EP0406873A2 - Vakuumpumpe mit Sicherung gegen Belüftung des Rezipienten bei Stillstand - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine ölgedichtete Vorvakuumpumpe, bei der die Sicherung gegen Belüftung des Rezipienten bei Stillstand der Pumpe dadurch erreicht wird, daß ihr Schöpfraum auf der Atmosphärenseite in diesem Zustand vakuumdicht verschlossen wird.

Um für die Absperrung der Ölzufuhr bei Stillstand der Vakuumpumpe mit einfachsten Mitteln auszukommen und gleichzeitig die für die Geräuschdämpfung notwendige Gaszufuhr genau dosieren und ebenfalls absperren zu können, ist auf der Pumpenwelle eine Hilfspumpe 2 vorgesehen, die über getrennte Ansaugkanäle 4 und Öl 5 ansaugt, mischt und über ein federbelastetes Ventil 7 in den Schöpfraum der Vakuumpumpe drückt.

Description

• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ölge­dichtete Vorvakuumpumpe, z. B. eine Drehschieberpumpe, mit einfachsten Mitteln so auszurüsten, daß beim Ab­schalten oder einem ungewollten Stillstand der Pumpe kein Gas oder Öl in die evakuierte Apparatur zurück­strömt.
• Zu diesem Zweck werden wahlweise zwei Techniken ange­wendet:
  - Entweder wird in die Saugleitung der Vorvakuumpumpe ein Ventil eingebaut, das bei Stillstand der Pumpe automatisch schließt,
  - oder es werden alle auf der Atmophärenseite der Pumpe liegenden Zugänge zum Pumpenschöpfraum auto­matisch abgesperrt.
• Da ein Saugstutzenventil großen Querschnitt und eine besondere Betätigungseinrichtung erfordert, ist diese Lösung sehr aufwendig, mit einfachen Mitteln also nicht zu realisieren.
• Dagegen ist auf der Atmosphärenseite i. w. nur die Öl­zufuhr zum Schöpfraum abzusperren (das Auspuffventil kann selbsttätig schließen), so daß diese Lösung der oben genannten Forderung näher kommt. Die Erfindung geht deshalb von dieser Lösung aus und verfolgt den Zweck, ihre bisher noch vorhandenen, gravierenden Unzuläng­lichkeiten zu beseitigen.
• Diese Unzulänglichkeiten hängen damit zusammen, daß jede ölgedichtete Vorvakuumpumpe bei Erreiche ihres End­druckes ein lautes Geräusch erzeugt, welches durch die Inkompressibilität des bei diesem Betriebszustand voll­ständig entgasten Öls im Pumpenschöpfraum entsteht (Öl­schlag). Um dieses Geräusch zu vermeiden, läßt man ständig eine sehr kleine Menge Gas (Luft) in den Schöpf­raum einströmen, etwa über eine Düse. Die Vakuumpumpe reagiert auf dies Gasmenge sehr empfindlich: ist sie etwas zu groß, wir das gewünschte Endvakuum nicht er­reicht, ist sie etwas zu klein, wird der Ölschlag nicht beseitigt.
• Um die Vakuumpumpe im Stillstand abzudichten, muß also neben der Ölzufuhr auch diese Gaszufuhr abgesperrt werden,was die Einfachheit der atmosphärenseitigen Lösung deutlich mindert.
• Die dafür bereits bekannten Lösungen gehen den Weg, Öl und Gas im Ölvorratsraum der Vakuumpumpe zu mischen (z. B. durch ein rotierendes Flügelrad, das halb in Öl eintaucht) und dieses Gemisch durch eine Düse in den Pumpenschöpfraum einzusaugen. Dann muß nur noch diese Zuleitung abgesperrt werden, um die Vakuumpumpe bei Stillstand abzudichten.
• Das ist zwar einfach, hat aber einen ganz entscheidenden Nachteil: der Ölstand im Vorratsraum muß auf eine be­stimmten Höhe sein, weil sonst der Abstand zwischen der Ölansaugöffnung und dem Ölspiegel und damit auch der Gasgehalt im angesaugten Öl schwankt, denn die einge­tragenen Gasblasen sammeln sich naturgemäß dicht unter dem Ölspiegel an, während das Öl weiter unterhalb der Oberfläche fast gasfrei bleibt. Eine genaue Dosierung der Gasmenge bei schwankendem Ölstand ist mit dieser Maßnahme also nicht möglich, das heißt, eine so ausge­rüstete Pumpe kann keinen großen, ausnutzbaren Ölvorrat haben. Dieses wird heute aber zunehmend gefordert.
• Eine andere bekannte Lösung verwendet eine Hilfspumpe für die Ölversorgug der Vorvakuumpumpe, welche über eine Saugöffnung gleichzeitig Gas und Öl ansaugt. Dabei hängt der Gasanteil sehr stark von der Ölviskosität und damit von der Betriebstemperatur der Vorvakuumpumpe ab und schwankt mit dieser in weiten Grenzen. Auch eine solche Lösung befriedigt daher nicht.
• Damit stellen sich für die Erfindung folgende Aufgaben:
  - Ölzufuhr zum Schöpfraum der laufenden Vakuumpumpe mit dosierter Menge.
  - Zumischung einer genau dosierten, kleinen Gasmenge zu diesem zugeführten Öl.
  - Unabhängigkeit der Öl- und Gasdosierung vom Ölstand im Vorratsraum und von der Öltemperatur innerhalb weiter Grenzen.
  - Automatische Absperrung der Zufuhr des Öl-Gas-Ge­misches zum Schöpfraum der Vakuumpumpe bei deren Stillstand.
  - Erreichen dieser Ziele mit einfachsten Mitteln.
• Das wird durch die Erfindung auf folgende Weise erreicht (siehe Abbildungen 1 und 2)
  Auf der Welle der Vakuumpumpe 1 ist eine Hilfspumpe 2 angeordnet, die vorzugsweise als Drehschieberpumpe mit mindestens drei Schiebern 3 ausgebildet ist.
  - Die Hilfspumpte hat zwei Ansaugöffnungen, eine für Gas 4 (Luft), welche oberhalb des höchsten Ölstandes im Ölvorratsraum endet, und eine für Öl 5, welche unterhalb des niedrigsten Ölstandes endet.
  - Die Hilfspumpe hat eine Ausstoßöffnung (6), welche in den Schöpfraum der Vakuumpumpe mündet, wobei zwischen Hilfspumpe und Schöpfraum ein federbe­lastetes Ventil 7 angordnet ist, welches erst bei einer Druckdifferenz von mehr als 1 bar öffnet.
  - Der Schöpfraum der Hilfspumpe ist so ausgebildet und die Lage der beiden Ansaugöffnungen ist so gewählt, daß die Hilfspumpe zunächst eine kleine Menge Luft ansaugt und sich anschließend ihr Schöpfraum mit Öl auffüllt.
  - Bei der weiteren Drehung des Pumpenrotor 2 werden Öl und Gas intensiv gemischt und gemeinsam über das federbelastete Ventil 7 in den Schöpfraum der Vakuumpumpe gedrückt.
  - Bei Stillstand der Anordnung schließt das federbe­lastete Ventil 7 und dichtet die Vakuumpumpe an dieser Stelle ab.
• Es ist selbstverständlich, daß auch das Auspuffventil der Vorvakuumpumpe und ein eventuell vorhandenes Gas­ballastventil bei Stillstand derselben vakuumdicht schließen müssen, um ein Belüften der Appartur zu ver­hindern. Dafür sind einfache Lösungen bekannt; sie werden hier nicht näher beschrieben, gewinnen aber im Zusammenhang mit der Erfindung besondere Bedeutung.
• Praktische Versuche zeigen, daß eine genaue Dosierung der angesaugten, sehr kleinen Gasmenge vorteilhaft da­durch erreicht werden kann, daß die äußere Kontur des Schöpfraums der Hilfspumpe 8 sich im Bereich zwischen der Gasansaugöffnung und der Ölansaugöffnung nur wenig von dem Pumpenrotor entfernt, damit das Saugvermögen der Hilfspumpe für Gas entsprechend gering bleibt. Nach dem Passieren der Ölansaugöffnung soll die Kontur sich stärker vom Rotor lösen, um für Öl ein größeres Saug­vermögen zu erreichen und gleichzeitig eine gute Durch­mischung Öl/Gas zu erzielen. Die Kapselkontur erhält damit eine unrunde Form, die aus CNC-Maschinen aber leicht herzustellen ist.
• Da heute die meisten Vorvakuumpumpen ohnhin mit Öl­förderpumpen auf der Pumpenwelle ausgerüstet werden, besteht der zusätzliche Aufwand der Erfindung lediglich in der besonderen Ausbildung dieser Ölförderpumpe und in der Anordnung eines federbelasteten Ventils in der Öl­förderleitung. Der dafür erforderliche Aufwand und auch der Platzbedarf sind aber nur Bruchteile derjenigen, die heute z. B. für ein automatisch arbeitendes Saugstutzen­ventil eingesetzt werden müssen.

