Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Drehschieberpumpe.

Drehschieberpumpen weisen ein üblicherweise zylindrisches Rotorelement auf, das exzentrisch in einem ebenfalls zylindrisch ausgebildeten Schöpfraum angeordnet ist. Mit dem Rotorelement sind mehrere, üblicherweise drei Schieber verbunden. Diese sind in Schlitzen angeordnet und im Wesentlichen radial verschiebbar. Außenkanten der Schieber liegen am Innenraum des Schöpfraums an. An einem Einlass des Schöpfraums weist ein benachbart zum Schieber ausgebildeter Raum ein großes Volumen auf. Aufgrund der Exzentrizität verringert sich dieses Volumen kontinuierlich bis zum Auslass beim Drehen des Rotorelements in dem Schöpfraum. Hierdurch erfolgt ein Komprimieren des geförderten Gases. Ferner sind mehrstufige Drehschieberpumpen bekannt. Bei diesen ist der Einlass einer ersten Stufe mit einem zu evakuierenden Raum verbunden und der Auslass der ersten Stufe ist mit dem Einlass der zweiten Stufe verbunden, deren Auslass sodann zum Beispiel mit der Atmosphäre verbunden ist.

Eine derartige zweistufige Drehschieberpumpe ist beispielsweise in EP 0 711 384 beschrieben. Bei dieser werden die beiden Rotoren der beiden Stufen auf einer gemeinsamen Welle montiert. Zwischen den beiden Rotoren wird eine kreisringförmige Zwischenwand angeordnet. Die Rotorwelle ist über Kugellager oder Laufbuchsen in einem Gehäuse gelagert. Insbesondere aufgrund der großen Anzahl an Bauteilen ist die Montage einer derartigen mehrstufigen Drehschieberpumpe aufwendig und teuer.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine mehrstufige Drehschieberpumpe zu schaffen, die kostengünstig herstellbar ist.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Die erfindungsgemäße mehrstufige Drehschieberpumpe weist mindestens zwei Rotorelemente auf, die jeweils in Schlitzen verschiebbar angeordnete Schieber aufweisen. Die Rotorelemente sind von einer gemeinsamen Rotorwelle getragen. Ferner ist je Rotorelement ein Schöpfraum vorgesehen. Die Rotorwelle, die insbesondere zylindrisch ausgebildete Rotorelemente aufweist ist exzentrisch zu den Schöpfräumen angeordnet. Eine Pumpstufe ist somit durch einen Schöpfraum ausgebildet, in dem ein auf einer Welle angeordneter Rotor mit Schiebern angeordnet ist.

Erfindungsgemäß sind die Rotorelemente zusammen mit der Rotorwelle einstückig ausgebildet. Es ist somit bei der erfindungsgemäßen mehrstufigen Drehschieberpumpe nicht mehr erforderlich die einzelnen Rotorelemente auf der Rotorwelle zu montieren. Dies reduziert den Montageaufwand erheblich. Ferner sind auch die Herstellungs- und Montagekosten reduziert. Des Weiteren können für die Montage erforderliche Toleranzen zwischen den einzelnen auf die Rotorwelle zu montierenden Rotorelementen und die damit verbundenen Ungenauigkeiten vermieden werden.

Zwischen zwei Pumpstufen ist eine Zwischenwand zur Trennung benachbarter Pumpstufen angeordnet. Zur einfachen Montage ist die Zwischenwand mehrteilig, insbesondere zweiteilig ausgebildet. Die Zwischenwand weist somit mehrere, insbesondere zwei Zwischenwandelemente auf. In montiertem Zustand weisen die Zwischenwandelemente eine insbesondere runde, vorzugsweise exzentrisch angeordnete Öffnung auf, durch die die Rotorwelle führt. Besonders bevorzugt ist es, dass die einzelnen Zwischenwandelemente ringsegmentförmig ausgebildet sind. Insbesondere ist die bevorzugte Ausführungsform wie auch der Außenumfang der Zwischenwand kreisförmig. Bei der bevorzugten Ausführungsform, bei der zwei Zwischenwandelemente vorgesehen sind, ist es besonders bevorzugt, dass diese im Wesentlichen identisch und jeweils halbringförmig ausgebildet sind. Insbesondere bei einer ähnlichen Ausbildung der beiden Zwischenwandelemente sind die Herstellungskosten weiter reduziert. Auch die Montage ist hierdurch vereinfacht, da ein Verwechseln der Bauteile nicht möglich ist.

