DD283190A5 - MULTI-STAGE VACUUM PUMP - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Vakuumpumpe zur Erzeugung von Fein- und Hochvakuum. Die bevorzugten Anwendungsgebiete sind unter anderem die Vakuumtrocknung, die Vakuumimpraegnierung, die thermische Bearbeitung unter Vakuum und das Entgasen unter Vakuum. Ziel und Aufgabe bestehen darin, das Saugvermoegen durch die Nutzung aller Arbeitsraeume der Pumpstufen wesentlich zu erhoehen. Erfindungsgemaesz sind die Saugseite der ersten Pumpstufe ueber eine erste Leitung und die Saugseite der zweiten Pumpstufe ueber eine zweite Leitung, in welcher ein UEberdruckventil angeordnet ist, unmittelbar mit dem Saugstutzen verbunden.{Vakuumpumpe, mehrstufig; Fein- und Hochvakuum; Saugvermoegen; Pumpstufe; Saugseite; Saugstutzen; UEberdruckventil; Vakuumtrocknung; Vakuumimpraegnierung; thermische Bearbeitung; Entgasen}The invention relates to a multi-stage vacuum pump for generating fine and high vacuum. The preferred fields of application include vacuum drying, vacuum impregnation, thermal processing under vacuum and degassing under vacuum. Goal and task are to increase the Saugvermoegen by the use of all workrooms of the pumping stages significantly. According to the invention, the suction side of the first pumping stage via a first line and the suction side of the second pumping stage via a second line, in which an overpressure valve is arranged, are connected directly to the suction nozzle. Fine and high vacuum; pumping speed; Pump stage; suction side; suction; Pressure relief valve; Vacuum drying; Vakuumimpraegnierung; thermal processing; Degas}
Description
Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Vakuumpumpe zur Erzeugung von Fein- und Hochvakuum, deren Saugseite der ersten Stufe über eine Verbindungsleitung mit der Auslaßseite der zweiten Stufe verbunden ist.The invention relates to a multi-stage vacuum pump for generating fine and high vacuum, the suction side of the first stage is connected via a connecting line to the outlet side of the second stage.
Die mehrstufige Vakuumpumpe kann in Industrie und Labor gleichermaßen eingesetzt werden, wobei die bevorzugten Anwendungsgebiete die Vakuumtrocknung, die Vakuumimprägnierung, die thermische Bearbeitung unter Vakuum, das Entgasen unter Vakuum und die Vorvakuumerzeugung für Öl- und Quecksilberdiffusionspumpen sind.The multi-stage vacuum pump can be used in industry and laboratory alike, with the preferred applications being vacuum drying, vacuum impregnation, vacuum thermal processing, vacuum degassing and pre-vacuum generation for oil and mercury diffusion pumps.
Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art
Bekannt ist eine mehrstufige Vakuumpumpe, insbesondere Drehkolbenpumpe, bestehend aus zwei Vakuumstufen. Die Saugseite der ersten Stufe steht über eine Verbindungsleitung mit der Auslaßseite der zweiten Vakuumstufe in Verbindung. Über einen Saugstutzen erfolgt die Verbindung der zweiten Saugstufe zu dem zu evakuierenden Raum (DD-WP 62638). Nachteilig bei dieser Lösung ist das relativ geringe Saugvermögen, bedingt durch die einseitige Anordnung des Saugstutzens an einer Pumpstufe.A multistage vacuum pump is known, in particular rotary lobe pump, consisting of two vacuum stages. The suction side of the first stage communicates via a connecting line with the outlet side of the second vacuum stage. Via a suction connection, the connection of the second suction stage to the room to be evacuated (DD-WP 62638). A disadvantage of this solution is the relatively low pumping speed, due to the one-sided arrangement of the suction at a pumping stage.
Weiterhin ist eine mehrstufige Vakuumpumpe bekannt, die im wesentlichen aus einem Gehäuse, einer Trennscheibe und einem Rotorsystem zweier voneinander getrennter Pumpstufen besteht (EP-PS 0198936).Furthermore, a multi-stage vacuum pump is known, which consists essentially of a housing, a cutting disc and a rotor system of two separate pumping stages (EP-PS 0198936).
