EP2957772A2 - Vakuumpumpe - Google Patents
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- EP2957772A2 EP2957772A2 EP15164777.3A EP15164777A EP2957772A2 EP 2957772 A2 EP2957772 A2 EP 2957772A2 EP 15164777 A EP15164777 A EP 15164777A EP 2957772 A2 EP2957772 A2 EP 2957772A2
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- F04C25/02—Adaptations of pumps for special use of pumps for elastic fluids for producing high vacuum
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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- F04C18/08—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
- F04C18/12—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
Definitions
- the invention relates to a vacuum pump having a housing, a shaft arranged in the housing, rotatably mounted on roller bearings and at least one arranged in at least one housing part of the housing lubricant reservoir for receiving a lubricant.
- a generic vacuum pump is for example from the DE 10 2010 045 880 A1 known. This prior art vacuum pump can be improved to provide more effective cooling of the lubricants.
- the technical problem underlying the invention is to provide a vacuum pump, which has good cooling properties in a compact design.
- the vacuum pump with a housing, a housing arranged in the housing, rotatably mounted on roller bearings shaft and at least one arranged in at least one housing part of the housing lubricant reservoir for receiving a lubricant, characterized in that in the at least one provided with a lubricant reservoir housing part of the housing at least one cooling element is arranged, which is fixed at least on one side in a housing wall of this housing part.
- the at least one cooling element projects at least partially into the lubricant reservoir of the relevant housing part in order to achieve effective and direct cooling of the lubricant.
- the at least one cooling element is designed as a hollow tube open on both sides, which is arranged substantially vertically in the housing part such that the tube is fixed in the region of both ends in the housing wall of this housing part.
- This hollow pipe which is open to the environment on both sides, thus acts as a kind of chimney for dissipating the heat from the interior of the housing part.
- the at least one tube does not necessarily have to be arranged vertically in the housing part, but there must be a clear height difference between the open tube ends be. Furthermore, according to an alternative embodiment, it is possible to form the at least one pipe not only as a straight pipe but also as a bent pipe.
- the hollow tube is branched and has more than two end openings, wherein the end of the tube having several end openings advantageously forms the upper end of the tube to allow a faster withdrawal of the heated air.
- the heat transfer to the air in the tube inside the housing part can be improved according to a preferred embodiment of the invention in that the tube within the housing part concerned a partial area with an enlarged surface, said portion preferably in the region of the lubricant storage arranged in the part of the tube is arranged.
- the enlarged surface can be accomplished simply and effectively, for example, by means of heat-conducting ribs arranged on the outside of the pipe or else by increasing the pipe diameter.
- the heat transfer to the air in the pipe can be further improved.
- the at least one cooling element is designed as a tube, which protrudes at least on one side outwardly beyond the housing wall of the respective housing part.
- the housing section projecting pipe section protrudes into the cooler ambient air and thus promotes the heat transfer from the interior of the relevant housing part.
- the tube is made of solid material, preferably a material with high thermal conductivity.
- the invention proposes that the tube is designed as a hollow tube closed on both sides, in the interior of which a cooling medium is enclosed. Also in this embodiment, the tube is preferably made of a material having high thermal conductivity.
- the cooling medium is inventively designed so that the volume of the cooling medium in the liquid state is less than the inner volume of the tube and that the cooling medium during heating at least partially in the gas phase can be transferred. Due to the operating temperature within the housing part to be cooled and in particular within the lubricant reservoir, the cooling medium located in the hollow tube is partially or completely transferred to the gas phase. This resulting gas rises within the tube and is cooled in the region of the tube overhang by the housing wall by the lower ambient temperature outside the housing by heat emission to the environment, whereby the gas back into the liquid Phase is transferred and runs inside the tube back down into the part of the tube, which is arranged in the interior of the housing part.
- the hollow tube filled with the cooling medium has a vertical component in its arrangement.
- the filled with the cooling medium hollow tube is arranged substantially perpendicularly in the respective housing part.
- Fig. 1 shows in section a vacuum pump 1, the housing 2 has three housing parts 3, 4 and 5, namely a pump chamber 3 and two lubricant chambers 4 and 5, has.
- a shaft 6 is rotatably mounted via rolling bearings 7 horizontally.
- the shaft 6 is driven by a drive 8, for example an asynchronous motor, which is coupled to the shaft 6 via a magnetic coupling 9.
