DE10110368A1

DE10110368A1 - Vakuumpumpe mit Schöpfraum und Austritt

Info

Publication number: DE10110368A1
Application number: DE2001110368
Authority: DE
Inventors: Dieter Kolvenbach
Original assignee: Leybold Vakuum GmbH
Current assignee: Leybold GmbH
Priority date: 2001-03-03
Filing date: 2001-03-03
Publication date: 2002-09-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe (1) mit einem Schöpfraum (3), mit einem sich an den Schöpfraum (3) anschließenden Austrittsraum (4) und mit einem sich an den Austrittsraum (4) anschließenden Kanal (11), der mit einem Entlastungsventil mit Ventilsitz und Ventilelement ausgerüstet ist, welches den Kanal (11) über einem Durchlass (19) mit der Atmosphäre verbindet, wenn ein schädlicher Überdruck darin auftritt; zur Schaffung eines einfachen und zuverlässigen Entlastungsventils wird vorgeschlagen, dass der Kanal (11) in Höhe des Ventils Bestandteil eines Austrittsstutzens (10) ist, dass der Austrittsstutzen (10) eine äußere Umfangsnut (12) aufweist, dass er in Höhe der Nut Durchbrechungen (19) aufweist, die im Bereich des Nutbodens münden und den zu öffnenden bzw. zu schließenden Durchlass bilden, und dass ein elastischer, in der Nut angeordneter O-Ring (13) das Ventilelement und Begrenzungsflächen der Nut (12) den Ventilsitz bilden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe mit den Merkma len des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

In Vakuumpumpen können aus mehreren Gründen unzulässig hohe, weit über den Atmosphärendruck hinausgehende Drüc ke auftreten, die nicht nur die Funktion der Vakuum pumpen beeinträchtigen, sondern auch irreparable Schäden zur Folge haben können. Gründe für das Auftreten unzu lässig hoher Drücke liegen in der Applikation und/oder in der Konstruktion.

Beispielsweise werden Vakuumpumpen der eingangs erwähn ten Art häufig bei chemischen oder anderen Prozessen (Ätz-, Bedampfungsverfahren oder dergleichen) eingesetzt (vgl. DE-A1-40 34 253). Die in diesen Fällen von der Va kuumpumpe angesaugten Gase können chemische Verunreini gungen enthalten. An den Auslass der Vakuumpumpe schließt sich eine fest installierte Abgasleitung an, die die geförderten Gase über Gaswäscher oder andere Reinigungsanlagen ins Freie abführt. Die insbesondere bei Ätz- und Bedampfungsverfahren abgesaugten Gase sind darüber hinaus häufig staubbeladen. Da bei derartigen Prozessen üblicherweise trockenlaufende Vakuumpumpen eingesetzt werden, besteht das Problem der Staubablage rungen insbesondere im Auslassbereich der Pumpe und in den sich anschließenden Abgasleitungen. Diese können zu den unzulässig hohen Drücken im Auslassbereich der Vaku umpumpe führen.

Aus der EP-A 1-448 750 ist es bekannt, eine Reaktions kammer zwischen zwei Stufen einer mehrstufigen trockenen Vakuumpumpe anzuordnen. Ein "Zuwachsen" dieses Reakti onsraumes führt zu unzulässig hohen Drücken in der dem Reaktionsraum vorgelagerten Pumpenstufe.

Bei Vakuumpumpen mit einer inneren Kompression oder bei mehrstufigen Vakuumpumpen können bei hohen Ansaug drücken, insbesondere in der Anfangsphase eines Evaku iervorganges, Überdrücke auftreten. Um diese zu verhin dern, ist es bekannt, Entlastungsventile vorzusehen (Ventil 26 in WO 99/19631, Ventil 16 in US 4854825), die durch Überdruck gefährdete Räume mit der Atmosphäre ver binden, wenn unzulässig hohe Drücke auftreten.

