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EP2952678B1 - Vakuumpumpe mit kühlrippen - Google Patents

Vakuumpumpe mit kühlrippen Download PDF

Info

Publication number
EP2952678B1
EP2952678B1 EP15164991.0A EP15164991A EP2952678B1 EP 2952678 B1 EP2952678 B1 EP 2952678B1 EP 15164991 A EP15164991 A EP 15164991A EP 2952678 B1 EP2952678 B1 EP 2952678B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
vacuum pump
pump according
cooling ribs
cooling fins
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP15164991.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2952678A1 (de
Inventor
Christopher Kobus
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pfeiffer Vacuum GmbH
Original Assignee
Pfeiffer Vacuum GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pfeiffer Vacuum GmbH filed Critical Pfeiffer Vacuum GmbH
Publication of EP2952678A1 publication Critical patent/EP2952678A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2952678B1 publication Critical patent/EP2952678B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C25/00Adaptations of pumps for special use of pumps for elastic fluids
    • F04C25/02Adaptations of pumps for special use of pumps for elastic fluids for producing high vacuum
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/10Outer members for co-operation with rotary pistons; Casings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/04Heating; Cooling; Heat insulation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C17/00Arrangements for drive of co-operating members, e.g. for rotary piston and casing
    • F01C17/02Arrangements for drive of co-operating members, e.g. for rotary piston and casing of toothed-gearing type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/08Rotary-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
    • F04C18/12Rotary-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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2240/00Components
    • F04C2240/80Other components
    • F04C2240/809Lubricant sump
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/02Lubrication; Lubricant separation

Definitions

  • the invention relates to a vacuum pump with a housing, at least one shaft arranged in the housing and rotatably driven via a drive, and with a gear coupled to the at least one shaft, a lubricant reservoir for receiving a lubricant being arranged in a housing part of the housing that has the gear and the housing part having the gear can be closed from the environment via a gear cover that can be secured to the rest of the housing.
  • a multi-shaft vacuum pump is, for example, from the DE 295 22 263 U1 known.
  • Multi-shaft vacuum pumps are, for example, Roots vacuum pumps.
  • the invention is based on the technical problem of creating a vacuum pump that has good cooling properties with a compact design.
  • the vacuum pump according to the invention with a housing, at least one shaft arranged in the housing and rotatably driven via a drive and with a gearbox coupled to the at least one shaft, a lubricant reservoir for receiving a lubricant being arranged in a housing part of the housing having the gearbox and wherein the housing part having the gearbox can be closed from the environment via a gearbox cover that can be fixed to the rest of the housing, the gearbox cover having a portion that can be detachably connected to the gearbox cover and which is provided with cooling fins, is characterized in that cooling fins are formed in the area of a drive on the housing are a direct part of the housing and are therefore made of the same material as the housing.
  • the design of the cooling fins on a separate sub-area that can be detachably secured to the gear cover has the advantage that, depending on the area of application, this sub-area can be made of a different material than the rest of the gear cover and the shape and internal design of the cooling fins can also be individually adapted to the respective requirements.
  • the portion of the gearbox cover having the cooling fins is made of a material with high thermal conductivity.
  • the cooling fins are designed as bulges and/or indentations in the partial area of the transmission cover.
  • the cooling fins increase the Heat exchange available outer surface of the gear cover or the entire housing of the vacuum pump.
  • the invention proposes that the cooling fins have a high aspect ratio, that is, that the ratio of height to width or depth to width is large, which results in a large surface area of the cooling fin in relation to the base area of the cooling fin corresponds.
  • the cooling fins are polygonal or oval-shaped in cross section.
  • cooling fins are triangular in cross section.
  • the cooling fins are designed as hollow fins. If the cooling fins are designed as bulges, warm lubricant and warm air can enter the hollow bulges from the housing part containing the lubricant reservoir and release heat to the cooler environment via the large surface of the cooling fin.
  • the hollow cooling fin filled with cool ambient air protrudes into the warm housing part and enables heat to be dissipated from the inside of the warm housing part to the outside via the large surface of the cooling fin.
  • the cooling fins designed as bulges consist of solid material.
  • the length or height of a cooling fin made of solid material is significantly less than that of a hollow fin, since the heat exchange with the cooler environment caused by heat conduction can only be carried out sensibly over a limited length.