- a piston 10 is arranged, which causes the pumping effect during rotation of the shaft 6 and sucks via an intake 11 in the pumping chamber 3 fluid in the pumping chamber 3 and a likewise formed in the pumping chamber 3 discharge opening 12th again discharges from the pump chamber 3.
- a synchronizing gear 13 is provided in the lubricant chamber 4, which engages with a not shown in this illustration, also mounted on a shaft second synchronizing gear so that both waves with the same frequency, but opposite direction of rotation move each other.
- Both the synchronizing gear 13 and the rolling bearings 7 must be supplied with a lubricant in order to cool them and to avoid increased wear.
- the two lubricant spaces 4 and 5 have a lubricant reservoir 14 filled with a lubricant.
- the lubricant reservoir 14 dip on the shaft 6 arranged centrifugal discs 15, which distribute the lubricant in the entire lubricant chambers 4 and 5 and in particular the rolling bearings 7 and the synchronizing gear 13 out.
- Fig. 2 to 6 By way of example with reference to the lubricant space 4, different embodiments are illustrated, such as the lubricant space 4 and / or the lubricant in the lubricant reservoir 14 can be cooled, without significantly increasing the outer dimensions of the housing 2.
- the illustrated embodiments are, as shown, also applicable to the lubricant chamber 5 and any other existing lubricant spaces.
- At least one cooling element 16 which is fixed at least on one side in a housing wall 17 of this housing part 4, 5, is arranged in the at least one housing part 4, 5 of the housing 2 provided with a lubricant reservoir 14.
- the storage area can also be cooled better.
- the cooling element 16 is formed as a hollow tube open on both sides 18, which is arranged substantially vertically in the housing part 4, that the tube 18 in the region of both ends in the housing wall 17 of this housing part 4 is fixed.
- the at least one tube 18 does not necessarily have to be arranged vertically in the housing part 4, but there must be a clear height difference between the end openings 19. Furthermore, it is possible according to an alternative embodiment, the at least one tube 18 not only, as shown, as a straight tube 18, but also as a curved tube 18 form.
- Fig. 3 illustrated second embodiment differs from the previously in Fig. 2 illustrated embodiment in that the hollow tube 18 is formed branched and has more than two end openings 19.
- the end of the tube 18 having a plurality of end openings 19 advantageously forms the upper end of the tube 18 in order to enable a faster withdrawal of the heated air.
- the third embodiment shown in the embodiment of the hollow tube 18 open on both sides of the heat transfer to the air in the tube 18 within the housing part 4 is improved in that the tube 18 within the housing part 4 has a portion 20 with an enlarged surface, said portion 20 is preferably arranged in the region of the arranged in the lubricant reservoir 14 of the pipe 18.
- the enlarged surface of the portion 20 of the tube 18 can be, for example, as shown, by arranged on the outside of the tube 18 heat conduction ribs 21 or even simply and effectively accomplish by increasing the pipe diameter.
- the heat transfer to the air in the tube 18 can continue to improve in all the embodiments described above.
- the at least one cooling element 16 is designed as a tube 22, 23 which protrudes at least on one side outwardly beyond the housing wall 17 of the relevant housing part 4.
- the tube 22 made of solid material, preferably a material with high thermal conductivity.
- the heat transfer takes place purely by heat conduction to the cooler environment outside the housing. 2
- the tube 23 is formed as a hollow tube 23 closed on both sides, in the interior of which a cooling medium is enclosed. Also in this embodiment, the tube 23 is preferably made of a material with high thermal conductivity.
- the cooling medium is advantageously designed so that the volume of the cooling medium in the liquid state is less than the inner volume of the tube 23 and that the cooling medium during heating at least partially into the gas phase can be transferred.
- the cooling medium located in the hollow tube 23 is partially or completely transferred to the gas phase.
- This resulting gas rises within the tube 23 and is cooled in the region of a tube projection 24 through the housing wall 17 by the lower ambient temperature outside the housing 2 by heat emission to the environment, whereby the gas is transferred back into the liquid phase and within the tube 23 again runs down into the part of the tube 23 which is arranged in the interior of the housing part 4.
- the filled with the cooling medium hollow tube 23 is advantageously arranged substantially perpendicularly in the respective housing part 4.
