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Zweistufige Drehkolbenvakuumpumpe mit sichelförmigen Arbeitsräumen und radial oder annähernd radial verschiebbaren Arbeitsschiebern.
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muss, so werden die dem Anfahren einer solchen Pumpe entgegenstehenden Schwierigkeiten noch wesentlich grösser.
Die Ansaugleistung der Hochvakuum-und der Niedervakuumstufe werden bei den meisten
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Anfahren der ausserordentlich hohe Eraftverbraueh der einzelnen Stufen, während im Gegensatz hiezu bei sehr hohem Vakuum der Kraftbedarf der Hochvakuumstufe nahezu gleich Null ist, weil bei Hochvakuumbetrieb eine nennenswerte Verdichtungsarbeit in dieser Stufe nicht mehr geleistet wird. Dem Kraftbedarf einer solchen zweistufigen Vakuumpumpe genügt bei hohem Betriebsvakuum also die Leistung eines kleinen Motors, der nicht wesentlich grösser gewählt zu werden braucht, als es dem Kraftbedarf einer einstufigen Vakuumpumpe entspricht ; der Verwendung eines kleineren Motors steht
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Motor erfordert.
Das bei Vakuumpumpen übliche Verfahren, durch Schliessen des Saugstutzens ein hohes Vakuum zum Überwinden der Anfahrschwierigkeiten zu erzeugen, lässt sich bei zweistufigen Vakuumpumpen nicht anwenden, weil bei zwei Stufen das sieh verdoppelnde erforderliche Drehmoment den Anlauf übermässig erschwert. Auch ist der Luftinhalt innerhalb der verschiedenen Verdichterstufen und der verbindenden Rohrleitung zu gross, um die Anfahrperiode genügend kurz zu halten. Die Wahl eines entsprechend stärkeren Motors hat, abgesehen vom erhöhten Anschaffungspreis, die sehr geringe Belastung dieses Motors bei Hochvakuumdauerbetrieb und infolgedessen dauernd einen sehr schlechten Motorwirkungsgrad zur Folge.
Zur Vermeidung dieser Nachteile ist vorgesehlagen worden, eine der beiden Stufen abkuppelbar einzurichten, den Saugstutzen durch einen vorgebauten Drosselsehieber abzuschliessen, also zunächst mit nur einer Stufe in Betrieb zu gehen und erst nach Erreichen einer hohen Luftleere die zweite Stufe anzuschalten. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass an Stelle einer einfachen unlösbaren Kupplung eine während des Betriebes einsehaltbare Reibungskupplung verwendet werden muss, welche nicht nur sehr teuer ist, sondern auch, wie alle Reibungskupplungen, eine gewisse Beeinträchtigung der Betriebssicherheit darstellt.
Ferner führt die grosse Ausladung der Aehsstummel der Drehkolbenverdichter dazu, Reibungskupplungen mit Zentriervorriehtungen anzuwenden, die in bezug auf Einbau und Ausrichtung ausserordentlich empfindlich sind.
Erfindungsgemäss werden die erwähnten Nachteile dadurch beseitigt, dass man den sichelförmigen Arbeitsraum der einen Stufe, vornehmlich den der Hochvakuumstufe, nach oben und den sichelförmigen Arbeitsraum der andern Stufe, vornehmlich den der Niedervakuumstufe, nach unten
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Tatsachen, als in Wirklichkeit beide Stufen hintereinander angeordnet sind, derart, dass beide Rotoren auf einer gemeinsamen Welle sitzen. Bei der tatsächlichen Anordnung gemäss Erfindung sind also die beiden Stufen nicht übereinander, sondern hintereinander angeordnet zu denken. Ob dabei der Motor zwisehen oder hinter den beiden Stufen angeordnet ist, ist für die vorliegende Erfindung belanglos.
Die Folge dieser Anordnung ist, dass die Arbeitsschieber der Niedervakuumpumpe durch ihr
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den Siehelraum auch bei Stillstand in einzelne Kammern unterteilen, während die Arbeitssehieber . der Hochvakuumstufe nicht aus dem Rotor austreten, vielmehr durch ihr eigenes Gewicht in den Rotor bei Stillstand der Maschine zuriickfallen und daher den Sichelraum nicht unterteilen.
