EP2873866B1

EP2873866B1 - Gehäuse für eine Wälzkolbenpumpe

Info

Publication number: EP2873866B1
Application number: EP14189143.2A
Authority: EP
Inventors: Christopher Kobus; Kevin Schneider
Original assignee: Pfeiffer Vacuum GmbH
Current assignee: Pfeiffer Vacuum GmbH
Priority date: 2013-11-18
Filing date: 2014-10-16
Publication date: 2018-02-28
Anticipated expiration: 2034-10-16
Also published as: US20150139845A1; US9745978B2; DE102013112704B4; EP2873866A1; DE102013112704A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für eine Wälz-kolbenpumpe mit einem Ansaugflansch und einem Ausstoßflansch.
Aus der Praxis sind Wälzkolbenpumpen bekannt. In Wälzkolbenpumpen drehen sich zwei gegenläufig synchron laufende Rotoren berührungslos in einem Gehäuse. Die Rotoren können die Form einer "8" haben und sind voneinander und vom Stator durch einen engen Spalt getrennt. Das geförderte Gas wird von einer Ansaugöffnung zu einer Auslassöffnung transportiert.
Eine Welle wird durch einen Motor angetrieben. Die Synchronisation der anderen Welle erfolgt über ein Zahnradpaar in einem Getrieberaum. Die Schmierung beschränkt sich auf den von einem Schöpfraum durch Dichtelemente abgetrennten Getrieberaum.
Da im Schöpfraum keine Reibung auftritt, kann eine Wälzkolbenpumpe mit hoher Drehzahl bis zu 7.500 Umdrehungen pro Minute betrieben werden. Die symmetrische Massenverteilung der Rotoren um die Wellenachse erlaubt zudem eine einwandfreie dynamische Auswuchtung, so dass die Pumpe trotz hoher Drehzahl sehr ruhig läuft.
Die Lager der Rotorwellen sind in zwei Seitenteilen des Gehäuses angeordnet. Auf der einen Seite sind die Lager vorteilhaft als Festlager, auf der anderen als Loslager ausgeführt, um die ungleichen Wärmedehnungen zwischen Gehäuse und Kolben zu ermöglichen. Die Schmierung der Lager und Zahnräder erfolgt üblicherweise mit Öl. Die Durchführung der Antriebswelle nach außen wird bei den Standardausführungen mit Sperröl überlagerten Radialwellendichtringen abgedichtet. Zum Schutz der Welle können die Dichtringe auf einer Schonbuchse, die bei Verschleiß ausgewechselt werden kann, laufen.
Zum Stand der Technik ( DE 198 19 538 A1 ) gehört eine Druck-Saug-Pumpe, die eine Deckelplatte aufweist, wobei Deckelplatte und Gehäuse der Pumpe die gleichen äußeren Abmessungen aufweisen. Diese zum Stand der Technik gehörende Vakuumpumpe kann hinsichtlich einer Aufstellmöglichkeit verbessert werden.
Weiterhin gehört zum Stand der Technik ( EP 2 042 739 A1 ) eine Vakuumpumpe mit einem Ansaugflansch und einem Ausstoßflansch. Diese zum Stand der Technik gehörende Vakuumpumpe kann hinsichtlich der Geometrie des Ansaugflansches und des Ausstoßflansches weiter verbessert werden, um die Pumpleistung der Pumpe zu erhöhen.
Zum Stand der Technik ( WO 2012/167248 A2 ) gehört eine Vakuumpumpe mit einem Ansaugflansch und einem Ausstoßflansch, die hinsichtlich ihrer Geometrie verbessert werden können.
Weiterhin gehört zum Stand der Technik ( US 6,203,297 B1 ) eine Vakuumpumpe mit einem Gehäuse, welches auf Füßen aufgeständert ist. Diese Füße weisen eine 90°-Abwinklung mit einer Bohrung auf. Diese zum Stand der Technik gehörende Vakuumpumpe kann dahingehend verbessert werden, dass sie in verschiedenen Ausrichtungen einsetzbar ist.
Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht darin, diese zum Stand der Technik gehörenden Wälzkolbenpumpen durch eine neue Ausgestaltung des Gehäuses der Wälzkolbenpumpe zu verbessern.
