DD221508A1 - BREAKING VALVE FOR VACUUM PUMPS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Absperrventil fuer Vakuumpumpen bei deren Stillstand. Ihr Ziel ist es, den Verschleiss, die Stoeranfaelligkeit und den Fertigungsaufwand zu senken. Es lag ihr die Aufgabe zugrunde, ein Absperrventil zu entwickeln, das sich aus einfachen Teilen zusammensetzt, keine durch Dichtelemente gleitende Bohrungen besitzt, im geoeffneten Zustand ohne Oelstroemung auskommt und weder eine separate Oelleitung noch eine eigene Oelpumpe benoetigt. Erfindungsgemaess ist vorgesehen: Ventilgehaeuse und Stoessel bestehen aus je einem Stueck Rohr. Die Trennwand zwischen beiden Kammern ist ein Montageelement. Der Kolben ist mit einem Schaft versehen und sitzt verschiebbar auf dem Stoessel. Als Widerlager fuer seine Druckfeder ist eine durch einen Sicherungsring fixierte Scheibe auf dem druckkammerseitigen Ende des Stoessels angeordnet, auf dessen anderen Ende der Ventilteller aufgesetzt ist. In der Naehe der Enden besitzt der Stoessel Lueftungsoeffnungen. Fig. 1The invention relates to a shut-off valve for vacuum pumps at their standstill. Their goal is to reduce wear, inconvenience and manufacturing costs. It was her task to develop a shut-off valve, which is composed of simple parts, has no sliding through sealing elements holes, in the open state without oil flow and does not need a separate Oelleitung still own oil pump. According to the invention, provision is made: valve housing and bumpers each consist of one piece of pipe. The partition between the two chambers is a mounting element. The piston is provided with a shaft and is slidably mounted on the bumper. As an abutment for its compression spring fixed by a circlip washer on the pressure chamber side end of the Stoessels is arranged on the other end of the valve plate is placed. Near the ends of the bumpers has Lueftungsoeffnungen. Fig. 1
Description
Absperrventil fib? Vakuumpumpen Internationale Patentklassifikation: F 04 C - 29/00 Anwendungsgebiet der Erfindung: Shut-off valve fib? Vacuum Pumps International Patent Classification: F 04 C - 29/00 Field of the Invention:
Die Erfindung betrifft ein Absperrventil mit automatischer Belüftungseinrichtung für Vakuumpumpen, vorzugsweise ölüberlagerten Drehschieber-Vakuumpumpen.The invention relates to a shut-off valve with automatic ventilation device for vacuum pumps, preferably oil-overlaid rotary vane vacuum pumps.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:Characteristic of the known technical solutions:
Mechanische Vakuumpumpen erhalten zum Zwecke ihrer Schmierung spezielles öl aus einem ölvorratsraum über entsprechende Öff-For the purpose of their lubrication, mechanical vacuum pumps receive special oil from an oil reservoir via corresponding openings.
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nungen und Kanäle, Nach Stillstand der Pumpen kann auf Grund des Druckunterschiedes zwischen Atmosphäre und Vakuum im Pum-* peninneren Öl oder Luft über diese Verbindungen in die Vakuumpumpe und in die an die Pumpe angeschlossene Apparatur eindringen· Das kann zu.unzulässiger Belüftung oder Verschmutzung der Apparatur führen» Außerdem besteht die Gefahr, daß die Vakuumpumpe } in deren Inneres öl gedrückt wurde, nicht mehr anläuft, da hierfür die Motorleistung nicht ausreicht bzw. eine Überdimensionierung des Motors notwendig wird. Zur Lösung dieses Problems sind unterschiedliche Wege beschritten wordene Ein bekanntes Prinzip besteht darin, den Saugkanal durch ein druckabhängig gesteuertes Absperrorgan zu verschließen» Ausführungen dieses Prinzips sind in der Patentschrift des Deutschen Reiches ITr, 673 497,' der DE-OS 2-451 685 und den DD-PS 131 487; 205 219 beschrieben·After the pumps have come to a standstill, due to the difference in pressure between the atmosphere and the vacuum in the pump oil or air, these compounds can penetrate the vacuum pump and the equipment connected to the pump. This can lead to inadmissible aeration or contamination of the pump Leading the equipment »There is also the risk that the vacuum pump}, into which oil has been pressed, will no longer start because the engine power is insufficient or an overdimensioning of the engine is necessary. To solve this problem, different ways have been followed. A well-known principle is to close the suction channel by a pressure-dependent controlled obturator "embodiments of this principle are in the patent of the German Reich ITr, 673 497, 'DE-OS 2-451 685 and DD-PS 131 487; 205 219 described ·