Aus der DE-OS 3710782 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abpumpen von Dämpfen und/oder dampfhaltigen Gemischen und/oder Gas-Dampf-Gemischen oder dgl. Medien bekannt, wobei im wesentlichen mehrere Pumpen bzw. Pumpstufen verwendet werden, die in Reihe geschaltet sind.From DE-OS 3710782 a method and an apparatus for pumping out vapors and / or vapor-containing mixtures and / or gas-vapor mixtures or the like. Media is known, wherein substantially more pumps or pumping stages are used, which are connected in series are.
Nachteilig an diesen bekannten Lösungen mit mehrstufigen und/oder Pumpenkombinationen ist, daß die Leistung, d.h. das Saugvermögon der mehrstufigen Pumpen bzw. Pumpenkombinationen allein durch das Saugvermögen der ersten Stufe entschieden wird. Dabei ist der Saugstutzen unmittelbar nur mit der ersten Stufe verbunden und die nachfolgenden Stufen sorgen nur dafür, daß die Kompressionsseite der ersten Stufen entlastet und dadurch ein höherer Enddruck erreicht wird. Alle nachfolgenden Stufen haben deshalb keinen Einfluß auf das Saugvermögen der Pumpen bzw. Pumpenkombinationen. Das Masse-Leistungsverhältnis ist daher nicht zufriedenstellend.A disadvantage of these known solutions with multi-stage and / or pump combinations is that the power, i. the Saugvermögon the multi-stage pumps or pump combinations is decided solely by the pumping speed of the first stage. The suction nozzle is directly connected only to the first stage and the subsequent stages only ensure that the compression side of the first stages relieved and thereby a higher discharge pressure is achieved. All subsequent stages therefore have no influence on the pumping speed or pump combinations. The mass / power ratio is therefore not satisfactory.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine mehrstufige Vakuumpumpe zu schaffen, durch die das Saugvermögen mehrstufiger Pumpen bzw. Pumpenkombinationen wesentlich erhöht wird, welches aber ohne bzw. mit vergleichsweise geringer Erhöhung der Baugröße und des Material- und Arbeitszeitaufwandes realisiert wird.The object of the invention is to provide a multi-stage vacuum pump, by which the pumping speed of multi-stage pumps or pump combinations is substantially increased, but which is realized without or with a relatively small increase in size and the material and labor costs.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine mehrstufige Vakuumpumpe zu sntwickeln, in der alle Arbeitsräume der Pumpstufen zur Erhöhung des Saugvermögens genutzt werden, wobei die benötigte Antriebsenergie nicht oder nur unwesentlich erhöht wird.The object of the invention is to develop a multi-stage vacuum pump in which all working spaces of the pump stages are used to increase the pumping speed, the required drive energy not being increased or only marginally increased.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Saugseite der ersten Pumpstufe über eine erste Leitung und die Saugseite der zweiten Pumpstufe über eine zweite Leitung, in welcher ein Überdruckventil angeordnet ist, unmittelbar mit dem Saugstutzen verbunden sind.According to the invention the object is achieved in that the suction side of the first pumping stage via a first line and the suction side of the second pumping stage via a second line, in which a pressure relief valve is arranged, are directly connected to the suction nozzle.
Bevorzugt ist dabei die Guerschnittsfläche der Verbindungsleitung, die die Kompressionsseite der ersten Pumpstufe mit der Saugseite der zweiten Pumpstufe verbindet, viel kleiner als die Querschnittsfläche des Überdruckventils und die Querschnittsffläche des Saugstutzens ist gleich oder größer der Summe der Querschnittsflächen der Leitungen.Preferably, the Guerschnittsfläche the connecting line which connects the compression side of the first pumping stage with the suction side of the second pumping stage, much smaller than the cross-sectional area of the pressure relief valve and the cross-sectional area of the suction nozzle is equal to or greater than the sum of the cross-sectional areas of the lines.