Dieses technische Problem wird durch ein Gehäuse für eine Wälzkolbenpumpe mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Das Gehäuse für eine Wälzkolbenpumpe mit einem Ansaugflansch und einem Ausstoßflansch zeichnet sich dadurch aus, dass das Gehäuse Befestigungselemente aufweist, dass die Befestigungselemente zwei im 90°-Winkel zueinander angeordnete Aufstellflächen aufweisen, dass die im 90°-Winkel zueinander angeordneten Aufstellflächen über eine im 45°-Winkel zu den Aufstellflächen angeordnete Verbindungsfläche miteinander verbunden sind.
Durch diese Ausbildung der Befestigungselemente ist es möglich, das Gehäuse in einem horizontalen oder vertikalen Betrieb anzuordnen. Das Gehäuse kann mit den Befestigungselementen auf einzelnen Füßen, auf miteinander verbundenen Füßen oder auf einem Gestell montiert werden. Die erfindungsgemäße Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass die Krafteinleitung der Gewichtskraft über zum Schwerkraftvektor senkrechte Flächen unabhängig von der Aufstellposition erfolgt. Hierdurch werden Scherkräfte auf Befestigungsschrauben vermieden. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist in der Verbindungsfläche wenigstens eine Bohrung mit Innengewinde angeordnet. In diesen Bohrungen können Befestigungsschrauben angeordnet werden, die dann im 45°-Winkel zu einer horizontalen oder vertikalen Achse des Gehäuses ausgerichtet sind. Hierdurch werden Scherkräfte auf die Befestigungsschrauben vermieden.
Vorteilhaft sind Schnittlinien der Aufstellflächen und der Verbindungsflächen als Fasen ausgebildet. Hierdurch ist es möglich, eine flächige Anlage der beiden Anlageflächen, die üblicherweise aus einer Aufstellfläche und einer Verbindungsfläche bestehen, zu ermöglichen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Verbindungsfläche und/oder den Aufstellflächen wenigstens eine Bohrung mit Innengewinde angeordnet ist. In diesen Bohrungen können Befestigungsschrauben angeordnet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Befestigungselemente an einem Flansch angeordnet, der zum vakuumdichten Verschließen des Gehäuses mit einem Lagerschild ausgebildet ist. Das Gehäuse weist vorteilhaft wenigstens einen Flansch auf, an dem ein Deckel zum vakuumdichten Verschließen des Gehäuses angeordnet ist. Vorteilhaft sind die Befestigungselemente an dem Flansch angeordnet. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass der wenigstens eine Flansch die äußere Begrenzung des Gehäuses ohne Abschlussdeckel bildet und hierdurch der sicherste Stand des Gehäuses gewährleistet wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Ansaugflansch und/oder der Ausstoßflansch ein Bohrbild für ISO-Anschlüsse und gleichzeitig ein Bohrbild für DIN-Anschlüsse auf. Hierdurch ist das erfindungsgemäße Gehäuse besonders vielseitig einsetzbar, da ein doppeltes Bohrbild für die DIN-Anschlüsse und für ISO-Anschlüsse in ein und demselben Teil vorgesehen ist und damit ein Gleichteil inklusive Dichtung herstellbar ist, ohne die Teile kundenspezifisch anpassen zu müssen. Hierdurch ist eine flexible Fertigung von DIN oder ISO je nach Bedarf möglich. Die Bohrbilder bestehen vorteilhaft aus Bohrungen mit Innengewinde, um Anschlussflansche auf kundenspezifischer Seite mit dem Ansaugflansch und/oder Ausstoßflansch des erfindungsgemäßen Gehäuses verbinden zu können.
Vorteilhaft sind die Bohrungen radialsymmetrisch in dem Ansaugflansch und/oder Ausstoßflansch angeordnet. Hierdurch kann eine gleichmäßige Krafteinleitung beim Verbinden mit einem Anschlussflansch gewährleistet werden.
Die Dichtelemente liegen vorteilhaft innerhalb des ISO-Bohrbildes, um auf jeden Fall unabhängig von der Nutzung der ISO- oder DIN-Bohrungen eine zuverlässige Abdichtung zu erhalten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist bei dem Gehäuse für eine Wälzkolbenpumpe mit einem Ansaugflansch und einem Ausstoßflansch, bei dem an einer Außenseite des Gehäuses Kühlrippen angeordnet sind, vorgesehen, dass die Anzahl der Kühlrippen in einem Bereich des Gehäuses, in dem innerhalb des Gehäuses eine höhere Verdichtung eines zu pumpenden Mediums erfolgt, größer ist als die Anzahl der Kühlrippen in einem Bereich des Gehäuses, in dem innerhalb des Gehäuses eine niedrigere Verdichtung des zu pumpenden Mediums vorliegt.
