爪型泵的製作方法

2023-05-25 17:18:13 2

本發明涉及包括多個泵級的爪型泵。

背景技術：

這種類型的爪型泵在例如US 5/049,050和US 8/308,458中被描述。多級爪型泵包括兩個轉子軸，在該轉子軸上布置具有爪件輪廓的轉子。因此，每個轉子輪廓包括具有相關的爪件凹部的一個或多個爪件。介質的傳輸是通過兩個協作的轉子來執行的，該兩個協作的轉子以相反的方向進行旋轉，其中一個轉子的爪件與另一個轉子的凹部咬合。在多級爪型泵中，對於每一級將發生相對於轉子軸縱向方向的徑向吸入和徑向排出。在圍繞爪型泵的轉子軸和轉子的泵殼體內，布置相應的通道以便對從泵級徑向排出的流體進行轉向，從而該流體將由下一泵級再次徑向吸入。通過例如壓入配合在軸上布置各個爪型轉子。多個軸被布置在多部分的殼體內，並且在該殼體內，經由油潤滑的滾動軸承來支撐。為了同步兩個軸，每個軸設置有齒輪。由於殼體的多部分設計和各個轉子元件到軸的所需連接，必須要補償許多發生的容差。因此，以步進的方式來執行組裝過程。因此，在第一殼體部分內，將布置包括第一泵級(即，兩個相應的轉子)的轉子軸。隨後，間壁將被偏移到兩個轉子軸上，從而形成第一泵級。如果需要，則不得不使用相應的盤或間隔器(「spacer」)來補償容差。為了形成下一泵級，後兩個轉子以及後一殼體部分將被偏移到軸上。另外在這裡，需要相應的組件來補償容差。因此，包括多個級的爪型泵的組裝過程是很麻煩的。進一步，需要兩個軸之間的準確同步。因為這是經由機械傳動來實現的，因為需要該傳動的潤滑。因此，反過來又需要在傳動和相應地油潤滑的滾動軸承和泵級之間布置密封件。結果，進一步增加了生產和組裝的花費。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種爪型泵，其具體地包括多個泵級，其中對於生產和組裝所述泵的成本被顯著地減小。

根據本發明，上述目標通過權利要求1中所定義的特徵來實現。

本發明的爪型泵包括兩個轉子軸，每個攜帶多個轉子。兩個轉子軸平行於彼此地布置在泵殼體內。通過泵殼體，對於每個泵級，形成內部布置有轉子的泵室。根據優選實施例，每個轉子包括兩個爪件和兩個爪件凹部。為了傳輸流體，一個轉子的一個爪件將相應地與另一轉子的凹部協作。根據本發明，以這樣的方式來設計泵殼體，即泵殼體的分離面沿轉子軸的縱向方向延伸。具體地，泵殼體的分離面布置在兩個軸的縱向中心面中。這樣布置具有這樣的優勢，即，兩個軸可以與相應提供的轉子一起放置在一殼體部分中。因此，將不再以一個泵級在另一泵級安裝後再安裝的步驟來執行組裝過程。優選地，泵級是兩部分的設計，從而轉子軸連同轉子可以一起被放置第一泵級中，作為完整的結構組件，並且泵殼體將接著通過安裝泵殼體的第二部分被封閉。由此將顯著簡化爪型泵的組裝過程。

優選地，布置在相鄰泵室之間的間壁是兩部分的設計。間壁的分離面布置在沿轉子軸的縱向方向延伸的平面中。具體地，在至少一個間壁處的分離面與泵殼體的分離面相一致。

可選地為第一和/或最後的泵級的泵室的間壁和側壁優選地提供有凹部，這些凹部在分離面的方向上是開口的。所述凹部在組裝的狀態中用於轉子軸的接收和分別通過。對於具體的偏好，所述凹部基本上是半圓的凹部，從而可以以簡單的方式將轉子軸放置在凹部中。進一步，優選地是固定地連接到兩個殼體部分之一的至少一個間壁是整件(「one piece」)設計的。具體地，兩個殼體部分以及間壁，或可選地形成容納第一和/或最後泵級的泵室的側壁可以是整件設計的。這可以例如是整件鑄造元件。

