專利名稱：螺桿式真空泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種螺桿式真空泵。
背景技術(shù)：
螺桿式真空泵在由泵殼體限定的增壓室內(nèi)包括兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子。所述螺桿轉(zhuǎn)子通常 兩側(cè)受支承并且能夠具有不同的螺距輪廓。如例如“mitz”真空技術(shù)手冊(cè)2010年第十版 270-277頁(yè)所述，所述轉(zhuǎn)子可以具有對(duì)稱或不對(duì)稱的齒廓。這種轉(zhuǎn)子通常具有內(nèi)置的壓縮 比，即吸入側(cè)室與壓力側(cè)室之間小于4的室容積比。當(dāng)吸入壓力高時(shí)，較高的壓縮比導(dǎo)致非 常高的功率輸入值。這將需要使用不成比例的大型驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)(對(duì)比“mitz”，出處同上， 276頁(yè))。而且，壓縮增強(qiáng)將導(dǎo)致螺桿轉(zhuǎn)子的壓力側(cè)區(qū)域出現(xiàn)高溫的問(wèn)題。在這種情況下， 所需的散熱不可能再通過(guò)泵殼體實(shí)現(xiàn)，使得散熱將必須由螺桿轉(zhuǎn)子的內(nèi)部冷卻實(shí)現(xiàn)。但是， 這種做法在技術(shù)層面上是復(fù)雜的，并且可能增加會(huì)制造和維護(hù)螺桿式真空泵的成本。為了允許高內(nèi)置壓縮比，“VDI-BeriCht”No. 1932,2006中描述了間隙高度應(yīng)當(dāng)進(jìn) 行改變。在所述公布中，描述了吸入側(cè)的間隙高度即尤其是螺桿轉(zhuǎn)子與泵殼體之間的距離 應(yīng)當(dāng)構(gòu)造為大于壓力側(cè)的間隙高度。由于隨壓力變化的流動(dòng)類型是粘滯性的或分子型的， 因此在吸入側(cè)的較大間隙是可以接受的。通過(guò)結(jié)合轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速減小，這一間隙具有這樣的 效果在較高的吸入壓力下，內(nèi)部壓縮將減小。其結(jié)果是壓縮性能減弱，從而導(dǎo)致熱量產(chǎn)生 減少。但是，不利地，這種內(nèi)部壓縮的減小還將導(dǎo)致吸入性能的減弱。而且，僅在一側(cè)受支承或者以懸臂方式受支承的轉(zhuǎn)子是已知的。其具有軸承僅需 設(shè)置于轉(zhuǎn)子一側(cè)的顯著優(yōu)點(diǎn)。這些軸承設(shè)置于壓力側(cè)，即傳動(dòng)側(cè)。在這種設(shè)置中，不需要將 位于低壓區(qū)域中的軸承安置于吸入側(cè)。但是，以懸臂方式支承的螺桿轉(zhuǎn)子必須具有短小設(shè) 計(jì)的轉(zhuǎn)子，否則將產(chǎn)生在操作過(guò)程中轉(zhuǎn)子之間相互接觸的危險(xiǎn)。轉(zhuǎn)子的相對(duì)較短的構(gòu)造長(zhǎng) 度使得線圈的數(shù)目很小。而且，這種懸臂轉(zhuǎn)子具有比較大的直徑。轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度與轉(zhuǎn)子軸距之 間的比通常小于2. 5。泵元件通常由電機(jī)驅(qū)動(dòng)。為了能夠以簡(jiǎn)單的方式改變真空泵的轉(zhuǎn)速，提供能夠輕 易更改發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變頻器是已知的。變頻器是敏感電子構(gòu)件。為了能夠進(jìn)行良好冷卻并 且無(wú)振動(dòng)地安置變頻器，將變頻器與泵分離地設(shè)置在獨(dú)立于真空泵的電氣柜中是已知的。 但是，特別是因?yàn)殡姎夤衽c電機(jī)之間所需的布線，所以這是一種復(fù)雜的方法。因此，通常優(yōu) 選地將變頻器直接設(shè)置于真空泵上。在直接設(shè)置于真空泵上的變頻器中，提供空氣冷卻用于將變頻器保持在低溫是已 知的。在這種情況下，冷卻通過(guò)外界空氣實(shí)現(xiàn)，所述外界空氣由通風(fēng)單元吸入并且沿變頻器 方向吹送。因此，冷卻通過(guò)強(qiáng)制轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)。但是，這種空氣冷卻裝置具有不能實(shí)現(xiàn)或者至多 只能能夠通過(guò)高費(fèi)用實(shí)現(xiàn)高保護(hù)級(jí)別的缺點(diǎn)。對(duì)于較低保護(hù)級(jí)別而言，同樣需要復(fù)雜殼體。 特別是在被污染的環(huán)境中，由于需要頻繁的清潔過(guò)程以及過(guò)濾器更換，因此必需的維護(hù)工 作將增加。而且，通過(guò)自然對(duì)流冷卻變頻器是已知的，其中，根據(jù)這種方法，變頻器的殼體直 接設(shè)置有冷卻肋片。但是，只有當(dāng)外界溫度相對(duì)較低并且將在不會(huì)對(duì)變頻器進(jìn)行劇烈加熱的性能范圍內(nèi)對(duì)泵進(jìn)行操作時(shí)，這種設(shè)置才能實(shí)現(xiàn)。由于必須保證空氣的自由進(jìn)氣，因此這 種設(shè)置伴隨有污染的高風(fēng)險(xiǎn)。而且，提供具有直接水冷的變頻器是已知的。在這種情況下，變頻器連接于真空泵 的冷卻表面。這種方法的缺點(diǎn)在于變頻器將受到真空泵的振動(dòng)的影響。而且，真空泵的冷卻 要求必須與變頻器的冷卻要求相互一致。因此，所使用的變頻器必須符合相應(yīng)的要求。