DD249736A5 - Filtervorrichtung fuer in vakuumpumpen verwendete oele - Google Patents
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Abstract
Filtervorrichtung fuer in Vakuumpumpen als Betriebsfluessigkeit verwendete Oele fuer einen kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Betrieb, die fuer einen direkten Anschluss an die Vakuumpumpe geeignet ist. Die Aufgabe besteht darin, die Filtervorrichtung so auszubilden, dass kontinuierlich jegliche Art von suspendierter Feststoffsubstanz bei sehr langen Laufzeiten perfekt ausgefiltert wird, ohne dass Wartungsmassnahmen, wie das Auswechseln von Filterelementen, erforderlich sind. Erfindungsgemaess wird dies durch eine Filtervorrichtung geloest, die als wesentliche Bauteile einen Tangentialstromfilter, bei dem das Filterelement Poren mit einem Durchmesser von weniger als 0,4 Mikron aufweist und eine Kreislaufpumpe fuer die kontinuierliche Rezirkulation des zu filternden Oels enthaelt. Fig. 1
Description
Hierzu 1 Seite Zeichnung
Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung für in Vakuumpumpen als Betriebsflüssigkeit verwendete Öle für einen kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Betrieb, die für einen diskreten Anschluß an die Vakuumpumpe geeignet ist.
Das in Vakuumpumpen eingesetzte Schmieröl unterliegt bekanntlich der Verschmutzung durch Substanzen, die in der zugeführten Gasphase enthalten sind und möglicherweise auch durch den mechanischen Verschleiß der Pumpe oder eine mögliche Korrosion derselben.
Insbesondere können die in dem Öl suspendierten festen Verunreinigungen durch Absetzen und Bewuchs den mechanischen Verschleiß der laufenden Teile oder ein schlechtes Arbeiten derselben bewirken. Um solchen Nachteilen zu begegnen, sind die Vakuumpumpen allgemein mit Ölfiltern ausgerüstet. Im praktischen Gebrauch bringen die Filter herkömmlichen Typs jedoch keine guten Ergebnisse, da die festen Verunreinigungen in Form von Gels, Gums oder Schleimen die Eigenschaften haben, auf dem Filter einen Film von praktisch undurchlässigem Material zu bilden, was die Leistung des Filters stark reduziert, ja sogar den Betrieb desselben'praktisch unmöglich macht.
Aus dem GB-Patent 1 562696 ist bekannt, daß es sehr schwierig oder beinahe unmöglich ist, feine Teilchen von fremden Materialien, die in einer nichtleitenden Flüssigkeit suspendiert und dispergiert sind, beispielsweise Öle, unter Verwendung eines Filters zu eleminieren. Das obige Patent offenbart eine Vorrichtung zur elektrostatischen Reinigung von Ölen unter Verwendung verschiedener Sammelelemente für die Verunreinigungen, eingesetzt zwischen einer Anode und Katodenplatten, parallel zu dem elektrischen Feld, das in der Vorrichtung erzeugt wird. Der Wert der angelegten Spannung wird durch die Größe der Teile bestimmt, und er vergrößert sich, wenn die Teilch en kleiner werden. Dieses Verfahren ist in der Anwendung nicht sehr praktisch, wenn eine große Ölmenge gereinigt werden muß, und es ist zudem sehr kostspielig.
Ziel der Erfindung ist es, eine große Ölmenge kostengünstig zu filtern.
Darlegung des Wesens der Erfindung '
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Filtervorrichtung für in Vakuumpumpen verwendetes Öl, die an die Vakuumpumpe direkt anschließbar ist, so auszubilden, daß kontinuierlich jegliche Art von suspendierter Feststoffsubstanz bei sehr langen Laufzeiten perfekt ausgefiltert wird, ohne daß Wartungsmaßnahmen, wie das Auswechseln von Filterelementen erforderlich sind.
