(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸込室を画定するポンプハウジングと、
前記吸込室に配置された２つの噛合するスクリューロータと、
前記吸込室の側壁に配置され、過圧出口部と接続された少なくとも１つの過圧開口と、
前記過圧出口部に配置された過圧バルブと
を備えており、特には大気圧に抗して圧縮するためのスクリュー式真空ポンプにおいて、
略同一の圧力レベルの位置に配置された複数の過圧開口が設けられており、
前記過圧出口部は、ポンプ出口と各接続され、前記スクリューロータの長手方向に延びているチャネルを複数有しており、
複数の該チャネルを完全に覆う共通のハウジングカバーを更に備えていることを特徴とするスクリュー式真空ポンプ。
【請求項２】
異なる圧力レベルの位置に配置された複数の過圧開口を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載のスクリュー式真空ポンプ。
【請求項３】
前記過圧開口は、同一の過圧出口部と少なくとも部分的に接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスクリュー式真空ポンプ。
【請求項４】
好ましくは同一の圧力レベルの位置に配置された複数の過圧開口は、１つの過圧バルブと接続されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のスクリュー式真空ポンプ。
【請求項５】
弁体が、略前記チャネル内に配置されており、弁座が、好ましくはチャネル壁に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のスクリュー式真空ポンプ。
【請求項６】
前記弁体は、好ましくはピン状の保持要素によって前記チャネルに保持されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のスクリュー式真空ポンプ。
【請求項７】
前記チャネルは、前記ポンプハウジングに一体化されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のスクリュー式真空ポンプ。
【請求項８】
前記チャネルは、ポンプ入口からポンプ出口まで前記スクリューロータの長手方向に延びていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のスクリュー式真空ポンプ。
【請求項９】
前記スクリューロータの長手方向における前記過圧開口の幅が、前記スクリューロータの歯幅以下であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のスクリュー式真空ポンプ。
【請求項１０】
前記幅は、前記歯幅の90％、特には80%以下であることを特徴とする請求項９に記載のスクリュー式真空ポンプ。
【請求項１１】
前記過圧バルブは、外側が凸状である、好ましくは球体を有する弁体を含んでいることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のスクリュー式真空ポンプ。
【請求項１２】
前記過圧バルブは、重量が負荷されたバルブとして構成されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のスクリュー式真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、好ましくは媒体を、一般的にはガスを大気に抗して圧縮するためのスクリュー式真空ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
スクリュー式真空ポンプは吸込室をポンプハウジングに有している。２つのスクリューロータが吸込室に配置されている。スクリューロータは夫々、スクリューロータの外側に螺旋状のねじ山を有しており、スクリューロータの２つのねじ山は、媒体を搬送して圧縮するために噛合している。吸込室内では、搬送された媒体が、吸込側、つまりポンプ入口から圧力側、つまりポンプ出口に向かって圧縮される。スクリュー式真空ポンプの一般的な圧縮比は１乃至106 の範囲内である。ポンプ入口に存在する圧力に応じて、過剰圧縮がスクリュー式真空ポンプで引き起こされ得る。このような過剰圧縮により、つまり媒体を大気に抗して送り込む場合に大気圧より高い圧力により、スクリュー式真空ポンプのエネルギー消費が著しく増大することになる。これは、送られるべき媒体の不必要な圧縮、つまり過剰圧縮が行われるので、パワー損失の原因につながる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】独国特許出願公開第10045768号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スクリュー式真空ポンプの過剰圧縮を回避するために、例えば、独国特許出願公開第10045768号明細書から過圧出口部を設けることが知られている。過圧出口部は、吸込室の側壁に過圧開口を有している。過圧バルブが、過圧出口部に配置されている。