  • the invention proposes that the portion of the gearbox cover provided with the cooling fins is sealed from the gearbox cover via sealing elements, preferably O-rings.
  • the invention further proposes that at least one fan for cooling the outside of the housing is arranged on the outside of the housing.
  • This fan can, for example, be coupled to the drive of the vacuum pump and be driven by it.
  • the cooling capacity of the fan in the area of the gearbox cover provided with the cooling fins can be increased in that the air flow of the fan can be fed via baffles to the cooling fins arranged on the partial area of the gearbox cover.
  • the invention proposes that at least one baffle is designed as an air duct and, if necessary, warm air can also be sucked away from the housing via the at least one air duct.
  • Fig. 1 shows in section a vacuum pump 1, the housing 2 of which essentially has two housing parts 3 and 4, namely suction chambers 3 and a gearbox chamber 4 provided with a lubricant reservoir 5.
  • the vacuum pump shown is a Roots vacuum pump.
  • two shafts 6 and 7 are arranged so that they can rotate horizontally via roller bearings 8.
  • the shaft 6 is driven via a drive 9, for example an asynchronous motor.
  • a gear 11 is arranged as part of a gear 10 in the gear room 4, which in the illustrated embodiment of a two-shaft vacuum pump 1 engages with a second gear 12 mounted on the shaft 7.
  • the housing part 4 having the gear 10 can be closed from the environment via a gear cover 13 that can be fixed to the rest of the housing 2.
  • pistons 14 and 15 are arranged, which cause the pumping effect when the shafts 6 and 7 rotate and suck fluid into the scoop spaces 3 via at least one suction opening (not shown) and via at least one Discharge the ejection opening (not shown) from the scoop chambers 3 again.
  • the pistons 14, 15 are designed as two-arched rotors.
  • the shape of the pistons 14, 15 is approximately the shape of the number "8".
  • the pistons 14, 15 are arranged in a rotor chamber formed by the housing part 3 with a minimum distance between a peripheral surface of the housing part 3 and the pistons 14, 15.
  • the pistons 14, 15 have a minimum distance when they engage with one another formed between them in order to prevent them from directly interfering with each other or hindering each other.
  • the drive shaft 6 is rotated by the drive 9, for example an electric motor.
  • the output shaft 7 is rotated in the opposite direction to the input shaft 6 by the meshing relationship between a drive gear 11 and an output gear 12, and the drive rotor 15 and the output rotor 14 are rotated accordingly.
  • Both the gears 11 and 12 as well as the rolling bearings 8 must be supplied with a lubricant in order to cool them and avoid increased wear.
  • the transmission chamber 4 has a lubricant reservoir 5 filled with a lubricant.
  • a centrifugal disc 16 arranged on the shaft 6 is immersed in the lubricant reservoir 5 and distributes the lubricant throughout the entire transmission chamber 4 and in particular supplies it to the rolling bearings 8 and the gears 11 and 12.
  • cooling fins 17 are arranged on the outside of the housing 2, which enlarge the outer surface of the housing 2 and thus enable better heat exchange with the environment.
  • the vacuum pump 1 has a fan 18 coupled to the drive 9, via which an air flow is generated which can be guided along the cooling fins for cooling.
  • the illustrated embodiments of a vacuum pump have cooling fins 19 in the area of the gearbox cover 13, which are arranged on a partial area 20 that can be detachably connected to the gearbox cover 13.
  • This portion 20 of the gearbox cover 13, which is provided with the cooling fins 19, is sealed from the gearbox cover 13 via preferably O-ring sealing elements 21, as in Fig. 2 shown.
  • the design of the cooling fins 19 on a separate portion 20 that can be detachably secured to the gearbox cover 13 has the advantage that, depending on the area of application, this portion 20 can be made of a different material than the rest of the gearbox cover 13 and the shape and internal design of the cooling fins 19 can also be individual can be adapted to individual requirements.
  • the cooling fins 17 formed in the area of the drive 9 on the housing 2 are a direct part of the housing 2 and are therefore made of the same material as the housing 2.
  • the gear cover 13 must have such strength that the drive 9, which is mounted on the gear cover 13, does not distort it and is supported by it.
  • the actual gear cover 13 preferably consists of cast material, particularly preferably cast iron.