An der Ansaugseite ist die evakuierende Kammer angeschlossen. In dieser Kammer ist ein geringerer Druck vorhanden als auf der Ausstoßseite der Pumpe. Dadurch, dass auf der Ausstoßseite die Verdichtung höher ist, liegt hier eine deutlich höhere Temperatur als auf der Ansaugseite vor. Um Spannungen und Verformungen, die durch den Temperaturgradienten in dem Gehäuse auftreten würden, zu vermeiden oder zu vermindern, sieht das erfindungsgemäße Gehäuse vor, im Bereich des Gehäuses, in dem eine höhere Verdichtung erfolgt, eine größere Anzahl von Kühlrippen vorzusehen als in dem Bereich des Gehäuses, in dem eine niedrigere Verdichtung des zu pumpenden Mediums vorliegt. Dadurch, dass eine gleichmäßigere Kühlung des Gehäuses erfolgt, treten keine oder kaum Spannungen und Verformungen in dem Gehäuse auf. Hierdurch wird vermieden, dass beim Auftreten von zu großen Verformungen sich Lagerstellen verschieben können.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass im Bereich des Ausstoßflansches eine größere Anzahl von Kühlrippen vorgesehen ist als im Bereich des Ansaugflansches. Wie schon ausgeführt, ist im Bereich des Ansaugflansches ein Druck des zu pumpenden Mediums vorhanden, der im Wesentlichen dem Druck in dem zu evakuierenden Rezipienten entspricht. Im Ausstoßbereich ist die Verdichtung des zu pumpenden Mediums deutlich größer, so dass hier deutlich höhere Temperaturen auftreten, so dass es sinnvoll ist, in diesem Bereich eine größere Anzahl von Kühlrippen vorzusehen als im Ansaugbereich.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das einteilige Gehäuse im Querschnitt einen ersten Teil und einen zweiten Teil aufweist, dass der erste Teil den Ansaugflansch aufweist und der zweite Teil den Ausstoßflansch, und dass der erste Teil des Gehäuses eine geringere Anzahl von Kühlrippen aufweist als der zweite Teil des Gehäuses. Auch hierdurch ist wiederum erreicht, dass der Gehäuseteil, der einer wesentlich höheren Temperaturerhöhung unterliegt, durch eine höhere Anzahl von Kühlrippen besser gekühlt wird, das heißt, dass die bei der Verdichtung entstehende Temperatur besser nach außen abgeleitet wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Kühlrippen in radialer Richtung entlang von Mantellinien des Gehäuses angeordnet sind. Hierdurch erhält man ringförmige oder teilringförmige Kühlrippen, die relativ einfach von Luft umstrichen werden können. Die Kühlrippen können beispielsweise halbringförmig ausgebildet sein.
Eine weitere Ausbildungsform der Erfindung sieht vor, dass die Anzahl der Kühlrippen in dem Bereich des Gehäuses, in dem eine höhere Verdichtung des zu pumpenden Mediums erfolgt, wenigstens das zwei- oder dreifache der Anzahl der Kühlrippen in dem Bereich des Gehäuses beträgt, in dem eine niedrigere Verdichtung des zu pumpenden Mediums vorliegt.
Es besteht zum Beispiel die Möglichkeit, in dem Bereich der niedrigeren Verdichtung lediglich eine Kühlrippe vorzusehen und in dem Bereich der höheren Verdichtung zwei, drei, vier oder fünf oder sogar noch mehr Kühlrippen anzuordnen.
Die asymmetrische Kühlung hinsichtlich der unterschiedlichen Anzahl der Kühlrippen in den Bereichen mit hoher Verdichtung oder geringer Verdichtung erlaubt eine bessere Leistungsdichte der Wälzkolbenpumpe, so dass die Wälzkolbenpumpe kleiner gebaut werden kann und darüber hinaus eine bessere Wärmeabführung möglich ist. Hierdurch erhält man eine kleine und leistungsstarke, kompakte Pumpe.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist bei dem Gehäuse für eine Wälzkolbenpumpe mit einem Ansaugflansch und einem Ausstoßflansch mit einem Einlass im Bereich des Ansaugflansches und einem Auslass im Bereich des Ausstoßflansches vorgesehen, dass ein Querschnitt des Einlasses größer ist als ein Querschnitt des Auslasses.