【０００５】
本発明は、スクリュー式真空ポンプに生じる過剰圧力の危険性が低減され、スクリュー式真空ポンプのエネルギー効率に加えてポンプ性能も改善されるような過圧出口部を設計することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的は、請求項１における特徴を備えた本発明によって達成される。
【０００７】
本発明によれば、複数の過圧開口が設けられており、同一の圧力レベルの位置に配置されていることが好ましい。複数の過圧開口を設けることにより、媒体の迅速な除去を保証すべく、過圧開口全体の有効断面積を簡単な方法で拡大することが可能になる。
【０００８】
第１の実施形態によれば、複数の過圧開口を同一の圧力レベルの位置に配置することが好ましい。従って、このような過圧開口は、スクリューロータのピッチの経路に対応するライン上に配置されている。更に、場合によっては細長い孔として設計される複数の過圧開口を異なる圧力レベルの位置に配置することも可能であり、このような過圧開口は、スクリューロータの長手方向に互いに間隔をあけて配置されている。言うまでもなく、同一の圧力レベルの位置での複数の過圧開口の配置と、異なる圧力レベルの位置での複数の過圧開口の配置とは組み合わせられ得る。
【０００９】
複数の過圧開口が設けられる場合、複数の過圧開口は、同一の過圧出口部に好ましくは少なくとも部分的に接続されている。このため、真空ポンプの、具体的には真空ポンプのハウジングの構造が簡素化される。
【００１０】
好ましくは、少なくとも１つの過圧出口部は、スクリュー式真空ポンプのポンプ出口に接続された１つのチャネルを有しており、大気圧が、好ましくはポンプ出口に存在している。チャネルは、好ましくはスクリューロータの長手方向に延びている。複数の過圧開口は、スクリューロータの長手方向に延びるこのようなチャネルに通じることが可能であり、そのため、異なる圧力レベルの位置に配置される。過圧開口は、場合によっては横断孔を通ってチャネルに接続されてもよい。更に、複数の好ましくは長手方向に延びるチャネルをポンプハウジングに設けることが可能であり、複数の過圧開口は、個々のチャネルと接続され、同一の圧力レベルの位置に少なくとも部分的に位置付けられてもよい。この場合、少なくとも１つのチャネルを設けることは、過圧開口の幅とは無関係であるが、好ましくは本発明と組み合わされる独立した発明を表わす。
【００１１】
上記の発明の別の好ましい実施形態では、複数の過圧開口が、特には個々の供給チャネルを介して共通の過圧バルブと接続されている。それにより、過圧開口の有効断面積が拡大されるとき、過圧開口毎に別個の過圧バルブを設ける必要がないので、簡素且つ実用的な構造が今まで通り実現され得る。
【００１２】
最適の過圧バルブは、外側が凸状である弁体を有している。具体的には、弁体は球体である。このような弁体を使用することにより、バルブが作動されるときに弁体が弁座内で移動する、特には回転することが可能になり、そのため弁座及び球体の汚れが自動的に落される点が有利である。弁座自体は、弁座に接する弁体の外側を補足するように対応して形成されている。弁座は、特には円錐台形状の孔である。
【００１３】
過圧バルブが開く圧力を設定するために、ばね荷重式弁体を設けることが可能である。構造を簡素化するために、重量が負荷されたバルブを設けることが好ましい。弁体が自身の重量により弁座と接するように、このようなバルブはポンプハウジング内に配置されていることが好ましい。
【００１４】
弁体及び弁座に適した材料が、特にはエラストマーと金属とを対とする材料である。例えば、エラストマーの球体が、金属材料から形成された弁座に配置されてもよく、又は金属の球体が、エラストマーの材料から形成された弁座に配置されてもよい。更に、エラストマーで被覆された金属の球体を金属の弁座に配置することが可能である。更に、硬金属材料と軟金属材料との組み合わせ、又はセラミック材料の組み合わせが可能である。適切に選択された材料を対とすることにより、過圧バルブが閉じられた状態の良好な密閉性が保証され得る。更に、材料は、重量が負荷されるバルブに必要な重量に加えて、搬送すべき処理媒体と温度とに基づき選択される。
【００１５】
吸引量が50乃至1000m3/hである一般的なスクリュー式真空ポンプでは、直径が20乃至30mmである球体が弁体として使用される。この場合、弁座の孔の直径は16乃至20mmである。
【００１６】
別の好ましい実施形態では、過圧出口部のチャネルはハウジングカバーで閉じられている。場合によっては複数のチャネルが設けられており、具体的にはポンプハウジングに一体化されており、共通のカバーで閉じられ得る。この場合、ハウジングカバーは、チャネルの全長に亘って延びるように設計されていることが好ましく、それにより、ハウジングカバーは、チャネルの長手方向の側部を形成しているか、又は閉じている。そのため、好ましくは過圧出口部に配置されたバルブに加えて、過圧出口部の一又は複数のチャネルの汚れを落しバルブ及びチャネルを保守することが簡単な方法で可能になる。更に、スクリュー式真空ポンプを組み立てるとき、チャネルの一側が開いており、従って十分アクセス可能であるので、ハウジングカバーが外された状態で、対応する弁体を対応するポンプに必要な位置に設けることが容易に可能になる。更に、弁体のための保持要素の取付け、及びバルブへの他の要素の取付けが容易になる。
