CH365821A - Verfahren zum Betrieb von mechanischen Vakuumpumpen und Vakuumpumpe zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

  Verfahren zum     Betrieb    von mechanischen Vakuumpumpen  und Vakuumpumpe     zur        Durchführung    dieses     Verfahrens       Die vorliegende     Erfindung    betrifft ein Verfahren  zum Betrieb von mechanischen Vakuumpumpen und  eine mechanische Vakuumpumpe, bei welcher     die    Ab  dichtung     zwischen    dem oder den bewegten Pumpen  kolben und den Innenwänden     des        Pumpgehäuses     durch Dichtungsspalte ohne Mithilfe eines flüssigen  Dichtungsmittels     erfolgt.     



  Es ist bekannt, das Gehäuse solcher Pumpen mit  einem Kammern aufweisenden Mantel     zu    umgeben  und beim Betrieb der Pumpen ein     Kühlmedium    durch  diese Kammern     hindurchzuleiten,    welches     dazu    dient,  die durch die Kompression der abgepumpten Gase  entstehende Wärme     abzuführen.        Erfahrungsgemäss     tritt     hiebei    die Schwierigkeit auf, dass die Pumpen  beim Betriebe wegen ungleichmässiger thermischer  Ausdehnung der Kolben und des     Pumpgehäuses    sich  leicht verklemmen.

   Bei Pumpen, bei denen die Ab  dichtung mittels eines flüssigen     Dichtungsmittels    er  folgt, ist dagegen die     Gefahr    des     Verklemmens        in    weit  geringerem Masse vorhanden,     weil    die Dichtungsflüs  sigkeit als Wärmeübertrager zwischen Kolben und     Ge-          häuseinnenwand    dient,

   wodurch eine     gleichzeitige    und  meist hinreichend     gleichmässige    Erwärmung und so  mit     Ausdehnung    aller Teile bewirkt     wird.    Bei Va  kuumpumpen ohne     dichtenden        Flüssigkeitsfilm    aber  kann die Wärme nur in weit geringerem Masse im       wesentlichen    nur durch Strahlung von den Kolben auf  die     Gehäuseinnenwand    übertragen werden. Eine  stark     ungleichmässige    Ausdehnung und daher die Ge  fahr des     Verklemmens    ist die Folge.  



  Pumpen     ohne    Kühlung sind dar Gefahr des     Ver-          klemmens    nicht weniger ausgesetzt. Bei ihnen wird  zwar das     Pumpgehäuse    beim Betriebe stärker erwärmt  als bei den mit     Kühlwassermantel    umgebenen Pum  pen.

   Jedoch erfolgt diese     Erwärmung    in sehr viel stär-         karem    Masse auf der Kompressionsseite als auf der  Ansaugseite des     Pumpgehäuses,    wo es durch die     an-          gesaugten    Gase gekühlt wird.     Eine    ungleichmässige       Ausdehnung    und daher wiederum die Gefahr des     Ver-          klemmens    ist daher auch bei diesen Pumpen     nicht     sicher zu vermeiden.

   Die     zulässigen        Differenzdrucke     sind wohl etwas höher     als    bei     einem        wassergekühlten     Gehäusemantel, aber doch nicht so hoch,      & Lss    der       Einsatz    der Pumpe im Druckbereich über     etwa    5     Torr     möglich wäre.  



  Zur Beseitigung dieser     Schwierigkeiten    ist vorge  schlagen     worden,    die     Kolben    aus     Invar        anzufertigen,     welcher Werkstoff     einen    sehr geringen thermischen  Ausdehnungskoeffizienten     besitzt.    Diese Lösung ist  bei grossen Pumpen     zu    kostspielig.  



  Man hat auch versucht, dadurch     Abhilfe        zu    schaf  fen, dass man die bewegten Kolben durch ein durch  strömendes Medium     kühlte.    Damit kann wohl die       Temperatur    der Kolben der     mittleren        Temperatur    des  Gehäuses angepasst werden, die Temperaturunter  schiede am Gehäuse     zwischen        Ansaug-    und Druck  seite bleiben jedoch erhalten, und es müssen, um Ver  klemmen     zu    vermeiden,

   grosse     Spaltweiten    trotz der  damit verbundenen unerwünscht grossen     Leckverluste     zugelassen     werden.     