  • the portion 20 of the gearbox cover 13 provided with the cooling fins 19 does not have to provide this carrying function, both the choice of material and the structural design of the cooling fins 19 can be tailored to the individual requirements of the heat exchange.
  • the portion 20 of the gear cover 13 provided with the cooling fins 19 is made of a material with high thermal conductivity.
  • the cooling fins 19 have a triangular cross-sectional shape.
  • the cooling fins 19 have a high aspect ratio, that is, the ratio of height to width or depth to width is large, which corresponds to a large surface area of the cooling fin 19 in relation to the base area of the cooling fin 19.
  • the cooling fins 19 are designed as hollow triangular bulges and indentations.
  • cooling fins 19 are designed as hollow bulges, warm lubricant and warm air from the lubricant reservoir 5 or the gearbox 4 can enter the hollow bulges and release heat to the cooler environment via the large surface of the cooling fins 19.
  • the hollow cooling fin 19 filled with cool ambient air protrudes into the warm gear room 4 and enables heat to be dissipated from the inside of the warm gear room 4 to the outside via the large surface of the cooling fin 19.
  • the cooling fins 19 are designed exclusively as hollow triangular bulges.
  • the heat exchange takes place, as already described above, in that warm lubricant and warm air from the lubricant reservoir 5 or the gearbox chamber 4 enter the hollow bulges and release heat to the cooler environment via the large surface of the cooling fins 19.
  • the cooling fins 19 are also designed exclusively as triangular bulges, but in this case not as hollow fins, but made of solid material.
  • the length or height of a cooling fin 19 made of solid material is significantly smaller than that of a hollow fin, since the heat exchange with the cooler environment caused by heat conduction can only be carried out sensibly over a limited length.
  • the cooling capacity of the fan 18 can be increased, particularly in the area of the partial area 20 of the gear cover 13 provided with the cooling fins 19, by increasing the air flow of the fan 18 via baffles 22, as in Fig. 6 shown, which is supplied to the cooling fins 19 arranged on the portion 20 of the gear cover 13.
  • the baffles 22 can also be designed as an air duct in order to suck warm air away from the housing 2 using the fan 18 via the air duct if necessary.
  • the shape and number of the cooling fins 17 and 19 as well as the shape of the baffles 22 can be adapted to the individual requirements of the respective vacuum pump 1 and its operating situation. For example, it is possible to provide holes with a variable opening cross section in the baffles 22 in order to be able to supply more or less cold air as required.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe mit einem Gehäuse, mindestens einer in dem Gehäuse angeordneten, über einen Antrieb drehbar angetriebenen Welle sowie mit einem mit der mindestens einen Welle gekoppelten Getriebe, wobei in einem das Getriebe aufweisenden Gehäuseteil des Gehäuses ein Schmiermittelspeicher zur Aufnahme eines Schmiermittels angeordnet ist und wobei der das Getriebe aufweisende Gehäuseteil über einen am übrigen Gehäuse festlegbaren Getriebedeckel gegenüber der Umgebung verschließbar ist.
  • 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 trotz deren Verrippung eine besondere Herausforderung dar. Überschreitet die Leistungsdichte ein gewisses Maß, kann durch freie Konvektion keine gleichmäßige Temperaturverteilung über die verschiedenen Bauteile mehr gewährleistet werden. Dies ist aber bei Vakuumpumpen erforderlich, um bei den relativ engen Spalten zwischen den bewegten Bauteilen ein Anlaufen der Teile untereinander mit möglichen Folgeschäden für das gesamte System zu vermeiden.
  • Während die Gehäusebauteile Temperaturen von über 100 °C in der Regel ohne Schaden überstehen, stoßen Betriebsmittel, wie beispielsweise die zur Schmierung der Wellenlager und Getriebezahnräder 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.
  • Aus der Praxis ist es bekannt, Vakuumpumpen mit einer Wasserkühlung zu versehen. Diese Kühlungsart erfordert aber ein speziell darauf ausgelegtes Design des gesamten Systems und ist für den Betreiber der Pumpen mit deutlich erhöhten Betriebskosten verbunden.
  • Eine Mehrwellenvakuumpumpe ist beispielsweise aus der DE 295 22 263 U1 bekannt. Mehrwellenvakuumpumpen sind beispielsweise Wälzkolbenvakuumpumpen.
