] Zweistufige Flüssigkeitsringvakuumpumpen zeichnen sich durch sehr gute Wirkungsgrade und ein stabiles Betriebsverhalten besonders bei kleinen Ansaugdrücken aus. Sie haben sich in den vielfältigsten Anwendungen hervorragend bewährt.

[0006] Klassisch werden die zweistufigen Vakuumpumpen als so genannte Lagerträgerpumpen ausgeführt. Dabei sind die Arbeitsräume der ersten und zweiten Stufe hintereinander angeordnet; die Flügelräder der ersten und zweiten Stufe werden über eine Welle geführt und angetrieben. Für die Zuführung des Gasstromes hat die Flüssigkeitsringvakuumpumpe axial beidseitig Gehäuse mit den entsprechenden Saug- bzw. Druckstutzen. Der Gasstrom wird dabei axial durch die Pumpe geleitet; vom Sauggehäuse über die erste Stufe und zweite Stufe zum Druckgehäuse. Der Antrieb erfolgt meist über einen Elektromotor, der über die Kupplung mit der Pumpenwelle verbunden wird.

[0007] Eine weitere bekannte Ausführung der zweistufigen Flüssigkeitsringvakuumpumpen ist die so genannte Blockausführung. Bei der Blockpumpe werden die Pumpenbauteile an dem Motorflansch angebaut. Die verlängerte Motorwelle ist gleichzeitig Pumpenwelle, auf der die Flügelräder befestigt werden. Meist kann auf eine gesonderte pumpenseitige Lagerung verzichtet werden. Weil zusätzlich auch noch die Wellenabdichtung auf der dem Motor abgewendeten Seite entfällt, ist diese Blockbauweise eine sehr kompakte Einheit von Vakuumpumpe mit Motor.

[0008] Als Beispiel sei hier die zweistufige Flüssigkeitsringvakuumpumpe des Herstellers atlantic fluidics (USA) genannt. Vorteil dieser Ausführung ist die gegenüber den Lagerträgerpumpen kürzere Baulänge. Des weiteren wird keine Kupplung zwischen Motor und Pumpe benötigt.

[0009] Eine weitere zweistufige Flüssigkeitsringvakuumpumpe in Blockausführung ist in der deutschen Gebrauchsmusterschrift DE 202 00 839 U1 beschrieben.

[0010] Die bisher bekannten zweistufigen Flüssigkeitsringvakuumpumpen und -kompressoren weisen aber entscheidende Nachteile auf.

[0011] Bei der Lagerträgerausführung ist ein gravierender Nachteil die axiale Baulänge der Pumpe: diese ist bedingt durch die notwendige Wellenkupplung und die an beiden Wellenenden liegenden Lagerungen.

[0012] Die bisher bekannten Ausführungen einer zweistufigen Blockpumpe weisen folgende Nachteile auf. Zum ersten sei hier genannt, dass mindestens drei verschiedene Steuerscheiben mit unterschiedlichen Schlitzgeometrien notwendig sind. Zudem ist die Baulänge einer Pumpe in den bekannten Ausführungen noch relativ lang, da Saug- und Druckstutzen in zwei verschiedenen Gehäusebauteilen angebracht sind.

[0013] Auch ist bekannt ein zweiflutiger Flüssigkeitsringkompressor, bei dem zwischen den beidseitig angeordneten Arbeitsräumen sich das gemeinsame Saug-Druck-Gehäuse befindet. Bei diesem Kompressor arbeiten aber die beiden Flüssigkeitsringstufen parallel, d.h. der angesaugte Förderstrom wird geteilt und je zur Hälfte den Arbeitsräumen zugeführt. Nach der Verdichtung werden die Gasströme im Saug-Druck-Gehäuse wieder vereinigt und dann über den Druckstutzen abgeführt. Diese Ausführung ist nur für die Anwendung als Kompressor bekannt. Sie ist als Lagerträgerausführung umgesetzt, d.h. mit 2 Wellenabdichtungen und Wellenlagerungen.

[0014] Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine zweistufige Flüssigkeitsringvakuumpumpe zu gestalten, die eine sehr kurze Baulänge aufweist und mit möglichst wenigen Bauteilen ausführbar und dadurch sehr kostengünstig und einfach herstellbar ist.

[0015] Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, dass das Vakuumgehäuse, welches Saugstutzen und Druckstutzen beinhaltet, zwischen dem Arbeitsraum der ersten Stufe und dem Arbeitsraum der zweiten Stufe angeordnet ist.

[0016] Durch die Erfindung wird nicht nur die Baulänge verkürzt. Es können auch die gleichen Teile an mehreren Stellen der Pumpe verwendet werden, z. B. die Steuerscheiben, was die Komplexität und die Herstellungskosten weiter verringert.

