DD271358B5

DD271358B5 - Shut-off valve for vacuum pumps

Info

Publication number: DD271358B5
Application number: DD31434388A
Authority: DD
Inventors: Hubert Engmann; Erich Herzog; Helmut Dittmann; Karl-Heinz Sauerbrey
Original assignee: Saskia Hochvakuum Und Labortec
Priority date: 1988-04-04
Filing date: 1988-04-04
Publication date: 1996-01-25
Also published as: DD271358A1; SE8804063L; DE3838410A1; SE8804063D0

Description

Die Lösung dieser Aufgabe schließt folgende bekannte Elemente ein: eine den Ventilteller, den Stößel und eine Druckfeder aufnehmende Ventilkammer, eine den Stößel, den Kolben und eine Druckfeder aufnehmende Hubkammer, eine Trennwand zwischen beiden Kammern, ein Dichtelement, einen Belüftungskanal im Stößel und eine neben der Trennwand in die Hubkammer mündende ÖldruckleitungThe solution to this problem includes the following known elements: a valve chamber, the plunger and a compression spring receiving valve chamber, a plunger, the piston and a compression spring receiving lifting chamber, a partition between the two chambers, a sealing element, a ventilation duct in the plunger and a next the partition in the Hubkammer opening oil pressure line

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

Die Trennwand besteht nur aus einem festen Material und weist eine Gleitbohrung für den Stößel auf. Auf dem in der Ventilkammer befindlichen Abschnitt des Stößels ist ein Druckring im Abstand des Hubweges von der Trennwand fest angeordnet. Das Dichtelement ist ein an dem Druckring anliegender Dichtring. Neben der Trennwand ist in der Hubkammer eine mit einer Düse bestückte, zweite Ölablaßbohrung vorgesehen.The partition consists only of a solid material and has a sliding bore for the plunger. On the located in the valve chamber portion of the plunger, a pressure ring at a distance of the stroke of the partition is fixed. The sealing element is a fitting to the pressure ring sealing ring. In addition to the partition, a second oil drain hole equipped with a nozzle is provided in the lifting chamber.