  • Weiterhin gehört zum Stand der Technik ( JP 2002 115 690 A1 ) eine Vakuumpumpe mit einem Gehäuse, wobei das Gehäuse ein Gehäuse für das Getriebe aufweist. In dem Gehäuse ist ein lösbar von dem Gehäuse angeordneter Teilabschnitt vorgesehen, der Kühlrippen aufweist. Diese zum Stand der Technik gehörende Vakuumpumpe kann weiter verbessert werden.
  • Von dem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, eine Vakuumpumpe zu schaffen, die bei kompakter Bauweise gute Kühleigenschaften aufweist.
  • Dieses technische Problem wird mit einer Vakuumpumpe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Vakuumpumpe mit einem Gehäuse, mindestens einer in dem Gehäuse angeordneten, über einen Antrieb drehbar angetriebenen Welle sowie mit einem mit der mindestens einen Welle gekoppelten Getriebe, wobei in einem das Getriebe aufweisenden Gehäuseteil des Gehäuses ein Schmiermittelspeicher zur Aufnahme eines Schmiermittels angeordnet ist und wobei der das Getriebe aufweisende Gehäuseteil über einen am übrigen Gehäuse festlegbaren Getriebedeckel gegenüber der Umgebung verschließbar ist, wobei der Getriebedeckel einen lösbar mit dem Getriebedeckel verbindbaren Teilbereich aufweist, der mit Kühlrippen versehen ist, zeichnet sich dadurch aus, dass im Bereich eines Antriebes am Gehäuse ausgebildete Kühlrippen unmittelbarer Bestandteil des Gehäuses und somit auch aus demselben Material wie das Gehäuse gefertigt sind.
  • Durch die Anordnung der Kühlrippen an einem Teilbereich des Getriebedeckels wird die Oberfläche des Getriebedeckels und somit die zum Wärmeaustausch mit der Umgebung zur Verfügung stehende Gehäusefläche vergrößert. Die Ausbildung der Kühlrippen an einem separaten am Getriebedeckel lösbar festlegbaren Teilbereich hat den Vorteil, dass dieser Teilbereich je nach Anwendungsbereich aus einem anderen Material als der übrige Getriebedeckel bestehen kann und auch die Form und innere Ausgestaltung der Kühlrippen individuell den jeweiligen Anforderungen anpassbar ist.
  • Vorteilhafterweise besteht der die Kühlrippen aufweisende Teilbereich des Getriebedeckels aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit.
  • Gemäß einer praktischen Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Kühlrippen als Ausbuchtungen und/oder Einbuchtungen in dem Teilbereich des Getriebedeckels ausgebildet sind. Die Kühlrippen vergrößern die zum Wärmeaustausch zur Verfügung stehende äußere Oberfläche des Getriebedeckels beziehungsweise des gesamten Gehäuses der Vakuumpumpe.
  • Zur Optimierung des Wärmeaustauschs über die Kühlrippen wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass die Kühlrippen ein hohes Aspektverhältnis aufweisen, das heißt, dass das Verhältnis Höhe zu Breite beziehungsweise Tiefe zu Breite groß ist, was einer großen Oberfläche der Kühlrippe in Bezug auf die Grundfläche der Kühlrippe entspricht.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Kühlrippen im Querschnitt vieleckförmig oder ovalförmig ausgebildet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Kühlrippen im Querschnitt dreieckförmig ausgebildet sind.
  • Bei der Ausbildung der Kühlrippen als Ausbuchtungen und/oder Einbuchtungen in dem Teilbereich des Getriebedeckels wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Kühlrippen als Hohlrippen ausgebildet sind. Im Falle der Ausbildung der Kühlrippen als Ausbuchtungen kann warmes Schmiermittel und warme Luft aus dem den Schmiermittelspeicher aufweisenden Gehäuseteil in die hohlen Ausbuchtungen eintreten und über die große Oberfläche der Kühlrippe Wärme an die kühlere Umgebung abgeben.