Es ist zweckmäßig, daß die Kompressionsseite der ersten Pumpstufe ein Überdruckventil und auch die Kompressionsseite der zweiten Pumpstufe ein Überdruckventil aufweisen und daß das Durchlaßvermögen jedes Ventils dem der Saugleitung der dazugehörigen Stufe entspricht. Dabei können die Pumpstufen Rollkolben-, Drehschieber-, Zellen- oder Membranpumpen sein.It is expedient that the compression side of the first pumping stage, a pressure relief valve and the compression side of the second pumping stage have a pressure relief valve and that the permeability of each valve corresponds to the suction line of the associated stage. The pump stages may be rotary piston, rotary vane, cell or diaphragm pumps.
Ausführungsbeispielembodiment
Mit einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung erläutert. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen inWith one embodiment, the invention will be explained. The accompanying drawings show in
Fig. 1: Schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen zweistufigen Vakuumpumpe Fig. 2: Saugvermögen einer erfindungsgemäßen zweistufigen Vakuumpumpe im Vergleich mit dem Stand der Technik.Fig. 1: Schematic sectional view of a two-stage vacuum pump according to the invention Fig. 2: Suction capacity of a two-stage vacuum pump according to the invention in comparison with the prior art.
Dargestellt sind nur die für das Wesen der Erfindung wichtigen Teile.Shown are only important parts of the essence of the invention.
In Figur 1 sind erste Pumpstufe 1 und zweite Pumpstufe 2 abgebildet, Saugstutzen 3 ist mittels Leitungen 4; 5 direkt mit den Saugseiten 6; 7 der Pumpstufen 1; 2 verbunden. Die Querschnittsfläche von Saugstutzen 3 ist mindestens so groß wie die Summe der Querschnittsflähen der Leitungen 4; 5.In Figure 1, the first pumping stage 1 and second pumping stage 2 are shown, suction nozzle 3 is by means of lines 4; 5 directly with the suction sides 6; 7 of the pumping stages 1; 2 connected. The cross-sectional area of suction nozzle 3 is at least as large as the sum of the cross-sectional areas of the lines 4; 5th
In Leitung 5 befindet sich ein Überdruckventil 8, welches ab etwa 800 Pa oder weniger Druckdifferenz in geöffnetem Zustand ist.In line 5 is a pressure relief valve 8, which is from about 800 Pa or less pressure difference in the open state.
Die Kompressionsseite 9 der ersten Pumpstufe 1 besitzt ein Überdruckventil 10, daß so optimiert ist, daß es dem Saugvermögen der Pumpstufe 1 entspricht. Die Kompressionsseite 11 der zweiten Pumpstufe 2 besitzt ein Überdruckventil 12, das so optimiert ist, daß es dem Saugvermögen der Pumpstufe 2 entspricht.The compression side 9 of the first pumping stage 1 has a pressure relief valve 10 that is optimized so that it corresponds to the pumping stage 1 pumping speed. The compression side 11 of the second pumping stage 2 has a pressure relief valve 12, which is optimized so that it corresponds to the pumping speed of the pumping stage 2.
Die Kompressionsseite 9 der ersten Pumpstufe 1 ist zusätzlich mittels Leitung 13 mit der Saugseite 7 der zweiten Pumpstufe 2 verbunden. Die Querschnittsfläche der Leitung 13 ist viel kleiner als die Querschnittsfläche des Überdruckventils 10, sie beträgt etwa 10...15%.The compression side 9 of the first pumping stage 1 is additionally connected by means of line 13 to the suction side 7 of the second pumping stage 2. The cross-sectional area of the conduit 13 is much smaller than the cross-sectional area of the relief valve 10, it is about 10 ... 15%.
