專利名稱：用于螺旋真空泵的螺旋轉子的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有權利要求1的前序部分的特征的用于螺旋真空泵的螺旋轉子以及一種具有權利要求13的前序部分的特征的帶有相應螺旋轉子的螺旋真空泵。
背景技術：
眾多科研和工業過程需要102Pa-10_2Pa范圍內的真空(高真空范圍)，往往還必須要輸送冷凝的和/或腐蝕性的蒸汽或氣體。為了產生該范圍內的負壓，常常使用液體密封的或液體潤滑的真空泵，比如油密封的旋轉氣閥泵。這種泵的泵吸介質與油或其它液體接觸，使用這種泵有很多缺點。因而泵吸介質會污染潤滑物質或者與其反應，這降低了潤滑和密封效果。那里的過程會敏感地干擾潤滑物質的氣態組分或分解產物回流到處理設備中。出于這個原因，長久以來的工作研發出了所謂的“干式”真空泵，即這種泵的泵吸介質并不與液體接觸。在高壓下，也就是在IO5Pa-1O2Pa范圍內的壓力下，最好采用膜片真空泵，這是因為汲取腔與驅動區域被氣密地張緊的膜片密封地隔開。但利用有限的壓縮比例和通常僅通過氣體流操縱的閥很難達到50Pa以下的壓力。除了高真空泵比如活塞泵、渦旋泵、爪式泵和羅茨泵外，還已知有螺旋真空泵。螺旋真空泵(簡寫為螺旋泵)的兩個螺桿形轉子在形狀合適的螺旋泵定子中無接觸地相互嚙合，從而通過它們的反向轉動把氣體從入口輸送至出口。這里的全部設計及下述設計均涉及無接觸地壓縮的、無油的螺旋泵。螺旋泵的優點是，能實現高壓縮度，這是因為螺旋泵自身可以為四級結構，其中每個螺距都用作一級。螺·旋泵由此能僅用一對轉子即可實現小于IPa范圍內的良好的極限真空度。螺旋泵的這對轉子可以所謂懸置地支撐。在懸置支撐情況下，僅從轉子對的一側進行支撐。而在轉子對的另一側沒有支撐。由此可以把螺旋泵定子設計成無支撐單元。這允許例如為了維護和清潔目的而簡便地拆下螺旋泵定子。螺旋泵的一個普遍問題是，恰恰在大氣側的壓縮區域中釋放出大量熱量。若抽吸壓力低，就會有很少的氣體從抽吸側被輸送至大氣側。因而在泵內部只進行少量氣體交換。另外，直到最后一個大氣側的螺距中才在由嚙合的螺距形成的汲取腔內產生負壓。若在轉子旋轉過程中在最后一個大氣側的螺距處打開汲取腔，就會有氣體從出口流回到該汲取腔中。流入的氣體與從抽吸接管輸送的氣體一起在轉子旋轉過程中又被擠壓出去。氣體在出口處的這種脈動引起驅動功率需求大，并在相對狹小的空間中釋放出大量熱量。可以利用緊貼在螺旋轉子上的端板來減少氣體回流，這些端板在合適的位置帶有開口。但由于這些端板同時妨礙氣體噴出，所以采用這種設置方案幾乎不會實現改善。減少回流的另一方案是這種端板上的止回閥。但這些止回閥必須以轉子的旋轉頻率打開和關閉。然而，通常6000-25000111^1的頻率對此來說往往太高，也就是說，足夠大的止回閥反應太遲緩。為了減小溫度問題和功率問題，帶有朝向出口減小的汲取腔容積的螺旋定子廣為采用。例如可以朝向出口側減小螺距或者減小螺桿半徑，由此來實現此點。這引起通常2-10的內部壓縮率。通過這種方式能減小泵的功率需求，以及使得在螺桿的大氣側的端部處釋放的熱量相對于泵的抽吸能力而言幾乎減少該壓縮倍率。這種方法的缺點是，由于螺桿型面連續地變化，或者也可能突然變化，明顯增大了轉子的制造難度。另一缺點是，在抽吸壓力高的情況下，內部壓縮會導致內部過壓。這會使得驅動電機超載，對泵造成損壞。