Die Förderung der Niedervakuumstufe setzt also sofort bei Inbetriebnahme des Aggregates ein, während die Förderung der Hochvakuumstufe erst einsetzt, wenn die Drehzahl so hoch angestiegen ist, dass die in den Arbeitsehiebern erzeugten Fliehkräfte ausreichen, den Austritt der Schieber aus den Trommelschlitzen und damit die Bildung der Kammern im Sichelraum zu bewirken. Die Folge hievon ist, dass die Hochvakuumstufe bis zum Erreichen einer gewissen Mindestdrehzahl keinerlei Kraftaufwand erfordert, während die Niedervakuumstufe sofort die Hochvakuumstufe zu evakuieren beginnt, so dass also bei Beginn des Austrittes der Arbeitssehieber in der Hoehvakuumstufe und damit dem Beginn der Verdiehtungsarbeit in der Hochvakuumstufe in dieser Stufe bereits ein hohes Vakuum herrscht,
welches die Entstehung grosser Drehmomente in der Hochvakuumstufe verhindert, weil eine wesentliche Ver- diehtungsarbeit nicht mehr zu leisten ist. Wenn der Motor beim Anlassen sehr schnell eine Drehzahl erreicht, bei der die Fliehkräfte ausreichen, um die Arbeitssehieber der Hochvakuumstufe aus den Schlitzen des Rotors auszutreiben, wird auch in der Hoehvakuumstufe vorzeitig Verdichtungsarbeit geleistet, der der Motor nicht gewachsen ist. Infolgedessen fällt er in seiner Drehzahl wieder so weit ab, bis die Arbeitssehieber der Hoehvakuumstufe nicht mehr austreten und keine Verdichtungsarbeit mehr in der Hochvakuumpumpe geleistet wird.
Dieses Spiel wiederholt sich, bis die Hochvakuumstufe so weit evakuiert und damit der Arbeitsbedarf dieser Stufe so weit gesunken ist, dass die Leistung des Motors zum Hoehlaufen auf volle Drehzahl beider Stufen ausreicht. Der Antriebsmotor für das ganze Aggregat braucht daher nur so stark gewählt zu werden, wie es einer einstufigen Vakuumpumpe für hohes Betriebsvakuum entspricht.
Aus der Anordnung gemäss vorliegender Erfindung ergibt sich noch der weitere Vorteil, dass sich die Rohrverbindung zwischen Nieder-und Hoehvakuumstufe wesentlich vereinfachen lässt, da
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die beiden zu verbindenden Stutzen auf dieselbe Seite des Aggregates zu liegen kommen. Bei Ausführung nach der vorbekannten Form ist ein mehrfach gebogenes Rohr erforderlich, wie dies aus Fig. 4 hervorgeht. Auch bei dieser Abbildung ist die gleiche zeichnerische Vereinfachung vorgenommen worden, wie bei der Fig. 3. Auch in Fig. 4 sind die beiden Rotoren auf gemeinsamer Welle angeordnet zu denken.
Erfindungsgemäss führt die Anordnung des sichelförmigen Arbeitsraumes der Niedervakuumstufe unterhalb des Rotors zu einer besonders sicheren Verhütung von Wasserschlägen.
Es ist bekannt, dass sich bei Verdichtung feuchter Fördermittel in der Verbindungsleitung zwischen Hoch-und Niedervakuumstufe durch Abkühlung sehr leicht Kondensate bilden, die bei Anordnung eines oberhalb des Rotors liegenden sichelförmigen Arbeitsraumes sehr leicht zu Wasser-
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mit Sicherheit vermieden werden.
Bei den bisher bekannten Anordnungen werden die Arbeitsschieber allein durch die bei Umlauf der Rotoren erzeugte Fliehkraft zum Austreten aus ihren Schlitzen veranlasst. Neben der Fliehkraft wirkt bei der Anordnung gemäss vorliegender Erfindung auf die Schieber der einen Stufe noch eine zusätzliche andere Kraft, nämlich die Schwerkraft, die die Schieber durch ihr eigenes Gewicht aus
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andere Kraft verwendet werden, um den oben beschriebenen Erfolg zu erreichen. Beispielsweise kann hier die Kraft von Federn Verwendung finden, die hinter den Schiebern in den Schlitzen angeordnet sind. Als neben der Schwerkraft wirkende zusätzliche Kräfte kann ferner beispielsweise Luftdruck verwendet werden, welcher die Schieber der einen Stufe aus den Schlitzen treibt.
Der frühere Wirkung- beginn der Schieber der einen Stufe gegenüber dem der andern kann erfindungsgemäss ferner dadurch erreicht werden, dass die Beschaffenheit bzw. die Wirkungsweise der Schieber entweder in bezug auf ihr Gewicht-beispielsweise wegen ihrer verschiedenen Abmessungen oder wegen vorhandener Unter- schiede des verwendeten Materials-oder durch verschieden grosse Reibung der Schieber in ihren
Schlitzen verändert wird od. dgl. mehr. Ferner können erfindungsgemäss die Arbeitsschieber einer
Stufe vermittels mechanischer Vorrichtungen gesteuert werden. Bei allen derartigen Anordnungen können in diesen Fällen die sichelförmigen Arbeitsräume beider Stufen gleichsinnig in bezug auf die
Drehkolben angeordnet sein.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Zweistufige Drehkolbenvakuumpumpe mit sichelförmigen Arbeitsräumen und radial oder annähernd radial verschiebbaren Arbeitsschiebern, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsschieber der einzelnen Stufen nacheinander wirksam werden dadurch, dass auf die Schieber einer der beiden
Stufen neben der Fliehkraft noch eine zusätzliche Kraft wirkt.