In der DD-PS 131 487 wird ein Absperrventil beschrieben, welches ohne Hilfsventil von einer mit der Rotorwelle direkt gekoppelten ölpumpe so betätigt wird, daß9 nachdem Vakuumpumpe und Apparatur vakuumdicht getrennt wurden, eine schlagartige Belüftung des Pumpeninneren eintritt· Erreicht wird dies dadurch, daß ein Ventilstößel, der beweglich in einem Dichtelement angeordnet ist, welches die Vakuum- von der Atmosphärenseite trennt, einen 'Belüftungskanal besitzt, dessen Bohrung beim Schließvorgang durch aieses Dichtelement auf die Vakuumseite geschoben wird und eine schlagartige Belüftung des Pumpeninneren hervorruft. Ein auf dem Ventilstößel vakuumseitig angeordneter und begrenzt axial, verschiebbarer Ventilteller sowie eine entsprechende Anordnung der Belüftungsbohrung im Ventilstößel bewirken, daß die Belüftung erst nach der vakuumdichten Trennung erfolgt.In DD-PS 131 487 a shut-off valve is described, which is operated without auxiliary valve by a directly coupled to the rotor shaft oil pump so that 9 after vacuum pump and apparatus were vacuum-tight separated, a sudden ventilation of the pump interior occurs · This is achieved in that a valve stem, which is movably arranged in a sealing element which separates the vacuum from the atmosphere side, a 'ventilation duct has, whose bore is pushed during closing by aieses sealing element on the vacuum side and causes a sudden ventilation of the pump interior. A vacuum-side arranged on the valve stem and limited axially displaceable valve plate and a corresponding arrangement of the ventilation hole in the valve stem cause the ventilation takes place only after the vacuum-tight separation.
Die beschriebene Ventilanordnung weist auf Grund mehrfacher Beanspruchungen einen relativ hohen Verschleiß auf. Das aus Gummi oder einem anderen elastischen Material bestehende Dichtelement wird bei jeder Betätigung zweimal durchlaufen, was in kür-»The valve arrangement described has a relatively high wear due to multiple stresses. The sealing element made of rubber or another elastic material is passed through twice each time it is actuated, which results in a short ».
Π Λ r .- .·.- Λ r .-. · ·
zester Zeit zu Undich.th.eiten führt« Ein häufiger Ersatz des Dichtelements ist erforderlich» Im geöffneten Zustand strömt öl durch, die atmosphärenseitige Druckkammer in den Ölvorratsraum, wodurch das Ventil vibriert» Die ständige Vibration beansprucht außer dem Dichtelement auch die Metallteile· Durch die Berührung mit dem heißen öl sind alle Teile der Atmosphärenseite einer hohen Temperaturbeanspruchung ausgesetzt. Hinzu kommt die chemische Einwirkung des strömenden heißen Öls, Außer diesen Verschleißerscheinungen ist durch das Verstopfen der düsenartigen Einmündung der Öldruckleitung in die Druckkammer eine Störanfälligkeit zu verzeichnen.Zester time leads to Undich.th.eiten «A frequent replacement of the sealing element is required» In the open state flows through oil, the atmosphere-side pressure chamber in the oil reservoir, whereby the valve vibrates »The constant vibration claimed in addition to the sealing element and the metal parts · Through the Contact with the hot oil exposes all parts of the atmosphere side to a high temperature load. In addition, the chemical action of the flowing hot oil, Except these signs of wear is due to the clogging of the nozzle-like junction of the oil pressure line in the pressure chamber to record a susceptibility.
Komplizierte Teile wie der Stößel, der Ventilschaft und das Ventilgehäuse bedingen ebenso wie die Notwendigkeit der Kappe, der separaten Ölleitung und der separaten ölpumpe einen hohen Pertigungsaufwand·Complicated parts such as the plunger, the valve stem and the valve housing, as well as the necessity of the cap, the separate oil line and the separate oil pump, necessitate a high production cost.
Ziel der Erfindung:Object of the invention:
Die Erfindung hat den Zweck, den Verschleiß, die Störanfällig- , keit und den !Fertigungsaufwand von Absperrventilen zu senken·The purpose of the invention is to reduce the wear, the susceptibility to interference and the production costs of shut-off valves.