因此，在汲取腔定子中在內部壓縮區域內往往需要昂貴的過壓閥。在輸送不可壓縮的液體一其可能被抽入或者由于內部冷凝而產生一時，會產生流體靜力的堵塞，結果是，泵由于超載而突然停機。這會對機組和驅動件造成昂貴的后續損壞。另一解決方案是，串聯地使用兩個分開的螺旋泵，它們有不同的抽吸能力，它們中的任何一個本身都沒有內部壓縮性(參見EP O 811 766 BI)，其中可以在這些泵之間接有過壓閥(參見WO 2007/088989 Al)。但這些方案也引起大的構造成本(兩個泵機組)。為了控制熱流，已知的較大的螺旋泵往往利用對泵殼體的液體冷卻。較大的泵還利用對轉子的液體內部冷卻，但較昂貴。
并不少見的是，還在最后的大氣側的螺距區域內把氣體從外面引入到汲取腔中。吹洗氣體將該區域冷卻，并把變熱的氣體輸送離開最后的螺距區域。不利的是，成本高昂以及泵的極限真空度不可避免地惡化。緊湊的螺旋泵通常具有20-100mm的轉子間距和小于50m3/h的抽吸能力，對于這種螺旋泵來說，出于位置和成本的原因，無法利用對轉子的液體內部冷卻。就這種設備而言，對殼體的液體冷卻也是不利的，這是因為這些設備應靈活地例如安裝在科研實驗室中，而通常明顯較大的泵出于重量原因往往已位置固定地安裝在工業設備中。緊湊的螺旋真空泵因而需要采用新手段來控制在轉子的大氣側的端部處的棘手的熱狀況。緊湊的螺旋真空泵的另一方面是，選擇轉子的材料。螺旋轉子往往與轉子軸一體地設計，這種螺旋轉子通常由鑄鐵合金或鋼合金構成，這是因為這些合金具有高硬度(E-模量)和良好的加工性。這類材料的導熱率很一般，但結合外部的水冷卻和必要時的內部油冷卻一般就足夠了。這種材料的轉子表面溫度大于150°C也仍可接受。傳統的鋼以及鑄鐵合金的缺點是，化學穩定性很有限。腐蝕性化學品必須從這種泵去掉，且伴有冷卻等情況。此外，通常用吹洗氣體進行處理，這是昂貴的。然而，這種泵在輸送腐蝕性介質時卻往往表現出很短的壽命。化學穩定性高的鋼合金比如哈司特鎳合金通常只能困難地處理，這使得制作通常形狀復雜且公差狹窄的螺桿型面繁瑣且昂貴。鋼轉子或鑄鐵轉子的另一缺點是重量大，這對加速時所需要的驅動功率有不利影響以及引起轉子失衡。借助于鋼軸上的鋁制轉子來避免該問題的方案是已知的(DE 100 39006 Al)。對于有化學腐蝕性物質的應用來說，轉子最好由耐化學性的塑料構成。由于塑料的硬度很有限(低E模量)，往往需要轉子內部的軸由較硬的材料構成。由塑料制轉子及內部鋼制轉子軸構成的這種裝置是已知的(W0 2010/061939 Al)。
前述裝置的缺點是，幾乎所有可實際應用的塑料都具有低導熱率。即使有大量填充材料比如碳纖維也幾乎無法實現大于lW/m.Κ的導熱性。對于螺旋泵中的應用而言這意味著，在轉子的大氣側的端部處釋放出大量熱量時將無法徹底排放熱量，那里的塑料材料局部地迅速變熱至高溫。這會造成材料高度熱膨脹或者甚至熱致損壞(破裂、熔化)。高度熱膨脹是不利的，因為這樣一來就會使得間距較窄的(通常小于0.1mm)相向地高速轉動的(通常大于6000min O的轉子發生接觸，從而會造成嚴重的后續損壞。螺旋真空泵的螺旋轉子的前述問題在現有技術中已提到過(GB 2 243 189 A)。在此，為了結合以化學腐蝕性物質應用在螺旋真空泵中，設置有兩個相互嚙合的轉子，這些轉子由鑄鐵構成，但設有由保護性材料特別是塑料構成的薄層。釋放大量熱量和排放熱量的問題在這里并未提及。事實上，由于轉子的轉子芯由鑄鐵構成，所以導熱率的大小不足以實際保護塑料材料免于致損性發熱。由于轉子軸在此與轉子芯分開，因而轉子芯被楔到轉子軸上，這里在構造上絕對未公開用于排放熱量的優化方案。
