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1. (WO2017167584) VACUUM PUMP HAVING A SILENCER
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VAKUUM PUMP MIT SCHALLDÄMPFUNG

Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe, insbesondere eine Zweiwellen-Vakuumpumpe wie beispielsweise eine Klauen-Vakuumpumpe oder eine Roots- Va ku u m pu m pe .

Derartige Vakuumpumpen weisen ein Pumpengehäuse auf, das einen Schöpfraum ausbildet. Mit dem Schöpfraum sind ein Gaseinlass, sowie ein Gasauslass verbunden. Innerhalb des Schöpfraums sind Rotorelemente angeordnet, wobei es sich bei Klauenpumpen oder Roots-Pumpen und dergleichen um Rotorelemente handelt, die auf zwei Wellen angeordnet sind. Die beiden Wellen sind jeweils in dem Pumpengehäuse gelagert. Durch die Vakuumpumpe ist insbesondere eine mehrstufige Vakuumpumpe ausgebildet. Je nach Anforderung ist es bekannt, eine der letzten Stufen mit einem Einlasskanal zum Einlass von Gasbaiast zu verbinden. Als Gasbaiast kann hierbei beispielsweise Luft mit Atmosphärendruck oder ein anderes Gas eingesetzt werden.

Insbesondere bei Vorvakuumpumpen mit hohen Wellendrehzahlen, treten beim Pumpen gegen Atmosphäre laute Geräusche auf. Zur Dämpfung der Geräusche ist es bekannt mit dem Gasauslass einen externen Schalldämpfer zu verbinden. Auch beim Vorsehen eines Einlasskanals für Gasbaiast treten beim Öffnen des Gasbaiastes gegen Atmosphäre ebenfalls laute Geräusche auf. Um diesen Schall zu dämpfen ist es bekannt am Gasbalast-Einlass ebenfalls einen externen Schalldämpfer vorzusehen. Schalldämpfer, die mit dem Gasauslass der Vakuumpumpe verbunden sind, weisen häufig in dem Schalldämpfer angeordnetes Dämpfungsmaterial auf. Dies hat beim Auftreten von Feuchtigkeit, das heißt insbesondere beim Pumpen feuchter Gase den Nachteil, dass sich die Feuchtigkeit im Schalldämpfer sammelt und diesen beschädigen kann beziehungsweise lange Trockenzeiten erforderlich macht. Durch die Flüssigkeitsaufnahme kann die Schalldämpfungswirkung ggf. aufgehoben oder zumindest verschlechtert werden . Ferner können sich in derartigem Absorptionsmaterial Verunreinigungen ablagern, wobei ein Reinigen der Schalldämpfer aufwendig ist.

Insbesondere wenn Vakuumpumpen im Labor oder anderen Bereichen, in denen Personen arbeiten eingesetzt werden, ist es erforderlich die auftretenden Geräusche zu dämpfen . Hier hat das Vorsehen externer Schalldämpfer jedoch den Nachteil, dass hierfür zusätzlicher Raum erforderlich ist. Dies ist insbesondere in Laboren und dergleichen nachteilig.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vakuumpumpe zu entwickeln, bei der auf eine einfache Art und Weise und raumsparend eine Schalldämpfung realisiert ist.

Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 beziehungsweise 2.

Bei den erfindungsgemäß schallgedämpften Vakuumpumpen handelt es sich insbesondere um Vorvakuumpumpen, die gegen Atmosphäre fördern. Insbesondere handelt es sich um zwei Wellen-Vakuumpumpen wie Klauen- oder Roots- Pumpen.

Die Vakuumpumpe weist einen in einem Pumpengehäuse angeordneten Schöpfraum auf. Mit dem Schöpfräum sind ein Gaseinlass- und ein Gasauslass verbunden. Innerhalb des Schöpfraums sind Rotorelemente angeordnet, wobei es bevorzugt ist, dass diese Rotorelemente von zwei Wellen getragen werden,

die in dem Pumpengehäuse gelagert sind. Vorzugsweise sind in Förderrichtung mehrere Rotorelemente, insbesondere Rotorelemente-Paare hintereinander angeordnet, so dass mehrere aufeinanderfolgende Pumpstufen ausgebildet sind. Bei der erfindungsgemäßen Vakuumpumpe kann es sich um eine Vakuumpumpe mit oder ohne Einlasskanal für Gasbaiast handeln. Sofern ein Einlasskanal für Gasbaiast vorgesehen ist, ist dieser vorzugsweise mit der Atmosphäre verbunden, so dass als Gasbaiast Umgebungsluft verwendet wird. Ebenso kann als Gasbaiast je nach Anwendungsbereich ein anderes Gas verwendet werden, so dass der Gasbaiast mit einem entsprechender Gasversorgung verbunden ist. Der Einlasskanal für Gasbaiast ist üblicherweise mit einer der letzten Pumpstufen verbunden.

Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt ein Dämpfen der beim Einsatz von Gasbaiast entstehenden insbesondere lauten und ggf. hochfrequenten Geräusche. Hierzu ist zwischen Kanalabschnitten des Einlasskanals mindestens ein Schall-Expansionsraum angeordnet, insbesondere in das Pumpengehäuse integriert. Durch Vorsehen mindestens eines derartigen Schall-Expansionsraums erfolgt eine Schalldämpfung nach dem Prinzip des Expansionsschalldämpfers.

Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform, die eine selbstständige Erfindung darstellt, ist eine Vakuumpumpe, die gegebenenfalls keinen Einlasskanal für Gasbaiast aufweist, oder bei der ein derartiger Einlass nicht mit mindestens einem Schall-Expansionsraum versehen ist, vorgeschlagen, bei der mit dem Gasauslass, insbesondere der letzten Pumpstufe ein Ausstoßkanal verbunden ist. Mit dem Ausstoßkanal ist vorzugsweise ein Auspuff verbunden durch den das geförderte Gas in die Atmosphäre oder eine Abführungseinrichtung geleitet wird. Zur Schalldämpfung ist zwischen Kanalabschnitten des Ausstoßkanals wiederum mindestens ein Schall-Expansionsraum vorgesehen, der in das Pumpgehäuse integriert ist.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Vakuumpumpe stellt eine Kombination der beiden vorstehenden bevorzugten Ausführungsformen dar. Bei einer derartigen Vakuumpumpe sind somit einerseits ein Einlasskanal für Gas-balast mit mindestens einem Schall-Expansionsraum und ein Ausstoßkanal mit mindestens einem Schall-Expansionsraum vorgesehen.

Bei sämtlichen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist es besonders bevorzugt, dass der mindestens eine Schall-Expansionsraum derart in das Pumpengehäuse integriert ist, dass der mindestens eine Schall-Expansionsraum in einem Gehäusedeckel und/oder einer Gehäuseseitenwand angeordnet ist. Vorzugsweise ist der mindestens ein Schall-Expansionsraum sowohl im Gehäusedeckel als auch in der Seitenwand angeordnet, auf der der Gehäusedeckel montiert wird. Dies hat den Vorteil, dass durch ein einfaches Demontieren des Gehäusedeckels der mindestens eine Schall-Expansionsraum auf einfache Weise zugänglich ist und somit auf einfache Weise gereinigt werden kann. Ferner können hierdurch auf einfache Weise große Expansionsräume realisiert werden .

Der mindestens eine Schall-Expansionsraum ist in bevorzugter Weiterbildung der Erfindung derart ausgebildet, dass an einer Einlassöffnung des Schallexpansionsraums eine mehrfache Querschnittsvergrößerung im Vergleich zu dem Kanalabschnitt erfolgt. Insbesondere ist es bevorzugt, dass eine Querschnittsvergrößerung von dem mehrfachen verglichen mit dem Querschnitt des Kanalabschnitts erfolgt. Hierdurch kann eine gute Geräuschdämmung erzielt werden .

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der in dem Einlasskanal für Gasbaiast und/oder im Ausstoßkanal für das geförderte Medium angeordneten Schalldämpfer sind Schall-Expansionsräume angeordnet. Hierbei können im Einlasskanal für den Gasbaiast mindestens zwei und/oder im Ausstoßkanal für das Gas mindestens zwei Schall-Expansionsräume angeordnet sein. Diese sind vorzugsweise jeweils in Strömungsrichtung hintereinander bzw. in Reihe ange- ordnet. Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die Form und/oder das Volumen der entsprechend hintereinander angeordneten Schall-Expansionsräume im Wesentlichen insbesondere vollständig identisch sind.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Schall-Expansionsräume ist eine Einlass- und eine Auslassöffnung eines Schall-Expansionsraums, insbesondere sämtlicher Schall-Expansionsräume, sofern mehrere derartige Räume vorgesehen sind, zueinander versetzt angeordnet. Insbesondere ist der Versatz derart gewählt, dass in Strömungsrichtung gesehen, keine Überdeckung der Einlassöffnung mit der Auslassöffnung gegeben ist. Bevorzugt ist ferner, dass sowohl ein horizontaler als auch ein vertikaler Versatz vorgesehen ist.

Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des mindestens einen Schall-Expansionsraums ist ein Rohrstück vorgesehen. Das Rohrstück ist beispielsweise mit einem Einlass des Schall-Expansionsraums verbunden und ragt in diesen hinein . Das Rohrstück weist insbesondere denselben Durchmesser wie der entsprechende Kanalabschnitt auf. Hierdurch kann eine weitere Schalldämpfung erzielt werden. Bevorzugt ist es, dass sowohl mit der Einlassöffnung als auch mit der Auslassöffnung jeweils ein Rohrstück verbunden ist, das in den entsprechenden Schall-Expansionsraum ragt.

Zusätzlich zu der insbesondere durch die bevorzugten Ausführungsformen realisierbaren guten Schalldämpfung sowohl am Einlass des Gasbaiastes als auch im Ausstoßkanal des zu fördernden Gases weist die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Schalldämpfer beim Gasbalasteinlass den Vorteil auf, dass ein einfach ausgestaltetes Drehventil vorgesehen sein kann. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Gasbalasteinlass mit Atmosphäre verbunden ist. Gegebenenfalls kann dieses Ventil sogar vollständig entfallen .

Durch die erfindungsgemäße Integration mindestens eines Schall-Expansionsraums, der mit dem Auslasskanal verbunden ist, in das Pumpenge- häuse, kann eine schallgedämpfte Vakuumpumpe mit geringem Bauraum realisiert werden. Dies gilt entsprechend auch für eine Vakuumpumpe, bei der anstelle oder zusätzlich entsprechende Schalldämpfer mit dem Einlasskanal des Gasbaiastes verbunden sind.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vakuumpumpe ist es insbesondere möglich Gasbaiast geräuscharm direkt aus der Atmosphäre anzusaugen. Insbesondere bei den bevorzugten Ausführungsformen der vorzugsweise mehreren Schall-Expansionsräume sind geringe Gas-Strömungsverluste mit gleichzeitig geringen Druckverlusten realisierbar. Insbesondere beim Vorsehen eines Gehäusedeckels in dem zumindest ein Teil des Schall-Expansionsraumes angeordnet ist, besteht der Vorteil, dass diese schmutzunempfindlich und einfach zu reinigen sind, da insbesondere keine engen Kanäle oder poröse Materialien verwendet werden. Die erfindungsgemäß ausgebildeten Schall-Expansionsräume zur Schalldämpfung können auch zur Verbindung mit hermetisch dichten Pumpen eingesetzt werden. Ebenso ist es möglich die erfindungsgemäßen Schall-Expansionsräume in Ein- oder Ausgängen von Zwischenstufen anzuordnen. Auch kann die entsprechende Anordnung für Abgasspülungen verwendet werden . Des Weiteren sind die Handhabung und die Inbetriebnahme einfach.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen.

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Vakuumpumpe mit Gasbalasteinlass,

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht einer Vakuumpumpe mit erfindungsgemäß angeordneten Schall-Expansionsräumen im Ausstoßkanal,

Fig. 3 eine perspektivische schematische Schnittansicht bei der Schalldämpfer sowohl im Ausstoßkanal als auch im Einlasskanal für Gas- balast vorgesehen sind,

Fig. 4 eine im Wesentlichen der Fig. 3 entsprechenden perspektivischen

Ansicht einer alternativen Ausführungsform und

Fig. 5 bis 7

schematische Prinzipskizzen alternativer Ausgestaltungen von Schall- Expansionsräumen zur Schalldämpfung.

In Fig. 1 ist schematisch eine Vakuumpumpe mit einem Pumpengehäuse 10 dargestellt. In dem Pumpengehäuse 10 ist zur Ausbildung mehrerer Stufen 12, 14, 16, 18, 20 ein Schöpfraum 22 ausgebildet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich beispielsweise um eine Klauen-Pumpe, wobei je Stufe ein Rotorelement 24 in dem Schöpfraum 22 angeordnet ist. Die Rotorelemente 24 sind von einer gemeinsamen Welle 26 getragen, die insbesondere in dem Gehäuse 10 gelagert ist. Die Rotorelemente 24 wirken je Pumpstufe 12, 14, 16, 18, 20 mit jeweils einem weiteren nicht dargestellten Rotorelement zusammen, wobei diese sodann von einer zweiten Welle getragen werden.

Die Förderung des Gases erfolgt in Fig. 1 von links nach rechts, wobei das Gas durch einen Gaseinlass 28 angesaugt und über einen Gasauslass 30 ausgestoßen wird.

Mit der im dargestellten Ausführungsbeispiel vorletzten Pumpstufe 14 ist ein Einlasskanal 32 zur Zufuhr von Gasbaiast verbunden. Der Einlasskanal 32 weist einen als Bohrung in dem Gehäuse 10 ausgebildeten Kanalabschnitt 34 auf. Ferner weist der Einlasskanal in einem mit dem Gehäuse 10 verbundenen Gehäusedeckel 36 als Nut ausgebildete Kanalabschnitte 38, 40 und einen weiteren als Bohrung ausgebildeten Kanalabschnitt 42 auf.

