DD221508B3

DD221508B3 - BREAKING VALVE FOR VACUUM PUMPS

Info

Publication number: DD221508B3
Application number: DD26038984A
Authority: DD
Inventors: Zwetko Zwetkow
Original assignee: Zwetko Zwetkow
Priority date: 1984-02-29
Filing date: 1984-02-29
Publication date: 1992-12-24
Also published as: DD221508A1; DE3436849C2; DE3436849A1

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application 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.

Characteristic of the known technical solutions

Mechanische Vakuumpumpen erhalten zum Zwecke ihrer Schmierung spezielles Öl aus einem Ölvorratsraum über entsprechende Öffnungen und Kanäle. Nach Stillstand der Pumpen kann auf Grund des Druckunterschiedes zwischen Atmosphäre und Vakuum im Pumpeninneren 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 beschriften worden. Ein bekanntes Prinzip besteht darin, den Saugkanal durch ein druckabhängig gesteuertes Absperrorgan zu verschließen. Ausführungen dieses Prinzips sind in der Patentschrift des Deutschen Reiches Nr. 673497, der DE-OS 2451 685 und den DD-PS 131487; 205219 beschrieben.Mechanical vacuum pumps, for the purpose of lubrication, receive special oil from an oil reservoir via respective ports and channels. After the pumps have stopped, oil or air can penetrate through these connections into the vacuum pump and into the equipment connected to the pump due to the pressure difference between atmosphere and vacuum inside the pump. This can lead to improper ventilation or contamination of the equipment. In addition, there is a risk that the vacuum pump, in the interior of which oil was pressed, no longer starts, since this engine power is insufficient or over-dimensioning of the engine is necessary. To solve this problem, different ways have been labeled. A known principle is to close the suction channel by a pressure-dependent controlled shut-off. Embodiments of this principle are in the patent of the German Reich No. 673497, DE-OS 2451 685 and DD-PS 131487; 205219 described.

In der DD-PS 131487 wird ein Absperrventil beschrieben, welches ohne Hilfsventil von einer mit der Rotorwelle direkt gekoppelten Ölpumpe so betätigt wird, daß, 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 dieses 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 131487 a shut-off valve is described, which is operated without auxiliary valve by a directly coupled to the rotor shaft oil pump so that after the 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, has a ventilation channel whose bore is pushed during closing by this sealing element on the vacuum side and causes a sudden ventilation of the pump interior. A valve plate arranged on the vacuum side 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 kürzester Zeit zu Undichtheiten führt. Ein häufiger Ersatz des Dichtelements ist erforderlich. Im geöffneten Zustand strömt ÖlThe valve arrangement described has a relatively high wear due to multiple stresses. The existing rubber or other elastic material sealing element is run twice each time, resulting in leaks in no time. Frequent replacement of the sealing element is required. When open, oil flows

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.through the atmosphere-side pressure chamber into the oil reservoir, causing the valve to vibrate. The constant vibration claimed in addition to the sealing element and the metal parts. Due to the contact with the hot oil, all parts of the atmosphere side are exposed to high temperature stress. Added to this is the chemical action of the flowing hot oil. Apart from 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 Fertigungsaufwand.Complicated parts such as the plunger, the valve stem and the valve housing require as well as the need for the cap, the separate oil line and the separate oil pump high production costs.

Object of the invention

Die Erfindung hat den Zweck, den Verschleiß, die Störanfälligkeit und den Fertigungsaufwand von Absperrventilen zu senken.The invention has the purpose to reduce the wear, the susceptibility and the manufacturing cost of shut-off valves.

Explanation of the essence 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. Die Lösung dieser Aufgabe schließt folgende bekannte Elemente ein: eine den Ventilteller, den Stößel und eine Druckfeder aufnehmende Ventilkammer, eine den Stößel, einen Kolben und eine Druckfeder aufnehmende Druckkammer, einen axialen Belüftungskanal und Lüftungsbohrungen im Stößel, ein Dichtelement zwischen beiden Kammern und eine in den ölführenden Teil der Druckkammer mündende ÖldruckleitungThe invention had the object of developing a shut-off valve for rotary vacuum pumps, which is composed 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 still requires its own oil pump. The solution to this problem includes the following known elements: a valve chamber, the plunger and a compression spring receiving valve chamber, a plunger, a piston and a compression spring receiving pressure chamber, an axial ventilation duct and ventilation holes in the plunger, a sealing element between the two chambers and a in the oil-carrying part of the pressure chamber opening oil pressure line

Erfindungsgemäß ist vorgesehen: According to the invention, it is provided:

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 Wellendichtung 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 wall 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 retaining ring washer is arranged on the pressure chamber side end of the plunger. At this disc fitting a shaft seal is placed on the plunger. The pressure chamber-side end of the plunger is closed by a closure element. The oil pressure line is connected to the nearest oil pressure channel of the pump. It has a blockage excluding cross-section. The valve plate is placed on the valve chamber side end of the plunger. The compression spring of the valve disk has a larger spring constant than the compression spring of the piston. The pestle is provided with vents near its two ends.