發明內容
基于前述現有技術，本教導的問題在于，提出一種用于螺旋真空泵的螺旋轉子，其中在任何情況下都能在構造上應用于處于化學腐蝕性條件下的實驗室中，卻能解決前述熱問題。前述問題在具有權利要求1的前序部分的特征的用于螺旋真空泵的螺旋轉子上通過權利要求1的特征部分的特征得以解決。權利要求2-12所述為本發明的轉子的優選設計和改進。螺旋真空泵在螺旋泵定子的適當成型的汲取腔中具有兩個反向地無接觸地相互嚙合的螺桿形轉子，就這種螺旋真空泵整體而言，按照權利要求13使用相應設計的轉子來解決前述問題。就此而言，其它從屬權利要求14和15所述為優選的設計和改進。總之，得到了應用·于特別是有化學腐蝕性物質的科研和工業中的緊湊的螺旋泵的轉子的如下優點:
-可以有效地冷卻轉子；
-轉子的熱膨脹程度低；
-轉子軸具有足夠高的強度(E模量)；
-在為轉子套使用合適的材料情況下，轉子表面具有高化學穩定性，且有接觸容差，也就是說，在反向的螺旋轉子接觸時不易卡住；
-為了減小可能的失衡，轉子可以很輕；
-在為轉子套使用合適的材料情況下，由于轉子材料的良好的可加工性，便于制作通常應力很大的容差窄小的螺桿型面。本發明的出發點在于如下認識:針對結構緊湊的螺旋泵，必須主要經由轉子和轉子軸把熱量從汲取腔中排放出去，由此對螺旋轉子進行冷卻。為此根據本發明規定，轉子的轉子芯由高導熱性的材料構成，該轉子芯被優選由耐化學性的塑料構成的轉子套包圍。作為高導熱性的材料，采用導熱率大于100W/m.K優選大于200W/m.K的材料，即例如鋁或銅或一些合金。塑料和鐵合金(鋼、鑄鐵)達不到這樣的值，進而無法向內部或者經由轉子軸徹底地排放熱量以便有效地冷卻轉子。
按照一種優選的設計，轉子軸也由高導熱性的材料構成，從而轉子的熱量經由轉子軸按照固體熱傳導的方式從汲取腔中輸出。在此特別有益的是，轉子軸與轉子芯一體地設計，因為這樣一來就在轉子芯內部進行固體熱傳導，一直向外傳導到轉子軸上，而無干擾的界面。根據一種替代的設計，代替高導熱性材料的實心的轉子軸而使用空心的軸，經由該空心軸輸送冷卻氣體比如空氣，冷卻氣體優選通過軸本身的轉動被吸入，例如采用在軸自由端鼓風的方式吸入。冷卻氣體經由轉子軸一直引到釋放熱量最多的區域中，并在那里從內部冷卻高導熱性的轉子芯。變熱的氣體例如被排放到泵的出口，且可在那里用作吹洗氣體，或者經由轉子軸又引回去。因而在該設計中，轉子也由高導熱性的被轉子套包圍的轉子芯構成，其中轉子芯與空心的轉子軸接觸，或者直接與冷卻氣體接觸。空心轉子軸的材料也可以是高導熱性的。決定包套材料即轉子套的厚度的原因一方面是，層是防擴散且機械穩固的，另一方面是，經由層朝向芯材料傳導熱量的能力大小還要足以避免表面過熱。根據本發明這意味著，高導熱性的芯材料按照優選的設計一直伸展到螺距中，而不是僅僅作為基本上柱形的部分存在。這意味著，螺桿型面至少在該區段中具有高導熱性的材料(減小了包套壁厚)，其中包套材料在這些區域中的優選厚度為0.l-10mm。盡管轉子套往往只有相當小的通常小于5W/m.K的特定導熱率(典型地例如用于塑料)，但由于轉子套厚度小，能實現經由該層朝向轉子芯充分地排放熱量。由于這種應用，高導熱性的轉子芯優選在釋放熱量最多的區域中，即在轉子的大氣側的端部處一在這里需要經由轉子排放出大量熱量一向外伸展到螺距中，