Durch diese Ausgestaltung der Erfindung wird die Energieeffizienz bei gleichen Volumenkennwerten deutlich optimiert. Der Querschnitt auf der Vorvakuumseite ist vorteilhaft wenigstens 30 %, gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform etwa 50 % kleiner als der Querschnitt im Hochvakuumbereich.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist in dem Ansaugflansch und/oder in dem Ausstoßflansch jeweils eine runde Öffnung für den Ein- und Austritt des zu pumpenden Mediums vorgesehen und die runde Öffnung ist als eine in eine rechteckige oder ovale Öffnung im Bereich einer Innenwand des Gehäuses übergehende Öffnung ausgebildet. Durch diese Ausbildung des Einlasses und/oder des Auslasses ist der Strömungsquerschnitt des Übergangs vom Flansch zum Schöpfraum größer oder gleich als der Öffnungsquerschnitt des Flansches selbst. Dies führt zu einer strömungstechnisch optimierten Gasführung vom Hochvakuumbereich zum Schöpfraum und wiederum zum Vorvakuumbereich. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, einen Strömungsabriss zu vermeiden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die rechteckige oder ovale Öffnung im Bereich des Ansaugflansches größer ausgebildet als die rechteckigförmige oder ovale Öffnung im Bereich des Ausstoßflansches. Auch hierdurch erreicht man wiederum die oben beschriebene optimierte Energieeffizienz bei gleichen Volumenkennwerten.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die runde Öffnung im Ansaugflansch größer als die runde Öffnung im Ausstoßflansch ausgebildet ist. Auch hierdurch wird erreicht, dass der Querschnitt auf Hochvakuumseite größer ist als der Querschnitt auf Vorvakuumseite.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die rechteckförmigen oder ovalen Öffnungen in Richtung quer zur Längsachse kleiner ausgebildet sind als der Durchmesser der runden Öffnungen oder dass die rechteckförmigen oder ovalen Öffnungen in einer Richtung quer zur Längsachse die gleiche Größe wie der Durchmesser der runden Öffnungen aufweisen.
Besonders vorteilhaft ist die Ausgestaltung, bei der die rechteckförmigen oder ovalen Öffnungen in Richtung quer zur Längsachse kleiner ausgebildet sind als der Durchmesser der runden Öffnungen. Vorteilhaft sind in axialer Richtung die rechteckförmigen oder ovalen Öffnungen größer ausgebildet als der Durchmesser der runden Öffnungen. Man erhält also einen Übergang von den runden Öffnungen des Ein- oder Auslassflansches in eine rechteckförmige oder ovale Öffnung an der Innenwand des Gehäuses. Der Übergang von den runden in die rechteckförmigen oder ovalen Öffnungen ist vorteilhaft stufenlos ausgebildet. Hierdurch wird ein Strömungsabriss vermieden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Auslass des Schöpfraumes kleiner als der Einlass des Schöpfraumes, so dass hierdurch auch die Querschnittsverringerung des Vorvakuumquerschnittes gegenüber dem Hochvakuumquerschnitt erzielt wird.
Das erfindungsgemäße Gehäuse für eine Wälzkolbenpumpe mit einem Ansaugflansch und einem Ausstoßflansch zeichnet sich dadurch aus, dass der Ansaugflansch und/oder der Ausstoßflansch eine vieleckige Form mit wenigstens zwei sich gegenüberliegenden parallel zueinander angeordneten Seiten aufweist.
Diese Abweichung von den aus der Praxis bekannten runden Flanschen weist den Vorteil auf, dass der Flansch insgesamt eine geringere Ausdehnung aufweisen kann, wodurch die Gesamtgröße des Gehäuses vermindert werden kann. Darüber hinaus wird durch Materialeinsparung das Gewicht verringert.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Ansaugflansch und/oder der Ausstoßflansch wenigstens vier sich gegenüberliegende, paarweise parallel zueinander angeordnete Seiten aufweist. Hierdurch ist es möglich, die Seiten des Flansches mit dem Gehäuse abschließen zu lassen und in den um 90° zu den Seiten, die den Abschluss des Gehäuses bilden, angeordneten Seiten Messbohrungen anzuordnen, die in gerade ausgebildeten Seiten deutlich einfacher angeordnet werden können als in rund ausgebildeten Seiten wie beispielsweise in runden Flanschen.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Ansaugflansch und/oder Ausstoßflansch eine rechteckförmige oder quadratische Form aufweist und dass im Bereich der Ecken Ausnehmungen vorgesehen sind. Die Ausnehmungen sind vorteilhaft als in den Ansaugflansch und/oder Ausstoßflansch hineinragende Radien ausgebildet. Diese Form ist hinsichtlich der Material- und damit Gewichtseinsparung besonders vorteilhaft. Zwei Seiten des Flansches, die sich parallel gegenüber liegen, fluchten mit Flanschen des Gehäuses, an denen beispielsweise Deckel zum Verschließen des Gehäuses und zur Durchführung der die Rotoren tragenden Wellen vorgesehen sind. Die um 90° versetzten parallel zueinander angeordneten Seiten weisen vorteilhaft wenigstens eine Messbohrung auf.
