Zweistafige Drehkolbenvakuumpumpe mit sichelförmigem Arbeitsraum. Die zur Verdichtung von Luft und Gas aus Vakuum auf atmosphä.rischen Druck Vera mittels einer Vakuumpumpe theoretisch er forderliche Arbeit erreicht bekanntliah ihr Maximum bei dem Vakuum von etwa<B>67 %,</B> während bei jedem höheren oder niedrigeren Vakuum die zu leistende Arbeit geringer ist. Dieser theoretische Kraftverbrauch ist in Fig. <B>1</B> durch die ausgezogene Kurve zur Dar stellung gebracht.
Eine Vakuumpumpe, die bei einem Betriebsvakuum zu arbeiten hat, welches höher ist als<B>67 %,</B> muss also,<U>um</U> dieses Betriebsvakuum, zunächst lierzustel- len, den Punkt des maximalen Arbeitsauf wandes überwinden. Diese -#'lerhältnisse sind zunäcbzt für alle Vakuumpumpen, Olanz gleich welcher Bauart, allgemein gültig.
Va kuumpumpen, die als Ventilmaschinen oder als Sahiebermaschinen mit Schieberklappen arbeiten, das heisst also mit, der Charakteristik eines Kolbenkompressors mit freigängigen Ventilen, folgen in ihrem Kraftverbrauch der theoretischen Kurve Fig. <B>1</B> ziemlich genau. Man muss also, wenn solche Vakuumpumpen für hohes Betriebsvakuum bestimmt, sind, den Antriebsmotor so stark bemessen, dass er imstande ist, die Vakuumpumpe über den Punkt höchsten Kraftverbrauches bei<B>67 %</B> Vakuum hinwegzubringen.
Bei Drehkolbenvakuumpumpen komm' erschwerend hinzu, dass man Vakuumpumpen im allgemeinen mit starrer, unveränderlicher Steuerung ausrüstet. Unter Steuerung hat man bei einer Drehkolbenvakuumpumpe die Ausführungsart und Lage der Zuführungs- und Abführungskanäle zu verstehen.
Wenn eine solche für hohes Vakuum bestimmte Drehkolbenvakuumpumpe beim Betriebs beginn bei atmosphärischem Druck am Saug stutzen zu evakuieren beginnt, so wird zu nächst zwangläufig ein gewisser Überdruck erzeugt, der unter Umständen imstande ist, den Kraftverbrauell weit über. das theo retische Maximum bei<B>67%</B> Vakuum hinaus zu steigern. Diese Verhältnisse sind in Fig. <B>1</B> durch die gestrichelt eingezeielinete Kurve dargestellt.
Fig. 2 zeigt eine normale einstufige Dreh- kolbenvakuumpumpe, eingerichtet zur Er zeugung eines hohen Betriebsvakuums. In dieser Fiaur sind auch die bei der angege- :n en benen Steuerkanaleinstellung aufzugebenden Betriebsdiagramme bei den verschiedenen Ansaugedrücken zur Darstellung gebracht. <B><I>kn</I></B> LI und man erkennt deutlich, dass der Kraft verbrauch bei offenem Saugstutzen, also bei atmosphärischem Pruch am Saugstutzen.
sehr stark steigen kann. Das Betriebsdia- ,o*ra-mm ist als ausgezogener Kurvenzug dar- 3 e-, 23 Olestellt. Bei atmosphärischem Ansaugedruck entspricht das Diaggramm dem gestrichelt eingetragenen Kurvenzug. Bei. dein theo retisch wichtigen Betriebsvakuam von<B>67%</B> würde das Diaggramm dem striehpunktiert dargestellten Kurvenzug entsprechen.
Diese Verhältnisse treten also ein, wenn eine Dreh- kolbenvakuumpumpe, welche. der Form ihrer Steuerung nach für ein hohes Betriebs vakuum bestimmt ist, mit mittlerem oder niedrigem Betriebsvakuum arbeitet. Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, pflegt man daher vielfach einstufige DrebkolbenviiI,:i-iuiii- pumpen mit völlig geschlossenem Ansaug stutzen in Betrieb zu nehmen, da-mit das zur Herbeiführung eines geringen Kraftverbrau- ehes notwendige hohe Vakuum sehr schnell soll erreicht werden können.
Die züi evakuie rende Rohrleitung bezw. den Behälter schliesst man, wenn die Va-kuumpumpe auf volle Drehzahl gebracht ist, durch allmähliches Öffnen eines Absperrschiebers an die Pumpe an und erreicht dadurch, dass ein verhältnis mässig schwacher Antriebsinotor zum Be trieb der Va-kuumpumpe ausreicht.