- the projecting at least one side outwardly beyond the housing wall 17 of the relevant housing part 4 pipe projection 24 preferably projects into an external coolant flow, for example, by a fan (not shown) generated air flow in, whereby the cooling can be significantly improved and accelerated.
- This external cooling air can be used both in the embodiment of the tube 22 made of solid material as well as in the configuration of the tube 23 as filled with a cooling medium hollow tube.
- each lubricant space 4 5 different numbers than tubes 18, 22, 23 formed cooling elements 16 are arranged.
- the temperature profile can be adjusted.
- a vacuum pump 1 designed as described above is characterized in that the cooling of the lubricant reservoir 14 and / or the lubricant spaces 4, 5 and / or other areas such as storage areas or the like is effected by cooling elements 16, which are located substantially inside the lubricant spaces 4, 5 are arranged, whereby the outer dimensions of the vacuum pump - if at all - increase only slightly.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe mit einem Gehäuse, einer in dem Gehäuse angeordneten, über Wälzlager drehbar gelagerten Welle sowie mit mindestens einem in mindestens einem Gehäuseteil des Gehäuses angeordneten Schmiermittelspeicher zur Aufnahme eines Schmiermittels.
- Die Entwicklung der Vakuumpumpen geht hin zu Vakuumpumpen mit einer hoher Leistungsdichte und einem kompakten Pumpengehäuse. Aufgrund der geringen Gehäuseaußenfläche stellt hierbei die Kühlung des Pumpengehäuses und des Schmiermittels über Konvektion eine besondere Herausforderung dar. Während die Gehäusebauteile Temperaturen von über 100°C in der Regel ohne Schaden überstehen, stoßen Betriebsmittel, wie beispielsweise die zur Schmierung der Wellenlager dienenden Schmiermittel bei erhöhten Temperaturen an ihre Grenzen. Diese altern vorzeitig und Bauteile, die von optimalen Schmiereigenschaften abhängig sind, wie beispielsweise Getriebezahnräder, Wälzlager und auch berührende Dichtungen, weisen eine verkürzte Lebensdauer auf und bedingen kürzere Serviceintervalle.
- Eine gattungsgemäße Vakuumpumpe ist beispielsweise aus der
DE 10 2010 045 880 A1 bekannt. Diese zum Stand der Technik gehörende Vakuumpumpe kann derart verbessert werden, dass eine effektivere Kühlung der Schmiermittel erfolgt. - Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht darin, eine Vakuumpumpe zu schaffen, die bei kompakter Bauweise gute Kühleigenschaften aufweist.
- Dieses technische Problem wird durch eine Vakuumpumpe mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
- Die erfindungsgemäße Vakuumpumpe mit einem Gehäuse, einer in dem Gehäuse angeordneten, über Wälzlager drehbar gelagerten Welle sowie mit mindestens einem in mindestens einem Gehäuseteil des Gehäuses angeordneten Schmiermittelspeicher zur Aufnahme eines Schmiermittels, zeichnet sich dadurch aus, dass in dem mindestens einen mit einem Schmiermittelspeicher versehenen Gehäuseteil des Gehäuses mindestens ein Kühlelement angeordnet ist, das zumindest einseitig in einer Gehäusewand dieses Gehäuseteils festgelegt ist.
- Durch die Verlagerung des eigentlichen Kühlelements in das Innere des Gehäuses mit einer zumindest einseitigen Verbindung zur Gehäusewand und somit auch zur Umgebung ist es möglich, die Kühlung im Wesentlichen ohne eine Vergrößerung der Gehäuseabmessungen zu bewirken.
- Vorteilhafterweise ragt das mindestens eine Kühlelement zumindest teilweise in den Schmiermittelspeicher des betreffenden Gehäuseteils hinein, um eine effektive und direkte Kühlung des Schmiermittels zu erzielen.
- Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das mindestens eine Kühlelement als beidseitig offenes hohles Rohr ausgebildet ist, das im Wesentlichen senkrecht so im Gehäuseteil angeordnet ist, dass das Rohr im Bereich beider Enden in der Gehäusewand dieses Gehäuseteils festgelegt ist. Dieses beidseitig zur Umgebung offene Hohlrohr wirkt damit quasi als Kamin zur Ableitung der Wärme aus dem Inneren des Gehäuseteils.