Durch die Ausnehmungen ist darüber hinaus eine bessere Kühlung des Gehäuses möglich, da eine geringere Fläche des Gehäuses durch das Material des Flansches abgedeckt ist.
Für eine weitere Gewichtseinsparung und bessere Handhabbarkeit des Gehäuses sind sämtliche Kanten, an denen Seiten des Ansaugflansches und/oder des Ausstoßflansches zusammentreffen, abgerundet ausgebildet.
Wenigstens eine gerade ausgebildete Seite des Ansaugflansches und/oder des Ausstoßflansches ist vorteilhaft freiliegend ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass an diesen Seiten die Messbohrungen angeordnet sein können. In den Messbohrungen können beispielsweise Drucksensoren oder Temperatursensoren oder auch andere Sensoren angeordnet werden. Vorteilhaft sind jeweils zwei Messbohrungen an dem Flansch auf der Hochvakuumseite angeordnet und jeweils zwei Messbohrungen in dem Flansch auf der Vorvakuumseite.
Durch diese Ausführungsform erhält man einen flexiblen Anschluss des Zubehöres in den meisten Einbausituationen, je nachdem in welcher Ausrichtung das Pumpengehäuse angeordnet wird.
Die erfindungsgemäße Ausbildung des Flansches in vieleckiger, vorteilhaft rechteckiger, insbesondere quadratischer Form ist neben dem Vorteil der Gewichtsersparnis gießtechnisch einfacher herzustellen.
Die einzelnen Erfindungen hinsichtlich der Ausgestaltung des Gehäuses mit Kühlrippen des Gehäuses, mit den Querschnittsverhältnissen hinsichtlich Einlass und Auslass, der Ausbildung des Ansaugflansches und/oder des Ausstoßflansches in einer vieleckigen, rechteckigen oder quadratischen Form sowie mit den Befestigungselementen sind einzeln oder alle zusammen miteinander beliebig kombinierbar.
Durch das erfindungsgemäße Gehäuse für eine Wälzkolbenpumpe werden die Leistungsaufnahme, die Effizienz, Vakuumumkennwerte, Zuverlässigkeit und Servicefreundlichkeit optimiert. Darüber hinaus ist ein in seinen äußeren Abmaßen kompaktes Gehäuse durch die erfindungsgemäßen Ausführungsformen möglich, welches flexibel einsetzbar ist und bei dem die Herstellkosten verringert sind und der Betrieb mit horizontaler und vertikaler Förderung möglich ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der zugehörigen Zeichnung, in der mehrere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Gehäuses einer Wälzkolbenpumpe nur beispielhaft dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Gehäuses mit Hochvakuum-Anschlussflansch;
Fig. 2: eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Gehäuses mit Vorvakuum-Anschlussflansch;
Fig. 3: eine Seitenansicht des Gehäuses;
Fig. 4a: eine Frontansicht des Gehäuses mit einzelnen Füßen in axialer Richtung;
Fig. 4b: eine Frontansicht des Gehäuses montiert auf einem Gestell in axialer Richtung;
Fig. 5: einen Querschnitt durch das Gehäuse;
Fig. 6: eine Untersicht auf den Ausstoßflansch des Gehäuses;
Fig. 7: eine Draufsicht auf den Ansaugflansch des Gehäuses;
Fig. 8: einen Längsschnitt durch das Gehäuse;
Fig. 9: ein erfindungsgemäßes Gehäuse mit Deckel.

Fig. 1 zeigt ein Gehäuse 1 für eine Wälzkolbenpumpe. In einem Schöpfraum 2 werden für den Betrieb der Wälzkolbenpumpe zwei nicht dargestellte gegenläufig synchron laufende Rotoren berührungslos angeordnet. Die Rotoren haben die Form einer "8" und sind voneinander und vom jeweiligen Stator durch einen Spalt getrennt.