Das oben Erläuterte gilt nun ausschliess- lieb für einstufige Drehkolbenvakuumpum- pen. Wenn man wegen des erforderlichen, sehr hohen Va.ki-rums Drehl,-olbenvitl##utiiii- pumpen zweistufig ausführen muss, so wer den die dem Anfahren einer solchen Pumpe entgegenstehenden Schwierigkeiten noch we- sentlieh grösser.
Die Ansatigleistuntlen der Hochvaktunn- und der Niedervakuunistufe werden bei den meisten Anlagen gleieh gross oder annähernd ,_leich gross geh,#i14 -en infol e de., zsen verdop pelt sich also beim Anfahren der ausser ordentlich hohe Kraftverbnmeh der einzel nen Stufen, -,
vährend im Gegensatz hierzu<B>bei</B> sehr hohem Valitium der Kraftbedarf der Hoelivakuumstufe nahezu -leieh Null ist. weil beim Hoeliv.i1,iiiinibetriel) eine nennens werte Verdiehtun-sarbeif in dieser Stufe nicht mehr geleistet wird.
Dein Kraftbedarf einer solchen Valmumpumpe Cre <B><I>'</I></B> , nüct bei hohem Betriebsvakuum also die Leistiin", eines kleinen Motors, der nicht we- sentlieh grösser gewählt zu werden braucht als es dein Kraftbed-,irf einer einstufigen Vakuumpumpe entsprieht. der Verwendung eines kleineren Motors steht jedoch der ausser ordentlich hohe Kraftbedarf beim Anfahren entgegen, der einen wesentlich grösseren Mo tor erfordert.
Das bei Valziiiiitiptimpen Übliche Verfah ren, durch Schliessen des Sau-stutzens ein n hohes Vaktitim zum Cber-,vinden der Anfahr- schwierigkeiten zu erzeugen, lä.sst sieh bei zweistufigen Vakutimpumpen nicht anwen den, weil bei zwei Stufen das sich verdop pelnde erforderliche Drehmoment den An lauf übermässig erschwert.
Auch ist der Luft-- inhalt innerhalb der verschiedenen Verdich- terstufen und der verbindenden Rohrleitung zu gross, um die Anfahrperiode genügend kurz zu halten. Die W alil eines entspre chend stärkeren Motors hat, abgesehen vorn erhöhten Anschaffungspreis und der sehr ge- el <B>n</B> ringen Belastung dieses Motors bei :Hoch- v,-il#ii-Liiii-I:)aiierbetrieb., einen sehr schlechten Motorwirkungsgrad zur Folge.
Zur Vermeidung dieser Naehteile ist schon vorgeschlagen worden. eine der beiden Stufen abkappelbax einzuriehten, den Saug stutzen durch einen vorgebauten Drossel schieber abzusehliessen, also zunächst mit nur einer Stufe in Betrieb zu gehen und erst nach Erreichen einer hohen Luftleere die zweite Stufe anzuschalten.
Dieses Verfah ren hat jedoch den Nachteil, dass an Stelle einer einfachen unlösbaren Kupplung eine während des Betriebes einschaltbare Rei bungskupplung verwendet werden muss, wel che nicht nur sehr teuer ist, sondern auch, wie alle Reibungskupplungen, eine gewisse Beeinträchtigung der Betriebssicherheit dar stellt. Ferner führt die grosse Ausladung der Achsstummel der Drehkolbenverdichter dazu, Reibungskupplungen mit Zentriervorrichtun- gen anzuwenden, die, in bezug auf Einbau und Ausrichtung ausserordentlich empfind lich sind.
Abweichend von den hiervor beschrie benen und andern, bekannten Ausführungen stehen bei der den Gegenstand der Erfindung bildenden<B>.</B> zweistufigen Drehkolben--#Takuum- pumpe mit sichelförmigem Arbeitsraum die Arbeitsschieber des Drehkolbens der einen Stufe, insbesondere der Niedervakuumstufe, beständig unter der Einwirkung eines die Fliehkraft mindestens unterstützenden Kraft- äusserungsmittels, so dass ihre, äussern Enden stets, auch beim Stillstand der betreffenden Kolbentrommel, an der Gehäuseinnenwand anliegen,
wobei der Sichelraum in Zellen zwischen den einzelnen Schiebern unterteilt wird. Dadurch wird es möglich gemacht, die Förderung der Hochvakuumstufe erst ein setzen zu lassen, wenn die Drehzahl des Aggregates so hoch angestiegen ist, dass die Fliehkräfte ausreichen, um die Arbeitssehie- ber dieser Stufe aus ihren Schlitzen in der <U>Trommel</U> vorzutreiben, während die Förde rung der Niedervakuumstufe schon gleich bei der Inbetriebsetzung des Aggregates uni-er der beständigen Einwirkung des erwähnten Kraftäusserungsmittels einsetzt.