Claims (7)

1. Ölgedichtete Vorvakuumpumpe mit einer auf der Pumpenwelle angeordneten Hilfspumpe für die Ölver­sorgung des Schöpfraums, welche vorzugsweise als Drehschieberpumpe mit mindestens 3 Schiebern ausge­bildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß in den Schöpfraum der Hilfspumpe zwei getrennte Ansaugöffnungen münden, von denen die eine Gas, die andere Öl aus dem Gas-/Öl-Vorratsraum der Vorvakuum­pumpe ansaugt.

2. Vorvakuumpumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Gasansaugkanal oberhalb des höchstzulässigen Ölstandes, der Ölansaugkanal unterhalb des niedrigstzulässigen Ölstandes beginnt.

3. Vorvakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die äußere Kontur des Schöpfraumes der Hilfs­pumpe derart von der üblichen Kreisform abweicht, daß das Volumen des Ansaugraumes nach dem Durchgang eines Schiebers vor Gasansaugöffnung zunächst nur langsam zunimmt, um nach dem Durchgang vor der Öl­ansaugöffnung schneller zuzunehmen.

4. Vorvakuumpumpe nach den Ansprüchen 1 - 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich unabhängig von der Winkelstellung des Rotors der Hilfspumpe immer ein Schieber zwischen der Gasansaugöffnung und der Ölansaugöffnung be­findet.

5. Vorvakuumpumpe nach den Anspüchen 1 - 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Ausstoßöffnung der Hilfspumpe und dem Schöpfraum der Vorvakuumpumpe in dem Ölfluß ein federbelastetes Ventil angeordnet ist, welches erst bei einer Druckdifferenz von mehr als 1 bar den Ölfluß freigibt.

6. Vorvakuumpumpe nach den Ansprüchen 1- 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie mit einem bei Stillstand der Pumpe vakuum­dicht schließenden Auspuffventil ausgerüstet ist.

7. Vorvakuumpumpe nach den Ansprüchen 1 - 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie mit einer bei Stillstand automatischen ein­tretenden Unterbrechnung einer gegebenenfalls vor­handenen Gasballastzufuhr ausgerüstet ist.

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