Des Weiteren ist es bevorzugt, dass an der Anlagefläche der Zwischenwandelemente Zentrierelemente wie Zentrierzapfen oder Zentrierpins vorgesehen sind. Die Hälften können auch aus frakturierten Teilen bestehen, und nur durch zwei Schrauben zusammengehalten werden.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Schöpfräume durch ein gemeinsames einstückiges Gehäuseelement ausgebildet. Die mindestens zwei Schöpfräume können den gleichen oder unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Den entsprechenden Durchmesser kann auch die in montiertem Zustand einen Kreisring ausbildende mindestens eine Zwischenwand aufweisen. Insbesondere handelt es um eine zylindrische Öffnung in dem Gehäuseelement, in der mindestens eine Zwischenwand angeordnet und somit die beiden Schöpfräume ausgebildet werden.

Des Weiteren ist es bevorzugt, dass der einstückige Rotor, das heißt die Rotorwelle mit den Rotorelementen sowie auch die montierten Schieber, zusammen mit der mindestens einen Zwischenwand vormontiert werden. Dieses vormontierte Bauteil kann sodann in axialer Richtung in das die Schöpfräume ausbildende Gehäuseelement eingeschoben werden. Mit dem einstückigen Gehäuseelement können weitere Gehäuseelemente, die bevorzugterweise den Elektromotor, die Steuerung, die Kühlung, die Ölförderung oder dergleichen aufweisen verbunden sein.

Die mehrstufige Drehschieberpumpe weist ein erstes, in einem ersten Schöpfraum angeordnetes Rotorelement sowie ein in Strömungsrichtung letztes, in einem letzten Schöpfraum angeordnetes Rotorelement auf. Der erste Schöpfraum ist mit dem Pumpeneinlass und der letzte Schöpfraum mit dem Pumpenauslass verbunden. Der Pumpenauslass ist mit einem Ölreservoir verbunden, wobei durch den Pumpenauslass das aufgrund der Ölschmierung der Drehschieber mit Öl angereicherte Medium ausgestoßen wird . Mit dem Ölreservoir ist der Auslass der Pumpe verbunden. Zwischen Auslass und Ölreservoir ist üblicherweise ein Ventil wie ein Klappenventil angeordnet, das vorzugsweise zumindest teilweise unterhalb des Ölniveaus angeordnet ist, so dass das Öl das Ventil abdichtet.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt unmittelbar im Ölreservoir ein Abscheiden des Öls aus dem geförderten gasförmigen Medium. Hierzu ist es besonders bevorzugt, dass das Ölreservoir zwei miteinander verbundene Kammern aufweist. Hierbei ist vorzugsweise eine der Kammern als Ölkammer und die andere Kammer als Filterkammer ausgebildet. Die beiden Kammern sind in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet und werden nacheinander durchströmt. Hierbei gelangt das Gemisch aus Öl und dem komprimierten Gas zunächst in die Ölkammer. In dieser wird bereits aufgrund der Schwerkraft ein Großteil des Öls vom Gas getrennt. Anschließend strömt das Gas-Ölgemisch in die Filterkammer, wobei die Filterkammer insbesondere eine mit dem Einlass der Filterkammer verbundene Filtereinrichtung aufweist. Dieser Filter dient zur weiteren Ölabscheidung. Das Öl gelangt über einen Rückflusskanal wieder in den Ölkreislauf der Pumpe zurück. Insbesondere ist der Rückflusskanal mit der Kammer verbunden. Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform, bei der es sich um eine zweistufige Drehschieberpumpe handelt, näher erläutert.

Es zeigen :

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer zweistufigen

Drehschieberpumpe,

Fig. 2 eine schematisch, perspektivische Ansicht einer einstückig ausgebildeten Rotorwelle mit zwei Rotorelementen,

Fig. 3 eine schematische, perspektivische Ansicht einer zweiteiligen

Zwischenwand,

Fig. 4 eine schematische Schnittansicht in Längsrichtung durch ein die

Schöpfräume ausbildendes Gehäuseelement,

Fig. 5 eine schematische Schnittansicht in Längsrichtung durch eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Drehschieberpumpe und

Fig. 6 eine schematische Schnittansicht eines Ölreservoirs.