Darlegung des i/esens der Erfindung:Presentation of the Invention:
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Absperrventil für rotierende Vakuumpumpen zu entwickeln, das sich aus einfachen Teilen zusammensetzt, keine durch Dichtelemente gleitende Bohrungen besitzt, im geöffneten Zustand ohne Ölströmung auskommt und weder eine separate Ölleitung noch eine eigene Ölpumpe benötigt*The invention had the object of developing a shut-off valve for rotating vacuum pumps, which consists of simple parts, has no sliding through sealing elements holes, does not require oil flow in the open state and neither a separate oil pipe nor its own oil pump needed *
Die.Lösung dieser Aufgabe schließt folgende bekannten Elemente ein: eine den Ventilteller, den Stößel und eine Druckfeder aufnehmende Ventilkammer, eine den Stößel, einen Kolben und eine Druckfeder aufnehmende Druckkammer, ein Dichtelement zwischen beiden Kammern und eine in den ölführenden Teil derDie.Lösung this task includes the following known elements: a valve disc, the plunger and a compression spring receiving valve chamber, a plunger, a piston and a compression spring receiving pressure chamber, a sealing element between the two chambers and one in the oil-carrying part of the
Druckkammer mündende Öldruckleitung» Erfindungsgemäß ist vorgesehen:Pressure chamber opening oil pressure line »According to the invention:
Das Ventilgehäuse und der Stößel bestehen aus je einem Stück Rohr. Die Trennwand zwischen beiden Kammern ist als Montageelement in das Ventilgehäuse eingesetzt» Der Kolben ist mit einem Schaft versehen und sitzt verschiebbar auf den Stößel, Am Kolben ist ein Dichtelement befestigt. Als Widerlager für die Druckfeder des Kolbens ist eine durch einen Sicherungsring fixierte Scheibe auf dem druckkammerseitigen Ende des Stößels angeordnet« An dieser Scheibe anliegend ist ein Wellendichtring auf den Stößel aufgesetzt. Das druckkammerseitige Ende des Stößels ist mit einem Verschlußelement verschlossen· Die Öldruckleitung ist an den nächstgelegenen Öldruckkanal der Pumpe angeschlossen· Sie weist einen Verstopfungen ausschließenden Querschnitt auf. Der Ventilteller ist auf das ventilkammerseitige Ende des Stößels aufgesetzt. Die Druckfeder des Ventiltellers hat eine größere Federkonstante als die Druckfeder des Kolbens© Der Stößel ist in der Nähe seiner beiden Enden mit Lüftungsöffnungen versehen.The valve housing and the plunger each consist of a piece of pipe. The partition between the two chambers is used as a mounting element in the valve housing »The piston is provided with a shaft and is slidably mounted on the plunger, on the piston, a sealing element is attached. As an abutment for the compression spring of the piston, a fixed by a circlip washer on the pressure chamber side end of the plunger is arranged adjacent to this disc, a shaft seal is placed on the plunger. The end of the plunger on the pressure chamber side is closed with a closing element · The oil pressure line is connected to the nearest oil pressure channel of the pump. · It has a cross-section that excludes obstructions. The valve plate is placed on the valve chamber side end of the plunger. The pressure spring of the valve disk has a greater spring constant than the compression spring of the piston © The plunger is provided with ventilation openings near its two ends.
