DE1021530B

DE1021530B - Drehkolbengeblaese

Info

Publication number: DE1021530B
Application number: DEL20907A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Dr Hans Geor Noeller
Original assignee: E Leybolds Nachfolger AG
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1955-01-17
Filing date: 1955-01-17
Publication date: 1957-12-27

Description

Drehkolbengebläse Es ist bekannt, Rootsgebläse oder auch Lysholmverdichter als Hochvakuumstufe oder -stufen in einer mehrstufigen Pumpenanordnung für sehr niedrige Ansaugdrücke zu benutzen. Man erreicht im Vakuum wegen des sehr viel höheren Strömungswiderstandes in den Spalten und der dadurch verminderten Rückströmung sehr viel höhere Kompressionsverhältnisse als bei höheren Drücken. Auf Grund der Veränderung der physikalischen Eigenschaften von Gasen und Dämpfen im Vakuum tritt neben diesem Vorteil jedoch auch als Nachteil die Verschlechterung der Wärmeleitfähigkeit im Gase auf. Diese führt zu unzulässig hoher Erwärmung der Läufer sowie: der Lager und v akuurndichten Achsdurchführungen. Durch die starke Ausdehnung der Läufer bei hoher Temperatur kann Berührung der Läufer untereinander oder der Läufer gegen das Gehäuse erfolgen, was zum Festsetzen der Pumpe führt.
Es ist bekannt, die Erwärmung der Läufer von Drehkolbengebläsen durch Innenkühlung zu verhindern. Als Kühlmittel können hierbei beispielsweise Luft, Wasser oder Ö1 dienen. Das Kühlmittel tritt durch eine Längsbohrung der Läuferachse in den hohlen Läufer ein, durchströmt diesen und läuft wieder durch die Achse ab. Der Anwendung dieser Kühlung auf Drehkolbengebläse, die bei Drücken unter 40 Torr arbeiten, stehen jedoch besondere Schwierigkeiten entgegen, die erfindungsgemäß behoben werden und zunächst kurz erläutert seien. Da die Lagerkammern beim Arbeiten im Vakuum normalerweise durch Verbindung mit der Vorpumpe evakuiert werden, müssen bei Luft- oder Wasserkühlung zum Ein- oder Auslaß beide Achsen der Rotoren nach außen geführt werden. Dies erfordert jedoch zusätzlichen konstruktiven Aufwand. Ein weiterer Nachteil von Luft- oder Wasserkühlung ist ihre schlechte Kontrollierbarkeit, wodurch eine oft unerwünscht starke Kühlwirkung nicht vermieden werden kann.
Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten werden erfindungsgemäß daher Kolbengebläse mit zwecks Kühlung der Kolben durchbohrten Achsen so ausgebildet, daß die für den Kühlmittelkreislauf vorgesehenen Ein- und Austrittsöffnungen der durchbohrten Achsen und die Enden der durchbohrten Achsen (gegebenenfalls die angetriebene Welle einer Achse ausgenommen) innerhalb von in an sich bekannter Weise vorevakuierten Lagerkammern angeordnet sind, so daß das Kühlmittel unter Vakuum steht.
Als Kühlmtitel wird dabei eine Flüssigkeit, vorzugsweise Öl, verwendet. Erfindungsgemäß dient zum Umpumpen des Kühlmittels im Vakuum in an sich bekannter Weise eine Förderpumpe, die unterhalb des Flüssigkeitsspiegels eines unter Vakuum stehenden Behälters angeordnet ist. Man braucht infolgedessen die Achsen der Rotoren zwecks Zuführung und Ablauf der Kühlflüssigkeit nicht nach außen zu führen.
Die umlaufende, der Wärmeableitung dienende Flüssigkeit durchfließt ihrerseits in an sich bekannter Weise einen Wärmeaustauscher und wird in diesem auf die gewünschte Temperatur abgekühlt. Die einfachste Form hierfür ist Luftkühlung, jedoch bietet auch die Kühlung mit einer Flüssigkeit, in der Regel Wasser, besondere Vorteile, denn in diesem Falle läßt sich in an sich bekannter Weise von einem Thermostaten, der sich in der Flüssigkeit befindet, die in der Pampe umläuft, die 1%Ienge der dem Wärmeaustauscher zulaufenden Flüssigkeit regeln und damit auch die Temperatur im Läufer auf den gewünschten Wert einstellen.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Wellen 1 und 2 sind an ihren Enden mit Längsbohrungen 3, 4, 5 und 6 versehen, welche durch Bohrungen 7, 8, 9, 10 mit den Innenräumen der Läufer 11 und 12 in Verbindung stehen. Das Kühlöl wird auf der linken Seite der Wellen 1, 2 mit Hilfe von durch Dichtelemente 15, 16 abgedichteten Einspritzröhren 13 und 14 eingespritzt. Es durchströmt die Läuferinnenräume über die Bohrungen 3-7, 4-8 und tritt auf der rechten Seite über die Bohrungen 9-5 sowie 10-6-25 in die rechte evakuierte Lagerschale 17 aus und sammelt sich dort im Ölsumpf.