  Vorliegende Erfindung hat sich die     Überwindung     der genannten Schwierigkeiten zum Ziel gesetzt. Das       erfindungsgemässe    Verfahren zum Betrieb von mecha  nischen Vakuumpumpen, bei denen die Abdichtung  zwischen dem oder den bewegten Pumpenkolben und  den Innenwänden des     Pumpgehäuses    durch Dich  tungsspalte ohne     Mithilfe    eines     flüssigen    Dichtungs  mittels erfolgt und sich     in    der     Ausstossleitung    der  Pumpe unmittelbar an den     Pumpraum    eine     Kühlvor-          richtung    für die abgepumpten Gase     anschliesst,

      ist da-      durch gekennzeichnet, dass die beim     Betrieb    der  Pumpe durch die Kompression der abgepumpten Gase  erzeugte und auf das     Pumpgehäuse    übertragene  Wärme zu einer gleichmässigen     Beheizung    desselben  vermittels einer das Gehäuse umgebenden Wärmeiso  lation     benutzt        wird.     



  Durch die     Einhüllung    der Pumpe in eine solche  Wärmeisolation soll sowohl für     eine    gleichzeitige und       allseitig    in gleichem Masse erfolgende Ausdehnung  von Kolben und     Pumpgehäuse        als    auch für eine  gleichmässige Erwärmung der verschiedenen Pumpen  teile     innerhalb    der Pumpe selbst gesorgt     sein.    Die  Abführung der in der Pumpe erzeugten Wärme     findet     dabei grösstenteils allein durch den     Kühler    in der Aus  stossleitung     der    Pumpe statt.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich bei  Pumpentypen verschiedener     Bauart    anwenden, so  z. B. bei Pumpen des     Roots-    oder     Cooksgebläsetyps.     



  Die Erfindung betrifft weiter eine mechanische  Vakuumpumpe zur Durchführung     dieses        Verfahrens,     welche dadurch     gekennzeichnet    ist, dass das Pump  gehäuse von einer Wärmeisolation umgeben ist.  



  Ein     Ausführungsbeispiel        einer    erfindungsgemässen  Pumpe ist nachfolgend an Hand der     beigefügten     Zeichnung beschrieben. Die Figur zeigt einen     Schnitt     durch die Pumpe senkrecht zu den Achsen der rotie  renden Kolben.  



  Die dargestellte Pumpe ist vom     Rootsgebläsetyp.     1 und 2 bezeichnen die rotierenden Kolben und 3 das       Pumpgehäuse.    4 ist die den zylindrischen Teil des       Pumpgehäuses    umgebende Wärmeisolation, welche       beispielsweise    aus einem     Filzmantel    besteht.     In    ent  sprechender Weise können auch die Stirnseiten der  Pumpe wärmeisoliert sein.  



  6 ist die Ansaugöffnung für die abzupumpenden  Gase und 7 die Ausstossöffnung, an welche die Lei  tung 8, die eine     Kühlvorrichtung    9 für die abgepump  ten Gase     aufnimmt,    angeschlossen ist. Die     Kühlvor-          richtung    ist im Beispielsfalle als bekannter Waben  kühler ausgebildet, welcher den Vorteil     besitzt,    dass  das Gas, welches beim Ausstosshub vom     Pumpraum     in die Leitung 8 ausgestossen     wird,

      aber bekanntlich  zum     Teil        wieder    in den     Pumpraum    zurückströmt (so  bald     im    weiteren     Verlaufe    der Kolbenrotation das       nächstemal    die Verbindung zwischen Ausstossleitung  8 und einer durch die Kolben gerade noch nicht voll  ständig     komprimierten    Gasmenge     zustande    kommt),  bei diesem überströmen über verschiedene Kanäle des       Wabenkühlers        zwangsweise    geführt wird und so eine  intensive Kühlung     erfährt.     



  Des weiteren bezeichnen 10 und 11 die     Wellen     der rotierenden Kolben, die an den     Stirnseiten    des       Pumpgehäu.ses    in bekannter Art und Weise gelagert       sind.    Der Antrieb     der    Kolben     erfolgt    durch vakuum  dicht durch die     Stirnseiten    durchgeführte     Wellen,    die  ihrerseits über ein Getriebe durch einen Motor ange  trieben werden.  



       Besonders        hervorzuheben    ist, dass eine Pumpe,  wie sie beschrieben ist, auch dann nicht klemmt, wenn  sie starken     Temperaturänderungen    unterworfen ist,    wie sie bei Anfahren mit hoher Leistung oder     gele-          gentlich    starker     Schwankungen    der Aussentemperatur  vorkommen können. Unter solchen extremen Bedin  gungen     konnten    demgegenüber die bekannten Pumpen  mit oder ohne     Kühlung    des Gehäuses leicht versagen,  trotzdem Kolben und Gehäuse mit Rücksicht auf die       Temperaturunterschiede    bei stationärem Betrieb di  mensioniert wurden.  