而 且，已知的是，提供用于變頻器的單獨(dú)冷卻板，所述板連接于單獨(dú)的冷卻回路。這是相當(dāng)復(fù) 雜的解決方案。一般而言，通過(guò)水冷裝置冷卻變頻器具有這樣的缺點(diǎn)一旦外界濕度高，則 變頻器的內(nèi)部也將產(chǎn)生冷凝液?？紤]到上文所述內(nèi)容，本發(fā)明的目的是提供一種符合現(xiàn)代高要求的螺桿式真空 泵。本發(fā)明的目的包括優(yōu)選地提供具有低功率輸入和/或低溫度水平和/或低噪聲水平和 /或緊湊高魯棒性和/或長(zhǎng)操作壽命和/或低維護(hù)密度和/或高內(nèi)置壓縮比的螺桿式真空 泵。本發(fā)明的目的尤其在于同時(shí)實(shí)現(xiàn)這些目的中的多個(gè)。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種螺桿式真空泵，包括限定泵室的泵殼體；設(shè)置于 所述泵室中的兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子，所述螺桿轉(zhuǎn)子分別由兩個(gè)軸承元件支承于所述泵殼體中并且 轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度與轉(zhuǎn)子軸距之間的比大于3. 0 ；其特征在于，所述螺桿轉(zhuǎn)子具有可變螺距以及至 少7個(gè)線圈。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種螺桿式真空泵，包括限定泵室的泵殼體；設(shè)置 于所述泵室中的至少一個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子；用于驅(qū)動(dòng)所述至少一個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子的電機(jī)；以及變頻 器，該變頻器連接于所述電機(jī)，用于改變所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速；其特征在于，所述變頻器設(shè)置于 與所述泵殼體直接連接的變頻器殼體中；以及空氣冷卻裝置和液冷裝置，所述空氣冷卻裝 置和液冷裝置用于冷卻設(shè)置于所述變頻器殼體中的所述變頻器。根據(jù)本發(fā)明的還一方面，提供一種螺桿式真空泵，包括限定泵室的泵殼體；設(shè)置 于所述泵室中的兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子，所述螺桿轉(zhuǎn)子分別由兩個(gè)軸承元件支承于所述泵殼體中； 其特征在于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)子，所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)子連接于兩個(gè)轉(zhuǎn)子軸中的一個(gè)并且優(yōu)選地 由該軸支承。本發(fā)明的螺桿式真空泵包括其中限定了泵室的泵殼體。在所述泵室中設(shè)置有兩個(gè) 螺桿轉(zhuǎn)子。由于本發(fā)明的螺桿轉(zhuǎn)子具有很大長(zhǎng)度，因此這些螺桿轉(zhuǎn)子分別在兩側(cè)受支承。 因此，設(shè)置有兩個(gè)軸承元件用于各個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子。而且，螺桿轉(zhuǎn)子具有相對(duì)較小的直徑，使得 螺桿轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度與轉(zhuǎn)子軸距之間的比大于3. 0，優(yōu)選地大于3. 5并且更優(yōu)選地大于4. 0。而 且，本發(fā)明的螺桿轉(zhuǎn)子具有可變螺距并且包括至少7個(gè)優(yōu)選地至少9個(gè)且更優(yōu)選地至少11 個(gè)線圈。優(yōu)選的冷凝比為至少4. 5，更優(yōu)選地為至少5。考慮到本發(fā)明設(shè)置的高壓縮比，為 了避免對(duì)轉(zhuǎn)子的過(guò)熱，轉(zhuǎn)子在壓力側(cè)包括多個(gè)線圈，所述線圈的螺距僅略微變化或者完全 不變。因此，根據(jù)本發(fā)明，線圈一半之后的螺距小于轉(zhuǎn)子出口處螺距的兩倍。特別地，線圈 一半之后的螺距小于轉(zhuǎn)子出口處螺距的1.5倍。由于本發(fā)明在轉(zhuǎn)子的壓力側(cè)的螺距以及 優(yōu)選地相應(yīng)選擇的間隙高度上的微小變化，壓縮將沿轉(zhuǎn)子的更長(zhǎng)區(qū)域發(fā)生。根據(jù)本發(fā)明，由 于這種設(shè)置將增加散熱，因此是相當(dāng)有利的。其原因在于冷凝工作以及因此而產(chǎn)生的散熱將基本發(fā)生在高壓區(qū)域，并且根據(jù)本發(fā)明，由于產(chǎn)生這種高壓的區(qū)域明顯增大，因此吸收熱 量的殼體表面區(qū)域也變大。根據(jù)本發(fā)明的螺桿式真空泵的優(yōu)選實(shí)施方式，設(shè)置有螺桿轉(zhuǎn)子， 每個(gè)所述螺桿轉(zhuǎn)子僅包括一個(gè)螺紋。因此，通過(guò)本發(fā)明設(shè)置的螺桿轉(zhuǎn)子的螺距僅有微小變化的壓力側(cè)的較長(zhǎng)區(qū)域，實(shí) 現(xiàn)至少4. 5的壓縮比以及耗散所產(chǎn)生的熱量是可能的，從而防止轉(zhuǎn)子變得過(guò)熱。在這點(diǎn)上， 必須考慮到，在具有低壓和相應(yīng)高真空的區(qū)域中，由于低氣體密度使得不能獲得傳遞至殼 體的足夠熱量，因此散熱僅發(fā)生在壓力側(cè)區(qū)域。本發(fā)明設(shè)計(jì)的具有高內(nèi)置容量比的螺桿轉(zhuǎn)子還具有另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在低壓的情況