Eine Drehschieberpumpe weist in einem Gehäuseelement 10 zwei in Fig . 1 hintereinander liegende koaxial zueinander angeordnete Schöpfräume 12 auf. In jedem Schöpfraum 12 ist exzentrisch zu dem zylindrisch ausgebildeten Schöpfraum 12 ein Rotorelement 14 angeordnet. Jedes Rotorelement 14 trägt in im Wesentlichen radial verlaufenden Schlitzen 16 jeweils einen Schieber 18. Die Schieber 18 liegen an einer Innenwand 20 des Schöpfraums 12 an und werden insbesondere durch Fliehkräfte in Richtung der Innenwand 20 gedrückt. Zwischen zwei benachbarten Schiebern sind jeweils Kammern 22 ausgebildet, deren Größe sich ausgehend von einem Einlass 24 zu einem Auslass 26 bei Rotationen des Rotorelements 14 in dem Schöpfraum 12 reduziert. Am Auslass 26 ist ein Ventil, beispielsweise in Form eines Blattventils 28 angeordnet um ein Zurückströmen des geförderten Mediums in den Schöpfraum 12 zu vermeiden. Das Blattventil kann in einer Ölkammer 30 angeordnet sein, wobei ein Ölspiegel des Öls 32 zur Abdichtung das Blattventil 28 teilweise überdeckt. Das geförderte Medium wird aus der Ölkammer 30 über ein Auslassfilter-Element und einen Auslass 34 ausgestoßen, da es sich bei der in Fig . 1 dargestellten Stufe einer Drehschieberpumpe um die zweite bzw. letzte Stufe handelt. Das Vorsehen eines Auslassfilter-Elements erlaubt ein ölfreies Auslassgas. Bei einer ersten Stufe ist der am Auslass 26 vorgesehene Kanal mit dem Einlass 24 der nächsten bzw. zweiten Stufe verbunden.

Erfindungsgemäß ist eine Rotorwelle 36 (Fig. 2) einstückig mit den beiden Rotorelementen 14, 38 ausgebildet. Das Rotorelement 14 ist das in der zweiten Pumpstufe (Fig . 1) angeordnete Rotorelement. Das an der ersten Pumpstufe angeordnete Rotorelement 38 ist entsprechend dem Rotorelement 14 zylindrisch ausgebildet. Aufgrund der größeren Breite und/oder des größeren Durchmesser des Rotorelements 38 sind die Kammern der ersten Pumpstufe größer als die Kammern 22 (Fig. 1) der zweiten Pumpstufe. Ansonsten sind die Elemente technisch identisch ausgebildet. Insbesondere ist auch der Schieber mit Ausnahme einer größeren Breite und Höhe ähnlich zu der Ausgestaltung der Schieber 18.

Die Rotorwelle 16 kann mehrfach abgestuft sein und beispielsweise zur Aufnahme von Lagerringen der Kugellager oder Laufbuchsen dienen. Entsprechende Lagersitze sind hierbei insbesondere durch die Bereiche 40 der Rotorwelle 36 ausgebildet. In einem Bereich 42 der Rotorwelle 36 kann beispielsweise der Elektromotor angeordnet werden. Des Weiteren kann in einem Bereich 44 beispielsweise ein Lüfterrad angeordnet sein. Zwischen den beiden Rotorelementen 14, 38 ist eine Zwischenwand 46 (Fig. 3) angeordnet. In dem dargestellten besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Zwischenwand 46 zwei Zwischenwandelemente 48 auf. Die beiden Zwischenwandelemente sind jeweils als halbringförmige Elemente ausgebildet. An den beiden in montiertem Zustand aneinander anliegenden Anlageflächen 50 der beiden Zwischenwandelemente 48 sind in Öffnungen Zentrierelemente in Form von Zentrierzapfen 52 vorgesehen. Die Hälften können auch durch Frakturation hergestellt werden. Zur weiteren Montage sind ferner zwei Befestigungselemente in Form von Schrauben 54 vorgesehen. Diese sind über im dargestellten Ausführungsbeispiel in dem oberen Zwischenwandelement 56 vorgesehene Öffnungen zugänglich.

Das Gehäuseelement 10 ist wie in Fig. 4 schematisch dargestellt einstückig ausgebildet. Das Gehäuse 10 weist insofern eine zylindrische Ausnehmung 58 auf. Diese wird durch einen Gehäusedeckel 60 verschlossen. In dem Gehäusedeckel 60 sowie in der gegenüberliegenden Wand des Gehäuseelements 10 sind Kugellager oder Laufbuchsen 62 zur Lagerung der Rotorwelle 36 angeordnet. Ferner sind in dem dargestellten Schnitt des Gehäuselements 10 die beiden Auslässe sichtbar. Hierbei handelt es sich einerseits um den Auslass 26 der zweiten Pumpstufe sowie um einen Auslass 64 der ersten Pumpstufe. Der Auslass 64 fördert Medium wie mit dem Pfeil 66 dargestellt und ist mit dem in Fig . 4 nicht sichtbaren Einlass der zweiten Stufe verbunden. Zur Verdeutlichung ist die Lage der Trennwand 46 in montiertem Zustand gestrichelt dargestellt. Durch die Trennwand 46 werden die beiden Schöpfräume 12 und 68 der beiden Pumpstufen voneinander getrennt.