In dem Ölsumpf wird das Kühlöl durch eine Kühlspirale 18, deren Kühlmittelzufluß mit Hilfe eines Thermofühlers 19 geregelt wird, auf konstante Temperatur gekühlt und über die Verbindungsleitung 22 in den Ölsumpf in der linken evakuierten Lagerschale 21 geleitet. Dort befindet sich eine Förderpumpe 20 unterhalb des Ölspiegels, welche das Kühlöl erneut in die Einspritzröhren 13 und 14 drückt. Die Förderpumpe 20 muß unterhalb des Ölspiegels angeordnet sein, da sie wegen des niedrigen Druckes über dem Öl nicht ansaugen, sondern nur drücken kann. Das durch die Förderpumpe 20 erzeugte Drucköl kann außer zur liiihlung der Rotoren zusätzlich in hier nicht gezeigter Weise zur Kühlung und Schmierung der Lager. Zahnräder und Wellendichtungen benutzt werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dein lediglich eine Kühlung der Wellen vorgesehen ist, zeigt Fig. 2. Selbstverständlich ist in diesem Falle die Kühlung der mit den Wellen metallisch verbundenen Läufer 11, 12 wesentlich geringer, so daß für höhere Belastungen die Ausführungsform nach Fig.l zweckmäßiger erscheint.
Die Wellen 1 und 2 sind mit durchlaufenden Längsbohrungen versehen, in die auf der linken Seite Einspritzröhren 13 und 14 hineinragen, welche durch mit den Wellen 1 und 2 starr verbundenen Blendendichtungen 23, 24 abgedichtet sind. Über diese iJinspritzröhren 13 und 14 tritt das Kühlmittel in die hohlen Läuferwellen ein und strömt zu den in der rechten evakuierten Lagerschale 17 liegenden Austrittsöffnungen 30"31. Auch hier ist ein durch eine Kühlspirale 18 gekühlter Ölsumpf vorhanden, dessen Temperatur durch den Thermofühler 19 überwacht wird. Das Kühlmittel gelangt entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 von dort über die Verbindungsleitung 22 in die linke evakuierte Lagerschale 21 und wird mit Hilfe der Förderpumpe 20 den Einspritzröhren 13, 14 erneut zugeführt, so daß ein geschlossener Kiihlmittelkreislauf entsteht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Drehkolbengebläse nach dem Rootsprinzip oder Lysholmprinzip mit zwecks Kühlung der Kolben durchbohrten Achsen, dadurch gekennzeichnet, daß die für den Kühlmittelkreislauf vorgesehenen Ein- und Austrittsöffnungen der durchbohrten Achsen und die Enden der durchbohrten Achsen (gegebenenfalls die angetriebene Welle einer Achse ausgenommen) innerhalb von in an sich bekannter Weise vorevakuierten Lagerkammern angeordnet sind, so daß das Kühlmittel unter Vakuum steht.
2. Drehkolbengebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Umpumpen des Kühlmittels im Vakuum in an sich bekaunter Weise eine Förderpumpe dient, die unterhalb des Flüssigkeitssoiegel., eines unter Vakuum stehenden Behälters angeordnet ist.
3. Drehkoi_bengebläse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet. daß parallel oder in Serie mit der Kühlung der Drehkolben auch eine Flüssigkeitskühlung der Lager und (oder) Zahnräder und (oder) Wellendichtungen erfolgt. 1.
Drelikolbengebläse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder zwei Flüssigkeitspumpen in an sich bekannter `'eise durch die Achsen der Drehkolben angetrieben werden oder direkt mit ihnen gekuppelt sind.
5. Drelikolbengebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das umlaufende Kühlmittel in an sich bekannter Weise einen luft- oder wassergekühlten Wärmeaustauscher durchläuft und dort seine Wärme abgibt.
6. Drehkolbengebläse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchfluß des Kühlwassers im Wärmeaustauscher in an sich bekannter Weise durch einen Thermostaten geregelt wird, der sich in dem unter Vakuum stehenden Kühlmittelumlauf in der Pumpe befindet. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften -N r. 544 963. 615 156, 675 264, 696 640, 819 442; schweizerische Patentschrift \r. 223 375; USA.-Patentschriften N r. 2 136 117 , 2 492 075.