Das Gehäuse 1 ist in Fig. 1 offen dargestellt. An Flanschen 3, 4 werden für den Betrieb Deckel 52, 53 angeordnet, wie in Fig. 9 dargestellt, die dicht mit den Flanschen 3, 4 abschließen. Hierzu ist, wie in Fig. 1 dargestellt, in dem Flansch 3 eine Nut 5 zur Aufnahme einer Dichtung vorgesehen. Durch die Deckel 52, 53 werden Wellen 54, 55 (in Fig. 9 dargestellt) der Rotoren geführt.
Das Gehäuse 1 weist gemäß Fig. 1 einen Ansaugflansch 6 und einen Ausstoßflansch 7 auf. Der Ansaugflansch 6 weist eine quadratische Grundfläche auf, in deren Eckbereichen Ausnehmungen 8, 9, 10, 11 angeordnet sind. Die Ausnehmungen 8, 9, 10, 11 sind in Form von Radien, die in die Grundfläche des Flansches 6 hineinragen ausgebildet. Seiten 12, 13 des Flansches 6, die sich parallel gegenüberliegen, können fluchten mit den Flanschen 3, 4 und bilden gemäß Fig. 1 einen Abschluss mit den Flanschen 3, 4. Seiten 14, 15 des Flansches 6 sind ebenfalls parallel zueinanderliegend ausgebildet. In den Seiten 14 und 15 des Flansches 6 sind Messbohrungen 16 angeordnet.
Durch die Ausnehmungen 8, 9, 10, 11 in der Grundfläche des Flansches 6 wird eine Gewichtsersparnis erzielt. Darüber hinaus lässt sich der Flansch 6 leichter herstellen. Zusätzlich erfolgt in Bereichen 17, 18 des Gehäuses 1 und in den auf der gegenüberliegende Seite korrespondierenden Bereichen eine bessere Kühlung, da diese Bereiche nicht von Material des Flansches abgedeckt sind.
Durch die Ausgestaltung des Flansches 6 mit den sich parallel gegenüberliegenden Seiten 12, 13 ist es darüber hinaus möglich, das Gehäuse 6 in axialer Richtung deutlich kürzer auszubilden, als dies bei einem runden Flansch der Fall wäre, da der Flansch nicht überstehen soll.
Der Flansch 6 weist zwei Bohrbilder auf. Das erste Bohrbild für DIN besteht aus Bohrungen 19. Diese Bohrungen sind in dem Flansch 6 außen liegend angeordnet. Das zweite Bohrbild besteht aus Bohrungen 20 für ISO. Diese Bohrungen sind innen liegend angeordnet. Innerhalb der für das ISO-Bohrbild vorgesehenen Bohrungen 20 ist eine Nut 21 zur Aufnahme einer O-Ring-Dichtung vorgesehen, um bei Verbindung mit einem Anschlussflansch (nicht dargestellt) eine dichte Verbindung zu erzielen.
Das Gehäuse 1 weist Kühlrippen 22 sowie Kühlrippen 23, 24, 25, 26, 27, 57, 58, 59, 60 auf. Der obere Teil 28 des einteiligen Gehäuses 1, das heißt der Bereich, in dem eine geringere Verdichtung des zu pumpenden Mediums vorliegt, weist lediglich eine Kühlrippe 22 auf, während ein unterer Teil 29 des Gehäuses 1 fünf Kühlrippen 23 bis 27, 57 bis 60 aufweist. In dem unteren Teil 29 des Gehäuses 1 wird das zu pumpende Medium deutlich höher verdichtet, so dass hier eine weitaus höhere Temperatur als in dem oberen Teil 28 auftritt. Um eine gleichmäßige Kühlung des Gehäuses ohne Temperaturgradienten zu erzielen, sind in dem unteren Teil mehr Kühlrippen 23 bis 27, 57 bis 60 angeordnet als in dem oberen Teil 28.
Aufgrund der unterschiedlichen Anzahl der Kühlrippen werden Spannungen und Verformungen in dem Gehäuse 1 und damit beispielsweise ein Verschieben von Lagerstellen vermindert oder vermieden.
An den Flanschen 3, 4 sind Befestigungselemente 30, 31 angeordnet. Die Befestigungselemente 30, 31 weisen Aufstellflächen 32, 33 auf, die im 90°-Winkel zueinander angeordnet sind. Die Aufstellflächen 32, 33 sind über eine Verbindungsfläche 34 miteinander verbunden. Die Verbindungsfläche 34 ist im 45°-Winkel zu den Aufstellflächen 32, 33 angeordnet.
In dem Ansaugflansch 6 ist eine runde Einlassöffnung 34 vorgesehen. Gleichermaßen weist der Ausstoßflansch 7 eine runde Öffnung 35 auf.