Zur Montage werden die einzelnen Schieber in die Schlitze der beiden Rotorelemente 14, 18 (Fig. 2) eingesetzt. Anschließend wird zwischen die beiden Rotorelemente 14, 18 die Zwischenwand 46 montiert. Diese Baugruppe wird sodann in Fig. 4 von links in die durch das Gehäuseelement 10 gebildete zylindrische Öffnung 58 eingesetzt. Anschließend werden die Schieber der zweiten Stufe montiert. Im nächsten Schritt wird sodann der Gehäusedeckel 60 montiert. Anschließend folgt die Montage der übrigen Bauteile der Vakuumpumpe, so dass eine sehr einfache und kostengünstige Montage realisiert ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drehschieberpumpe (Figuren 5 und 6) weist die vorstehend insbesondere anhand der Figuren 1 und 2 beschriebene Rotorwelle 36 mit zwei Rotorelementen 14, 38 auf, wobei die Rotorwelle 36 und die Rotorelemente 14, 38 einstückig ausgebildet sind. Zwischen den beiden Rotorelementen 14, 38 ist die in Figur 3 dargestellte zweiteilige Zwischenwand 46 angeordnet. Die Rotorwelle 36 trägt ferner auf der in Figur 5 linken Seite ein erstes Lüfterrad 70. Ferner ist auf der linken Seite ein innenliegender Gehäusedeckel 72 angeordnet, der den Schöpfraum 74, in dem das größere Rotorelement 38 angeordnet ist, axial verschließt. Zwischen dem innenliegenden Gehäusedeckel 72 und der Welle 36 ist eine nicht näher dargestellte Wellendichtung angeordnet. Der Lüfter 72 ist von einem Lüftergehäuse 76 umgeben. Dies ist auf der in Figur 5 linken Seite offen bzw. weist schlitzförmige Öffnungen auf. Ferner ist das Lüftergehäuse 76 mit einem Gehäuse 78 der Pumpe verbunden.

An einer Gehäuseoberseite ist ein Pumpeneinlass 80 vorgesehen, der mit dem größeren Schöpfraum 74 verbunden ist.

Zum axialen Abschluss des kleineren Schöpfraums 82 weist das Gehäuse 78 eine nach innen ragende Wand 84 auf, die wiederum gegenüber der Welle 36 abgedichtet ist.

Der kleinere, in Strömungsrichtung letzte Schöpfraum 82 ist über eine Auslassleitung mit einem Ölreservoir verbunden, wie in Figur 1 dargestellt vorstehend erläutert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Ölreservoir seitlich neben der Pumpe, d .h. in Figur 5 hinter der Pumpe als Ölreservoir 86 angeordnet. Das zu verwendende Medium wird somit in das Ölreservoir 86 ausgestoßen und gelangt sodann zu einem Auslass 88. Ferner ist mit der Rotorwelle 36 ein Elektromotor 90 verbunden.

Die Rotorwelle 36 ist über Lagerelemente 92 jeweils in einem internen Lagerdeckel 72 bzw. 94 gelagert.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist auf der in Figur 5 rechten Seite mit der Rotorwelle 36 ein weiterer Lüfter 96 verbunden. Dieser ist wiederum von einem Lüftergehäuse 98 umgeben. Bei einer Oberseite des Pumpengehäuses 78 ist eine Steuereinrichtung 100 zur Steuerung des Elektromotors und der übrigen Bauteile der Vakuumpumpe vorgesehen. Die Steuerung kann ferner mit Sensoren etc. verbunden sein.

Durch den Auslass 26 des letzten Schöpfraums 82 strömt das Gas-Ölgemisch in das Ölreservoir 86 (Fig. 6). Hierbei strömt das Gas-Ölgemisch zunächst in eine Ölkammer 102 des Ölreservoirs 86. In der Ölkammer 102 sammelt sich aufgrund der Schwerkraft Öl 104. Das verbleibende Gemisch aus Öl und Gas strömt aus der Ölkammer 102 in die Filterkammer 106. Hierbei tritt das Gas- Ölgemisch durch einen Einlass 108 unmittelbar in eine Filtereinrichtung 110 ein, die in der Filterkammer 106 angeordnet ist. Durch die Filtereinrichtung 110 wird Öl ausgefiltert, das über einen Rückführkanal 112 dem Ölkreislauf wieder zugeführt wird. Das verbleibende, von Öl gereinigte Gas strömt, wie durch den Pfeil 114 dargestellt, durch den Auslass 88 der Vakuumpumpe aus.