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下，功率輸入將很小。從而，在吸入能力方面，當(dāng)輸出壓力在IOmbar時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)小于
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的功率輸入。根據(jù)特別優(yōu)選的實(shí)施方式，散熱僅通過(guò)泵殼體發(fā)生。因此，除了通過(guò)介質(zhì)本身發(fā)生 的散熱，散熱優(yōu)選地僅通過(guò)泵殼體以水冷和/或空氣冷卻的方式發(fā)生。這消除了在技術(shù)上 非常復(fù)雜的對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行內(nèi)部冷卻的需要。而且，本發(fā)明設(shè)置的轉(zhuǎn)子的壓力側(cè)的螺距僅有微小改變的多個(gè)線圈具有顯著減小 噪聲產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn)。這是由于壓縮將沿較長(zhǎng)區(qū)域發(fā)生，因此，上一室與氣體排放區(qū)域之間的壓 力差異將變小。從而減小了向后通風(fēng)，否則這種向后通風(fēng)將使得壓力波導(dǎo)致噪聲產(chǎn)生。由 于向后通風(fēng)減小，自由吹出的噪聲產(chǎn)生也將減小3-6dB(A)。由此產(chǎn)生的顯著優(yōu)點(diǎn)在于能夠 提供較小的消音元件。由于能夠減小所述消音器的結(jié)構(gòu)體積，因此至少能夠部分補(bǔ)償由于 較長(zhǎng)的螺桿轉(zhuǎn)子導(dǎo)致的真空泵的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度的增加。而且，螺桿轉(zhuǎn)子的輪廓優(yōu)選地基本對(duì)稱。優(yōu)選形狀包括梯形、圓滾線或漸開線輪 廓。優(yōu)選地，間隙高度即尤其是螺桿轉(zhuǎn)子與殼體內(nèi)壁之間的距離選擇為將產(chǎn)生壓縮在轉(zhuǎn)子 的出口側(cè)的較長(zhǎng)區(qū)域上延伸的效果。采用特別優(yōu)選的方式，在螺桿式真空泵的冷狀態(tài)下，冷
間隙的高度與軸距之間的比〉^。而且，優(yōu)選地，在操作狀態(tài)下，即當(dāng)達(dá)到操作溫度時(shí)，
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冷間隙的高度與軸距之間的比。根據(jù)本發(fā)明，間隙高度優(yōu)選地以這樣的方式進(jìn)行選
擇在最終壓力下的操作中，泵室壓力將僅在從出口側(cè)測(cè)量的大約20%的轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度之后下 降為低于IOOmbar的平均泵室壓力。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，本發(fā)明的螺桿式真空泵具有大于5000轉(zhuǎn)/分的公稱轉(zhuǎn)速。 而且，為了避免過(guò)量增壓，可以在螺桿轉(zhuǎn)子的壓力側(cè)區(qū)域設(shè)置過(guò)壓閥。除了設(shè)置過(guò)壓閥，能 夠可替換地或者另外地設(shè)置轉(zhuǎn)速控制器。還能夠通過(guò)適當(dāng)?shù)亟档娃D(zhuǎn)速來(lái)避免過(guò)壓。通過(guò)這 兩種措施，能夠有效地減小功率輸入并且因此有效地降低內(nèi)置馬達(dá)性能。在本發(fā)明的真空泵中，根據(jù)獨(dú)立實(shí)施方式，能夠使設(shè)置于增壓室中的所述至少一 個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子由電機(jī)驅(qū)動(dòng)。為了改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，電機(jī)連接于變頻器。所述變頻器連接于變 頻器殼體——在下文中稱作FC殼體，該FC殼體直接附連于泵殼體。根據(jù)本發(fā)明，所述FC 殼體包括空氣冷卻裝置和液冷裝置，空氣冷卻裝置和液冷裝置二者均用于冷卻變頻器。通 過(guò)本發(fā)明的空氣制冷裝置與液冷裝置的結(jié)合，即使在高熱應(yīng)力作用于變頻器的情況下也能 夠保證變頻器的可靠冷卻，同時(shí)還避免了發(fā)生冷凝。[0021]優(yōu)選地，F(xiàn)C殼體與泵殼體設(shè)置為一體單元，但是另一方面，所述兩個(gè)殼體當(dāng)然還能 夠包括多個(gè)獨(dú)立部件。FC殼體優(yōu)選地直接連接于泵殼體，從而允許緊湊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。所述空氣冷卻裝置優(yōu)選地包括鼓風(fēng)機(jī)單元，以用于在FC殼體中產(chǎn)生冷卻氣流。根 據(jù)本發(fā)明，氣流的冷卻由液冷裝置執(zhí)行。這具有變頻器不直接連接于冷卻板等而是變頻器 的冷卻通過(guò)由液冷單元冷卻的氣流實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。