Fig. 2 zeigt ebenfalls das Gehäuse 1. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Gemäß Fig. 2 ist nunmehr der Ausstoßflansch 7 deutlich zu erkennen, da dieser oben liegend gezeigt ist.
Der Ausstoßflansch 7 weist wie der Ansaugflansch 6 eine quadratische Grundform auf und in Eckbereichen Ausnehmungen 36, 37, 38, 39, die als in den Flansch 7 hineinragende Radien ausgebildet sind.
Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht des Gehäuses 1 mit den Kühlrippen 22 in dem ersten Teil 28 des Gehäuses 1 sowie den Kühlrippen 23 bis 27, 57 bis 60 in dem zweiten Teil 29 des Gehäuses 1.
Die Kühlrippen 22 bis 27, 57 bis 60 sind radial entlang Mantellinien des Gehäuses 1 angeordnet. Durch die Ausnehmungen 10, 11 in dem Flansch 6 und den Ausnehmungen 38, 39 des Flansches 7 sind Bereiche 17, 18, 40, 41 des Gehäuses besser gekühlt, als wenn die Ausnehmungen 10, 11 nicht vorhanden wären.
Fig. 4a zeigt das Gehäuse 1 mit dem Flansch 3. An dem Gehäuse sind die Befestigungselemente 30 angeordnet, die Aufstellflächen 32, 33 sowie eine Verbindungsfläche 34 aufweisen. Durch die im 90°-Winkel zueinander angeordneten Aufstellflächen 32, 33 kann das Gehäuse 1 auf einem Gestell oder entsprechenden Füßen angeordnet werden. In den Verbindungsflächen 34 ist jeweils eine Bohrung 43 vorgesehen, in der eine Befestigungsschraube 45 angeordnet werden kann. Durch diese Ausbildung werden Scherkräfte auf die Befestigungsschrauben vermieden.
Gemäß Fig. 4a ist für jedes Befestigungselement 30 ein Fuß 43 vorgesehen. Die Füße 43 weisen jeweils eine Durchgangsbohrung 44 auf, in der eine Schraube 45 angeordnet ist, die in die Innengewindebohrung 43 des Befestigungselementes 30 greift. Die beiden Füße 43 können auch zu einem gemeinsamen Fuß oder Gestell 56 verbunden werden, wie in Fig. 4b dargestellt.
Dadurch, dass die Krafteinleitung der Gewichtskraft über zur Schwerkraft senkrechte Flächen erfolgt, werden Scherkräfte auf die Befestigungsschrauben 45 vermieden. Die Aufstellung des Gehäuses 1 kann auch vertikal mit den gleichen Füßen 43 erfolgen.
Die Befestigungselemente 30 weisen, wie in Fig. 1 dargestellt, Fasen 46 auf, um eine flächige Anlage der beiden Aufstellflächen 32, 33 zu gewährleisten.
Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch das Gehäuse 1 der Vakuumpumpe.
Das Gehäuse 1 weist den Ansaugflansch 6 und den Ausstoßflansch 7 auf. Der Durchmesser d ₁ der Ansaugöffnung 42 ist größer als der Durchmesser d ₂ der Ausstoßöffnung 35 des Flansches 7. Die Öffnung 42, die vorzugsweise rund ausgebildet ist, geht in eine rechteckförmige Öffnung 47 im Bereich einer Innenwand 48 über. Gleiches gilt für die Öffnung 35 des Flansches 7, die in eine rechteckförmige Öffnung 49 übergeht. Im Bereich der Schnittebene, die in Fig. 5 dargestellt ist, ist der Übergang der Öffnung 42 in die rechteckige Öffnung 47 sich in Richtung Schöpfraum 2 sich verjüngend mit den Seitenwänden 50 ausgebildet. Gleiches gilt für die Öffnung 35, die in die rechteckförmige Öffnung 49 sich konisch verjüngend mit den Seitenwänden 51 übergeht. Der Übergang der Öffnungen 35, 42 in die rechteckförmigen Öffnungen 49, 47 ist stufenlos ausgebildet.
Die rechteckförmige Öffnung 47 weist senkrecht zur Längsachse des Gehäuses 2 gesehen eine geringere Ausdehnung l ₁ als der Durchmesser d ₁ auf, das heißt, dass l ₁ kleiner ist als d ₁ .
Die rechteckförmige Ausnehmung 49 weist ebenfalls senkrecht zur Längsachse gesehen eine geringere Ausdehnung l ₂ auf als der Durchmesser d ₂ .