  • Im Falle der Ausbildung der Kühlrippen als Einbuchtungen ragt die mit kühler Umgebungsluft gefüllte hohle Kühlrippe in den warmen Gehäuseteil und ermöglicht über die große Oberfläche der Kühlrippe Wärme aus dem Inneren des warmen Gehäuseteils nach außen abzuleiten.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die als Ausbuchtungen ausgebildeten Kühlrippen aus Vollmaterial bestehen. Die Länge beziehungsweise Höhe einer aus Vollmaterial hergestellten Kühlrippe ist deutlich geringer als die einer hohlen Rippe, da der durch Wärmeleitung herbeigeführte Wärmeaustausch mit der kühleren Umgebung nur über eine begrenzte Länge sinnvoll durchführbar ist.
  • Um die Fluiddichtigkeit des Gehäuses und insbesondere des Getriebedeckels zu gewährleisten, wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass der mit den Kühlrippen versehene Teilbereich des Getriebedeckels über Dichtungselemente, vorzugsweise O-Ringe, gegenüber dem Getriebedeckel abgedichtet ist.
  • Zur Verbesserung des Wärmeaustauschs wird mit der Erfindung weiterhin vorgeschlagen, dass auf der Außenseite des Gehäuses mindestens ein Lüfter zum Kühlen der Außenseite des Gehäuses angeordnet ist. Dieser Lüfter kann beispielsweise mit dem Antrieb der Vakuumpumpe gekoppelt sein und von diesem angetrieben werden.
  • Die Kühlleistung des Lüfters im Bereich des mit den Kühlrippen versehenen Getriebedeckels lässt sich erfindungsgemäß dadurch steigern, dass der Luftstrom des Lüfters über Leitbleche den auf dem Teilbereich des Getriebedeckels angeordneten Kühlrippen zuführbar ist.
  • Schließlich wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass mindestens ein Leitblech als Luftleitkanal ausgebildet ist und bei Bedarf über den mindestens einen Luftleitkanal auch warme Luft vom Gehäuse fort absaugbar ist.
  • 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 zeigen:
  • 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 teilweise perspektivische Außenansicht des Gehäuses einer erfindungsgemäßen Vakuumpumpe;
    Fig. 6
    eine Ansicht gemäß Fig. 5, jedoch das Gehäuse mit Luftleitblechen darstellend.
  • Fig. 1 zeigt im Schnitt eine Vakuumpumpe 1, deren Gehäuse 2 im Wesentlichen zwei Gehäuseteile 3 und 4 aufweist, nämlich Schöpfräume 3 und einen mit einem Schmiermittelspeicher 5 versehenen Getrieberaum 4.
  • Die in Fig. 1 dargestellte Vakuumpumpe ist eine Wälzkolbenvakuumpumpe.
  • Im Gehäuse 2 sind zwei Wellen 6 und 7 über Wälzlager 8 horizontal drehbar gelagert angeordnet. Die Welle 6 wird über einen Antrieb 9, beispielsweise einen Asynchronmotor, angetrieben. Auf der vom Antrieb 9 angetriebenen Welle 6 ist als Bestandteil eines Getriebes 10 im Getrieberaum 4 ein Zahnrad 11 angeordnet, das bei der dargestellten Ausführungsform einer Zweiwellen-Vakuumpumpe 1 mit einem auf der Welle 7 gelagerten zweiten Zahnrad 12 in Eingriff steht.
  • Wie weiterhin aus Fig. 1 ersichtlich, ist der das Getriebe 10 aufweisende Gehäuseteil 4 über einen am übrigen Gehäuse 2 festlegbaren Getriebedeckel 13 gegenüber der Umgebung verschließbar.
  • Auf den die Schöpfräume 3 durchsetzenden Teilen der Wellen 6 und 7 sind Kolben 14 und 15 angeordnet, die bei der Drehung der Wellen 6 und 7 den Pumpeffekt bewirken und über mindestens eine Ansaugöffnung (nicht dargestellt) Fluid in die Schöpfräume 3 ansaugen und über mindestens eine Ausstoßöffnung (nicht dargestellt) wieder aus den Schöpfräumen 3 austragen.
  • Die Kolben 14, 15 sind als zweibogige Rotoren ausgebildet.
  • Die Form der Kolben 14, 15 hat annähernd die Form der Ziffer "8".