但根據一種優選的實施方式，本發明的轉子具有一個或多個區段，在所述區段中，高導熱性的轉子芯并不或者不完全地向外伸展到螺距中。在介紹時將考察用于轉子芯和轉子套的可能的材料。可以采用多種方式對轉子芯進行包套。如果敷設很薄的層(小于0.1mm)，則有時可以省去對層的后續機械加工。但 這種層通常并不完全防擴散，從而層可以被泵吸的介質在下面透過，進而在真空下塌癟。若層較厚，則必須破費地事后加工螺桿型面形狀。較厚的層通常在敷設(例如采用靜電粉末涂層方式)之后熔化。這經常造成邊沿圓鈍(Verrundung)，從而在最終加工之后在外邊沿上產生缺陷部位。與這種涂層方法不同的是，用熱塑性塑料注塑包覆轉子芯。按照這種方法，層厚可以幾乎任意選擇(因而也可防擴散)，且邊沿可以精確地成型。同時，該方法還允許填充大量塑料。比較不同材料的機械的和熱的特征參數，就會知道，在具有很高的大于100W/m.K的導熱率的材料中，銅和一些銅合金看來非常適宜。其原因是高的導熱率、尚可接受的熱膨脹和尚可接受的E模量。在所有這三個參數方面，鋁及其合金表現出明顯較差的值，但比較輕。由于E模量明顯較小，鋁很不適合作為轉子軸材料，但可以用作轉子芯材料，于是轉子軸必定由另一種材料比如銅構成,或者由帶氣體內部冷卻的空心軸構成。為了保護對腐蝕敏感的材料比如銅，可以給這些材料涂層，例如用N1、Cr、Ag或Au進行涂層。其它具有高導熱性的金屬比如金、銀、堿性金屬和堿土金屬、鋅、鑰或鎢及其合金，由于過高的材料成本、較差的可加工性、反應性或者低的E模量而予以排除。新型材料如CFK特別是在形成實體(VolumenkSrper)時通常具有各向異性的難以控制的特性。而且制造往往昂貴且繁瑣。專用陶瓷如AIN具有引人注意的材料特性，但難以加工。但它們將來會是引人注意的用于本發明的轉子的轉子芯或轉子芯部分的材料。銅的缺點是比重高且材料成本相當高。因此，本發明的第二方面是，高導熱性的芯材料只有在熱方面必需之處，即特別是在大氣側壓縮的區域中，才特別有利地向外伸展，直至緊密地處于塑料表面下面。在轉子的熱負荷較小的其它區域中，芯材料無需變形到螺距中，在此，轉子可以由相對小的柱形轉子芯構成，該轉子芯被作為轉子套的塑料包圍。作為包套材料，優選采用非常耐化學性的塑料如PPS、PEEK或氟塑料，它們優選用填充材料如碳纖維或玻璃纖維予以增強。例如，用碳纖維增強的PEEK的密度僅約為銅的16%。由此可以采 用本發明的布置方式明顯減小螺旋轉子的重量，進而明顯減小可能的失衡，其中按照所述布置方式，高導熱性的芯材料只有在熱方面必需之處，即特別是在大氣側壓縮的區域中，才向外伸展直至緊密地處于塑料表面下面。型面所致的失衡在轉子芯上就已經可以在很大程度上予以消除，從而在整個轉子上尚僅需對轉子套稍作修整，由此可以省去較大的平衡圈(Wuchtring)或孔。諸如PPS、PEEK或氟塑料的材料的其它優點是良好的可加工性和接觸容差(Beriihrungstoleranz)即不易卡住。例如相比于非常耐腐蝕的不銹鋼，對這種塑料的加工明顯簡便、快速，進而成本低廉。