Mechanische Hochvakuumpumpe des Rootsgebläsetyps Die Weiterentwicklung der Hochvakuum technik war lange Zeit dadurch gehemmt. dass leistungsfähige, ruhig laufende mecha nische Hochvakuumpumpen grosser Saugkraft, welehe die Erzeugung eines niedrigen End- @-akuums gestatten, nicht. zur Verfügung stan den.
Die älteren mechanischen Vakuumpumpen (Vorpumpen) sind Drehschieber- oder Dreh kolbenpumpen oder auch andere Typen, die im Pumpraum mit. öl abgedichtet sind und. deren rotierende Teile exzentrisch gelagert, also mit Unwucht behaftet sind. Meist sind sie in einem Gehäuse untergebracht, das ganz oder teilweise mit einem Abdichtungsöl gefüllt ist. Dann taucht der ganze Pumpenkörper in das öl ein.
Anderseits wurden Pumpen vom Rootsge- bläsetyp seit langer Zeit benutzt. Sie dienen als Grobvakuumpumpen in der Nähe des Atmo sphärendruckes bis zu etwa % Atmosphäre. Ihre Arbeit beruht im wesentlichen nur auf der reinen volumetrischen Förderung und er gibt unter normalem Druck nur ein geringes Druckverhältnis zwischen Aus- und Einlass. Neuerdings sind nun Vorschläge bekannt ge worden, die ein zweistufiges Pumpenaggregat betreffen, wobei als Hochvakuumpumpe ein Rootsgebläse benutzt wird.
Die Rootsgebläse sind in der üblichen Weise gebaut, ihr Pump raum und die darin befindlichen Drehkolben haben ein gewisses Spiel und laufen trocken und die Wellen sind mit den üblichen ölge- tränkten Dichtungspackungen versehen. Sol che Pumpen können aber nur mit einer gerin gen maximalen Drehzahl laufen und haben an den Dichtungspackungen einen ziemlich grossen Drehwiderstand. Darum hat in einem der Vorschläge die Rootspumpe eine Umweg leitung mit eingebautem Ventil. Diese kon struktiven Einzelheiten zeigen, dass von jenen Vorschlägen der eigentliche entscheidende Schritt zur Schaffung einer wirklichen Hoch vakuumpumpe noch nicht getan ist.
Für ein leistungsfähiges Arbeiten müsste die mechanische Hochvakuumpumpe ein grosses Durchsatzvolumen, also sehr grosse Drehzahlen besitzen und ruhig laufen.
Bei hohen Drehzahlen stören aber die Mas sen der umlaufenden Teile, also der Dreh kolben, soweit ihre absolute Grösse ein ge wisses, handliches Mass überschreitet. So hat. man die Masse der Drehkolben von Rootsge- bläsen schon seit ihrem Bekanntwerden dureh längshindurchgehende Bohrungen oder später auch durch hohle Blechschalen möglichst klein gehalten. Dabei wurden die Kolben durch in ihrer Längsausdehnung sich erstreckende Blechteile gebildet.
Diese Bauweise erfor dert aber wegen der geringen Festigkeit der Bleche grössere Spalte zwischen den Drehkol ben untereinander und gegenüber dem Ge häuse, so dass die immer vorhandene Rück strömung durch diese Spalte grösser als unbe- dingt nötig war und die Förderleistung herab setzte.
Die vorliegende Erfindung bezweckt eine Beseitigung dieses Nachteils. Erfindungs- Olemä.ss sind die Drehkolben aus vorfabrizier ten, hohlen, aus Blech geformten Teilen in Schachtelbauweise zusammengesetzt. Die Schachtelbauweise ergibt eine ganze Reihe i-on Querwänden, so dass -eine Verformung der Kolbenprofile durch die Fliehkräfte nicht stattfinden soll und deshalb die Spalten zwi schen den Drehkolben untereinander und gegenüber dem Gehäuse nicht grösser als bis her gewählt werden müssen.
Die beiliegende Zeichnung zeigt ein Aus führungsbeispiel der Erfindung.
Die F'ig. 1 zeigt einen diagonalen Quer schnitt durch die Pumpe des Rootstyps, Fig. 2. eine perspektivische Ansieht eines Kolbens der Pumpe und Fig. 3 einen Teillängsschnitt des in Fig. 2 gezeigten Kolbens.
Die in Fig. 1. gezeigte Pumpe besitzt einen Pumpraum 1, der durch ein Gehäuse 2 mit ovalem Querschnitt begrenzt ist. Das Gehäuse wird durch die Halbzylinder 2a und 2b gebil det, welche an beiden Enden geschlossen sind. Die Einlassöffnung 3 und die Auslassöffnung =1: sind zwischen den beiden Halbzylindern angeordnet. Die Drehwellen 5 und 6 sind jeweils in die Achse eines jeden Halbzylinders angeordnet und tragen die beiden nur schema tisch gezeichneten Drehkolben 7 und B.