- Im Inneren des mit dem mindestens einen Hohlrohr versehenen Gehäuseteils wird Wärme an die im Hohlrohr befindliche Luft abgegeben, deren Dichte sich dadurch verringert und innerhalb des Rohres bis zur oberen Endöffnung nach oben steigt. Der so entstehende Kamineffekt führt somit Wärme aus dem Inneren des Gehäuseteils nach außen ab und saugt über die untere Endöffnung frische kühlere Luft in das Innere des Hohlrohres.
- Um den gewünschten Kamineffekt zu erzielen, muss das mindestens eine Rohr nicht unbedingt senkrecht in dem Gehäuseteil angeordnet sein, jedoch muss ein deutlicher Höhenunterschied zwischen den offenen Rohrenden vorhanden sein. Weiterhin ist es gemäß einer alternativen Ausführungsform möglich, das mindestens eine Rohr nicht nur als gerades Rohr, sondern auch als gebogenes Rohr auszubilden.
- Weiterhin wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass das hohle Rohr verzweigt ausgebildet ist und mehr als zwei Endöffnungen aufweist, wobei das mehrere Endöffnungen aufweisende Ende des Rohres vorteilhafterweise das obere Ende des Rohres bildet, um einen schnelleren Abzug der erwärmten Luft zu ermöglichen.
- Der Wärmeübergang auf die im Rohr befindliche Luft innerhalb des Gehäuseteils kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dadurch verbessert werden, dass das Rohr innerhalb des betreffendes Gehäuseteils einen Teilbereich mit einer vergrößerten Oberfläche aufweist, wobei dieser Teilbereich vorzugsweise im Bereich des im Schmiermittelspeicher angeordneten Teil des Rohres angeordnet ist. Die vergrößerte Oberfläche lässt sich beispielsweise durch auf der Außenseite des Rohres angeordnete Wärmeleitrippen oder auch durch eine Vergrößerung des Rohrdurchmessers einfach und effektiv bewerkstelligen.
- Durch die Auswahl eines geeigneten Rohrmaterials, wie beispielsweise einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit lässt sich der Wärmeübergang auf die im Rohr befindliche Luft weiterhin verbessern.
- Zur Verbesserung des Abtransports der erwärmten Luft wird mit einer alternativen Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen, dass das obere Ende des Rohres nach außen über die Gehäusewand des betreffenden Gehäuseteils hinausragt.
- Gemäß einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das mindestens eine Kühlelement als Rohr ausgebildet ist, das zumindest einseitig nach außen über die Gehäusewand des betreffenden Gehäuseteils hinausragt. Der die Gehäusewand überragende Rohrabschnitt ragt dabei in die kühlere Umgebungsluft und fördert so den Wärmeabtransport aus dem Inneren des betreffenden Gehäuseteils.
- Zur Ausbildung dieses Rohres wird gemäß einer ersten Ausgestaltungsform vorgeschlagen, dass das Rohr aus Vollmaterial, vorzugsweise einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, besteht.
- Mit einer zweiten Ausgestaltungsform zur Ausbildung dieses Rohres wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Rohr als beidseitig geschlossenes Hohlrohr ausgebildet ist, in dessen Inneren ein Kühlmedium eingeschlossen ist. Auch bei dieser Ausführungsform besteht das Rohr vorzugsweise aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit.
- Das Kühlmedium ist dabei erfindungsgemäß so ausgelegt, dass das Volumen des Kühlmediums im flüssigen Zustand geringer ist als das Innenvolumen des Rohres und, dass das Kühlmedium beim Erwärmen zumindest teilweise in die Gasphase überführbar ist. Durch die Betriebstemperatur innerhalb des zu kühlenden Gehäuseteils und insbesondere innerhalb des Schmiermittelspeichers wird das in dem hohlen Rohr befindliche Kühlmedium teilweise oder vollständig in die Gasphase überführt. Dieses entstandene Gas steigt innerhalb des Rohres auf und wird im Bereich des Rohrüberstandes über die Gehäusewand durch die niedrigere Umgebungstemperatur außerhalb des Gehäuses durch Wärmeabgabe an die Umgebung wieder abgekühlt, wodurch das Gas zurück in die flüssige Phase überführt wird und innerhalb des Rohres wieder nach unten in den Teil des Rohres läuft, der im Inneren des Gehäuseteils angeordnet ist.