Die Funktionsweise der Pumpe ist folgende:The operation of the pump is the following:
Ein nicht dargestellter Elektromotor treibe die Rotoren 14 und 15 an. In ihren Schlitzen gleiten die Schieber 16a; 16b und 17a; 17b, die an den Innenwandungen der Pumpstufen 1 und 2 geführt werden. Dabei teilen sie die Innenräume der Pumpstufen 1; 2 jeweils in Saugseite 6; 7 und Kompressionsseite 9; 11. Ab Atmosphärendruck (101325 Pa) bis etwa 800 Pa oder weniger sind beide Pumpstufen 1; 2 fast gleichmäßig an der Evakuierung der Anlage beteiligt, d. h. die Pumpstufe 2 arbeitet mit etwas verminderter Leistung gegenüber der Pumpstufe 1, da die Loitung 13 ein Leck für die Pumpstufe 2 bedeutet, was etwa 10... 15% der Leistung der Pumpstufe 1 ausmacht.An unillustrated electric motor drive the rotors 14 and 15 at. In their slots slide the slide 16a; 16b and 17a; 17b, which are guided on the inner walls of the pump stages 1 and 2. They share the interiors of the pumping stages 1; 2 each in suction side 6; 7 and compression side 9; 11. From atmospheric pressure (101325 Pa) to about 800 Pa or less, both pumping stages are 1; 2 almost equally involved in the evacuation of the plant, d. H. the pumping stage 2 operates with slightly reduced power compared to the pumping stage 1, since the voltage 13 means a leak for the pumping stage 2, which constitutes about 10... 15% of the power of the pumping stage 1.
Gegen Enddruck der Pumpe (unter 80CPa) schließt Überdruckventil 8 die Leitung 5 ab. Die Pumpe arbeitet dann weiter bis Enddruck nach dem bekannten Prinzip der herkömmlichen mehrstufigen Vakuumpumpen (Fig. 2).Against final pressure of the pump (below 80CPa) overpressure valve 8 closes off the line 5. The pump then continues to operate at final pressure according to the known principle of conventional multi-stage vacuum pumps (Figure 2).
In Figur 2 ist der Evakuierungsprozeß eines Volumens von 4 m3 mit einer herkömmlichen zweistufigen Vakuumpumpe mit 4 mVh Saugvermögen (Kurve 1-2-3) mit einer erfindungsgemäßen Vakuumpumpe (Kurve 1 -2-2-3) gegenübergestellt. Hier sind die Vorteile der erfindungsgemäßen mehrstufigen Pumpe anschaulich dargestellt. Bei Ansaugdiücken bis etwa 800Pa arbeiten beide Stufen parallel, d. h. das wirksame Saugvermögen entspricht etwa der Summe der Saugvermögen beider Stufen:FIG. 2 compares the evacuation process of a volume of 4 m 3 with a conventional two-stage vacuum pump with 4 mVh pumping speed (curve 1-2-3) with a vacuum pump according to the invention (curve 1 -2-2-3). Here the advantages of the multi-stage pump according to the invention are clearly illustrated. With suction diameters up to approx. 800Pa, both stages work in parallel, ie the effective pumping speed corresponds approximately to the sum of the pumping speeds of both stages:
51 = Si + S2 - AS ,51 = Si + S 2 - AS,
wobei: S1 - Saugvermögen der I.Stufewhere: S 1 - speed of the I.Stufe
52 - Saugvermögen der 2. Stufe5 2 - 2nd stage pumping speed
AS - Verluste aufgrund der Leckwickung der Leitung 13AS - losses due to leakage winding of the line 13
Sw - wirksames Saugvermögen der erfindungsgemäßen Pumpe im Druckbereich über dem Umschaltd.-uck.Sw - effective pumping speed of the pump according to the invention in the pressure range above the Umschaltd.-uck.
Unter Umschaltdruck wird der Druck verstanden, bei dem Überdruckventil 10 schließt (800 Pa oder weniger). Die Auspumpzeit, die umgekehrt proportional dem Saugvermögen istBy switching pressure is meant the pressure at which pressure relief valve 10 closes (800 Pa or less). The pumping time, which is inversely proportional to the pumping speed
- Auspumpzeit,- pumping time,
- Saugvermögen,- pumping speed,
ist bei der erfindungsgemäßen Pumpe geringer als bei der herkömmlichen Pumpe oder Pumpenkombination. In Fig. 2 ist dieser Zusammenhang an einem Beispiel mit konkreten Zeiten dargestellt.is lower in the pump according to the invention than in the conventional pump or pump combination. In Fig. 2, this relationship is illustrated by an example with concrete times.
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