Als noch von ganz besonderem Vorteil kann sieh hier bei die Anordnung des sichelförmigen Ar beitsraumes der Niedervakuumstufe unter dem Drehkolben erweisen, wobei zum Bei spiel das Eigengewicht der Schieber als Kraffäusserungsmittel dient, das sieh gleich nach dem Übergang der Schieber aus hori zontaler Lage in eine nach unten gerichtete Schräglage geltend machen kann, so dass sie q#agar beim Stillstand der Pumpe den Sichel- raum in einzelne Kammern oder Zellen zu unterteilen befähigt sind,
zum Unterschied von nicht unter der Einwirkung anderer Kraftäusserungsmitiel stehenden Schiebern der Hochvakuumstufe, welche beim Still stand der Pumpe durch ihr eigenes Gewicht in ihre Schlitze zurückfallen.
Die erfindungsgemässe Ausbildung bringt es mit sich, dass die Hochvakuumstufe bis zum Erreichen einer gewissen Mindestdreh zahl keinen Kraftaufwand erheiselit, wäh rend die Niedervakuumstufe sogleich bei der Inbetriebsetzung der Iloehvakuumstufe zu evakuieren beginnt,
so dass also beim Beginn des Vortriebes der Schieber in der Hoch- vakuumstufe und damit beim Beginn der Verdichtungsarbeit in der Hochvakuum- stufe bereits ein hohes Vakuum in die ser Stufe bestellt, welches die Entstellung grosser Drehmomente verhindert, weil eine Verdichtungsarbeit nicht zu leisten ist.
Wenn der Motor beim Anlassen sehr schnell eine Drehzahl erreicht, bei der die Flielikräfte ausreichen, um die Arbeitsschieber der Hoch- vakuumstufe aus den Schlitzen des Motors auszutreiben, wird auch in der Hochvakuum- stufe vorzeitig Verdiehtungsarbeit geleistet, der der Motor nicht gewachsen ist;
infolge dessen fällt er in seiner Drehzahl wieder so weit ab, bis. die Arbeitssehieber der Hoch- va,kuumstufe nicht mehr austreten und keine Verdiehtungsarbeit mehr in der lloe'h- vakuumstufe geleistet wird. Dieses Spiel wiederholt sieh, bis die Hochvakuumstafe so weit evakuiert und damit der Arbeits bedarf dieser Stufe so weit gesunken ist, dass die Leistung des Motors zum Hochlau- èn auf volle Drehzahl beider Stufen aus reicht.
Der Antriebsmotor für das ganze Aggregat braucht daher nur so stark ge wählt zu werden, wie es einer einstufigen Vakuumpumpe für hohes Betriebsvakuum. entspricht.
Die beigegebene Zeichnung zeigt in Fig. <B>3</B> ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs gegenstandes und in Fig. 4 ein Gegenbei spiel.
In Fig. <B>3</B> befindet sieh die Niedervakuum- stufe oben und die 1[Iochvak-a=s#fe unten- was auch beim Gegenbeispiel gemäss Fig. 4 der Fall ist. Beide Figuren entsprechen in sofern nicht der Wirklichkeit, bei welcher die beiden Stufen nicht übereinander' son dern hintereinander zu denken sind, derart, dass beide Drelikolben (Rotoren) auf einer gemeinsamen Welle sitzen; ob dabei der An triebsmotor vor, zwischen oder hinter den beiden Stufen aufgestellt ist, ist belanglos.
Die Anordnung gemäss Fig. <B>3</B> bringt es mit sich, dass sieh das Eigengewicht der Ar beitsschieber der Niedervakuumstufe jewei- len gleich nach dem Übergang aus ihrer hori zontalen Lao-e in eine nach unten gerichtete Schräglage geltend machen kann, so dass sie selbst beim Stillstand der Masehine den Sichelra,um in einzelne Kammern untertei len,
während die Sehieber der Hoehvakuum- stufe im Ruhezustand der Maschine durch ihr Eigengewieht in den Rotor zurückfallen. Infolgedessen kann die Förderung der Nie- dervakuumstufe gleich bei Inbetriebsetzung des Aggregates einsetzen, während diejenige der Hochvakuumstufe erst einsetzt, wenn die Drehzahl so hoch angestiegen ist, dass die auf die Arbeitsschieber wirkenden Flieh kräfte ausreichen,
um den Austritt der Sehieber aus den Trommelselilitzen und da mit die Bildung von Kammern im Sichel- raum zu bewirken, Die Folge hiervon ist. dass die lIoehval,-uumst.i-tfe bis zur Erreichunc einer -ewissen.Hindestdrehzahl keinerlei oder auch nur ganz geringen Kraftaufwand ver ursacht, während die Niederva.kuumstufe so gleich die Hochvakuumstufe zu evakuieren beginnt,
so dass also beim Beginn des Aus- tretens der Arbeitsschieber in der Hoch- vakuumstufe bereits ein beträchtliches Va kuum in dieser Stufe herrscht. Die Entste- nung grosser Drehmomente in der Hoeh- va,k-uumstufe wird dementsprechend verhin dert, weil eine Verdiehtungsarbeit bis zu diesem Augenblick, noch nicht zu leisten ist.