這種措施顯著地減小了尤其是在變頻器內(nèi) 形成冷凝的風(fēng)險(xiǎn)。FC殼體能夠閉合，使得將形成空氣循環(huán)。不需要吸入可能受到污染的外界空氣。優(yōu)選地，液冷裝置包括設(shè)置于FC殼體中或FC殼體上的冷卻元件?？諝鈱⒀厮?冷卻元件流動(dòng)，該冷卻元件優(yōu)選地包括冷卻肋片以用于增大表面。所述冷卻肋片以及氣流 動(dòng)所沿的所述冷卻元件的表面分別優(yōu)選地沿變頻器的方向定向。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，液 冷裝置包括冷卻板，該冷卻板中設(shè)置有至少一個(gè)冷卻盤管。相應(yīng)的冷卻板可以形成FC殼體 的一部分。根據(jù)本發(fā)明特別優(yōu)選的實(shí)施方式，所述液冷裝置結(jié)合于真空泵的冷卻劑回路中。 因此，僅設(shè)有一個(gè)冷卻劑回路。從而由于不必連接用于冷卻變頻器的其它冷卻劑回路，因此 便于將真空泵連接于冷卻劑回路。根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述電機(jī)同樣設(shè)置于FC殼體中。在這一實(shí)施方式 中，液冷裝置優(yōu)選地至少部分地圍繞電機(jī)。因此，液冷裝置一方面用于冷卻電機(jī)，而另一方 面用于對(duì)冷卻變頻器的氣流進(jìn)行冷卻。特別地，在這一實(shí)施方式中，液冷裝置以冷卻盤管的方式完全圍繞電機(jī)。優(yōu)選地，F(xiàn)C殼體熱耦連于電機(jī)的液冷裝置或者熱耦連于電機(jī)的相應(yīng)液冷殼體。這 種熱耦連將保證良好的散熱。根據(jù)本發(fā)明，由于變頻器通過(guò)氣流進(jìn)行冷卻，因此不需要將變頻器直接連接于冷 卻板。從而實(shí)現(xiàn)了變頻器可以由減振元件支承的發(fā)明優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)使用防振電子裝置以及使用鑄型來(lái)聯(lián)結(jié)或圍住部件，能夠進(jìn)一步避免發(fā)生由 于振動(dòng)造成的對(duì)變頻器的損壞。而且，變頻器附連于減振結(jié)構(gòu)是可能的。由于變頻器不直接連接于水回路，因此本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)在于避免了變頻器的電 子裝置的腐蝕損壞。因而出現(xiàn)在最冷部件上的冷凝將發(fā)生在空氣冷卻裝置或液冷裝置上， 而另一方面，因?yàn)樽冾l器將在操作過(guò)程中進(jìn)行散熱，所以冷凝不會(huì)出現(xiàn)在變頻器本身上。在 泵的切斷狀態(tài)下，由于變頻器不進(jìn)行冷卻，因此同樣避免了冷凝。而且，空氣冷卻裝置的鼓 風(fēng)機(jī)單元優(yōu)選地與變頻器的操作相關(guān)聯(lián)。優(yōu)選地，冷凝排水管道可以設(shè)置于FC殼體中。由于變頻器是對(duì)溫度最敏感的部件，因此在普通冷卻回路中，冷卻劑將優(yōu)選地首 先用于冷卻變頻器、接著用于冷卻電機(jī)并且接著用于冷卻泵。此外，可以提供對(duì)水冷卻裝置 的適當(dāng)控制。對(duì)比電氣柜中變頻器的裝置，在本發(fā)明中將變頻器結(jié)合于泵殼體以及相應(yīng)的FC 殼體中具有僅有少量空氣量需要傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)。特別地，在FC殼體內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)非常明確 的空氣引導(dǎo)。由于本發(fā)明的變頻器的裝置包括發(fā)明設(shè)計(jì)的冷卻設(shè)置，因此能夠?qū)崿F(xiàn)例如IPM 等的高保護(hù)級(jí)別。根據(jù)螺桿式真空泵的另一個(gè)實(shí)施方式，形成泵室的泵殼體又容納兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子，該實(shí)施方式代表了獨(dú)立發(fā)明。此處，兩個(gè)轉(zhuǎn)子軸中的一個(gè)直接連接于例如電機(jī)等驅(qū)動(dòng)馬達(dá) 的轉(zhuǎn)子。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子軸帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)子。為了實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的定子 優(yōu)選地結(jié)合于泵殼體中。這另外還具有馬達(dá)冷卻裝置能夠結(jié)合于泵殼體中的優(yōu)點(diǎn)。這能夠 通過(guò)設(shè)置于泵殼體中的冷卻盤管以及直接連接于殼體外側(cè)的冷卻肋片實(shí)現(xiàn)。兩個(gè)轉(zhuǎn)子軸的同步優(yōu)選地通過(guò)設(shè)置于兩個(gè)轉(zhuǎn)子軸中每一個(gè)上的齒輪實(shí)現(xiàn)，所述兩 個(gè)齒輪彼此嚙合。從而，能夠以非常簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)高精度的同步。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，螺桿轉(zhuǎn)子通過(guò)滾子軸承以X形構(gòu)造設(shè)置。在這一實(shí) 施方式中，借助于支承凸緣優(yōu)選地在泵殼體中設(shè)置有支承件。