根據進一步的優選實施例，分別相鄰的泵級的間壁形成連接通道，該連接通道適於將相鄰的泵級彼此連接。在間壁內提供此類的連接通道代表獨立的發明，其獨立於具體地兩級的泵殼體的設計。特別地，在間壁中布置連接通道具有這樣的優勢，即此類的連接通道比在封閉泵級的泵殼體中更容易產生。因此，不同於現有技術，泵級之間的連接通道相對於轉子軸基本上軸向地延伸。因此，根據本發明，泵級的相應入口和出口被軸向地布置而非如現有技術中徑向地布置。

根據連接通道的具體優選的實施例，在間壁的方向上存在開口。這在關於提供兩部分泵殼體方面是特別有益的，所述兩部分泵殼體優選地包括整件的間壁。布置連接通道以便這些向著間壁的分離面打開能夠具有以簡單的方式來產生連接通道的優勢。在兩部分的泵殼體中，可以例如通過銑削或類似地方式來生成連接通道，其中銑削工具可以基本上垂直地導向於分離面。在該設計的連接通道中，不需要向間壁提供平行於轉軸的軸延伸的孔。

根據本發明的進一步優選的實施例，以這樣的方式來布置連接通道，即，它們在佔據轉子軸的具體地半圓形的開口的方向上至少部分地打開。由此，進一步簡化連接通道的生成。因此，在組裝狀態中，除了小的間隙，連接通道至少部分地由轉子軸來關閉。

根據進一步的優選實施例，布置在間壁中的連接通道的入口和出口布置在分離面的不同側上。因此，在轉子軸例如水平布置的情形中，入口布置在轉子軸的中心面上而出口布置在中心面的下面。因此，尤其優選地是入口和出口形成在不同的殼體部分中，具體地分別在兩個殼體部分之一中。

根據本發明的特別優選的實施例，以這樣的方式來布置連接通道的入口和/或出口，即，通過相關的轉子，取決於相應的轉子位置，它們被完全閉合，部分閉合或完全打開。這裡，相關的轉子是每泵級的轉子對的兩個轉子之一，這該泵級區域中介質流入和/或介質從該區域流出。在該優選實施例中，特別有益的是在一個轉子位置中，入口和/或出口開口被完全關閉。這可以通過簡單地方式來實現，因為相應的開口布置在分離壁中並且因此開口具有延伸跨越其的轉子的側壁。因此，可以實現入口和/或出口的很好密封。由於小的間隙和相對大的徑向覆蓋，密封是相當良好的。為了實現良好的密封度並且因此來自於第一泵級並且優選地是從第一泵級到第二至最後的泵級的壓縮，優選地是入口和/或出口的橫截面從第一泵級沿第二至最後的泵級的方向減小。該減小可以以連續的或步進的方式來提供。橫截面可以由於壓縮而變得更小。優選地，最後一級的入口和/或出口的橫截面大於第二至最後的泵級的橫截面。通過這種方式，可以減小泵的噪聲發展。

根據本發明的進一步優選地實施例，爪件和爪件凹部的布置和相應定向，在至少兩個泵級中並且優選地在所有的泵級中是相同的。具體地，在至少兩個泵級並且優選地在所有的泵級中，每個都包括具有相同的轉子輪廓的轉子。在該特別優選的實施例中，轉子僅在它們的軸向寬度上彼此不同。這具有顯著性的優勢，使得可以根據本發明的具體優選實施例來在整件設計中提供轉子軸以及優選地所有的相關轉子。除了簡化加工的優勢外，這也允許對於同步精確性的要求不那麼嚴格。與轉子相關的轉子軸的整件設計可以被認為是獨立的發明，其獨立於殼體的設計。具體優選的是這兩個發明的組合，因為帶轉子的轉子軸的整件設計具有可以將它們放置在相應形成的殼體半部中的優勢。因為轉子連同軒子軸的整件設計，將不會出現組裝相關的容差，而對於每個泵級來說必須對其進行補償的。具體地，阻止了加工和組裝容差可能彼此相加。

可選地，在轉子軸上，可以布置各自的旋轉活塞作為第一和/或最後的泵級。在該修改中，優選的是轉子軸以整件形成，而其它的轉子設計為爪型轉子，並且僅形成為旋轉活塞的轉子將被布置在轉子軸上，例如將它們壓入到位。