  • Die Kolben 14, 15 sind in einer durch das Gehäuseteil 3 gebildeten Rotorkammer angeordnet mit einem minimalen Abstand zwischen einer Umfangsfläche des Gehäuseteiles 3 und den Kolben 14, 15. Darüber hinaus haben die Kolben 14, 15, wenn sie miteinander eingreifen, einen minimalen Abstand zwischen sich ausgebildet, um zu verhindern, dass sie direkt miteinander eingreifen, beziehungsweise sich behindern. Bei dem Betrieb der Wälzkolbenvakuumpumpe 1 wird die Antriebswelle 6 durch den Antrieb 9, beispielsweise einen Elektromotor gedreht. Hierdurch wird die Abtriebswelle 7 in Gegenrichtung zu der Antriebswelle 6 durch die Eingreifbeziehung zwischen einem Antriebszahnrad 11 und einem Abtriebszahnrad 12 gedreht und der Antriebsrotor 15 und der Abtriebsrotor 14 werden demzufolge gedreht.
  • Sowohl die Zahnräder 11 und 12 als auch die Wälzlager 8 müssen mit einem Schmiermittel versorgt werden, um diese zu kühlen und einen erhöhten Verschleiß zu vermeiden. Zu diesem Zweck weist der Getrieberaum 4 einen mit einem Schmiermittel befüllten Schmiermittelspeicher 5 auf. In den Schmiermittelspeicher 5 taucht eine auf der Welle 6 angeordnete Schleuderscheibe 16 ein, die das Schmiermittel in dem gesamten Getrieberaum 4 verteilt und insbesondere den Wälzlagern 8 und den Zahnrädern 11 und 12 zuführt.
  • Während die Bauteile des Gehäuses 2 und 13 Temperaturen von über 100 °C in der Regel ohne Schaden überstehen, stoßen Betriebsmittel, wie beispielsweise die zur Schmierung der Wälzlager 8 dienenden Schmiermittel bei erhöhten Temperaturen an ihre Grenzen. Diese altern vorzeitig und Bauteile, die von optimalen Schmiereigenschaften abhängig sind, wie beispielsweise die Getriebezahnräder 11 und 12, Wälzlager 8 und auch berührende Dichtungen, weisen eine verkürzte Lebensdauer auf und bedingen kürzere Serviceintervalle.
  • Aus diesem Grunde ist es erforderlich den Getrieberaum 4 und/oder das in dem Schmiermittelspeicher 5 befindliche Schmiermittel direkt oder indirekt zu kühlen.
  • Wie aus den Fig. 5 und 6 ersichtlich, sind auf der Außenseite des Gehäuses 2 Kühlrippen 17 angeordnet, die die äußere Oberfläche des Gehäuses 2 vergrößern und so einen besseren Wärmeaustausch mit der Umgebung ermöglichen. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform weist die Vakuumpumpe 1 einen mit dem Antrieb 9 gekoppelten Lüfter 18 auf, über den ein Luftstrom erzeugt wird, der zum Kühlen entlang der Kühlrippen führbar ist.
  • Als Besonderheit weisen die dargestellten Ausführungsformen einer Vakuumpumpe Kühlrippen 19 im Bereich des Getriebedeckels 13 auf, die auf einen lösbar mit dem Getriebedeckel 13 verbindbaren Teilbereich 20 angeordnet sind. Dieser mit den Kühlrippen 19 versehene Teilbereich 20 des Getriebedeckels 13 ist über vorzugsweise O-Ringe ausgebildete Dichtungselemente 21 gegenüber dem Getriebedeckel 13 abgedichtet, wie in Fig. 2 dargestellt.
  • Durch die Anordnung der Kühlrippen 19 an einem Teilbereich 20 des Getriebedeckels 13 wird die Oberfläche des Getriebedeckels und somit die zum Wärmeaustausch mit der Umgebung zur Verfügung stehende Gehäusefläche vergrößert. Die Ausbildung der Kühlrippen 19 an einem separaten, am Getriebedeckel 13 lösbar festlegbaren Teilbereich 20 hat den Vorteil, dass dieser Teilbereich 20 je nach Anwendungsbereich aus einem anderen Material als der übrige Getriebedeckel 13 bestehen kann und auch die Form und innere Ausgestaltung der Kühlrippen 19 individuell den jeweiligen Anforderungen anpassbar ist.
  • Die im Bereich des Antriebs 9 am Gehäuse 2 ausgebildeten Kühlrippen 17 sind unmittelbarer Bestandteil des Gehäuses 2 und somit auch aus demselben Material wie das Gehäuse 2 gefertigt.