embodiment

In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:In the accompanying drawings 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 die Pumpenaufnahme 1 ist die Pumpstufe 2 befestigt, die vom Öl des Ölgehäuses 3 umgeben ist. Die nicht dargestellte zu evakuierende und vakuumdicht abzuschließende Apparatur ist über einen Saugstutzen mit dem aus dem unteren Teil 6 und dem oberen Teil 7 bestehenden Saugkanal 5 angeschlossen. Der Saugkanal 5 steht mit der Pumpstufe 2 in Verbindung. Das Ventilgehäuse 8 ist mittels des Rundringes 9 dicht an der Pumpenaufnahme 1 befestigt. An dieser Stelle befindet sich in der Pumpenaufnahme 1 eine den oberen Teil 7 und den unteren Teil 6 des Saugkanals 5 verbindende, den Ventilsitz 11 aufweisende zylindrische Erweiterung, die zusammen mit einem entsprechenden zylindrischen Raum des Ventilgehäuses 8 die Ventilkammer 10 bildet. Diese ist durch die aus einem festen Material bestehende Trennwand 12 von der Hubkammer 13 des Ventilgehäuses 8 getrennt. Die Trennwand 12 weist eine Gleitbohrung 15 für den Ventilstößel 14 auf. Auf dem in der Ventilkammer 10 gelegenen Abschnitt des Stößels 14 ist ein Druckring 16 in einem Abstand von der Trennwand 12 befestigt, der dem Hubweg entspricht. Der Trennwand 12 zugewandt liegt an dem Druckring 16 ein Dichtring 17 mit Rundprofil an. Das hubkammerseitige Ende des Stößels 14 ist mit einem Kolben 18 versehen. Durch ihn wird die Hubkammer 13 in einem ölgef üllten Teil 13' und einem ölfreien Teil 13" getrennt. An dem hinteren Teil des Ventilgehäuses 8 ist ein Bügel 19 befestigt, der als Widerlager für eine auf den Kolben 18 wirkende Druckfeder 20 dient. Eine der Schmierung der Pumpe und der Ventilbetätigung dienende Öldruckleitung 21 mündet neben derTrennwand 12indenTeil 13'der Hubkammer 13. Ihr gegenüber befindet sich eine zweite Ölablaßbohrung 22, die mit einer Düse 23 bestückt ist. Die erste Ölablaßbohrung 24 liegt nahe des stirnseitigen Endes der Hubkammer 13. Sie stellt die Mündung einer nicht dargestellten Versorgungsleitung zur Schmierung der Pumpstufe 2 dar. Der Abstand zwischen der Öldruckleitung 21 und der Ölablaßbohrung 24 macht einen Kolbenhub aus. Auf das ventilkammerseitige Ende des Stößels 14 ist der Ventilteller 25 mit seinem Schaft 26 aufgeschoben. Er ist mit einem Rundring 27 als Dichtelement ausgestattet. Das genannte Stößelende ist mit einer breiten Ringnut 28 versehen, in die eine Bügelfeder 29 als Sicherungselement eingreift. Die Bügelfeder 29 hat ihren Sitz etwa in der Mitte des Schaftinneren. Hierdurch ist der Ventilteller 25 axial verschiebbar auf dem Stößel 14 angeordnet. Zwischen dem Ventilteller 25 und derTrennwand 12 ist eine Druckfeder 30 eingelegt.To the pump holder 1, the pumping stage 2 is fixed, which is surrounded by the oil of the oil housing 3. The not shown to be evacuated and vacuum-sealed device is connected via a suction with the existing of the lower part 6 and the upper part 7 suction channel 5. The suction channel 5 is in communication with the pumping stage 2. The valve housing 8 is fastened by means of the circular ring 9 close to the pump receptacle 1. At this point, in the pump receptacle 1 is a the upper part 7 and the lower part 6 of the suction channel 5 connecting, the valve seat 11 having cylindrical extension which forms the valve chamber 10 together with a corresponding cylindrical space of the valve housing 8. This is separated by the existing of a solid material partition 12 of the lifting chamber 13 of the valve housing 8. The partition wall 12 has a sliding bore 15 for the valve tappet 14. On the located in the valve chamber 10 portion of the plunger 14, a pressure ring 16 is fixed at a distance from the partition wall 12, which corresponds to the stroke. The partition wall 12 facing the pressure ring 16 is a sealing ring 17 with a round profile. The hubkammerseitige end of the plunger 14 is provided with a piston 18. The lifting chamber 13 is separated by it in an oil-filled part 13 'and an oil-free part 13 "A bracket 19, which serves as an abutment for a compression spring 20 acting on the piston 18, is fastened to the rear part of the valve housing 8 Lubrication of the pump and the valve actuation oil pressure line 21 opens next to the partition wall 12 in the part 13 'of the lifting chamber 13. Opposite there is a second oil drain hole 22 which is equipped with a nozzle 23. The first oil drain hole 24 is located near the front end of the Hubkammer 13. Sie represents the mouth of a supply line (not shown) for lubricating the pumping stage 2. The distance between the oil pressure line 21 and the oil drain hole 24 constitutes a piston stroke Round ring 27 equipped as a sealing element. The said ram end is with a wide Annular groove 28 provided, in which a bow spring 29 engages as a fuse element. The bow spring 29 has its seat approximately in the middle of the shaft interior. As a result, the valve disk 25 is arranged axially displaceably on the plunger 14. Between the valve plate 25 and the partition wall 12, a compression spring 30 is inserted.

In den Stößel 14 ist ein Belüftungskanal eingearbeitet, der sich aus einem radialen Abschnitt 31 und einem axialen Abschnitt 32 zusammensetzt. Der radiale Abschnitt 31 ist so angeordnet, daß er sich in der Schließstellung des Stößels 14 in der Ventilkammer 10, in der Öffnungsstellung in der Hubkammer 13 befindet. In das Ende des axialen Abschnitts 32 ist eine Düse 33 eingefügt.In the plunger 14, a ventilation channel is incorporated, which is composed of a radial portion 31 and an axial portion 32. The radial portion 31 is arranged so that it is in the closed position of the plunger 14 in the valve chamber 10, in the open position in the lifting chamber 13. In the end of the axial portion 32, a nozzle 33 is inserted.