Wenn aber der Motor nach dem Anlassen sehr schnell schon eine Drehzahl erreicht, bei welcher die Fliehkräfte ausreichen, um die Schieber der Hoclivakuumstufe aus den Schlitzen des Rotors auszutreiben, so wird auch in dieser Stufe vorzeitig Arbeit ge leistet, welcher der Motor nicht gewachsen ist; infolgedessen fällt er in seiner Drehzahl so weit ab, dass die Arbeitsschieber nicht mehr austreten und keine Verdiehtunosarbeit von <B>C</B> ihnen geleistet wird.
Dieses Spiel wiederholt sieh, bis die Hoehval-,ituiiistufe- wieder so weit evakuiert und damit der Arbeitsbedarf dieser Stufe so weit gesunken ist, dass die Leistung des Motors zum Hochlaufen auf volle Drehzahl beider Stufen wieder aus reicht. Der Antriebsmotor für das ganze Aggregat braucht mithin nur so stark ge wählt zu werden, wie er für eine einshifio-e Vakuumpumpe<B>f</B> iir hohes Betriebsvakuum, erforderlich ist.
Die Anordnung gemäss Fig. <B>3</B> weist noch den weiteren Vorteil auf, dass die beiden mit einander zu verbindenden Stutzen, nämlich der Austritt- bezw. Druchstutzen der einen Stufe und der Eintrittstutzen der andern Stufe, auf dieselbe Seite des Aggregates zu liegen kommen. Diese Rohrverbindung ist erheblich einfacher als diejenige beim Ge- ,(yenbeispiel gemäss Fig. 4, bei welchem ein mehrfach gebogenes Rohr erforderlich ist.
Ferner ist die Anordnung des Arbeits- rauines der Niedervakuumstufe unter dem Drehkolben imstande, Wasserschläge zu ver hüten. Es ist bekannt, dass sich bei der Ver- diühtuno- feuchter Förderun-smittel in den T'erbindungsleitungen zwiselien Hoch- und Niedervakuumstufe gern Kondensa.te bilden,
die bei der Anordnung eines oberhalb des Drehholbens liegenden Arbeitsraumes Veran- Iassung zu Wassersehlägen in der Nähe des Totpunktes der Niedervakuumstufe geben. während bei einem unter dem Drehkolben liegenden Arbeitsraum die Ansammlung von Kondensal ausgeschlossen ist, mithin auch Wassersebläge nicht vorkommen können.
Während bei bisher bekannten Bauarten von Drehholbenverdichterii die Arbeitschie- ber bloss durch die beim Umlauf des Dreh kolbens erzeugte Flielikraft zum Austritt aus ihren Schlitzen gebracht werden, gewährt die Anordnung des siehelförmigen Arbeitsrau mes unter dem Drehkolben die Möglichkeit, den Austritt der Schieber aas den Schlitzen dureli Navhhilismittel verschiedener Art zu unterstützen.
In erster Linie kommt hierfür eine zusätzliche Kra±t in Betracht, wie die Schwerkraft eine solche darstellt, dann aber auch Druckluft, die Kraft von Federn, die hinter den Schiebern in den Schlitzen unter- ,gebracht sind, sowie auch mechanische Vor- riehtungen, mit denen die Seliieber in Wir- kungsverbind-Ling stehen und mittels derer sie gesteuert werden.
Wenn die sichelförmi gen Arbeitsräume beider Stufen gleichsinnig in bezug auf die Drehkolben angeordnet sind (wie in Fig. 4), so kann das Voreilen der Arbeitsschieber der einen Stufe gegenüber denen der audern Stufe dadurch erleichtert werden, dass die Beschaffenheit der Schieber entweder in bezug auf ihr Gewicht<B>-</B> bei spielsweise infolge ihrer verschiedenen<B>Ab-</B> messungen oder infolge vorhandener Mate rialunterschiede<B>-</B> oder aber durch verschie den grosse Reibung der Schieber in ihren Schlitzen verändert wird, und dergleichen mehr.