【００１７】
ポンプハウジングが別のポンプのような拡張部分と接続される場合であっても、チャネルに十分アクセス可能であるようにポンプハウジングに過圧出口部の少なくとも１つのチャネルを配置することが更に好ましい。
【００１８】
別の好ましい実施形態では、過圧出口部の少なくとも１つのチャネルが、スクリュー式真空ポンプの全長に亘って、つまりポンプ入口からポンプ出口まで延びている。この場合、過圧バルブが入口領域にも設けられている。これは、所望の圧力がポンプ入口に既に存在している場合、媒体がチャネルを通って直ちに送られることが可能であり、それによりスクリュー式真空ポンプの不必要な電力消費が回避されることが利点である。例えば、媒体が２つの直列に接続されたポンプによって大気に抗して送り込まれ、大気圧が第２のポンプのポンプ入口に既に存在している場合、対応する過圧バルブが開き、それにより第２のポンプのポンプ入口で、媒体は過圧出口部のチャネルに少なくとも部分的に直接流れ込む。
【００１９】
特には複数の過圧開口、場合によっては複数の過圧バルブが設けられている場合、複数の弁体を実質的には共通のチャネル内に配置することが特に好ましい。この場合、弁座をチャネル壁に形成することが好ましい。
【００２０】
弁体の位置を定めるために、具体的には重量が負荷された弁体の位置を定めるために、保持要素を設けることが有利であり、保持要素は、特に好ましい実施形態ではチャネル内に配置されている。これに関連して、ピン状の保持要素を設けることが好ましく、球状の弁体が、好ましくは３本又は４本の対応して配置されたピンによって保持される。このため、弁体のための保持要素が簡単な方法で設計され得る点が特に有利である。例えば、様々なタイプのポンプ及び様々な適用のために、一又は複数の長手方向に延びるチャネルを備えた同一のハウジングを設けることが可能である。従って、過圧開口の位置が、対応する孔を続いて形成することにより定められる。同様に、保持要素は簡単な方法でチャネルに配置され得る。そのため、様々なタイプのポンプ又は様々な適用のために１つのポンプハウジングを設けることが可能であり、過圧開口及びバルブの所望の位置が簡単な方法で実現され得る。
【００２１】
本発明の別の好ましい実施形態では、スクリュー式真空ポンプの長手方向、すなわち搬送方向における過圧開口の幅が、スクリューロータの歯幅以下であるように選択される。スクリュー式真空ポンプのロータの歯幅が長手方向で変わる場合があるので、過圧開口の位置を考慮することが好ましい。本発明によって提供されているように、過圧開口の長手方向の最大幅の減少により、過圧開口の領域でスクリューロータの歯部を越えて溢れることが低減される。従って、戻り流の発生、つまり搬送方向に逆らった流れの発生が低減され、それにより、過圧開口を設けることによりポンプ性能が低下することがないか、又は僅かしか低下しない。これは特に、過圧バルブが閉じられており、スクリュー式真空ポンプの最大のポンプ性能が達成されるべきである作動モードに関連する。この場合、スクリューロータの長手方向における過圧開口の幅は、この領域の歯幅の90%以下であることが好ましく、特には80%以下である。
【００２２】
過圧開口の幅が歯幅に対して多少小さいにも関わらず、過剰圧縮の場合における媒体の迅速な除去を保証するために、過圧開口は、例えば断面が楕円形又は矩形である細長い孔として形成されてもよい。この場合、細長い孔の長手方向の寸法がスクリューロータのピッチの経路に対応するように細長い孔は配置されている。更に、媒体を迅速に除去すべく過圧開口の有効断面積を拡大するために、場合によっては細長い孔としても設計される複数の過圧開口を設けることが可能である。
【００２３】
本発明を、好ましい実施形態及び添付図面を参照して更に詳細に以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１の実施形態のスクリュー式真空ポンプを示す縦断面略図である。
【図２】別の好ましい実施形態のスクリュー式真空ポンプを示す横断面略図である。
【図３】複数の過圧開口がスクリューロータに示された状態のスクリューロータを示す平面略図である。
【図４】過圧バルブが過圧出口部のチャネルに配置された状態の過圧出口部のチャネルの可能な実施形態を示す概略図である。
【図５】過圧バルブが過圧出口部のチャネルに配置された状態の過圧出口部のチャネルの可能な実施形態を示す概略図である。
【図６】ルーツ式ポンプに接続された本発明に係るスクリュー式真空ポンプを示す側面略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
第１の実施形態（図１）によれば、吸込室12がポンプハウジング10に形成されている。２つのスクリューロータ14が吸込室12に配置されており、図１では、一方のスクリューロータが他方のスクリューロータの背後に配置されている。スクリューロータ14は夫々スクリューロータ14の外側にねじ山16を有している。従って、２つのスクリューロータ14の反対方向の回転により、媒体がポンプ入口18を通って取り込まれ、ポンプ出口22に向かって矢印で示された流れ方向20に搬送される。