[0017] Des weiteren ermöglicht es der erfindungsgemäße Aufbau der Pumpe, die Wellenabdichtung mit Betriebsflüssigkeit zu versorgen, bevor diese in den ersten Arbeitsraum gelangt. Dies wirkt sich positiv auf die Lebensdauer der Wellenabdichtung aus, da diese jederzeit mit ausreichend kühler und nicht verunreinigter Flüssigkeit versorgt wird.

[0018] Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0019] Zur näheren Erläuterung der Erfindung ist im folgenden ein Ausführungsbeispiel aufgeführt und in den beigefügten Zeichnungen dargestellt.

[0020] Die Zeichnungen zeigen:

Fig 1.

eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen zweistufigen Flüssigkeitsringvakuumpumpe in Blockausführung;

Fig 2.

eine schematische Schnittdarstellung;

Fig 3.

eine Explosionsdarstellung;

Fig 4.

eine Darstellung des Vakuumgehäuses, Ansicht aus Richtung des ersten Arbeitsraumes;

Fig 5.

eine Darstellung des Vakuumgehäuses, Ansicht aus Richtung des zweiten Arbeitsraumes;

Fig 6.

eine Darstellung der Universal-Steuerscheibe;

Fig 7.

eine schematische Darstellung der Gasströme in einer erfindungsgemäßen Pumpe; und

Fig 8.

eine schematische Darstellung der Gasströme in einer Pumpe des Standes der Technik.

[0021] Fig 1. zeigt eine zweistufige in Blockausführung aufgebaute Flüssigkeitsringpumpe. In dieser Darstellung ist die Pumpe an einen Antriebsmotor 12 angeflanscht. Das Gehäuse der Flüssigkeitsringpumpe setzt sich aus einem sogenannten Vakuumgehäuse 11, einem Flanschgehäuse 2, welches an den Motor angeflanscht ist, und einem Deckel 6 zusammen. In dem Vakuumgehäuse 11 sind ein Saugstutzen 4 sowie ein Druckstutzen 8 angeordnet. Das Vakuumgehäuse 11 ist in Fig 4. als Einzelteil dargestellt. Es ist zu erkennen, dass der Saugstutzen 4 in einen Saugraum 17 mündet.

[0022] Fig 2. zeigt einen Längsschnitt durch die Flüssigkeitsringpumpe. Hieraus ist ersichtlich, dass der Saugraum 17 mittels einer ersten Steuerscheibe 3 von einem ersten zylindrischen Arbeitsraum 13, der sich im Flanschgehäuse 2 befindet, getrennt ist. Ein in die erste Steuerscheibe 3 eingebrachter Saugschlitz 15, dargestellt in Fig 6., ermöglicht die Verbindung von Saugraum 17 und dem ersten Arbeitsraum 13. In dem ersten Arbeitsraum 13 befindet sich ein exzentrisch angeordnetes Flügelrad 5, dieses ist verdrehsicher mit der Motorwelle 10 verbunden.

[0023] Der erste Arbeitsraum 13 ist wiederum durch die erste Steuerscheibe 3 von einem sogenannten Zwischenkanal 19, der sich im Vakuumgehäuse 11 befindet, getrennt. Ein in die erste Steuerscheibe 3 eingebrachter Druckschlitz 16, wiederum dargestellt Fig 6., ermöglicht die Verbindung des ersten Arbeitsraumes 13 mit dem Zwischenkanal 19.

[0024] An der vom Motor 12 abgewandten Seite des Vakuumgehäuses 11 befindet sich der Deckel 6, dieser umschließt den zweiten Arbeitsraum 14. Der Zwischenkanal 19 ist durch eine zweite Steuerscheibe 7 vom zweiten Arbeitsraum 14 getrennt. Die zweite Steuerscheibe 7 besitzt ebenfalls einen Saugschlitz 15, dieser ermöglicht die Verbindung vom Zwischenkanal 19 zum zweiten Arbeitsraum 14. Im zweiten Arbeitsraum 14 befindet sich ein exzentrisch angeordnetes zweites Flügelrad 9, welches ebenfalls verdrehsicher mit der Motorwelle 10 verbunden ist. Der zweite Arbeitsraum 14 ist durch die zweite Steuerscheibe 7 vom Druckraum 18 getrennt.

[0025] Der Druckraum 18 befindet sich im Vakuumgehäuse 11 und ist mit dem Druckstutzen verbunden, hierzu siehe Fig. 5. Die zweite Steuerscheibe 7 besitzt ebenfalls einen Druckschlitz 15, dieser ermöglicht die Verbindung vom zweiten Arbeitsraum 14 zum Druckraum 18.