- Um das Aufsteigen der Gasphase und den Rückfluss des kondensierten Kühlmediums zu gewährleisten, wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass das mit dem Kühlmedium befüllte Hohlrohr in seiner Anordnung eine vertikale Komponente aufweist. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist das mit dem Kühlmedium befüllte Hohlrohr im Wesentlichen senkrecht im betreffenden Gehäuseteil angeordnet.
- Schließlich wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass der zumindest einseitig nach außen über die Gehäusewand des betreffenden Gehäuseteils hinausragende Teil des Rohres in einen externen Kühlmittelstrom, vorzugsweise einen Luftstrom, hineinragt, wodurch die Abkühlung deutlich verbessert und beschleunigt werden kann. Diese externe Kühlluft kann erfindungsgemäß sowohl bei der Ausgestaltung des Rohres aus Vollmaterial als auch bei der Ausgestaltung als mit einem Kühlmedium gefülltes Hohlrohr Anwendung finden.
- Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der zugehörigen Zeichnungen, in denen verschiedene Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vakuumpumpe nur beispielhaft dargestellt sind, ohne die Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele zu beschränken. In den Zeichnungen zeigt:
- Fig. 1
- einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vakuumpumpe;
- Fig. 2
- eine vergrößerte Ansicht des Details II, eine erste Ausführungsform darstellend;
- Fig. 3
- eine Ansicht gemäß
Fig. 2 , jedoch eine zweite Ausführungsform darstellend; - Fig. 4
- eine Ansicht gemäß
Fig. 2 , jedoch eine dritte Ausführungsform darstellend; - Fig. 5
- eine Ansicht gemäß
Fig. 2 , jedoch eine vierte Ausführungsform darstellend und - Fig. 6
- eine Ansicht gemäß
Fig. 2 , jedoch eine fünfte Ausführungsform darstellend. -
Fig. 1 zeigt im Schnitt eine Vakuumpumpe 1, deren Gehäuse 2 drei Gehäuseteile 3, 4 und 5, nämlich einen Schöpfraum 3 und zwei Schmiermittelräume 4 und 5, aufweist. - Im Gehäuse 2 ist horizontal eine Welle 6 über Wälzlager 7 drehbar gelagert angeordnet. Die Welle 6 wird über einen Antrieb 8, beispielsweise einen Asynchronmotor, angetrieben, der über eine Magnetkupplung 9 mit der Welle 6 gekoppelt ist. Auf dem den Schöpfraum 3 durchsetzenden Teil der Welle 6 ist ein Kolben 10 angeordnet, der bei der Drehung der Welle 6 den Pumpeffekt bewirkt und über eine Ansaugöffnung 11 im Schöpfraum 3 Fluid in den Schöpfraum 3 ansaugt und über eine ebenfalls im Schöpfraum 3 ausgebildete Ausstoßöffnung 12 wieder aus dem Schöpfraum 3 austrägt.
- Am dem Antrieb 8 abgewandten Ende der Welle 6 ist im Schmiermittelraum 4 ein Synchronzahnrad 13 vorgesehen, das mit einem in dieser Darstellung nicht sichtbaren, ebenfalls auf einer Welle gelagerten zweiten Synchronzahnrad so in Eingriff steht, dass sich beide Wellen mit gleicher Frequenz, aber entgegengesetzter Drehrichtung zueinander bewegen.
- Sowohl das Synchronzahnrad 13 als auch die Wälzlager 7 müssen mit einem Schmiermittel versorgt werden, um diese zu kühlen und einen erhöhten Verschleiß zu vermeiden. Zu diesem Zweck weisen die beiden Schmiermittelräume 4 und 5 einen mit einem Schmiermittel befüllten Schmiermittelspeicher 14 auf. In die Schmiermittelspeicher 14 tauchen auf der Welle 6 angeordnete Schleuderscheiben 15 ein, die das Schmiermittel in den gesamten Schmiermittelräumen 4 und 5 verteilen und insbesondere den Wälzlagern 7 und dem Synchronzahnrad 13 zuführen.
- Während die Bauteile des Gehäuses 2 Temperaturen von über 100°C in der Regel ohne Schaden überstehen, stoßen Betriebsmittel, wie beispielsweise die zur Schmierung der Wälzlager 7 dienenden Schmiermittel bei erhöhten Temperaturen an ihre Grenzen. Diese altern vorzeitig und Bauteile, die von optimalen Schmiereigenschaften abhängig sind, wie beispielsweise Synchronzahnräder 13, Wälzlager 7 und auch berührende Dichtungen, weisen eine verkürzte Lebensdauer auf und bedingen kürzere Serviceintervalle.