AusführungsbeispieliAusführungsbeispieli
In der zugehörigen Zeichnung zeigtIn the accompanying drawing shows
Figo 1 eine Schnittdarstellung des Absperrventils in SchließstellungFigo 1 is a sectional view of the shut-off valve in the closed position
Fig«, 2 eine Schnittdarstellung des Absperrventils in ÖffnungsstellungFig. 2 is a sectional view of the check valve in the open position
An der Pumpenaufnahme 1 ist die Pumpstufe 2 befestigt, die von dem Öl des Ölvorratsbehälters 3 umgeben ist. Die nicht dargestellte zu evakuierende Apparatur ist über einen Saugstutzen mit dem Saugkanal 6 verbunden. Dieser Saugkanal 6 besteht aus einem oberen Teil 5 und einem zur Pumpstufe 2 füh-At the pump intake 1, the pumping stage 2 is fixed, which is surrounded by the oil of the oil reservoir 3. The apparatus, not shown, to be evacuated is connected via a suction nozzle to the suction channel 6. This suction channel 6 consists of an upper part 5 and a pump stage 2 leading to
renden unteren Teil 7» Das Ventilgehäuse 8 des Absperrventils ist oberhalb des Ölspiegels 4 an der Pumpenaufnähme 1 befestigt,, Es besteht aus einem Stück Rohro An dieser Stelle befindet sich in der Pumpenaufnahme 1 eine den oberen Teil 5 und den unteren Teil 7 des Saugkanals 6 verbindende, den Ventilsitz 9 aufweisende zylindrische Erweiterung 10, die zusammen mit einem entsprechenden zylindrischen Raum des Ventilgehäuses 8 die Ventilkammer 11 bildet. Diese ist durch einen Führungsring 15 von der Druckkammer 14 getrennt. Der Führungsring 15 weist einen inneren und äußeren Dichtring 16 an seinen Zylinderflächen auf und ist zwischen Sicherungsringen 12; 13 eingefaßt, die in die Innenwandung des Ventilgehäuses 8 eingelassen sind. Auf dem in der Druckkammer 14 befindlichen Abschnitt des Stößels 17 ist ein Kolben 18 gleitend aufgebracht. Am Ende dieses Stößelabschnitts ist vermittels eines Sicherungsringes 19 eine Scheibe 20 fixiert, die als Widerlager für die zwischen ihr und dem Kolben 18 eingespannte Druckfeder 21 dient« Das Ventilgehäuse 8 ist nach hinten offen» Das hier befindliche Ende des Stößelrohres ist durch einen Deckel 22 als Verschlußelement vakuumdicht verschlossen. Nahe der Scheibe 20 v/eist der Stößel 17 eine Lüftungsbohrung 23 auf. An der Scheibe 20 anliegend sitzt auf dem Stößel 17 ein Wellendichtring 24. Der Kolben 18 ist mit einem Schaft 25 versehen, so daß beide Teile zusammen die Form eines Flansches annehmen,, Der Schaft 25 ist in Richtung der Scheibe 20 weisend angeordnet. Der Kolben 18 ist an seiner Zylinderfläche mit einem äußeren und in seiner'Bohrung mit einem inneren Dichtring 26 ausgestattete 'The valve housing 8 of the shut-off valve is fastened to the pump housing 1 above the oil level 4. It consists of a single piece of pipe o At this point, in the pump housing 1, there is an upper part 5 and the lower part 7 of the suction channel 6 connecting, the valve seat 9 having cylindrical extension 10 which forms the valve chamber 11 together with a corresponding cylindrical space of the valve housing 8. This is separated by a guide ring 15 of the pressure chamber 14. The guide ring 15 has an inner and outer sealing ring 16 on its cylindrical surfaces and is between locking rings 12; 13 bordered, which are embedded in the inner wall of the valve housing 8. On the located in the pressure chamber 14 portion of the plunger 17, a piston 18 is slidably applied. At the end of this tappet portion 19 is fixed by means of a retaining ring, a disc 20 which serves as an abutment for the between them and the piston 18 clamped compression spring 21 «The valve housing 8 is open to the rear» The end of the ram tube located here is by a cover 22 as Closing element sealed vacuum-tight. Near the disc 20 v / eist the plunger 17 a vent hole 23. The piston 18 is provided with a shaft 25, so that both parts together assume the shape of a flange, the shaft 25 is disposed in the direction of the disc 20 facing the disc 20 seated on the plunger 17 a shaft seal. The piston 18 is provided on its cylindrical surface with an outer and in his'Bohrung with an inner sealing ring 26 '
Nicht weit von dem Führungsring 15 besitzt das Ventilgehäuse eine Ölbohrung 27 als Einmündung der Öldruckleitung 28, die an einen Öldruckkanal für die Schmierung und Dichtung angeschlossen ist· Als zweiter Anschlag für den Kolben 18 istNot far from the guide ring 15, the valve housing has an oil bore 27 as the confluence of the oil pressure line 28, which is connected to an oil pressure passage for the lubrication and seal · As a second stop for the piston 18 is
ein Sicherungsring 33 neben der Ölbohrung 27 angeordnet.a securing ring 33 is arranged next to the oil hole 27.
Der mit einem Dichtring 29 versehene Ventilteller 30 ist auf das kolbenferne Ende des Stößels 17 so aufgesetzt, daß er nicht die Stirnfläche des Stößels 17 berührt. Er ist durch einen Stift 34 auf dem Stößel 17 fixiert. Die Rohröffnung 32 dient als zweite Lüftungsbohrung.The provided with a sealing ring 29 valve plate 30 is placed on the piston remote end of the plunger 17 so that it does not touch the end face of the plunger 17. He is fixed by a pin 34 on the plunger 17. The tube opening 32 serves as a second ventilation hole.