根據本發明的特別優選的實施例，通過油脂潤滑的滾動軸承將兩個轉子軸布置在泵殼體中。通過這種方式，由於油潤滑造成傳送流體汙染的危險可以被避免。沒有油侵入進泵級內。優選地，由此同步裝置也免於油的影響。同步裝置用於兩個相對旋轉的軸的同步。根據優選的實施例，兩個軸的無油同步通過帶和/或鏈來執行。因此，不需要提供將不得不進行油潤滑的齒輪傳動或至少兩個嚙合齒輪。

通過機械同步裝置的替代方案，也可以通過單獨的馬達(具體地電動機)來分別驅動兩個軸，其中兩個馬達優選地通過電同步單元來彼此同步。也將可以使用無力傳遞的傳動裝置(其也可以包括齒輪)，因為由於無力傳遞設計，它們並不需要塗油。

本發明進一步涉及用於真空泵的轉子軸單元，其可以獨立地視為一項發明，並且根據優選實施例，可以用於本發明爪型泵中。根據本發明的轉子軸單元包括由轉子軸支撐的多個轉子。轉子和轉子軸以整件形成。優選地，如上結合爪型泵所描述的，以這樣的方式來設計轉子，即，轉子(優選的是所有的轉子)具有相同的轉子輪廓。因此，根據特別優選的實施例，轉子僅在它們的軸向寬度上彼此不同。

特別優選的是整件的轉子軸被加工為連續的鑄造輪廓，優選地為擠出輪廓。通過加工成連續的鑄造輪廓，可以以簡單的方式來加工具有轉子的整件的轉子軸。這是特別可能地，因為根據優選實施例，所有的轉子具有相同的轉子輪廓。由於可以以高精度來加工連續的鑄造輪廓，可以基本上僅僅通過在銑削過程中生成兩個相鄰轉子之間的空隙來處理輪廓。因此，轉子軸單元的加工過程顯著比各個單獨的轉子的加工和組裝便宜，而這些單獨的轉子將不得不安裝到軸上。

因此，轉子軸單元的加工包括下面基本的加工步驟：

首先，例如，在擠出成形過程中產生擠出輪廓。這裡，整個擠出產品的外部輪廓優選地對應於轉子輪廓。在下一步驟中，產生相鄰轉子之間的中間部。這例如可以通過銑削過程來執行。這裡，中間部具有這樣的深度，使得連接兩個相鄰轉子的軸將保持。隨後，可以產生軸承點，例如在軸的兩個端部。在以這種方式產生的兩個轉子軸單元的同步通過帶、鏈或類似等實現的情形中，齒輪可以布置在軸上以便對鏈或帶進行導向。齒輪也可以用於建立與電機的連接。轉子軸單元的整件設計特別具有這樣的優勢，即將不會產生彼此相加的容差，並且便宜的加工將成為可能。

在本發明的包括具有此類的整件設計的轉子軸單元的爪型泵中，組裝過程特別簡單並且因此便宜。具體地，組裝過程包括下面的基本步驟：

在第一步驟中，整件的轉子軸單元(即，與轉子整件形成的轉子軸)將被插入進第一殼體半部內。該插入被執行進提供在分離壁中的具體為半圓形形狀的凹部內。在這方面，如上所述特別優選地的是殼體半部確實已經也包括分離壁。在下一步驟中，可以安裝第二殼體半部並且可以連接兩個殼體半部。可以例如通過粘合來實現真空密封連接。取決於是否將同步單元布置在殼體內，在兩個殼體半部的連接前或連接後，將帶或鏈放置在(優選地預安裝)的齒輪或類似上。

特別地，因為沒有相加的容差，可以以上面描述的方式來執行組裝過程。特別地，經由例如齒形帶、鏈或類似等兩個轉子軸的同步將允許無油的同步。

作為優選地高度精確對稱的轉子加工的結果，平穩過程將很簡單並且僅需要很少的時間。

用於轉子軸的上述加工方法和組裝過程二者都視為獨立的發明。

本發明的多級爪型泵可以配置有所有的泵級，這些泵級在彼此後軸向地布置，從而壓縮在從一級到下一級的軸向方向上持續增加。也可以提供中心泵入口，其中泵級從其在兩個方向上延伸。這裡，泵級再次在相同的軸上軸向地布置，然而將實現相反的泵送方向。因此，在所述的雙排氣泵中，公共入口位於泵的中間並且兩個出口位於泵的兩個外側。