- Aus diesem Grunde ist es erforderlich die Schmiermittelräume 4 und 5 und/oder das in den Schmiermittelspeichern 14 befindliche Schmiermittel direkt oder indirekt zu kühlen.
- In
Fig. 2 bis 6 sind beispielhaft anhand des Schmiermittelraums 4 verschiedene Ausführungsformen dargestellt, wie der Schmiermittelraum 4 und/oder das in dem Schmiermittelspeicher 14 befindliche Schmiermittel gekühlt werden kann, ohne dafür die äußeren Abmessungen des Gehäuses 2 deutlich zu vergrößern. Die dargestellten Ausführungsformen sind, wie dargestellt, auch für den Schmiermittelraum 5 und eventuell vorhandene weitere Schmiermittelräume anwendbar. - Allen dargestellten Ausführungsformen gemeinsam ist, dass in dem mindestens einen mit einem Schmiermittelspeicher 14 versehenen Gehäuseteil 4, 5 des Gehäuses 2 mindestens ein Kühlelement 16 angeordnet ist, das zumindest einseitig in einer Gehäusewand 17 dieses Gehäuseteils 4, 5 festgelegt ist. Auch der Lagerbereich kann besser gekühlt werden.
- Bei der in
Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsform ist das Kühlelement 16 als beidseitig offenes hohles Rohr 18 ausgebildet ist, das im Wesentlichen senkrecht so im Gehäuseteil 4 angeordnet ist, dass das Rohr 18 im Bereich beider Enden in der Gehäusewand 17 dieses Gehäuseteils 4 festgelegt ist. Dieses beidseitig zur Umgebung offene Rohr 18 wirkt damit quasi als Kamin zur Ableitung der Wärme aus dem Inneren des Gehäuseteils 4. - Im Inneren des mit dem mindestens einen hohlen Rohr 18 versehenen Gehäuseteils 4 wird Wärme an die im Rohr 18 befindliche Luft abgegeben, deren Dichte sich dadurch verringert und innerhalb des Rohres 18 bis zur einer oberen Endöffnung 19 nach oben steigt. Der so entstehende Kamineffekt führt somit Wärme aus dem Inneren des Gehäuseteils 4 nach außen ab und saugt über die untere Endöffnung 19 frische kühlere Luft in das Innere des hohlen Rohres 18.
- Um den gewünschten Kamineffekt zu erzielen, muss das mindestens eine Rohr 18 nicht unbedingt senkrecht in dem Gehäuseteil 4 angeordnet sein, jedoch muss ein deutlicher Höhenunterschied zwischen den Endöffnungen 19 vorhanden sein. Weiterhin ist es gemäß einer alternativen Ausführungsform möglich, das mindestens eine Rohr 18 nicht nur, wie dargestellt, als gerades Rohr 18, sondern auch als gebogenes Rohr 18 auszubilden.
- Die in
Fig. 3 dargestellte zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der zuvor inFig. 2 dargestellten Ausgestaltung dadurch, dass das hohle Rohr 18 verzweigt ausgebildet ist und mehr als zwei Endöffnungen 19 aufweist. Das mehrere Endöffnungen 19 aufweisende Ende des Rohres 18 bildet dabei vorteilhafterweise das obere Ende des Rohres 18, um einen schnelleren Abzug der erwärmten Luft zu ermöglichen. Alternativ zu der dargestellten Ausführungsform mit zwei oberen Endöffnungen 19 ist es selbstverständlich auch möglich, am oberen und/oder unteren Ende des Rohres 18 verschieden viele Endöffnungen 19 vorzusehen. - Bei der in
Fig. 4 dargestellten dritten Ausführungsform zur Ausgestaltung des beidseitig offenen hohlen Rohres 18 wird der Wärmeübergang auf die im Rohr 18 befindliche Luft innerhalb des Gehäuseteils 4 dadurch verbessert, dass das Rohr 18 innerhalb des betreffendes Gehäuseteils 4 einen Teilbereich 20 mit einer vergrößerten Oberfläche aufweist, wobei dieser Teilbereich 20 vorzugsweise im Bereich des im Schmiermittelspeicher 14 angeordneten Teil des Rohres 18 angeordnet ist. - Die vergrößerte Oberfläche des Teilbereichs 20 des Rohres 18 lässt sich beispielsweise, wie dargestellt, durch auf der Außenseite des Rohres 18 angeordnete Wärmeleitrippen 21 oder aber auch durch eine Vergrößerung des Rohrdurchmessers einfach und effektiv bewerkstelligen.