  • Der Getriebedeckel 13 muss eine solche Festigkeit aufweisen, dass der Antrieb 9, der am Getriebedeckel 13 gelagert ist, diesen nicht verzieht und von diesem getragen wird. Aus diesem Grunde besteht der eigentliche Getriebedeckel 13 vorzugsweise aus Gussmaterial, besonders bevorzugt aus Eisenguss.
  • Da der mit den Kühlrippen 19 versehene Teilbereich 20 des Getriebedeckels 13 diese Tragefunktion nicht aufbringen muss, kann hier sowohl die Materialwahl als auch die konstruktive Ausgestaltung der Kühlrippen 19 auf die individuellen Anforderungen des Wärmeaustauschs abgestimmt werden. Vorzugsweise besteht der mit den Kühlrippen 19 versehene Teilbereich 20 des Getriebedeckels 13 aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit.
  • Bei den in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsformen weisen die Kühlrippen 19 eine im Querschnitt dreieckige Form auf. Zur Optimierung des Wärmeaustauschs über die Kühlrippen 19 weisen die Kühlrippen 19 ein hohes Aspektverhältnis auf, das heißt, dass das Verhältnis Höhe zu Breite beziehungsweise Tiefe zu Breite groß ist, was einer großen Oberfläche der Kühlrippe 19 in Bezug auf die Grundfläche der Kühlrippe 19 entspricht.
  • In den Fig. 2 bis 4 sind beispielhaft drei verschiedene Ausführungsformen zur Ausbildung der an dem Teilbereich 20 des Getriebedeckels 13 ausgebildeten Kühlrippen 19 dargestellt.
  • Bei der in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsform sind die Kühlrippen 19 als hohle dreieckförmige Ausbuchtungen und Einbuchtungen ausgebildet.
  • Im Falle der Ausbildung der Kühlrippen 19 als hohle Ausbuchtungen kann warmes Schmiermittel und warme Luft aus dem Schmiermittelspeicher 5 beziehungsweise dem Getrieberaum 4 in die hohlen Ausbuchtungen eintreten und über die große Oberfläche der Kühlrippen 19 Wärme an die kühlere Umgebung abgeben.
  • Im Falle der Ausbildung der Kühlrippen als Einbuchtungen ragt die mit kühler Umgebungsluft gefüllte hohle Kühlrippe 19 in den warmen Getrieberaum 4 hinein und ermöglicht über die große Oberfläche der Kühlrippe 19, Wärme aus dem Inneren des warmen Getrieberaums 4 nach außen abzuleiten.
  • Bei der in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsform sind die Kühlrippen 19 ausschließlich als hohle dreieckförmige Ausbuchtungen ausgebildet. Hier erfolgt der Wärmeaustausch wie bereits zuvor beschrieben dadurch, dass warmes Schmiermittel und warme Luft aus dem Schmiermittelspeicher 5 beziehungsweise dem Getrieberaum 4 in die hohlen Ausbuchtungen eintritt und über die große Oberfläche der Kühlrippen 19 Wärme an die kühlere Umgebung abgeben wird.
  • Bei der in Fig. 4 dargestellten dritten Ausführungsform sind die Kühlrippen 19 ebenfalls ausschließlich als dreieckförmige Ausbuchtungen ausgebildet, jedoch in diesem Falle nicht als Hohlrippen, sondern aus Vollmaterial bestehend.
  • Die Länge beziehungsweise Höhe einer aus Vollmaterial hergestellten Kühlrippe 19 ist deutlich geringer als die einer hohlen Rippe, da der durch Wärmeleitung herbeigeführte Wärmeaustausch mit der kühleren Umgebung nur über eine begrenzte Länge sinnvoll durchführbar ist.
  • Die Kühlleistung des Lüfters 18 lässt sich insbesondere im Bereich des mit den Kühlrippen 19 versehenen Teilbereichs 20 des Getriebedeckels 13 dadurch steigern, dass der Luftstrom des Lüfters 18 über Leitbleche 22, wie in Fig. 6 dargestellt, den auf dem Teilbereich 20 des Getriebedeckels 13 angeordneten Kühlrippen 19 zugeführt wird.