Erfindungsgemäß wird dies durch eine Filtervorrichtung gelöst, die als wesentliche Bauteile einen Tangentiaistromfilter, bei dem das Filterelement Poren mit einem Durchmesser von weniger als 0,4 Mikron aufweist, und eine Kreislaufpumpe für die kontinuierliche Rezirkulation des zu filternden Öls zum Zwecke der Aufrechterhaltung einer ausreichenden Tangentialgeschwindigkeit des Öls auf den Filter umfaßt.
Vorzugsweise ist der Tangentialstromfilter mit einem Filterelement versehen, dessen Poren einen Durchmesser in der Größenordnung von 0,2 Mikron aufweisen.
Das Filterelement ist aus porösem Polypropylen gebildet.
Durch den Tangentialstromfilter wird die zu filternde Flüssigkeit zum Fließen mit hoher Tangentialgeschwindigkeit auf die Filteroberfläche gebracht, wodurch verhindert wird, daß sich eine Ablagerung von Festsubstanz auf dieser Fläche bildet. Die Filteroberfläche muß Poren mit sehr kleinem Durchmesser haben, um somit eine vollständige Abtrennung selbst der kleinsten Feststoffteilchen zu erreichen. Durchmesser von weniger als 0,4 Mikron und vorzugsweise in der Größenordnung von 0,2 Mikron sind erforderlich.
Die erfindungsgemäße Filtervorrichtung kann für jeden Öltyp für Vakuumpumpen wie Silikonöle, aber auch herkömmliche Öle auf Kohlenwasserstoffbasis (Mineralöle) angewendet werden. Im besonderen ist sie für solche Pumpen vorteilhaft, die Perfluorpolyetheröle wie Fomblin, Krytox und ähnliche handelsübliche Produkte sowie die in der veröffentlichen Europäischen Patentanmeldung Nr. 148.482 beschriebenen Perfluorpolyether verwenden.
Ein für die Durchführung der vorgenannten Filtration geeigneter Filtertyp ist der von der Firma Membrana, Inc. (USA), hergestellte Filter, der unter den Handelsbeziehungen „DYNA-SEP" auf dem Markt ist. Bei diesem Filter besteht die Filterfläche aus einem Zylinder oder röhrenförmigen Element aus porösem Polypropylen, in dessen Inneren die zu filternde Flüssigkeit, die unter einem höheren Druck als dem Druck außerhalb der röhrenförmigen Fläche gehalten wird, zum Fließen mit hoher Geschwindigkeit gebracht wird. Das durch die röhrenförmige Filterfläche nach außen gelangende Filtratwird aufgefangen und die zu filternde Flüssigkeit wird währenddessen kontinuierlich rezirkuliert.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt ein mögliches Montageschema für einen Filterbetrieb mit der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung.
Hat die Konzentration der Festsubstanz, die in der im Kreislauf geführten Flüssigkeit suspendiert, einen sehr hohen Wert erreicht, wird empfohlen, diese zu beseitigen, um nicht eine hohe Abnahme der Filterleistung zu verursachen.
Dazu wird eine Vakuumpumpe 1 über ein Ölablaßventil 2, das von automatischer, diskontinuierlicher oder kontinuierlicher Betriebsweise sein kann, mit einem Behälter 3 zum Auffangen des zu filternden Öls verbunden. Der Behälter 3 ist über ein Dreiwegeventil 4 mit dem Einlauf einer als Zahn radpumpe ausgebildeten Kreislaufpumpe 5 verbunden. Der Einlauf der Kreislaufpumpe 5 kann über das Dreiwegeventil 4 auch mit einem Sammelbehälter 8 für gefiltertes Öl verbunden sein. Die Druckseite der Kreislaufpumpe 5 ist über ein Dreiwegeventil 6 entweder mit einem TangentiaIstromfilter mit einem Filterelement 7 oder mit der Vakuumpumpe 1 verbunden. Weiterhin besteht eine Verbindung zwischen dem Tangentialstromfilter und dem Behälter 3 sowie dem Sammelbehälter 8. Der Behälter 3 fungiert auch als Vorratsbehälter für das von/zu dem Filterelement?
rezirkulierte Öl.