Bekannte Entlastungsventile sind träge und unempfind lich. Der Druckwert, bei dem sie ihre Offenstellung ein nehmen, schwankt und liegt in einem relativ großen Be reich. Da in modernen Vakuumpumpen u. a. Druckwerte zur Überwachung der Pumpe herangezogen werden (vgl. EP-A1- 663 986), können schwankende Druckwerte zu Fehlinterpre tationen führen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Pa tentanspruchs 1 zu schaffen, dessen Entlastungsventil zuverlässig bei bestimmten Drücken öffnet und dennoch einfach ausgebildet ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeich nenden Merkmale der Patentansprüche gelöst. Trotz einfa cher Gestaltung des Entlastungsventils öffnet es schnell, zuverlässig und bei einem Druckwert, der vom Durchlassquerschnitt, von den Nutabmessungen und von den O-Ringeigenschaften abhängt. In Abhängigkeit von der Größe dieser Parameter lassen sich die Eigenschaften des Entlastungsventiles genau einstellen. Zusätzliche Ge staltungs- und Einstellmöglichkeiten ergeben sich, wenn der Austrittsstutzen einen ovalen Querschnitt hat und/oder wenn zwei O-Ringe das Ventilelement bilden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen an Hand von in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausfüh rungsbeispielen erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine schematisch dargestellte Vakuum pumpe mit einem Auslassstutzen, dem das erfin dungsgemäße Entlastungsventil zugeordnet ist,

Fig. 2 Einzelheiten des Entlastungsventils und

Fig. 3 einen Teilschnitt durch eine Ausfüh rung mit einer veränderten Nut 12 und

Fig. 4 einen Teilschnitt durch eine weitere Variante.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Vakuumpumpe 1 ist mit einem Einlass 2, einem Schöpfraum 3, einem Aus trittsraum 4 und einem Auslass 5 ausgerüstet. An den Auslass 5 schließt sich eine Auslassleitung 6 mit einem Schalldämpfer 7 an. Bei von der Pumpe 1 geförderten, mit Staub beladenen Gasen besteht die Gefahr, dass der Schalldämpfer zuwächst. Dieses hat einen Druckanstieg im Bereich des Auslasses 5 zur Folge. Um unzulässig hohe Druckanstiege zu vermeiden, ist der Auslass 5 mit dem erfindungsgemäßen Entlastungsventil 8 ausgerüstet.

Dazu hat der Auslass 5 die Form eines Austrittsstutzens 10 (vgl. auch Fig. 2), der einen vom Austrittsraum aus gehenden Kanal 11 bildet. Dieser ist mit einer Umfangs nut 12 ausgerüstet, die einen O-Ring 13 als Ventilele ment aufnimmt. Die Nut 12 hat - beginnend im Bereich des Nutgrundes - einen ersten Abschnitt 15 mit konstanter Breite, einen zweiten Abschnitt 16 mit nach außen zuneh mender Breite und ggf. einem dritten Abschnitt 17 mit konstanter Breite. Der Übergang vom Abschnitt 15 zum Ab schnitt 16 erfolgt stufenförmig (Stufen 18). Der Durch messer des O-Ringes ist so gewählt, dass er im Schließ zustand des Ventils den geneigten Wänden des Nutab schnittes 16, vorzugsweise auch zusätzlich den Kanten der Stufen 18, aufliegt. Diese Elemente bilden den Ven tilsitz.

In Höhe der Nut 8 ist der Austrittsstutzen 10 mit Boh rungen 19 ausgerüstet, die den Kanal 11 mit der Nut 12 verbinden und die den vom Entlastungsventil 8 zu ver schließenden bzw. zu öffnenden Durchlass bilden. Tritt im Kanal 11 ein zu hoher Druck auf, hebt das Ventilele ment 13 von seinem Sitz 16, 18 ab und gibt den Durchlass (bzw. die Bohrungen 19) frei.

Bei der Ausführung nach der Fig. 3 hat die Nut 12 einen asymmetrischen V-Querschnitt. Die Bohrungen 19 münden im Bereich der flacher geneigten Wand der Nut 12.

Fig. 4 zeigt eine Lösung, bei der das Ventilelement 13 aus zwei nebeneinander angeordneten O-Ringen besteht. Jeder der Ringe liegt jeweils einer geneigten Wand des Nutabschnittes 16 an. Außerdem liegen sie jeweils einer der Kanten der Stufen 18 auf.