本發明的布置方式因而得到了一種轉子，其帶有化學穩定性高的防擴散的表面，同時整個裝置的導熱性一至少在工作時釋放出大量熱量的區域中一很高，且制造成本令人意想不到地低廉。后者產生的原因是:僅在必需之處才采用諸如銅或鋁的材料；應用了節省材料的制造方法如注塑；這些材料易于加工。為了可靠地把轉子套接合在轉子芯上，需要盡可能利用用于嚙合的側凹(Hinterschnitt)來進行形狀配合的連接，如果無法實現充分的材料附著(Materialhaftung)。為此可以在轉子芯上例如開設出槽、孔或狹槽。例如采用噴砂方式形成轉子芯的粗糙表面，這也是有所助益的。按照優選的布置方式，螺旋泵的轉子懸置地支撐，本發明的轉子的優點由此特別明顯。在轉子懸置地支撐情況下，支撐和驅動區域優選處于外界空氣壓力下，且不與泵吸介質接觸。為了不必利用軸密封圈等使得該支撐和驅動區域相對于汲取腔密封，通常把泵機組的壓力側布置在驅動側。該區域受到雙重熱負荷，其一為轉子的熱負荷，另一為在大氣側的螺旋轉子端部處的壓縮熱負荷。但若使用高效的同步電機或傳動件，且例如利用鼓風機對驅動區域進行有效冷卻，則驅動區域就能非常簡便地保持較低的運行溫度。壓縮廢熱可以為發動機廢熱的多倍。本發明的轉子結構現在允許借助于由實心材料構成的高導熱性的轉子軸，朝向經受良好冷卻的驅動區域，非常有效地把壓縮廢熱從汲取腔排出。根據一種優選的設計，用于把所述熱量排放至外界空氣的機構在驅動區域中位于轉子軸上。該機構例如可以是比如由銅或鋁構成的一同轉動的通風機輪或輪盤。它們基于快速旋轉把熱量從轉子軸非常有效地排放至空氣。變熱的空氣可以被從外面引入的冷卻空氣流帶走。由一同轉動的通風機輪產生的空氣流也可以用于冷卻發動機。
恰恰對于轉子的懸置式支撐來說重要的是，在轉子的遠離軸承的端部處有盡可能小的質量。遠離軸承的大塊運動質量在略微失衡的情況下就已經會導致嚴重偏移，進而造成轉子碰撞。在這里，本發明的第二方面尤為重要，據此，高導熱性的轉子芯(通常密度大)在轉子的熱負荷高的部分之外并未伸展至緊密地處于塑料表面下面，而是確切地說，盡可能遠地縮減。這大大地減輕了恰恰在轉子的遠離軸承的端部處的運動質量。為了尺寸精確地加工(在泵內部)懸置地支撐的轉子，視制造方法而定，在背離軸承的一側還需要把轉子容置在加工機器中。如果轉子套不適合于此，高導熱性的轉子芯在端側也可以在背離軸承的一側向外伸展。如果需要的話，以后必須保護該區域免受腐蝕，例如利用帶有比如由PTFE構成的栓塞的蓋件進行保護。替代地，端側的容納也可以借助于非常耐腐蝕的牢固地與芯材料連接的金屬如哈司特鎳合金來進行。在本發明的轉子的針對懸置支撐做出的替代設計中，導熱性高的轉子芯和/或轉子軸并非在螺旋轉子的整個長度范圍內都有完整的橫截面，而是要么中空，要么徹底沒有。轉子的背離軸承的部分于是可以由實心的包套材料構成，或者具有下凹。所有這些設計都導致在轉子的遠離軸承的區域中的運動質量明顯減輕。或者優選把空心螺桿固定在軸上，或者把實心螺桿與短軸連接起來，由此完全(aus dem Vollen)可以制造例如由銅或者招或合金構成的高導熱性的轉子芯。這兩者都減少了用于制造的材料耗費。按照一種使用材料更少的優選設計，轉子芯被整體澆鑄，或者空心螺桿被澆鑄，或者后者由相應彎曲的金屬板部分構成。根據另 一優選的實施方式，轉子的其它功能部件內置到轉子套中。這些功能部件例如可以是螺桿一側或兩側的平衡重，或者也可以是吹洗氣體通風機，如在DE 10 2010055 798 Al中所公開的那樣。按照另一優選的實施方式，利用一種雙軸同步驅動件對螺旋泵進行驅動，這種驅動件由位于兩個轉子軸中的每個轉子軸上的磁化的柱體構成,這些柱體通過它們相互間的磁性交互作用使得反向的轉子同步。兩個磁化的柱體被一個或多個線圈包圍，這些線圈通過適當的通電而產生交變的磁場，從而兩個磁化的柱體進而轉子軸反向地同步轉動。