【００２６】
吸込室12内の過剰圧縮を回避するために、ポンプハウジング10の側壁24が過圧出口部26を有している。図示された実施形態では、過圧出口部26は吸込室12と連通する過圧開口28を夫々有している。過圧開口28を接続するための接続チャネル30が、長手方向に延びるチャネル32と接続されている。接続チャネル30は、重量が負荷された過圧バルブ34で閉じられており、過圧バルブ34は夫々、球状の弁体36を有している。図示された実施形態では、２つの弁体36は夫々弁座39と接している。過圧バルブ34の設計に応じて、つまり、特には球状である弁体36の重量に応じて、接続チャネル30で限界圧力を超えるときに媒体がチャネル32に流れ込むように弁体36は上向きに押し上げられる。
【００２７】
図示された実施形態では、過圧出口部26のチャネル32はチャネル33を介してポンプ出口22に接続されている。大気圧がポンプ出口22に存在していることが好ましい。
【００２８】
過圧開口28の流れ方向20の幅b（図３）が、スクリューロータ14の螺旋状の歯部38の対応する領域の歯幅Bより小さい。
【００２９】
別の接続チャネル41が、ポンプ入口18の領域の吸込室12に接続されている。この接続チャネル41も過圧バルブ34で閉じられている。接続チャネル41を閉じる過圧バルブ34の目的は、可能ならば特殊な作動モードで所望の最終圧力、一般的には大気圧をポンプ入口18で事前に存在させるためである。このような作動モードでは、媒体は、スクリュー式真空ポンプによって更に不必要に圧縮される場合がある。ポンプ入口18の領域に、本発明に従って設けられた過圧バルブ34を用いることにより、既に十分圧縮された媒体が、過圧出口部26のチャネル32に直ちに流れ込み、チャネル32からポンプ出口22を通って流出することが可能になる。
【００３０】
過圧出口部26のチャネル32は、例えば、ねじ42によりポンプハウジング10に固定されたハウジングカバー40で閉じられている。このため、ハウジングカバー40を外すことによりチャネル32及び過圧バルブ34の汚れを簡単に落すことが可能になる。
【００３１】
本発明の更に好ましい実施形態（図２）では、同一又は同様の構成要素は上記と同一の参照番号によって特定される。図２に図示された実施形態では、２つのスクリューロータ14は明瞭化のために吸込室12に図示されていない。複数の接続チャネル30が吸込室12と接続されている。複数の接続チャネル30は同様に、過圧バルブ34が配置されているチャネル32に夫々通じている。第１の実施形態（図１）と同様に図２に図示された第２の実施形態でも、ハウジングカバー40が設けられている。第２の実施形態では、図示された全てのチャネル32が共通のハウジングカバー40で閉じられている。
【００３２】
過圧開口28は、図３に図示されているように配置されてもよい。この場合、図３の左側の２つの過圧開口28は、一圧力レベルの位置に設けられている。従って、両方の過圧開口28は、ねじ山部分、すなわち歯部38によって画定された領域内にある。長手方向20に一方が他方の背後に配置されている複数の過圧開口28が、異なる圧力レベルの位置に設けられている。
【００３３】
保持要素が、図示された実施形態では球体として形成された弁体36を保持すべく設けられている。第１の実施形態（図４）では、保持要素は、断面が略円形である隆起部44をチャネル32に設けることにより実現されてもよい。しかしながら、第１の実施形態は、過圧バルブ34の位置が予め定められており、放出断面が制限される点が不利である。
【００３４】
バルブ開口を変更し、大きな流れ断面を更に提供することを可能にするために、チャネル32が全長に亘って略同一の幅を有していることが好ましい。そのため、弁体36のための保持要素は、チャネル壁46に固定されたピン状の保持要素48（図５）の形態であることが可能であり、チャネル壁46は、特には保持要素48に垂直に設けられている。
【００３５】
例えば図６に図示されているように、２つの真空ポンプが接続されているとき、スクリュー式真空ポンプのポンプハウジング10の外側上部50に、ルーツ式ポンプのような別の真空ポンプ52を配置することが可能である。この場合、過圧出口部のチャネル32が外側上部50にルーツ式ポンプ52の接触面の近くで横に位置付けられるように、チャネル32を配置することが好ましい。図示された実施形態では、チャネル32は、ここでもハウジングカバー40で閉じられている。図６に図示されているように、チャネル32及びハウジングカバー40の好ましい配置により、ルーツ式ポンプ52を外す必要なしにハウジングカバー40を外すことが可能になる。従って、過圧バルブ34の汚れを落し過圧バルブ34を保守することに加えてチャネル32の汚れを落すことも容易になる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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