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述滾 子軸承通過(guò)油進(jìn)行潤(rùn)滑。而且優(yōu)選的是，滾子軸承中的一個(gè)特別地借助于彈簧或另一種類 型的張力調(diào)整元件偏置。優(yōu)選地，螺桿轉(zhuǎn)子屬于相同設(shè)計(jì)并且彼此嚙合。尤其是在油潤(rùn)滑的軸承中，增壓室與設(shè)置有軸承的區(qū)域之間的密封是非常重要 的。在這一點(diǎn)上，優(yōu)選方式是使用組合密封。優(yōu)選地為活塞環(huán)密封以及迷宮式密封。此外， 能夠提供具有油分離器的迂回線。螺桿轉(zhuǎn)子優(yōu)選地由鋼或鑄鐵(GGG)制成。殼體優(yōu)選地由鑄鐵(GG或GGG)制成，而 馬達(dá)和傳動(dòng)裝置殼體優(yōu)選地由鑄鋁制成。根據(jù)本發(fā)明特別優(yōu)選的實(shí)施方式，單獨(dú)的發(fā)明及其上述的更多實(shí)施方式彼此結(jié) 合。這使得能夠提供一種螺桿式真空泵，通過(guò)這種螺桿式真空泵能夠特別地實(shí)現(xiàn)上文提出 的多個(gè)目的。

在下文的說(shuō)明中將參照附圖對(duì)本發(fā)明的完整并且可行的公開進(jìn)行更加詳細(xì)的描 述，所述本發(fā)明完整并且可行的公開包括其最佳實(shí)施方式并且使得領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員 能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，其中圖1是本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施方式的示意性側(cè)視圖；圖2是本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施方式的示意性側(cè)視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子的示意性平面圖；圖4是對(duì)比根據(jù)本發(fā)明的螺桿轉(zhuǎn)子與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的螺桿轉(zhuǎn)子的示意性視圖，以 及壓力發(fā)展?fàn)顟B(tài)的示意性圖表。
具體實(shí)施方式
在圖1和圖2中，螺桿式真空泵的示例是以高度示意性的方式示出的。在這些泵 中，殼體10在其內(nèi)部中限定了增壓室12，所述增壓室12中設(shè)置有作為泵元件的兩個(gè)螺桿 轉(zhuǎn)子14用以沿彼此相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)設(shè)置于所述兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子14之間的傳動(dòng) 裝置(未示于圖中)以常規(guī)方式實(shí)現(xiàn)。通過(guò)兩個(gè)泵元件14的轉(zhuǎn)動(dòng)將沿箭頭16標(biāo)出的方向 通過(guò)入口開口 18吸入介質(zhì)，并且接著將所述介質(zhì)沿箭頭22標(biāo)出的方向通過(guò)出口開口 20排 出ο根據(jù)圖1所示的本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施方式，電機(jī)M設(shè)置于殼體的部分沈中。所 述電機(jī)M通過(guò)其輸出軸28連接于所述兩個(gè)泵螺桿14中的一個(gè)。
9[0049]為了控制電機(jī)M的轉(zhuǎn)速，設(shè)置有電連接于電機(jī)M的變頻器30。所述變頻器30設(shè) 置于變頻器殼體32 (FC殼體)中。所述FC殼體32直接連接于泵殼體10或者與泵殼體10 形成一體。為了冷卻變頻器30，設(shè)置有空氣冷卻裝置34和液冷裝置36。在所示實(shí)施方式 中，所述空氣冷卻裝置34包括鼓風(fēng)機(jī)單元38。鼓風(fēng)機(jī)單元38設(shè)置于FC殼體32內(nèi)并且用 于在FC殼體內(nèi)產(chǎn)生空氣循環(huán)。以使氣流沿所述液冷裝置36流動(dòng)的方式引導(dǎo)鼓風(fēng)機(jī)單元38 所產(chǎn)生的氣流。在所示實(shí)施方式中，空氣被引導(dǎo)為沿液冷裝置36的冷卻肋片40流動(dòng)。所 述冷卻肋片40指向FC殼體32的內(nèi)部并且分別朝向變頻器30。所述液冷裝置36包括例如冷卻板42等冷卻元件，所述冷卻板42在所示實(shí)施方式 中同時(shí)形成了 FC殼體32的側(cè)壁。上述冷卻肋片40連接于所述冷卻板42的內(nèi)側(cè)。冷卻板 42的內(nèi)部設(shè)置有優(yōu)選地具有曲折形狀的冷卻盤管44。所述冷卻盤管44連接于冷卻劑管道 46。為了更易查看，圖1中僅示出了這種冷卻劑管道46起始的一部分。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方 式，冷卻劑管道46連接于電機(jī)M的液冷系統(tǒng)并且同樣連接于真空泵本身的液冷系統(tǒng)。在 這種設(shè)置中，冷卻劑管道46優(yōu)選地在殼體內(nèi)延伸或者直接沿殼體的內(nèi)壁延伸。通過(guò)減振器48，變頻器30保持附連于FC殼體32的一個(gè)殼體壁。在將在下文中描述的第二優(yōu)選實(shí)施方式(圖幻的上下文中，與第一實(shí)施方式中的 部件相似或相同的部件將由相同的參考標(biāo)號(hào)標(biāo)出。