Der maximale Ölspiegel 4 liegt unterhalb des Ventilgehäuses 8. Das beschriebene Absperrventil hat folgende Funktionsweise: Wird die Pumpe in Betrieb gesetzt, fördert die nicht dargestellte, in die Rotorwelle integrierte Ölpumpe eine definierte Ölmenge über die Öldruckleitung 21 in den ölgefüllten Teil 13' der Hubkammer 13. Durch den Öldruck bewegt sich der Kolben 18 und mit ihm der Stößel 14 entgegen der Kraft der Druckfeder 20. Der Hub ist beendet, wenn der Kolben 18 den Ölablauf über die Ölablaßbohrung 24 freigibt. Das auslaufende Öl fließt über die Ölversorgungsleitung zur Pumpstufe 2 und von dort in den Ölvorrat des Ölgehäuses 3. Bei laufender Pumpe bleibt der Kolben 18 in dieser Stellung (Fig. 2). Im einzelnen laufen folgende Vorgänge ab: Der Stößel 14 gleitet in seiner ersten Bewegungsphase im Schaft 26 des Ventiltellers 25. Durch die Kraft der Druckfeder 30 bleibt der Ventilteller 25 auf den Ventilsitz 11 angepreßt. Zum Schluß dieser Bewegungsphase gelangt der radiale Abschnitt 31 des Belüftungskanals durch die Trennwand 12 in die Hubkammer 13. Damit ist die Verbindung der Ventilkammer 10 mit dem Hubraum 13 und somit mit der Atmosphäre des Ölgehäuses 3 unterbrochen. Es entsteht eine Verbindung zwischen dem ölgefüllten Teil 13' und dem ölfreien Teil 13", was zur Folge hat, daß nun zusätzlich Öl über den Belüftungskanal abfließt. Damit die Öldruckminderung nicht zu stark wird, ist der Düse 33 ein bestimmter Durchmesser gegeben worden. Sie wirkt somit auch als Reduzierdüse.The maximum level of oil 4 is below the valve housing 8. The shut-off valve described has the following operation: If the pump is put into operation, not shown, integrated in the rotor shaft oil pump promotes a defined amount of oil through the oil pressure line 21 in the oil-filled part 13 'of the Hubkammer 13th By the oil pressure, the piston 18 and with it the plunger 14 moves against the force of the compression spring 20. The stroke is completed when the piston 18 releases the oil drain through the oil drain hole 24. The leaking oil flows via the oil supply line to the pumping stage 2 and from there into the oil reservoir of the oil housing 3. When the pump is running, the piston 18 remains in this position (FIG. 2). In detail, the following operations take place: The plunger 14 slides in its first phase of movement in the shaft 26 of the valve disk 25. By the force of the compression spring 30, the valve plate 25 is pressed onto the valve seat 11. At the end of this phase of movement of the radial section 31 of the ventilation duct passes through the partition wall 12 in the lifting chamber 13. Thus, the connection of the valve chamber 10 with the displacement 13 and thus with the atmosphere of the oil housing 3 is interrupted. The result is a connection between the oil-filled part 13 'and the oil-free part 13 ", with the result that now additional oil drains through the ventilation channel.To the oil pressure reduction is not too strong, the nozzle 33 has been given a certain diameter thus acts as a reducing nozzle.

In der zweiten Bewegungsphase des Stößels 14 wird der Ventilteller 25 mitgenommen, wodurch er gegen den Druck der Druckfeder 30 vom Ventilsitz 11 abgehoben wird. Somit ist die Verbindung von der Apparatur zur Pumpstufe 2 über den Saugkanal 5 teilweise hergestellt. Am Schluß des Kolben- und Stößelhubes drückt der Druckring 16 den Dichtring 17 fest gegen die Trennwand 12. Ventilkammer 10 und Hubkammer 13 sind nun vakuumdicht voneinander getrennt. Erst jetzt ist das Ventil vollständig geöffnet (Fig. 2).In the second movement phase of the plunger 14 of the valve plate 25 is taken, whereby it is lifted against the pressure of the compression spring 30 from the valve seat 11. Thus, the connection from the apparatus to the pumping stage 2 via the suction channel 5 is partially made. At the end of the piston and ram stroke, the pressure ring 16 presses the sealing ring 17 firmly against the partition 12. Valve chamber 10 and lifting chamber 13 are now vacuum-tightly separated from each other. Only now is the valve fully open (Fig. 2).

Wird die Pumpe abgestellt, oder erfolgt der Stillstand durch eine Störung, so laufen die Vorgänge in umgekehrter Reihenfolge ab. Die Förderleistung der Ölpumpe und damit der Öldruck im ölgefüllten Teil 13' der Hubkammer 13 gehen auf Null zurück. Auf den Stößel 14 wirken an beiden Enden Kräfte, die ihn sehr schnell in die Schließstellung bewegen: die Druckfeder 20 über den Kolben 18 und die Druckfeder 30 über den Ventilteller 25. Zuerst hebt der Dichtring 17 von derTrennwand 12 ab, wodurch die vakuumdichte Trennung zwischen Ventilkammer 10 und der Hubkammer 13 aufgehoben wird. Durch das Spiel der Gleitbohrung 15 wird Öl aus der Hubkammer 13 abgesaugt, welches über die Ventilkammer 10 und den unteren Teil 6 in die Pumpstufe 2 gelangt. Dieser Vorgang wirkt beschleunigend auf den Schließvorgang. Das übrige Öl des ölgefüllten Teiles 13'If the pump is switched off, or if the standstill is due to a fault, the processes take place in the reverse order. The capacity of the oil pump and thus the oil pressure in the oil-filled part 13 'of the Hubkammer 13 go back to zero. On the plunger 14 act at both ends forces that move him very quickly to the closed position: the compression spring 20 via the piston 18 and the compression spring 30 via the valve plate 25. First, the sealing ring 17 lifts off from the partition wall 12, whereby the vacuum-tight separation between Valve chamber 10 and the lifting chamber 13 is released. By the game of the sliding bore 15 oil is sucked out of the lifting chamber 13, which passes through the valve chamber 10 and the lower part 6 in the pumping stage 2. This process has an accelerating effect on the closing process. The remaining oil of the oil-filled part 13 '