將在下面通過爪型泵的優選實施例來更為詳細地解釋本發明。

附圖說明

在附圖中：

圖1-3示出位於不同位置中的爪型泵的泵級的示意表示，以及

圖4示出殼體半部的示意表示。

具體實施方式

根據本發明的爪型泵包括多個彼此後軸向布置的多個泵級，其中圖1-圖3示出一個泵級的示意截面圖。這些附圖示出分別位於不同位置的具有相同泵級的轉子10、12形成轉子對。所述兩個轉子10、12分別與轉子軸14整件形成。轉子軸14布置在由兩個殼體半部16、18形成的泵殼體中。所述泵殼體16、18連同轉子10、12形成泵室20、22，其中所述泵室的方位將根據轉子10、12的位置來改變。

在該布置中，兩個殼體半部16、18將以這樣的方式來形成，即分離面24在軸14的縱向方向上延伸。這裡，所述分離面24布置在兩個軸14的中心面的高度處。

如在圖1-圖3的視向方向上所看到的，間壁26布置在兩個轉子10、12後。所述中間壁形成朝向泵級的障礙物，其在所示的實施例中是泵送方向中的在前泵級。在間壁26中，布置連接通道，其通過箭頭28在圖1-3中概括性地示出。將被泵送的流體將通過出口30(其在圖1-圖3的示出中被布置在間壁26的後側)流入到所述連接通道28。接著，流體將通過入口32(其在圖1-圖3中布置在間壁26的前側上)流入所示出的泵級。

然而，僅當兩個轉子10、12位於圖2中所示出的位置，流體才通過連接通道28和入口32流入進室22。在該位置中，入口22至少部分地打開，因此允許流體湧入進室22。同時，流體將從室20傳送進出口。出口布置在間壁中，其在圖1-圖3中布置在所示轉子的前面。

通過如由兩個箭頭32所標出的兩個轉子的彼此相反旋轉，由此實現介質的傳送並且由於減小的室體積而實現介質的壓縮。轉子10、12包括已知的爪件輪廓。在每個轉子中，所述輪廓包括兩個爪件凹部38。

在圖4中示出的殼體半部16的部分中，兩個連續的泵級40、42部分可見。這裡，級40的軸向寬度寬於隨後級42的軸向寬度，從而將增加傳送介質的壓縮。通過布置在分離面24中的間壁26，兩個連續的泵級40、42被分離。所述間壁26包括兩個凹部44、46，其向著分離面24打開。兩個凹部44、46用於接收兩個轉子軸14。在圖4中看到的凹部44下，所述間壁26包括泵級42的入口32。根據轉子10的位置(圖2)，流體將通過入口32流入室22。入口32連接到連接通道28。該通道首先從入口32開始、垂直於間壁26的側面48而延伸。此後，優選地，在相對於間壁26的厚度的中間，如圖4中所看到的，通道28(其部分段28a)向上延伸。第二殼體半部包括在泵級40的對應第二壁上高於凹部46的出口30。對應於入口32，出口30連接到通道28、28a。因此，在由第二殼體半部形成的分離壁的上部中，以相應的方式來形成通道。因此，通過將兩個殼體半部16、18在彼此之上放置，以簡單的方式來形成連接通道28、28a。

在圖4中示出的連接通道28、28a的示例性實施例的特別優勢在於加工將很簡單，因為可以例如通過端銑刀的使用來容易地生成通道。通道總是可以從分離壁26的頂側50接進。

對於爪型泵的組裝，優選地與轉子10、12加工成整件的轉子軸14將從上放置(如圖4中所看到的)進分離壁的凹部44和46中。在所得到的布置中，轉子軸14將總是關閉相應的連接通道28的一部分。

隨後，將安裝第二殼體半部，從而連接通道的多個部分28a將被布置在彼此之上，並且連續的連接通道28、28a將形成在兩個相鄰的泵級40、42之間。

以相應的方式來形成其他的級，其中沿轉子軸14的縱向方向52延伸的泵級40、42的寬度將沿泵取的方向減小。