與第一實(shí)施方式(圖1)的本質(zhì)不同在于 電機(jī)M設(shè)置于FC殼體32內(nèi)。因此，不再需要單獨(dú)的冷卻元件用于構(gòu)成變頻器30的液冷 裝置。電機(jī)M被液冷裝置50圍繞。所述液冷裝置50優(yōu)選地完全圍繞電機(jī)M并且包括 向外朝向的冷卻肋片52。圍繞電機(jī)M構(gòu)造為螺旋形的冷卻盤管M設(shè)置于液冷裝置50內(nèi)。 所述冷卻盤管討本身連接于冷卻劑管道46。與第一實(shí)施方式(圖1)類似，鼓風(fēng)機(jī)單元38設(shè)置于FC殼體32內(nèi)。所述鼓風(fēng)機(jī) 單元38操作為在FC殼體32中產(chǎn)生空氣循環(huán)，同時(shí)以使空氣沿所述肋片52流動(dòng)的方式引 導(dǎo)空氣進(jìn)行冷卻。電機(jī)M優(yōu)選地如圖3所示地設(shè)置。在這種設(shè)置中，電機(jī)M的轉(zhuǎn)子60固定連接于 軸118。如果假設(shè)在圖1和圖2所示的實(shí)施方式的上下文情況下，則軸118將對(duì)應(yīng)于軸觀。 電機(jī)M的定子62設(shè)置于殼體部分64的內(nèi)部并且由此結(jié)合于殼體中。優(yōu)選地，所述定子62 鑄造于所述殼體部分64中。殼體部分64本身直接設(shè)置于外部殼體66內(nèi)。在所示實(shí)施方 式中，冷卻通道68設(shè)置于殼體66內(nèi)，從而能夠在殼體內(nèi)以簡(jiǎn)單的方式耗散特別是由電機(jī)M 產(chǎn)生的熱量。除了所述冷卻通道68之外或者作為所述冷卻通道68的替代，冷卻肋片可以 設(shè)置于殼體66的外側(cè)70。圖3所示的兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子設(shè)置于泵殼體(未示出)中。所述泵殼體限定了增壓室 110，兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子112和114設(shè)置于所述增壓室110中。所述兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子的兩側(cè)包括軸 頭116和118，所述軸頭116和118通過(guò)軸承元件120可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置于泵殼體內(nèi)。為了驅(qū)動(dòng) 所述兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子112和114，軸頭118或可替換的軸頭116以常見方式直接連接于或通 過(guò)傳動(dòng)裝置連接于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。第二螺桿轉(zhuǎn)子由相同的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)通過(guò)相應(yīng)的帶齒裝置140驅(qū) 動(dòng)，使得兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子112與114彼此同步并且將沿相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)。為此目的，所述帶齒裝 置140包括兩個(gè)齒輪142，所述兩個(gè)齒輪142分別緊密連接于所述軸頭118或可替換地連接 于所述軸頭116并且彼此嚙合。螺桿轉(zhuǎn)子112和114是高效的，從而實(shí)現(xiàn)待傳輸?shù)慕橘|(zhì)在 吸入側(cè)的吸入(箭頭122)以及介質(zhì)在壓力側(cè)的排出(箭頭124)。
10[0056]通過(guò)斜線1 使得螺桿轉(zhuǎn)子的螺距形象化。在圖3中，能夠看到螺距沿轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度 I是變化的。在壓力側(cè)區(qū)域128中，螺距顯著小于吸入側(cè)區(qū)域130中的螺距。根據(jù)本發(fā)明， 此處壓力側(cè)區(qū)域1 中的螺距設(shè)置為使得區(qū)域131中位于線圈中部處的螺距最大為轉(zhuǎn)子出 口 1 處的螺距的兩倍。因此，形成了相對(duì)較長(zhǎng)的壓力側(cè)區(qū)域128，其中的螺距僅作微小改 變。在壓力側(cè)區(qū)域128中，將出現(xiàn)穿過(guò)入口與出口之間的主要壓力差異部分的壓縮。因此， 在區(qū)域1 中，還進(jìn)行大部分壓縮工作。其結(jié)果是，待耗散的熱量將基本在這一區(qū)域產(chǎn)生。 根據(jù)本發(fā)明，散熱由在壓力側(cè)區(qū)域中圍繞螺桿轉(zhuǎn)子112和114的殼體完成。根據(jù)本發(fā)明，螺桿轉(zhuǎn)子112和114具有很大的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度。因此，如本發(fā)明所設(shè)置的， 螺桿轉(zhuǎn)子112和114的長(zhǎng)度I與轉(zhuǎn)子軸距d之間的比大于3. 0。在圖4的上部，所示的根據(jù)本發(fā)明的螺桿轉(zhuǎn)子112對(duì)應(yīng)于圖1中的螺桿轉(zhuǎn)子112 和114。所述螺桿轉(zhuǎn)子112的下方示出了現(xiàn)有技術(shù)的螺桿轉(zhuǎn)子132。螺桿轉(zhuǎn)子132較短并 且其壓力側(cè)區(qū)域包括數(shù)目較小的線圈，所述線圈的螺距僅做微小改變。在現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)子 132中，壓力發(fā)展?fàn)顟B(tài)將采用由線134代表的過(guò)程。通過(guò)線134，顯而易見螺桿轉(zhuǎn)子132的 壓力側(cè)區(qū)域136將出現(xiàn)明顯的壓力增大。由于根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子112的構(gòu)造，壓力側(cè)區(qū)域1 明顯變長(zhǎng)。而且，相應(yīng)地選擇