[0026] Die Gasströme in der erfindungsgemäßen Pumpe sind schematisch in Figur 7 dargestellt. Das Gas gelangt durch den Saugstutzen 4 in die Pumpe. Von hier aus strömt es über den Saugraum 17 durch den ersten Saugschlitz 15 in den ersten Arbeitsraum 13. Das im Arbeitsraum 13 verdichtete Gas strömt durch den ersten Druckschlitz 16 in den Zwischenkanal 19. Durch den zweiten Saugschlitz 15 gelangt es in den zweiten Arbeitsraum 14, hier wird das Gas nochmals verdichtet und durch den zweiten Druckschlitz 16 in den Druckraum 18 gefördert. Durch den Druckstutzen 8 verlässt das Gas die Pumpe.

[0027] Die Gasströme in einer konventionellen Pumpe sind in Fig 8. dargestellt. Wie deutlich ersichtlich ist, weist die konventionelle Pumpe eine größere Baulänge auf, da das erste Vakuumgehäuse A mit dem Saugstutzen einen Raum einnimmt, der noch einmal durch das zweite Vakuumgehäuse B mit dem Druckstutzen N eingenommen wird. Bei der erfindungsgemäßen Pumpe wird, da erstes und zweites Vakuumgehäuse zusammenfallen, dieser Platz nur einmal benötigt. Außerdem werden bei der Darstellung der Fig 8. insgesamt vier Steuerscheiben C, E, G und I benötigt, von denen möglicherweise die zweite Steuerscheibe E und dritte Steuerscheibe G zusammengelegt werden könnten. Es ist aber nicht möglich, mit zwei Steuerscheiben wie bei der erfindungsgemäßen Pumpe auszukommen.

[0028] Die Pumpe der Fig 8. weist außer den bereits erwähnten Teilen noch einen ersten Mittelkörper D, ein Zwischenstück F, einen zweiten Mittelkörper H, einen ersten Arbeitsraum K, einen Zwischenraum L, einen zweiten Arbeitsraum M, einen Motor O, eine Kupplung P und eine Welle Q auf.

Ansprüche

1. Zweistufige Flüssigkeitsringvakuumpumpe mit einem Pumpengehäuse (1), welches einen ersten Arbeitsraum (13) und einen zweiten Arbeitsraum (14) ummantelt, in denen sich jeweils ein exzentrisch zur Mittelachse des Arbeitsraumes und auf einer gemeinsamen Welle (10) verdrehfest angeordnetes Flügelrad (5, 9) befindet, wobei die Arbeitsräume (13, 14) der ersten und der zweiten Stufe miteinander, sowie der Arbeitsraum der ersten Stufe (13) mit einem Saugstutzen (4) und der Arbeitsraum der zweiten Stufe (14) mit einem Druckstutzen (8) über Öffnungen von Steuerscheiben (3, 7) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuumgehäuse (11), welches Saugstutzen (4) und Druckstutzen (8) beinhaltet, zwischen dem Arbeitsraum der ersten Stufe (13) und dem Arbeitsraum der zweiten Stufe (14) angeordnet ist.

2. Flüssigkeitsringvakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuumgehäuse (11) Kammern und Kanäle beinhaltet, die die Zuführung des Fördermediums vom Saugstutzen (4) in die erste Pumpenstufe (13), von der ersten in die zweite Pumpenstufe (14) und von der zweiten Pumpenstufe (14) in den Druckstutzen (8) ermöglicht.

3. Flüssigkeitsringvakuumpumpe gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Vakuumgehäuse (11), auf den beiden, in Längsrichtung der Pumpe liegenden, Flächen, die erste Steuerscheibe (3) für den ersten Arbeitsraum (13), sowie der zweite Steuerscheibe (7) für den zweiten Arbeitsraum (14) montiert sind.

4. Flüssigkeitsringvakuumpumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäusebauteil, welchen den ersten Arbeitsraum (13) ummantelt, direkt an einen Antriebsmotor oder einen Lagerbock angeflanscht ist.

5. Flüssigkeitsringvakuumpumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass pro Arbeitsraum (13, 14) nur eine Steuerscheibe (3, 7) angeordnet ist.

6. Flüssigkeitsringvakuumpumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerscheiben (3, 7) je einen Saugschlitz (15) sowie einen Druckschlitz (16) aufweisen, wobei diese identische geometrische Abmessungen aufweisen.

7. Flüssigkeitsringvakuumpumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsflüssigkeit vor Eintritt in der ersten Arbeitsraum (13) die Wellenabdichtung (20) umspült.

Zeichnung