現在下面參照僅示出實施例的附圖詳述本發明。附圖中:
圖1為用于螺旋真空泵的本發明的螺旋轉子的剖視圖；和
圖2為帶有兩個本發明的轉子的螺旋真空泵的剖視圖。
具體實施例方式圖1所示為本發明的螺旋轉子I的剖視圖。該轉子I指定用在螺旋真空泵中，優選用在抽吸能力低于50m3/h的螺旋真空泵中。圖1中示意性地以剖視圖示出的轉子I主要由轉子軸2、位于轉子軸2上的轉子芯3和位于轉子芯3上的轉子套4構成。據所示，轉子軸2與轉子芯3分開。轉子軸2與轉子芯3原則上也可以彼此一體地構造。轉子套4至少部分地包繞轉子芯3。在圖1所示的實施例中,轉子套4在所有外面上即在未貼靠轉子軸2的所有面上包繞轉子軸2上的轉子芯3。在所示的優選實施例中，轉子芯3由具有大于100W/m.K的高導熱率優選大于200ff/m.K的導熱率的材料構成。轉子軸2優選也由具有高導熱率這里也優選大于IOOW/m.K的導熱率的材料構成。替代地或附加地，轉子軸2可以具有一個或多個平行于其軸線伸展的通道，用于朝向轉子芯3輸送氣體，從而轉子I整體上從內部被冷卻。根據本發明，轉子芯3在轉子I的各個區段內伸展到其螺距中，如圖1中的區域5所示。于是，轉子芯3在此也在整體上幾乎具有轉子I的外尺寸，只是帶有形成轉子套4的一個薄層。在該區域中，可以為轉子套4考慮采用介于0.1mm-1Omm的厚度。尤其是在轉子I的工作中在螺旋真空泵內在螺旋真空泵汲取腔出口附近出現明顯的發熱時，因而特別是在大氣壓力下進行壓縮時實現這種設計。在應力較小的區域中，轉子芯3完全可以省去，轉子套4因而形成轉子軸2除外的完整的轉子1。參見圖1中上面的區域7。根據本發明，凡涉及轉子套4之處，它就優選由一種材料制成，這種材料具有相比于轉子芯3和轉子軸2的導熱率較小的導熱率，優選具有小于5W/m.K的導熱率。這里尤其推薦的是，轉子套4由塑料構成，特別是由熱塑性塑料構成。若相應地應用于化學用途，則推薦選用化學穩定的塑料，例如PPS、PEEK或氟塑料。轉子套4的塑料硬度可以利用填充物質比如玻璃纖維或碳纖維來提高。優選轉子套4采用注塑方法與轉子芯3連接，即敷設到該轉子芯上。作為轉子芯3或者其部分和/或轉子軸2的材料，推薦采用銅或鋁或這些材料的合金。圖1示出，轉子I的轉子軸2的兩端突伸出來，即相對于轉子芯3和轉子套4在軸向上明顯地突伸出來 。這是一種在兩端都被支撐的轉子I。相比之下，圖2示出的安裝在螺旋真空泵中的轉子1、Γ被設計用于在一端進行單側支撐。在這里，轉子軸2僅在其用于支撐的端部相對于轉子芯3和轉子套4在軸向上明顯地突伸出來，即伸入到支撐區域中。在圖2的轉子1、1'上還可看出，轉子軸2和/或轉子芯3在轉子1、1'的端部一該端部背離用于支撐的端部一的區域中，視相距用于支撐的端部的距離而定，具有減小的橫截面，具有下凹或者完全沒有，其中相對于轉子1、r的整個外尺寸不足的空間被轉子套4填滿。