  Die Stärke der Wärmeisolation, die das     Pumpge-          häuse    umgibt, ist von der Bauart der Pumpe abhängig  und kann durch einfache     Vorversuche    leicht ermittelt       werden.    Die Wärmeisolation wird zweckmässig überall  so bemessen, dass ihre äussere Oberfläche beim Betrieb  keine wesentlich über der äusseren Umgebungstempe  ratur liegende Temperatur aufweist und insbesondere  - falls eine gewisse Erwärmung über Umgebungs  temperatur zugelassen wird - dass die Temperatur  auf allen Teilen der Oberfläche der Wärmeisolation  möglichst gleich ist. Das bedeutet, dass das Gehäuse  auf der Ansaugseite der Pumpe stärker wärmeisoliert  sein soll als auf der Kompressionsseite.  



  Oft genügt es sogar, überhaupt nur die Ansaug  seite mit einer Wärmeisolation zu versehen. Der Ideal  fall, der natürlich nicht zu verwirklichen ist, wäre der,  dass jede Wärmeabfuhr über das Gehäuse und damit  jeder     Temperaturgradient    in den Gehäuseteilen und  also auch jede ungleichmässige     Wärmeausdehnung     derselben vermieden wird.

   Für praktische Zwecke ge  nügen jedoch die oben beschriebenen Massnahmen,  um zu verhindern, dass die rotierenden Kolben     infolge     ungleichmässiger Ausdehnung sich verklemmen, denn  welche Temperatur immer diese im Laufe eines län  geren Betriebes annehmen, stets folgt das Gehäuse,  dessen     Wärmekapazität        zweckmässigerweise    gleich der  Wärmekapazität der Rotoren gemacht wird, allen  Temperaturschwankungen und     Ausdehnungen,    wo  durch die Dichtungsspalte     in    richtiger Grösse erhalten  bleiben.  



  Dass es möglich ist, Pumpen hoher Leistung und  mit hohem Kompressionsverhältnis ohne die übliche  Kühlung des Gehäuses, vielmehr sogar mit einer     zu-          sätzlichen    Wärmeisolation desselben zu betreiben, war       völlig    überraschend. Stets wurde nämlich befürchtet,  dass bei hohen Kompressionsverhältnissen, wie sie  z. B. den Vakuumpumpen des     Roots-    und     Cooks-          gebläsctyps    eigen sind, die ungleichmässige Erwär  mung der Pumpe ohne Anwendung einer Kühlung  sich nicht in den     zulässigen    Grenzen würde halten  lassen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Betrieb von mechanischen Va kuumpumpen, bei denen die Abdichtung zwischen dem oder den bewegten Pumpenkolben und den In nenwänden des Pumpgehäuses durch Dichtungsspalte ohne Mithilfe eines flüssigen Dichtungsmittels erfolgt und sich in der Ausstossleitung der Pumpe unmittelbar an den Pumpraum eine Kühlvorrichtung für die abge pumpten Gase anschliesst, dadurch gekennzeichnet,

   dass die beim Betrieb der Pumpe durch die Kompres- sion der abgepumpten Gase erzeugte und auf das Pumpgehäuse übertragene Wärme zu einer gleich mässigen Beheizung desselben vermittels einer das Ge häuse umgebenden Wärmeisolation benutzt wird. 11.

   Mechanische Vakuumpumpe, bei welcher die Abdichtung zwischen dem oder den bewegten Pum penkolben und den Innenwänden des Pumpgehäuses durch Dichtungsspalte ohne Mithilfe eines flüssigen Dichtungsmittels erfolgt und sich in der Ausstosslei tung der Pumpe unmittelbar an das Pumpgehäuse eine Kühlvorrichtung für die abgepumpten Gase an schliesst zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpgehäuse von einer Wärmeisolation umgeben ist. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Pumpe nach Patentanspruch 1I, dadurch<B>ge-</B> kennzeichnet, dass die Wärmeisolation auf der An saugseite stärker ausgebildet ist als auf der Kompres sionsseite. 2. Pumpe nach Unteranspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass nur die Ansaugseite wärmeisoliert ist. 3. Pumpe nach Patentanspruch 1I, dadurch ge kennzeichnet, dass das metallische Pumpgehäuse un gefähr die gleiche Wärmekapazität aufweist wie der oder die bewegten Pumpenkolben.