Darüber hinaus ist der Durchmesser d ₁ der Öffnung 42 größer als der Durchmesser d ₂ der Öffnung 35. Auch ist die Ausdehnung l ₁ größer als die Ausdehnung l ₂ . Das bedeutet, dass der Vorvakuumquerschnitt deutlich kleiner ist als der Hochvakuumquerschnitt, wodurch die Energieeffizienz bei gleichen Volumenkennwerten optimiert wird. Vorteilhaft ist der Vorvakuumquerschnitt etwa 50 % kleiner als der Hochvakuumquerschnitt.
Fig. 6 zeigt das Gehäuse 1 mit dem Ausstoßflansch 7. In Fig. 6 erkennt man die Querschnittsverengung der Öffnung 35 durch die Ausbildung der rechteckförmigen Öffnung 49.
In Fig. 7 ist der Ansaugflansch 6 in dem Gehäuse 1 dargestellt. Auch hier erkennt man die Querschnittsverengung der Öffnung 42 durch die rechteckförmige Öffnung 47.
Fig. 8 zeigt einen Längsschnitt durch das Gehäuse 1 mit der Ansaugöffnung 42 und der Ausstoßöffnung 35, die in die rechteckförmigen Öffnungen 47, 49 übergehen. Auch hier ist zu erkennen, dass ein stufenloser Übergang erfolgt, um einen Strömungsabriss zu verhindern.
Fig. 9 zeigt das Gehäuse 1 mit den Merkmalen wie in Fig. 1 dargestellt. Gemäß Fig. 9 ist das Gehäuse beidseitig mit je einem Lagerschild 52, 53 vakuumdicht verschlossen. Durch den Lagerschild 52 und (nicht dargestellt) durch den Lagerschild 53 sind Wellen 54, 55 der Rotoren (nicht dargestellt) geführt.

Bezugszahlen

1: Gehäuse
2: Schöpfraum
3: Flansch
4: Flansch
5: Nut
6: Ansaugflansch
7: Ausstoßflansch
8: Ausnehmung
9: Ausnehmung
10: Ausnehmung
11: Ausnehmung
12: Seite des Flansches 6
13: Seite des Flansches 6
14: Seite des Flansches 6
15: Seite des Flansches 6
16: Messbohrung
17: Bereich des Gehäuses
18: Bereich des Gehäuses
19: Bohrungen für DIN
20: Bohrungen für ISO
21: Nut
22: Kühlrippe
23: Kühlrippe
24: Kühlrippe
25: Kühlrippe
26: Kühlrippe
27: Kühlrippe
28: erster Teil des Gehäuses
29: zweiter Teil des Gehäuses
30: Befestigungselemente
31: Befestigungselemente
32: Aufstellfläche
33: Aufstellfläche
34: Verbindungsfläche
35: Öffnung der Ausstoßseite
36: Ausnehmung
37: Ausnehmung
38: Ausnehmung
39: Ausnehmung
40: Bereich
41: Bereich
42: Öffnung der Ansaugseite
43: Fuß
44: Durchgangsbohrung
45: Befestigungsschraube
46: Fasen
47: rechteckförmige Öffnung Ansaugseite
48: Innenwand
49: rechteckförmige Öffnung Ausstoßseite
50: Seitenwand
51: Seitenwand
52: Lagerschild
53: Lagerschild
54: Welle
55: Welle
56: Gestell
57: Kühlrippe
58: Kühlrippe
59: Kühlrippe
60: Kühlrippe

Claims

Gehäuse für eine Wälzkolbenpumpe mit einem Ansaugflansch und einem Ausstoßflansch, bei dem das Gehäuse (1) Befestigungselemente (30, 31) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (30, 31) zwei im 90°-Winkel zueinander angeordnete Aufstellflächen (32, 33) aufweisen, dass die im 90°-Winkel zueinander angeordneten Aufstellflächen (32, 33) über eine im 45°-Winkel zu den Aufstellflächen (32, 33) angeordnete Verbindungsfläche (34) miteinander verbunden sind, und dass Schnittlinien der Aufstellflächen (32, 33) und der Verbindungsflächen (34) als Fasen (46) ausgebildet sind.
Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindungsfläche (34) und/oder den Aufstellflächen (32, 33) wenigstens eine Bohrung (43) mit Innengewinde angeordnet ist.
Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (30, 31) an einem Flansch (3, 4) angeordnet sind, der zum vakuumdichten Abschließen des Gehäuses (1) mit einem Lagerschild (52, 53) ausgebildet ist.