Zwischen zwei Kanalabschnitten 38, 40 bzw. 40, 42 ist jeweils ein Schall-Expansionsraum 44 vorgesehen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Schall-Expansionsraum teilweise im Gehäusedeckel 36 und teilweise im Gehäuse 10 vorgesehen. Hierdurch ist ein einfaches Reinigen der Schallexpansionsräume 44 durch Demontage des Gehäusedeckels 36 möglich.

Mit dem Kanalabschnitt 42 des Einlasskanals 32 ist in dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ein Einlassventil 45 für Gasbaiast verbunden. Hierbei handelt es sich um ein Ventil mit einem drehbaren Ventilkörper 46 zum Öffnen und Schließen von Ventil-Einlasskanälen 48.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Schnittansicht handelt es sich in bevorzugter Ausführungsform ebenfalls um die in Fig. 1 dargestellte Vakuumpumpe, wobei eine andere Schnittebene gewählt ist, die bezogen auf die in Fig. 1 dargestellte Schnittebene davor oder dahinter liegt. Es handelt sich bei dem in Fig. 2 dargestellten Bereich der Vakuumpumpe um den Auslass. Hierzu weist der Ausstoßkanal 30 einen als Bohrung im Gehäuse 10 angeordneten Kanalabschnitt 50 auf. An den Kanalabschnitt 30 schließt sich eine im Gehäusedeckel 36 angeordnete, einen weiteren Kanalabschnitt 52 ausbildende Nut an. An diese schließt sich in Strömungsrichtung entsprechend der Ausbildung des Einlasskanals in Fig. 1 ein Schall-Expansionsraum 44 an, der sodann wiederum mit einem als Nut in dem Deckel 36 ausgebildeten Kanalabschnitt 54 verbunden ist. An diesen schließt sich wiederum ein Schall-Expansionsraum 44 an, der sodann mit einem weiteren Kanalabschnitt 56 verbunden ist. Der Kanalabschnitt 56 geht in den Auspuff 58 über bzw. ist mit diesem verbunden.

Die Schall-Expansionsräume 44, die in den Ausstoßkanal 30 bzw. zwischen den entsprechenden Kanalabschnitten 52, 54, 56 angeordnet sind. Sind entsprechend den Schall-Expansionsräumen 44 des Einlasskanals (Fig. 1) ausgebildet.

Fig. 3 zeigt in einer schematischen perspektivischen Ansicht den Gehäusedeckel 36, wobei eine Oberseite 60 des Gehäusedeckels 36 an einer Unterseite 62 des Pumpengehäuses 10 in montiertem Zustand anliegt (Fign . 1 und 2). Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich ist, sind die im dargestellten Ausführungsbeispiel dargestellten Schall-Expansionsräume 44 identisch ausgebildet. Die Schall-Expansionsräume 44 weisen jeweils einen kreisrunden Querschnitt auf, wobei eine Bodenseite im Randbereich abgerundet ist. Des Weiteren ist in der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ersichtlich, dass die einzelnen Kanalabschnitte 38, 40, 42 bzw. 52, 54, 56 horizontal und vertikal versetzt angeordnet sind. Durch diesen Versatz ist die Schalldämpfung verbessert. Die Schallwellen, die in einem Schall-Expansionsraum 44 eindringen können aufgrund des Versatzes nicht unmittelbar in den gegenüberliegenden Kanalabschnitt gelangen.

Zur weiteren Verbesserung der Schalldämpfung ist es, wie in Fig. 4 dargestellt, möglich, mit den Kanalabschnitten 38, 40, 42 bzw. 52, 54, 56 Rohrstücke 64 zu verbinden, die jeweils in einen Schall-Expansionsraum 44 ragen.

Aus den Fign. 5 bis 7 sind prinzipiell weitere mögliche Ausführungsformen von Schall-Expansionsräumen 44 in unterschiedlichen Ausgestaltungen dargestellt. Die entsprechenden Schall-Expansionsräume 44, bei denen es sich auch um mehr als zwei in Reihe angeordnete Schall-Expansionsräume 44 handeln kann, können zum Einlass des Gasbaiastes als auch beim Auslass des Gases zur Schalldämpfung angeordnet sein. Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, die Schall-Expansionsräume, wie in Fign . 5 und 6 dargestellt, mit zusätzlichen Ansätzen oder Ausbuchtungen 66 zu versehen, da hierdurch eine weitere Schalldämpfung möglich ist. Bevorzugt ist es auch, dass das in einem Schall-Expansionsraum 44 ein- und/oder ausströmende Gas durch ein Rohrstück 64 geleitet wird.