Das erfindungsgemäße Auslaßventil weist folgende vorteilhaften Wirkungen auf: Der Fertigungsaufwand für das Ventil ist reduziert. Ventilgehäuse und Stößel müssen einer nur geringen Bearbeitung unterzogen werden. Die Trennwand ist aus Standardteilen zusammensetz- und leicht montierbar. Es gleiten weder Lüftungsbohrungen durch Dichtelemente noch der Betätigungskolben über Ölabfluß-oderÖlzuflußöffnungen. Dadurch ist ein geringer Verschleiß von Dichtelement und Kolben zu verzeichnen. Das Öl in der Druckkammer „steht", es fließt durch sie kein Öl. Auf Grund dessen entfallen Vibrationen und mit ihnen mechanische Beanspruchungen der Dichtungen und Metallteile. Außerdem fehlen chemische Einwirkungen des strömenden heißen Öls; die Temperaturbeanspruchung ist wesentlich niedriger. Eine eigene Ölpumpe und eine separate Ölleitung sind überflüssig.The exhaust valve according to the invention has the following advantageous effects: The manufacturing cost of the valve is reduced. Valve body and plunger must undergo only minor processing. The partition is composed of standard parts and easy to install. There are neither ventilation holes through sealing elements nor the actuating pistons over oil drain or oil supply openings. As a result, a slight wear of the sealing element and piston is recorded. The oil in the pressure chamber "stands", it flows through them no oil.This eliminates vibration and thus mechanical stress on the seals and metal parts.No chemical effects of the flowing hot oil are missing, the temperature stress is much lower a separate oil line are superfluous.

embodiment

In der zugehörigen Zeichnung zeigenIn the accompanying drawing show

Fig. 1: eine Schnittdarstellung des Absperrventils in Schließstellung Fig. 2: eine Schnittdarstellung des Absperrventils in Öffnungsstellung.Fig. 1: a sectional view of the shut-off valve in the closed position Fig. 2: a sectional view of the shut-off 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 führenden unteren Teil 7. Das Ventilgehäuse 8 des Absperrventils ist oberhalb des Ölspiegels 4 an der Pumpenaufnahme 1 befestigt. Es besteht aus einem Stück Rohr. 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 weist der Stößel 17 eine Lüftungsbohrung 23 auf. An der Scheibe 20 anliegend sitzt auf dem Stößel 17 ein Wellendichtung 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 ausgestattet.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 lower part 7 leading to the pumping stage 2. The valve housing 8 of the shut-off valve is fastened to the pump receptacle 1 above the oil level 4. It consists of a piece of pipe. At this point, in the pump receptacle 1 is a the 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 a disc 20 is fixed by means of a retaining ring, which serves as an abutment for the clamped between her and the piston 18 compression spring 21. The valve housing 8 is open to the rear. The end of the ram pipe located here is closed vacuum-tight by a cover 22 as a closure element. Near the disc 20, the plunger 17 has a ventilation hole 23. On the disc 20 fitting sits on the plunger 17, a shaft seal 24. The piston 18 is provided with a shaft 25 so that both parts together assume the shape of a flange. The shaft 25 is arranged pointing in the direction of the disk 20. The piston 18 is provided on its cylindrical surface with an outer and in its bore with an inner sealing ring 26.

Nicht weit von dem Führungsring 15 besitzt das Ventilgehäuse 8 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 ist ein Sicherungsring 33 neben der Ölbohrung 27 angeordnet. 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 LüftungsbohrungNot far from the guide ring 15, the valve housing 8 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, a securing ring 33 is arranged next to the oil hole 27. 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: Fig. 1: zeigt die Schließstellung bei stillstehender Vakuumpumpe. The shut-off valve described has the following operation: FIG. 1: shows the closed position when the vacuum pump is stationary.