Das beschriebene Absperrventil weist folgende Arbeitsweise auf:The shut-off valve described has the following operation:
Figo 1 zeigt die Schließstellung bei stillstehender Vakuumpumpeβ Figo 1 shows the closed position with stationary vacuum pump β
Wird die Vakuumpumpe in Betrieb gesetzt, drückt die mit ihr gekoppelte ölpumpe auch Öl durch die Öldruckleitung 28 in die Druckkammer 14< > Der Kolben 18 wird dabei gegen den Druck der beiden Druckfedern 21; 31 bewegte D*a die Federkonstante der Druckfeder 21 erheblich kleiner als die der Druckfeder 31 ist, gleitet der Kolben 18 zunächst auf dem Stößel 17» ohne diesen zu bewegen· Erst wenn sein Schaft 25 an den V'/ellendichtring 24 anschlägt, nimmt er den Stößel 17 mit, wodurch der Ventilteller 30 vom Ventilsitz 9 abhebt» Mit der weiteren Bewe- * gung des Kolbens 18 und des Stößels 17 steigt der Anpreßdruck des Schaftes 25 auf den Wellendichtring 24O Die Lüftungsbohrung 23 ist dadurch gegen die Atmosphäre abgedichtet, verschlossen. Das Öl in der Druckkammer 14 "steht" wie in einem hydraulischen Stellzylinderο Seine Temperatur bleibt wesentlich niedriger als das die Dicht- und Schmierstellen der Pumpe passierende Öl» Da kein Öl durch die Druckkammer 14 fließt, treten keine. Vibrationen des Absperrventils auf. Die durch die inneren Dichtringe 16; 26 gleitenden Abschnitte des Stößels 17 besitzen keine Bohrungen.If the vacuum pump is put into operation, the oil pump coupled with it also presses oil through the oil pressure line 28 into the pressure chamber 14. The piston 18 is pressed against the pressure of the two compression springs 21; 31 moved D * a the spring constant of the compression spring 21 is considerably smaller than that of the compression spring 31, the piston 18 first slides on the plunger 17 »without moving it · Only when his shaft 25 abuts the V '/ ellendichtring 24, he takes the plunger 17 with, whereby the valve plate 30 lifts from the valve seat 9 With the further movement of the piston 18 * and the plunger 17, the contact pressure of the shaft 25 on the shaft seal 24 O increases the vent hole 23 is sealed against the atmosphere, sealed , The oil in the pressure chamber 14 "stands" as in a hydraulic Stelloο Its temperature remains substantially lower than the sealing and lubrication points of the pump passing oil "Since no oil flows through the pressure chamber 14, no. Vibrations of the shut-off valve on. The through the inner sealing rings 16; 26 sliding portions of the plunger 17 have no holes.
Die Öffnungsbewegung des Stößels 17 ist beendet, wenn die Summe der Kraft der Druckfedern 21; 31 gleich der durch den Öldruck bewirkten Kolbenkraft ist (Figo 2).The opening movement of the plunger 17 is completed when the sum of the force of the compression springs 21; 31 is equal to the oil pressure caused by the piston force (FIG o 2).
Beim Stillsetzen der Pumpe fällt der Öldruck in der Druckkammer 14 rasch ab„ Die Vorgänge laufen nun in umgekehrter Reihenfolge abe Zuerst drückt die Druckfeder 31 den Ventilteller 30 auf den Ventilsitz 9. Erst dann gleiten der Kolben 18 und der SchaftWhen stopping the pump, the oil pressure drops rapidly in the pressure chamber 14 "The processes now run in reverse order e First, the compression spring 31 presses the valve plate 30 on the valve seat 9. Only then the piston 18 and the shaft slide
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25 auf dem Stößel 17 und geben die Lüftungsbohrung 23 frei. Durch diese Bohrung 23 tritt Luft ein, strömt zur Rohröffnung 32, übt schon hier einen Druck auf den Ventilteller 30 aus und dringt zwischen Stößel 17 und Schaft des Ventiltellers 30 in die Ventilkammer 11. Jetzt wirkt der Atmospharendruck voll auf den Ventilteller«) Der Pumpeninnenraum wird belüftet» Dieser Vorgang läuft schlagartig ab0 25 on the plunger 17 and release the vent hole 23. Through this hole 23 enters air, flows to the tube opening 32, exerts a pressure on the valve plate 30 and penetrates between plunger 17 and shaft of the valve disk 30 into the valve chamber 11. Now, the atmospheric pressure fully acts on the valve disk «) The pump interior is vented »This process is abruptly 0
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