- Durch die Auswahl eines geeigneten Materials für das Rohr 18, wie beispielsweise einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit lässt sich der Wärmeübergang auf die im Rohr 18 befindliche Luft weiterhin bei allen zuvor beschriebenen Ausführungsformen verbessern.
- Bei den in den
Fig. 5 und6 dargestellten Ausführungsformen ist das mindestens eine Kühlelement 16 als Rohr 22, 23 ausgebildet ist, das zumindest einseitig nach außen über die Gehäusewand 17 des betreffenden Gehäuseteils 4 hinausragt. - Gemäß der in
Fig. 5 dargestellten vierten Ausführungsform besteht das Rohr 22 aus Vollmaterial, vorzugsweise einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit. Bei dieser Ausführungsform erfolgt der Wärmetransport rein durch Wärmeleitung hin zur kühleren Umgebung außerhalb des Gehäuses 2. - Bei der in
Fig. 6 dargestellten fünften Ausführungsform ist das Rohr 23 als beidseitig geschlossenes hohles Rohr 23 ausgebildet ist, in dessen Inneren ein Kühlmedium eingeschlossen ist. Auch bei dieser Ausführungsform besteht das Rohr 23 vorzugsweise aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit. - Das Kühlmedium ist dabei vorteilhafterweise so ausgelegt, dass das Volumen des Kühlmediums im flüssigen Zustand geringer ist als das Innenvolumen des Rohres 23 und dass das Kühlmedium beim Erwärmen zumindest teilweise in die Gasphase überführbar ist.
- Durch die Betriebstemperatur innerhalb des zu kühlenden Gehäuseteils 4 und insbesondere innerhalb des Schmiermittelspeichers 14 wird das in dem hohlen Rohr 23 befindliche Kühlmedium teilweise oder vollständig in die Gasphase überführt. Dieses entstandene Gas steigt innerhalb des Rohres 23 auf und wird im Bereich eines Rohrüberstandes 24 über die Gehäusewand 17 durch die niedrigere Umgebungstemperatur außerhalb des Gehäuses 2 durch Wärmeabgabe an die Umgebung wieder abgekühlt, wodurch das Gas zurück in die flüssige Phase überführt wird und innerhalb des Rohres 23 wieder nach unten in den Teil des Rohres 23 läuft, der im Inneren des Gehäuseteils 4 angeordnet ist.
- Um das Aufsteigen der Gasphase und den Rückfluss des kondensierten Kühlmediums zu gewährleisten, ist das mit dem Kühlmedium befüllte hohle Rohr 23 vorteilhafterweise im Wesentlichen senkrecht im betreffenden Gehäuseteil 4 angeordnet.
- Der zumindest einseitig nach außen über die Gehäusewand 17 des betreffenden Gehäuseteils 4 hinausragende Rohrüberstand 24 ragt vorzugsweise in einen externen Kühlmittelstrom, beispielsweise einen von einem Lüfter (nicht dargestellt) erzeugten Luftstrom, hinein, wodurch die Abkühlung deutlich verbessert und beschleunigt werden kann. Diese externe Kühlluft kann sowohl bei der Ausgestaltung des Rohres 22 aus Vollmaterial als auch bei der Ausgestaltung des Rohres 23 als mit einem Kühlmedium gefülltes Hohlrohr Anwendung finden.
- Obwohl in allen Abbildungen immer nur ein als Rohr 18, 22, 23 ausgebildetes Kühlelement 16 dargestellt ist, können pro Schmiermittelraum 4, 5 verschieden viele als Rohre 18, 22, 23 ausgebildete Kühlelemente 16 angeordnet werden. Durch eine angepasste Platzierungsdichte der Kühlelemente 16 kann das Temperaturprofil eingestellt werden.
- Eine wie zuvor beschrieben ausgebildete Vakuumpumpe 1 zeichnet sich dadurch aus, dass die Kühlung der Schmiermittelspeicher 14 und/oder der Schmiermittelräume 4, 5 und/oder weiterer Bereiche wie Lagerbereiche oder dergleichen durch Kühlelemente 16 erfolgt, die im Wesentlichen im Inneren der Schmiermittelräume 4, 5 angeordnet sind, wodurch sich die äußeren Abmessungen der Vakuumpumpe - wenn überhaupt - nur unwesentlich vergrößern.