間隙高度(冷間隙的高度/軸距 >」一并且暖間隙的高度/軸距)。其結(jié)果是壓
1000 1000
力的增大采用較為平緩的過(guò)程，如圖表中的線138所示。盡管已經(jīng)參照本發(fā)明具體的說(shuō)明性實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述和圖示，但是期 望本發(fā)明不限于那些所說(shuō)明的實(shí)施方式。本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在不脫離由 權(quán)利要求限定的本發(fā)明的真正范圍的情況下，能夠進(jìn)行變型和改型。因此，期望將落入所附 權(quán)利要求及其等效物的范圍內(nèi)的所有這些變型和改型都包括在本發(fā)明中。
權(quán)利要求1.一種螺桿式真空泵，包括限定泵室(110)的泵殼體；設(shè)置于所述泵室(110)中的兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子(112，114)，所述螺桿轉(zhuǎn)子(112，114)分別由 兩個(gè)軸承元件(120)支承于所述泵殼體中并且轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度(I)與轉(zhuǎn)子軸距(d)之間的比大于 3. 0 ；其特征在于，所述螺桿轉(zhuǎn)子(112，114)具有可變螺距以及至少7個(gè)線圈。
2.如權(quán)利要求1所述的螺桿式真空泵，其中，所述螺桿轉(zhuǎn)子(112，114)具有至少為4.5 的內(nèi)置壓縮比。
3.如權(quán)利要求1所述的螺桿式真空泵，其中，在所述線圈的一半之后，所述螺距小于壓 力側(cè)轉(zhuǎn)子出口(124)處螺距的2倍。
4.如權(quán)利要求1所述的螺桿式真空泵，其中，每個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子(112，114)都僅有一個(gè)螺紋。
5.如權(quán)利要求1所述的螺桿式真空泵，其中，所述螺桿轉(zhuǎn)子(112，114)的輪廓基本對(duì)稱 或不對(duì)稱。
6.如權(quán)利要求1所述的螺桿式真空泵，其中，所述轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度(I)與所述轉(zhuǎn)子軸距(d)之 間的比大于3. 5。
7.如權(quán)利要求6所述的螺桿式真空泵，其中，所述轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度(I)與所述轉(zhuǎn)子軸距(d)之 間的比大于4。
8.如權(quán)利要求1所述的螺桿式真空泵，其中，每個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子(112，114)都設(shè)置有至少9 個(gè)線圈。
9.如權(quán)利要求8所述的螺桿式真空泵，其中，每個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子(112，114)都設(shè)置有至少 11個(gè)線圈。
10.如權(quán)利要求1所述的螺桿式真空泵，其中，所述壓縮比至少為5。
11.如權(quán)利要求10所述的螺桿式真空泵，其中，所述壓縮比至少為6。
12.如權(quán)利要求1所述的螺桿式真空泵，其中，最大轉(zhuǎn)速大于5000轉(zhuǎn)/分。
13.如權(quán)利要求1所述的螺桿式真空泵，其中，為了避免過(guò)量增壓，一個(gè)或多個(gè)過(guò)壓閥 設(shè)置于所述壓力側(cè)區(qū)域08)中并且/或者轉(zhuǎn)速能夠通過(guò)轉(zhuǎn)速控制單元進(jìn)行控制。
14.一種螺桿式真空泵，包括限定泵室(12)的泵殼體(10)；設(shè)置于所述泵室(12)中的至少一個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子(14)；用于驅(qū)動(dòng)所述至少一個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子(14)的電機(jī)04)；以及變頻器(30)，該變頻器(30)連接于所述電機(jī)(M)，用于改變所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速；其特征在于，所述變頻器(30)設(shè)置于與所述泵殼體(10)直接連接的變頻器殼體(32) 中；以及空氣冷卻裝置(34)和液冷裝置(36，50)，所述空氣冷卻裝置(34)和液冷裝置(36，50) 用于冷卻設(shè)置于所述變頻器殼體(32)中的所述變頻器(30)。
15.如權(quán)利要求14所述的螺桿式真空泵，其中，所述變頻器殼體(3 與所述泵殼體 (10)形成為一體。
16.如權(quán)利要求14所述的螺桿式真空泵，其中，所述冷卻裝置(34)包括鼓風(fēng)機(jī)單元(38)，該鼓風(fēng)機(jī)單元(38)產(chǎn)生氣流以用于冷卻所述變頻器(30)。