  • Alternativ zum Zuführen von kühler Luft hin zu den Kühlrippen 19 können die Leitbleche 22 auch als Luftleitkanal ausgebildet sein, um bei Bedarf mittels des Lüfters 18 über den Luftleitkanal warme Luft vom Gehäuse 2 fort abzusaugen.
  • Die Form und Anzahl der Kühlrippen 17 und 19 sowie die Form der Leitbleche 22 ist jeweils an die individuellen Anforderungen der jeweiligen Vakuumpumpe 1 und deren Betriebssituation anpassbar. So ist es beispielsweise möglich, Löcher mit variablem Öffnungsquerschnitt in den Leitblechen 22 vorzusehen, um je nach Erfordernis mehr oder weniger Kaltluft zuführen zu können.
  • Weiterhin ist es gemäß einer alternativen Ausführungsform selbstverständlich auch möglich, einen oder mehrere externe Lüfter vorzusehen, um insbesondere lokale Temperaturüberhöhungen abzuschwächen.
  • Bezugszeichen
  • 1
    Vakuumpumpe
    2
    Gehäuse
    3
    Gehäuseteil des Schöpfraumes
    4
    Gehäuseteil des Getrieberaumes
    5
    Schmiermittelspeicher
    6
    Welle
    7
    Welle
    8
    Wälzlager
    9
    Antrieb
    10
    Getriebe
    11
    Zahnrad
    12
    Zahnrad
    13
    Getriebedeckel
    14
    Kolben
    15
    Kolben
    16
    Schleuderscheibe
    17
    Kühlrippe
    18
    Lüfter
    19
    Kühlrippe
    20
    Teilbereich
    21
    Dichtungselement
    22
    Leitblech

Claims (12)

  1. Vakuumpumpe (1) mit einem Gehäuse (2), mindestens einer in dem Gehäuse angeordneten, über einen Antrieb (9) drehbar angetriebenen Welle (6, 7) sowie mit einem mit der mindestens einen Welle (6, 7) gekoppelten Getriebe (10), wobei in einem das Getriebe (10) aufweisenden Gehäuseteil (4) des Gehäuses (10) ein Schmiermittelspeicher (5) zur Aufnahme eines Schmiermittels angeordnet ist und wobei der das Getriebe (10) aufweisende Gehäuseteil (4) über einen am übrigen Gehäuse (2) festlegbaren Getriebedeckel (13) gegenüber der Umgebung verschließbar ist, wobei der Getriebedeckel (13) einen lösbar mit dem Getriebedeckel (13) verbindbaren Teilbereich (20) aufweist, der mit Kühlrippen (19) versehen ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich eines Antriebes (9) am Gehäuse (2) ausgebildete Kühlrippen (17) unmittelbarer Bestandteil des Gehäuses (2) und somit auch aus demselben Material wie das Gehäuse (2) gefertigt sind.
  2. Vakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen (19) als Ausbuchtungen und/oder Einbuchtungen in dem Teilbereich (20) des Getriebedeckels (13) ausgebildet sind.
  3. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen (19) im Querschnitt vieleckförmig oder ovalförmig ausgebildet sind.
  4. Vakuumpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen (19) im Querschnitt dreieckförmig ausgebildet sind.
  5. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die als Ausbuchtungen und/oder Einbuchtungen ausgebildeten Kühlrippen (19) hohl sind.
  6. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die als Ausbuchtungen ausgebildeten Kühlrippen (19) aus Vollmaterial bestehen.
  7. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mit den Kühlrippen (19) versehene Teilbereich (20) des Getriebedeckels (13) über Dichtungselemente (21), vorzugsweise O-Ringe, gegenüber dem Getriebedeckel (13) abgedichtet ist.
  8. Vakuumpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Dichtungselement (21) als O-Ring ausgebildet ist.
  9. Vakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom des Lüfters (18) über Leitbleche (22) den auf dem Teilbereich (20) des Getriebedeckels (13) angeordneten Kühlrippen (19) zuführbar ist.
  10. Vakuumpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Leitblech (22) als Luftleitkanal ausgebildet ist.
  11. Vakuumpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Leitblech (22) Öffnungen mit einem variablen Öffnungsquerschnitt aufweist.
  12. Vakuumpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass über den mindestens einen Luftleitkanal warme Luft vom Gehäuse (2) fort absaugbar ist.
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