圖2所示為螺旋真空泵的示意性的剖視圖，其帶有安裝于其中的根據本發明設計的螺桿形的轉子1、Ρ，這些轉子彼此無接觸地相互嚙合。圖2的螺旋真空泵首先具有螺旋泵定子8，該定子實際上形成了螺旋真空泵的殼體。在螺旋泵定子8中有一個與轉子1、1'形狀適配的帶至少一個入口 10和出口 11的汲取腔9。兩個轉子1、Γ在形狀合適的汲取腔9中無接觸地反向滾動，由此把氣態介質從入口 10輸送至出口 11。轉子1、Γ配備有如上面結合圖1所示的轉子I詳述過的轉子軸2、轉子芯3和轉子套4。圖2的實施例中的轉子1、Γ與圖1中的轉子I的不同之處在于，轉子1、Γ在此是懸置的，也就是僅在一側被支撐。在轉子1、1,的相對端，即在圖2的上面沒有軸承。在圖2的螺旋泵定子8中的汲取腔9下方，有一個支撐和驅動區域，在該區域中支撐著轉子1、Ρ的轉子軸2。可以看出，汲取腔9的出口 11布置在汲取腔9的端部上，該端部面向轉子1、P的被支撐的端部。該支撐和驅動區域優選處于外界空氣壓力下。它有用于支撐轉子1、Γ的機構
12、12' ;13、13'以及用于轉子1、1'的同步和/或驅動的機構。在此所示的實例中，后者機構由被適當地磁化的柱體14、14'構成，這些柱體通過它們相互間的磁性交互作用使得反向的轉子1、Ρ同步。這兩個磁化的柱體14、14'被一個或多個線圈15、15'包圍，所述線圈通過適當的通電而產生交變的磁場，從而兩個磁化的柱體14、14'進而轉子1、Γ的轉子軸2反向地同步轉動。螺旋真空泵的驅動件因而在此是雙軸同步驅動件14、14' ;15、15'。這種設計本身在現有技術中是已知的。在驅動區域中，在軸上有用于排放熱量的熱量排放機構16、W，所述熱量經由轉子軸2傳遞至外界空氣。所述熱量排放機構例如可以是一同轉動的通風機輪或輪盤。變熱的空氣可以被從外面引入的冷卻空氣流帶走(未示出)。由一同轉動的熱量排放機構16、W產生的空氣流也可以用于冷卻驅動件14、lf ;15、15'。在圖2中還示出了其它功能部件17、17^，它們例如能用于平衡。或者，它們是吹洗氣體通風機，以便從支撐區域抽吸吹洗氣體并進而吹洗軸承。在圖2上面所示的端部區域18 中，相應的轉子1、1'的轉子套4具有在軸向上嵌入的下凹。兩個轉子1、”的轉子套4在這些下凹的下方分別橫向于轉子1、Γ的軸線延伸越過轉子1、Ρ的整個橫截面，這是因為相應的轉子軸2已經在該區域下方不遠處終止。
權利要求
1.一種用于螺旋真空泵的優選用于抽吸能力低于50m3/h的螺旋真空泵的螺旋轉子，其中轉子(1、1')由轉子軸(2)、位于轉子軸(2)上的轉子芯(3)和位于轉子芯(3)上的轉子套(4)構成，該轉子套至少部分地包繞轉子芯(3)， 其特征在于， 轉子芯(3)由一種材料構成，這種材料具有大于100W/m · K的導熱率，優選具有大于200ff/m · K的導熱率。
2.如權利要求I所述的轉子，其特征在于，轉子軸(2)由一種具有高導熱率優選大于IOOff/m · K的導熱率的材料構成。
3.如權利要求2所述的轉子，其特征在于，轉子軸(2)和轉子芯(3)—體地設計。
4.如前述權利要求中任一項所述的轉子，其特征在于，轉子軸(2)具有一個或多個平行于其軸線伸展的通道，用于朝向轉子芯(3)輸送氣體。
5.如前述權利要求中任一項所述的轉子，其特征在于，轉子芯(3)至少逐段地伸展到轉子(1、Γ )的螺距中，即在此在該區域中具有相對于螺桿形的轉子(1、Γ )的外形僅減小轉子套(4)的厚度的尺寸，其中，優選轉子套(4)在該區域中具有O. Imm-IOmm的厚度。