Die Kolben sind vollkommen ausbalanciert. Das Kupplungsgetriebe 11 und 12 ist am besten ausserhalb des Gehäuses 2 an den Wellen an gebracht, um den Gleichlauf der beiden Kol ben zu erreichen. Im allgemeinen wird nur ein Antriebsmotor, der mit der einen -Welle verbunden ist, zum Antrieb verwendet und vorteilhaft im evakuierten Zwischenraum 10 zwischen dem innern Gehäuse 2 und dem äussern Gehäuse 9 angeordnet.
Da es wünschenswert ist, den Druck in dem Raum 10 so niedrig wie möglich zu halten. muss das äussere Gehäuse 9 vakuumdicht sein. Eine solche Konstruktion ist besonders gün stig, wenn das äussere Gehäuse keine Getriebe für die rotierenden Teile der Pumpe trägt. Dagegen ist es mit den Anschlussflansehen 13 und 14 versehen. Das Evakuieren des Raumes 1.0 kann in der Form vorgenommen werden, dass man den Raum durch den Flansch 15 an. eine Evakuierungspumpe anschliesst.
Nach Fig. 2 sind die Kolben aus einer Reihe von Metallschalen 21 auf dem Schaft 5n. zusammengefügt, die den Kolben formen. Die Schalen können kalt gepresst sein, um die gewünselrte Kontur zu erhalten. Jede Schale ist mit einem Boden 22 versehen, der wie der gewünschte Querschnitt des Kolbens geformt ist. Jede Schale ist mit einem Teil 16 grösseren Querschnittes versehen, welcher einen Teil der Kolbenoberfläche bildet, wobei die I'bergangs- zone 23 die Schale in zwei Zonen verschie dener -Weite einteilt und dem Zusammenfüaen der Schalen dient.
Ein Kolben solcher Bauart ist. sehr leicht und bleibt trotz der Zentrifugalkraft voll kommen starr, so dass er hohe Rotationsge schwindigkeiten von mehreren tausend Um drehungen pro -Minute aushält.
Die Böden 22 sind mit durchgehenden Öffnungen 17 versehen, um das Gewicht der rotierenden -lasse weiterhin zu reduzieren. Diese Böden sind am Schaft 5a mittels der zentralen Öffnungen 1.8 angebracht und wer den durch die Abstandsstiieke 2-1 in der -e- wünsehten Position gehalten.
Eine weitere Schale '?0 bildet das eine Ende des Kolbens. Der axiale Zusammen sehluss der Schalen am Schaft kann durch eine starre Verbindung des Schaftes mit den Endschalen<B><U>2</U>0</B> und 21 bewirkt sein, so dass eine axiale Versehiebun, verhindert wird. Sehrauben, Bolzen und ähnliche Befestigungs mittel können für diesen Zweck Verwendung finden. Wenn nötig, kann jede einzelne Schale am Schaft durch Löten, Anschweissen oder ähnliches befestigt sein.
Die Ränder<B>19</B> der Schalen sind abgedich tet, z. B. durch Sehweissen, Löten, Verzernen- tieren oder dergleichen. Synthetische Harze können zum Beispiel zum Abdichten dieser Ränder ebenfalls verwendet sein. Nach diesem Verkitten, Verlöten usw. werden die Stoss- fu#,en der Drehkolben noch geglättet, was zur Erreichung einer grossen Förderleistung sehr günstig ist. Diese Massnahme ist also sehr wesentlich für eine gute Arbeitsleistung die ser Hochvakuumpumpe. Der Schaft 5a. kann in bekannter Weise voll oder hohl sein.
Der in Schachtelbauweise zusammenge setzte Kolben leitet die Reibungshitze gut ab und gewährleistet einen Betrieb ohne Vibra- tion. Er hat einen vollkommen starren Auf bau selbst unter hohen Umdrehungsgeschwin digkeiten, da die auftretenden Zentrifugal kräfte in Anbetracht. der leichten Bauweise gering sind. Daher ist eine mir geringe Lei stung des Motors nötig zum Eizielen einer hoben Umdrehungsgeschwindigkeit und damit einer hohen Förderleistung.
Drehkolben dieser Bauweise haben sieh überall dort bewährt, wo die Druckdifferenz an der Pumpe einen gewissen kleinen Wert, z. B. 80 Torr, nicht überschreitet.