Fig. 1 zeigt eine Lösung, bei der die Vakuumpumpe 1 einstufig ausgebildet ist und bei der der Austrittsstut zen 10 Bestandteil des atmosphärenseitigen Auslasses 5 ist. Besteht bei Vakuumpumpen mit einer inneren Kompres sion die Gefahr, dass zwischen Einlass und Auslass, z. B. zwischen zwei Stufen, unzulässig hohe Drücke entste hen, kann in Höhe des gefährdeten Bereichs ein Entlas tungsventil der beschriebenen Art vorgesehen sein.

Claims

1. Vakuumpumpe (1) mit einem Schöpfraum (3), mit einem sich an den Schöpfraum (3) anschließenden Aus trittsraum (4) und mit einem sich an den Austritts raum (4) anschließenden Kanal (11), der mit einem Entlastungsventil mit Ventilsitz und Ventilelement ausgerüstet ist, welches den Kanal (11) über einem Durchlass (19) mit der Atmosphäre verbindet, wenn ein schädlicher Überdruck darin auftritt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (11) in Höhe des Ventils Bestandteil eines Austrittsstutzens (10) ist, dass der Austrittsstutzen (10) eine äußere Um fangsnut (12) aufweist, dass er in Höhe der Nut Durchbrechungen (19) aufweist, die im Bereich des Nutbodens münden und den zu öffnenden bzw. zu schließenden Durchlass bilden, und dass ein elasti scher, in der Nut angeordneter O-Ring (13) das Ven tilelement und Begrenzungsflächen der Nut (12) den Ventilsitz bilden.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (12) eine vom Nutboden nach außen zuneh mende Breite hat (Nutabschnitt 16) und dass der Durchmesser des O-Ringes (13) größer ist als die Nutbreite im Bereich des Nutgrundes und kleiner ist als die Nutbreite in ihrem äußeren Bereich.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass der nutgrundnahe Bereich konstante Breite hat (Nutabschnitt 15).

4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang vom Nutabschnitt (15) mit konstanter Breite zum Nutabschnitt (16) mit nach außen zuneh mender Breite stufenförmig (Stufen 18) ausgebildet ist.

5. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des O-Ringes (13) so gewählt ist, dass er in seiner Schließstellung sowohl auf den Kanten der Stufen (18) als auch auf den geneigten Begrenzungsflächen des Nutabschnittes (16) auf liegt.

6. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Aus trittsstutzens (10) oval ist.

7. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass zwei in der Ringnut (12) nebeneinander angeordnete O-Ringe das Ventilelement (13) bilden.

8. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die O-Ringe unterschiedliche Durchmesser ha ben.

9. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die Pumpe (1) eine mehr stufige, vorzugsweise trocken betriebene Vakuum pumpe ist und dass sich der Austrittsraum (14) zwi schen zwei Stufen befindet.

10. Pumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (1) eine mehrstufige Schrauben-, Kolben-, Roots- oder Klauenvakuumpumpe ist.

11. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass sich der Austrittsraum (4) im Bereich des atmosphärendruckseitigen Endes des Schöpfraumes (3) befindet und dass der Aus trittsstutzen (10) Bestandteil des Auslasses (5) der Vakuumpumpe (1) ist.

12. Pumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den Auslass (5) der Vakuumpumpe (1) eine Auslassleitung (6) mit einem Filter, Abschei der, Schalldämpfer und/oder dergleichen anschließt.

13. Entlastungsventil (8) für eine Vakuumpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass Bestandteil des Ventils (8) ein Rohrabschnitt (10) ist, dass das Innere des Rohrab schnitt (10) mit dem Raum, in dem ein Überdruck entstehen kann, in Verbindung steht, dass der Rohr abschnitt (10) eine äußere Umfangsnut (12) auf weist, dass er in Höhe der Nut (12) Durchbrechungen (19) aufweist, die im Bereich des Nutbodens münden und den zu öffnenden bzw. zu schließenden Durchlass bilden, und dass ein elastischer, in der Nut ange ordneter O-Ring (13) das Ventilelement und Begren zungsflächen der Nut (12) den Ventilsitz bilden.

14. Ventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwei in der Ringnut (12) nebeneinander ange ordnete O-Ringe das Ventilelement (13) bilden.