Das in der Zeichnung dargestellte Verbindungsschema ist für eine halbkontinuierliche Betriebsweise geeignet: der Filterbetrieb ist periodisch für eine kurze Zeit auszusetzen, damit die Kreislaufpumpe 5 das gefilterte Öl zurück zur Vakuumpumpe 1 pumpen kann. Offentsichtlich ist aber auch die Einführung einer Vorrichtung möglich, die in einem vollkontinuierlichen Zyklus arbeitet.
Der Druck, bis zu dem die zu filternde Flüssigkeit ausgesetzt werden kann, hängt natürlich von den Kenndaten der Vorrichtung ab, die bis zu einem maximalen Druck von 4bar arbeiten kann.
Auch die Temperatur der Flüssigkeit ist offensichtlich ein wichtiger Parameter: es ist allerdings nicht möglich, eine Schwellentemperatur zu überschreiten, die von der Festigkeit des Materials des Filterelementes bestimmt wird, wobei diese Temperatur für die oben erwähnten Filter 600C beträgt. Wenn die Temperatur des Öls innerhalb der Vakuumpumpe 6O0C überschreitet, muß das Öl gekühlt werden, bevor es in den Filter gelangt.
Die erfindungsgemäße Filtervorrichtung wird an jeden Typ Vakuumpumpe, die vom Stand derTechnik her bekannt ist und ein Betriebsmedium vom Typ der Schmieröle verwendet, mittels geeigneter Anschlüsse und Hilfsvorrichtungen (Ventile, Kreislaufpumpen, mögliche Vorrichtungen zum Erhitzen oder Kühlen des zu filternden Öls) angebracht, die auch eine kontinuierliche und automatische Betriebsweise der Vorrichtung ermöglichen. So muß insbesondere die Kreislaufpumpe eine ausreichende Tangentialgeschwindigkeit des Öls innerhalb des Filters gewährleisten.
Vergleichsbeispiel
In einer Alcatel 2012C Pumpe wurde als Schmierflüssigkeit der Perfluorpolyether (PFPE) Fomblin micron L-Vac25/6 micron — 2700 (bei T = 200C), der mit SiO2 in Form von festen Teilchen verschmutzt war, eingesetzt.
Das nach einer Stunde gemessene Vakuum betrug 10~3Torr. Nach 60 Tagen Pumpentrieb lag das gemessene Vakuum bei
Die gleiche Pumpe würde wie oben mit dem gleichen verunreinigten Öl betrieben. Dieses Mal wurde die Pumpe jedoch mit einem Tangentialfilter ausgerüstet, der von der Firma Membrana Inc. (USA) hergestellt und unter den Handelsbezeichnungen „DYNA SEP" und „PHARMA SEP" vertrieben wird. Die Filteroberfläche bestand dabei aus Poren mit einem Durchmesser in der Größenordnung von 0,2 Mikron.
Dieser Filter wurde gemäß der Darstellung in der Zeichnung eingebaut. Nach 60 Tagen Pumpentrieb betrug das gemessene Vakuum 10~3Torr.
Claims (3)
1. Filtervorrichtung für in Vakuumpumpen als Betriebsflüssigkeit verwendete Öle für einen kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Betrieb, die für einen direkten Anschluß an die Vakuumpumpe geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie als wesentliche Bauteile
— einen Tangentialstromfilter, bei dem das Filterelement (7) mit einem Durchmesser von weniger als 0,4 Mikron aufweist und
— eine Kreislaufpumpe (5) für die kontinuierliche Rezirkulation des zu filternden Öls umfaßt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tangentialstromfilter mit einem Filterelement (7) versehen ist, dessen Poren einen Durchmesser in der Größenordnung von 0,2 Mikron aufweisen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (7) aus porösem Polypropylen gebildet ist.
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