6.如權利要求5所述的轉子，其特征在于，僅在轉子(1、1')的當轉子(1、1')工作時在螺旋真空泵中出現明顯發熱的區域中，即優選在轉子(1、Ρ )的當工作時面向汲取腔出口的區域中，轉子芯(3)伸展到轉子的螺距中。
7.如前述權利要求中任一項所述的轉子，其特征在于，轉子套(4)由一種具有比轉子芯(3)和轉子軸(2)的導熱率小的導熱率優選小于5W/m · K的導熱率的材料構成。
8.如權利要求7所述的轉子，其特征在于，轉子套(4)由塑料優選熱塑性塑料構成，其中優選的是，所述塑料是耐化學性的塑料如PPS、PEEK或氟塑料，和/或優選的是，所述塑料用填充材料如碳纖維或玻璃纖維予以增強，其中，優選轉子套(4)采用注塑方法敷設在轉子芯(3)上。
9.如權利要求8所述的轉子，其特征在于，轉子芯(3)或其部分和/或轉子軸(2)由銅或鋁或所述材料的合金構成。
10.如前述權利要求中任一項所述的轉子，其特征在于，轉子(1、1')為了單側支撐而僅在轉子軸(2)的一個端部上經過設計。
11.如權利要求10所述的轉子，其特征在于，轉子軸(2)和/或轉子芯(3)在轉子(I、r )的背離用于支撐的端部的端部的區域中，視相距用于支撐的端部的間距而定，具有減小的橫截面、具有下凹或者完全沒有，其中，相對于轉子(l、r )的整個外尺寸不足的空間被轉子套(4)填滿。
12.如前述權利要求中任一項所述的轉子，其特征在于，在轉子軸(2)上，在轉子芯(3)和必要時的轉子套(4)及其用于支撐的端部之間，設置有用于把所述熱量排放至外界大氣的熱量排放機構(16、16');和/或在轉子套(4)中內置有功能部件(17、17')。
13.一種優選具有低于50m3/h的抽吸能力的螺旋真空泵，包括 帶有至少一個入口(10)和出口(11)的螺旋泵定子(8);和 兩個反向地無接觸地嚙合的螺桿形的轉子(1、Γ )，所述轉子在螺旋泵定子(8)的與轉子(1、1')形狀適配的汲取腔(9)中旋轉，由此把氣態介質從入口(10)輸送至出口(11)， 其特征在于根據權利要求1-12中的一項或多項的轉子(1、1')。
14.如權利要求13所述的螺旋真空泵，其特征在于，汲取腔(9)的出口(11)布置在汲取腔(9)的面向轉子(1、廣)的被支撐的端部的端部上。
15.如權利要求13或14所述的螺旋真空泵，其特征在于，為了驅動轉子(1、1')，設置有雙軸同步驅動件(14、14' ;15、15')。
全文摘要
本發明的主題是一種用于螺旋真空泵的優選用于抽吸能力低于50m3/h的螺旋真空泵的螺旋轉子，其中轉子(1、1′)由轉子軸(2)、位于轉子軸(2)上的轉子芯(3)和位于轉子芯(3)上的轉子套(4)構成，該轉子套至少部分地包繞轉子芯(3)。根據本發明，其特征在于，轉子芯(3)由一種材料構成，這種材料具有大于100W/m·K的導熱率，優選具有大于200W/m·K的導熱率。本發明的主題還是一種具有相應設計的轉子的螺旋真空泵。
文檔編號F04C25/02GK103256224SQ201310010228
公開日2013年8月21日 申請日期2013年1月11日 優先權日2012年1月12日
發明者J.迪爾舍爾, F.吉特曼斯, G.呂斯特, M.普拉澤 申請人:維科普蘭德有限兩合公司