wird durch die Ölablaßbohrung 22 und die Düse 23 sowie durch den Belüftungskanal 31,32,33 herausgedrückt, da der Ölrückfluß über die Öldruckleitung 21 gesperrt ist. Bevor der radiale Abschnitt 31 des Belüftungskanals durch die Gleitbohrung 15 hindurchgetreten ist, setzt der Ventilteller 25 auf den Ventilsitz 11 auf. Gelangt der radiale Abschnitt 31 in die Ventilkammer 10, so tritt eine schlagartige Belüftung der Ventilkammer 10, des unteren Teils 6 des Saugkanals 5 und der Pumpstufe 2 ein. Der jetzt in der Pumpe herrschende Atmosphärendruck bewirkt den größten Anteil des Anpreßdruckes des Ventiltellers 25 auf den Ventilsitz 11. Der Schließvorgang ist beendet, wenn der Stößel 14 vollständig in den Schaft 26 eingeschoben ist (Fig. 1). Jetzt drückt auch die Druckfeder 20 über den Kolben 18 und den Stößel 14 auf den Ventiltelleris pushed out through the oil drain hole 22 and the nozzle 23 and through the ventilation channel 31,32,33, since the oil reflux is blocked via the oil pressure line 21. Before the radial section 31 of the ventilation channel has passed through the sliding bore 15, the valve disk 25 is seated on the valve seat 11. When the radial section 31 reaches the valve chamber 10, a sudden ventilation of the valve chamber 10, the lower part 6 of the suction channel 5 and the pumping stage 2 occurs. The now prevailing in the pump atmospheric pressure causes the largest proportion of the contact pressure of the valve disk 25 on the valve seat 11. The closing operation is completed when the plunger 14 is fully inserted into the shaft 26 (Fig. 1). Now presses the compression spring 20 via the piston 18 and the plunger 14 on the valve disk

Claims

Shut-off valve for vacuum pumps with a valve chamber, the plunger and a compression spring receiving valve chamber, a plunger, the piston and a compression spring receiving lifting chamber, a partition between the two chambers, a sealing element, a ventilation channel in the plunger and one adjacent to the partition in the Hubkammer emptying Oil pressure line, characterized in that the dividing wall (12) consists only of a solid material and has a sliding bore (15) for the plunger (14), on the portion of the plunger (14) located in the valve chamber (10) a pressure ring (16 ) at the distance of the stroke of the partition (12) is fixed, the sealing element is a on the pressure ring (16) fitting sealing ring (17) and in addition to the partition (12) in the lifting chamber (13) with a nozzle (23) stocked, second oil drain hole (22) is provided.

For this

2 pages drawings

Field of application of the invention

The invention relates to a shut-off valve with automatic ventilation device for vacuum pumps, preferably oil-sealed rotary vane vacuum pumps.

Characteristic of the known state of the art

Mechanical vacuum pumps, for the purpose of lubrication, receive 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 connected evacuated apparatus due to the pressure difference between the atmosphere and the 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 the engine power is not sufficient. 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 described in the patent DE 673 497, the DE-OS 2 451 685 and the DD patents 131 487, 205 219 and 221 508 A1. In DD-PS 131487 a shut-off valve is shown, which is actuated by a directly coupled to the rotor shaft oil pump so that a sudden ventilation of the pump interior occurs after the vacuum pump and apparatus have been vacuum-tight separated. 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, the bore of which is pushed through this sealing element during the closing process 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.

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. Due to the pressurization, the sealing element brakes the plunger during the closing process, which has an increased Luftschluck atsf the vacuum side and thus a strong deterioration of the vacuum result. In the shut-off valve according to DDPS 221 508 Al, the valve housing and the plunger each consist of a single 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 plunger. As an abutment for its compression spring fixed by a circlip washer is arranged on the hubkammerseitigen end of the plunger, on the other end of the valve plate is immovably placed. Near the ends of the ram has vents.

The shut-off valve described has significantly more sealing elements than the previously described. As a result, its susceptibility to failure due to leaks is great. It is composed of more individual parts, which represents a high design effort. Since the closing process is effected solely by the compression spring of the valve disk, it is relatively slow. The result is an enlarged air swallow and a worse vacuum.

Object of the invention

The invention has the purpose of reducing the susceptibility due to leaks, to improve the quality of the vacuum in the connected apparatus and to reduce the design effort.

Explanation of the essence of the invention

The invention has for its object to develop a shut-off valve for pressure oil lubricated rotary vane vacuum pumps, which has no dynamically stressed sealing elements, is composed of a few individual parts and closes very quickly.