17.如權(quán)利要求16所述的螺桿式真空泵，其中，所述液冷裝置(36，50)包括設(shè)置于所 述變頻器殼體(3 中的冷卻元件(40，42，44 ；52，，氣流被提供為沿所述冷卻元件00， 42，44 ；52，54)流動(dòng)以用于冷卻。
18.如權(quán)利要求17所述的螺桿式真空泵，其中，為了增大所述冷卻元件00，42，44；52， 54)的表面，所述冷卻元件00，42，44;52，54)包括沿所述變頻器(30)的方向定向的冷卻 肋片(40，52)。
19.如權(quán)利要求18所述的螺桿式真空泵，其中，所述液冷裝置(36)包括連接于冷卻盤 管G4)的冷卻板(42)，所述冷卻盤管04)中流過(guò)冷卻劑。
20.如權(quán)利要求19所述的螺桿式真空泵，其中，所述冷卻肋片00)直接連接于所述冷 卻板(42)。
21.如權(quán)利要求19所述的螺桿式真空泵，其中，所述冷卻板02)至少形成所述變頻器 殼體(3 的側(cè)壁的一部分。
22.如權(quán)利要求14所述的螺桿式真空泵，其中，所述電機(jī)04)設(shè)置于所述變頻器殼體 (32)內(nèi)，所述電機(jī)04)設(shè)置有液冷裝置(50)以用于冷卻。
23.如權(quán)利要求22所述的螺桿式真空泵，其中，所述液冷裝置(50)至少部分地圍繞所 述電機(jī)(24) 0
24.如權(quán)利要求23所述的螺桿式真空泵，其中，所述液冷裝置(50)完全圍住所述電機(jī) 04)。
25.如權(quán)利要求23所述的螺桿式真空泵，其中，所述液冷裝置(50)的內(nèi)部設(shè)置有冷卻 盤管64)，所述冷卻盤管(54)圍繞所述電機(jī)04)并且具有螺旋形的構(gòu)造。
26.如權(quán)利要求22所述的螺桿式真空泵，其中，所述液冷裝置(50)包括徑向向外延伸 的冷卻肋片(52)。
27.如權(quán)利要求1所述的螺桿式真空泵，其中，所述液冷裝置(36)結(jié)合于所述螺桿式真 空泵的冷卻劑回路中。
28.如權(quán)利要求1所述的螺桿式真空泵，其中，所述變頻器(30)和/或所述變頻器殼體 (32)通過(guò)減振元件08)保持。
29.如權(quán)利要求1所述的螺桿式真空泵，其中，所述液冷裝置(50)至少部分地圍繞所述 電機(jī)(24)。
30.如權(quán)利要求1所述的螺桿式真空泵，其中，所述電機(jī)04)設(shè)置于所述變頻器殼體 (32)中。
31.如權(quán)利要求1所述的螺桿式真空泵，其中，所述變頻器殼體(32)通過(guò)熱耦連連接于 所述電機(jī)04)的液冷殼體。
32.—種螺桿式真空泵，包括限定泵室(110)的泵殼體；設(shè)置于所述泵室(110)中的兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子(112，114)，所述螺桿轉(zhuǎn)子(112，114)分別由 兩個(gè)軸承元件(120)支承于所述泵殼體中；其特征在于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)04)的轉(zhuǎn)子(60)，所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)04)的轉(zhuǎn)子(60)連接于兩個(gè)轉(zhuǎn) 子軸(116，118)中的一個(gè)并且優(yōu)選地由該軸支承。
33.如權(quán)利要求32所述的螺桿式真空泵，其中，所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)04)的定子(62)結(jié)合于 所述泵殼體(66)中。
34.如權(quán)利要求32所述的螺桿式真空泵，其中，為了保持同步，所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子軸(116， 118)連接于嚙合齒輪(142)。
35.如權(quán)利要求1、14或32中任一項(xiàng)所述的螺桿式真空泵，其中，所述螺桿轉(zhuǎn)子(14; 112；114)通過(guò)滾子軸承(120)以X形構(gòu)造設(shè)置于所述泵殼體中。
36.如權(quán)利要求35所述的螺桿式真空泵，其中，所述滾子軸承(120)中的一個(gè)通過(guò)彈 簧偏置。
37.如權(quán)利要求35所述的螺桿式真空泵，其中，所述滾子軸承(120)是油潤(rùn)滑的并且/ 或者支承于支承凸緣中。
專利摘要一種螺桿式真空泵，其包括設(shè)置于增壓室(10)中的兩個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子(12，14)。每個(gè)所述螺桿轉(zhuǎn)子(12，14)由兩個(gè)軸承元件(120)支承于泵殼體中并且轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度(I)與轉(zhuǎn)子軸距(d)之間的比大于3.0。而且，所述螺桿轉(zhuǎn)子(12，14)具有可變螺距、至少7個(gè)線圈以及至少為4.5的內(nèi)置壓縮比。在所述線圈一半以后，所述螺距小于壓力側(cè)轉(zhuǎn)子出口(124)處螺距的2倍。
文檔編號(hào)F04C25/02GK201874822SQ20102053672
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者彼得·比爾克, 托馬斯·德賴費(fèi)特, 沃爾夫?qū)ぜ惵? 羅蘭德·米勒, 馬格努斯·亞尼茨基 申請(qǐng)人:厄利孔萊博爾德真空技術(shù)有限責(zé)任公司