-
- 1
- Vakuumpumpe
- 2
- Gehäuse
- 3
- Gehäuseteil/Schöpfraum
- 4
- Gehäuseteil/Schmiermittelraum
- 5
- Gehäuseteil/Schmiermittelraum
- 6
- Welle
- 7
- Wälzlager
- 8
- Antrieb
- 9
- Magnetkupplung
- 10
- Kolben
- 11
- Ansaugöffnung
- 12
- Ausstoßöffnung
- 13
- Synchronzahnrad
- 14
- Schmiermittelspeicher
- 15
- Schleuderscheibe
- 16
- Kühlelement
- 17
- Gehäusewand
- 18
- Rohr (offen, hohl)
- 19
- Endöffnung
- 20
- Teilbereich
- 21
- Wärmeleitrippe
- 22
- Rohr (Vollmaterial)
- 23
- Rohr (geschlossen, hohl)
- 24
- Rohrüberstand
Claims (15)
- Vakuumpumpe mit einem Gehäuse, einer in dem Gehäuse angeordneten, über Wälzlager drehbar gelagerten Welle sowie mit mindestens einem in mindestens einem Gehäuseteil des Gehäuses angeordneten Schmiermittelspeicher zur Aufnahme eines Schmiermittels,
dadurch gekennzeichnet, dass in dem mindestens einen mit einem Schmiermittelspeicher (14) versehenen Gehäuseteil (4, 5) des Gehäuses (2) mindestens ein Kühlelement (16) angeordnet ist, das zumindest einseitig in einer Gehäusewand (17) dieses Gehäuseteils (4, 5) festgelegt ist. - Vakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kühlelement (16) zumindest teilweise in den Schmiermittelspeicher (14) des betreffenden Gehäuseteils (4, 5) hineinragt.
- Vakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kühlelement (16) als beidseitig offenes hohles Rohr (18) ausgebildet ist, das im Wesentlichen senkrecht so im Gehäuseteil (4, 5) angeordnet ist, dass das Rohr (18) im Bereich beider Enden in der Gehäusewand (17) dieses Gehäuseteils (4, 5) festgelegt ist.
- Vakuumpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das hohle Rohr (18) verzweigt ausgebildet ist und wenigstens zwei Endöffnungen (19) aufweist.
- Vakuumpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens zwei Endöffnungen (19) aufweisende Ende des Rohres (18) das obere Ende des Rohres (18) bildet.
- Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (18) innerhalb des betreffendes Gehäuseteils (4, 5) einen Teilbereich (20) mit einer vergrößerten Oberfläche aufweist, wobei dieser Teilbereich (20) vorzugsweise im Bereich des im Schmiermittelspeicher (14) angeordneten Teil des Rohres (18) angeordnet ist.
- Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (18) aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit besteht.
- Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Ende des Rohres (18) nach außen über die Gehäusewand (17) des betreffenden Gehäuseteils (4, 5) hinausragt.
- Vakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kühlelement (16) als Rohr (22, 23) ausgebildet ist, das zumindest einseitig nach außen über die Gehäusewand (17) des betreffenden Gehäuseteils (4, 5) hinausragt.
- Vakuumpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (22) aus Vollmaterial besteht.
- Vakuumpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (23) als beidseitig geschlossenes Hohlrohr ausgebildet ist, in dessen Inneren ein Kühlmedium eingeschlossen ist.
- Vakuumpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Kühlmediums im flüssigen Zustand geringer ist als das Innenvolumen des Rohres (23) und dass das Kühlmedium beim Erwärmen zumindest teilweise in die Gasphase überführbar ist.
- Vakuumpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem verdampfenden Kühlmittel versehene Rohr (23) senkrecht oder annähernd senkrecht im betreffenden Gehäuseteil (4, 5) angeordnet ist.
- Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (22, 23) aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit besteht.
- Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest einseitig nach außen über die Gehäusewand (17) des betreffenden Gehäuseteils (4, 5) hinausragende Teil des Rohres (22, 23) in einen externen Kühlmittelstrom, vorzugsweise einen Luftstrom, hineinragend ausgebildet ist.
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