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 bewegt. Da 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 Wellendichtring 24 anschlägt, nimmt er den Stößel 17 mit, wodurch der Ventilteller 30 vom Ventilsitz 9 abhebt. Mit der weiteren Bewegung des Kolbens 18 und des Stößels 17 steigt der Anpreßdruck des Schaftes 25 auf den Wellendichtring 24. Die Lüftungsbohrung 23 ist dadurch gegen die Atmosphäre abgedichtet, verschlossen. Das Öl in der Druckkammer 14 „steht" wie in einem hydraulischen Stellzylinder. Seine Temperatur bleibt wesentlich niedriger als von dem Dicht- und Schmierstellen der Pumpe passierenden 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. Die Öffnungsbewegung des Stößels 17 ist beendet, wenn die Summe der Kraft der Druckfedern 21; 31 gleich der durch den Öldruck bewirkten Kolbenkraft ist (Fig. 2).If the vacuum pump is put into operation, the oil pump coupled to 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 moves. Since 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 against the shaft seal 24, he takes the plunger 17, whereby the valve disc 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 increases to the shaft seal 24. The vent hole 23 is thereby sealed against the atmosphere, sealed. The oil in the pressure chamber 14 "stands" as in a hydraulic actuator cylinder, its temperature remains substantially lower than the oil passing from the seal and lubrication points of the pump, since no oil flows through the pressure chamber 14, no vibrations of the shut-off valve The opening movement of the plunger 17 is terminated when the sum of the force of the compression springs 21, 31 is equal to the piston force caused by the oil pressure (Figure 2).

Beim Stillsetzen der Pumpe fällt der Öldruck in der Druckkammer 14 rasch ab. Die Vorgänge laufen nun in umgekehrter Reihenfolge ab. Zuerst drückt die Druckfeder 31 den Ventilteller 30 auf den Ventilsitz 9. Erst dann gleiten der Kolben 18 und der Schaft 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 Atmosphärendruck voll auf den Ventilteller. Der Pumpeninnenraum wird belüftet. Dieser Vorgang läuft schlagartig ab.When stopping the pump, the oil pressure in the pressure chamber 14 drops rapidly. The processes now run in reverse order. First, the compression spring 31 presses the valve disk 30 on the valve seat 9. Only then the piston 18 and the shaft 25 slide on the plunger 17 and release the vent hole 23. Through this hole 23 enters air, flows to the pipe opening 32, exerts a pressure on the valve disk 30 and penetrates between the 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 ventilated. This process is abrupt.

Documents considered:

DD 37535, F16 K 35/02 DE-OS 2315045, F16 K 35/02 DE-PS 205 219, F 04 C 29/02 DE-OS 2451685, F 04 C 29/02DD 37535, F16 K 35/02 DE-OS 2315045, F16 K 35/02 DE-PS 205 219, F 04 C 29/02 DE-OS 2451685, F 04 C 29/02

Claims

1. shut-off valve for vacuum pumps with a valve plate, the plunger and a compression spring receiving valve chamber, a plunger, a piston and a compression spring receiving pressure chamber, an axial ventilation duct and ventilation holes in the plunger, a sealing element between the two chambers and one in the oil-carrying part of the Pressure chamber opening oil pressure line, characterized in that the valve housing (8) and the plunger (17) each consist of a piece of pipe, the partition between the two chambers (11; 14) is inserted as a mounting element (15) in the valve housing (8), the piston (18) is provided with a shaft (25) and slidably mounted on the plunger (17), on the piston (18) a sealing element (26) is fixed, as an abutment for the compression spring (21) of the piston (18) by a retaining ring (19) fixed disc (20) on the pressure chamber side end of the plunger (17) is arranged, at this disc (20) fitting a shaft seal ( 24) is placed on the plunger (17), the pressure-chamber-side end of the plunger (17) is closed with a closure element (22), the oil pressure line (28) is connected to the nearest oil pressure channel of the pump and has a cross-section excluding cross-section, the valve plate (30) is fitted on the valve chamber side end of the plunger (17), the compression spring (31) of the valve disk (30) has a greater spring constant than the compression spring (21) of the piston (18) and the plunger (17) in the vicinity of its two Ends with ventilation holes (23; 32) is provided.

2. shut-off valve for vacuum pumps according to item 1, characterized in that the mounting element between a locking rings (12; 13) rimmed guide ring (15) having an inner and an outer sealing ring (16).

3. shut-off valve for vacuum pumps according to item 1 and 2, characterized in that the piston (18) has an inner and an outer sealing ring (26).

4. shut-off valve for vacuum pumps according to item 1 to 3, characterized in that the valve disc (30) is not completely pushed onto the plunger (17) and the valve chamber side vent opening through the tube opening (32) of the plunger (17) is formed.

5. Shut-off valve for vacuum pumps according to item 1 to 4, characterized in that as the second stop for the piston (18), a securing ring (33) adjacent to the oil hole (27) is arranged.