DE1098150B

DE1098150B - Vacuum pump with gas ballast device

Info

Publication number: DE1098150B
Application number: DEH33437A
Authority: DE
Inventors: Dr Albert Lorenz
Original assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Current assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Priority date: 1958-05-30
Filing date: 1958-05-30
Publication date: 1961-01-26
Also published as: CH367268A

Description

Vakuumpumpe mit Gasballasteinrichtung Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe mit mindestens einem in einem Arbeitsraum exzentrisch umlaufenden, mit Öl gedichteten Drehkolben, kurz »Kolben« genannt, einer zumindest zeitweise mit dem Arbeitsraum des Kolbens verbundenen Ansaugkammer, einer über eine Auspuffbohrung und ein Auspuffventil mit dem Arbeitsraum des Kolbens verbundenen Auspuffkammer und einer vom Äußeren der Pumpe her in den Arbeitsraum des Kolbens mündenden Gasballasteinrichtung zum zeitweiligen Einführen von Gas in den Arbeitsraum des Kolbens.Vacuum pump with gas ballast device The invention relates to a Vacuum pump with at least one eccentrically rotating in a work space, with Oil-sealed rotary piston, called "piston" for short, with at least one of them the suction chamber connected to the working space of the piston, one via an exhaust bore and an exhaust valve connected to the working space of the piston exhaust chamber and a gas ballast device opening into the working space of the piston from the outside of the pump for the temporary introduction of gas into the working space of the piston.

Es sind Vakuumpumpen mit Gasballasteinrichtungen bekannt, bei welchen der mit einem Regelventil versehene Gasballastkanal in eine Stirn- oder Seitenwand des Kolbenarbeitsraumes mündet. Diese Gasballasteinrichtung hat aber den erheblichen Nachteil, daß während des Betriebes der Pumpe ständig ÖL in den Gasballastkanal eindringt, das durch das eingeführte Ballastgas bei jedem Kolbenumlauf erneut aus dem Gasballastkanal verdrängt werden muß. Da außerdem die Gehäusewände ständig mit einem Ölfilm überdeckt sind, bildet sich deshalb an der Mündung des Gasballastkanals in dem Kolbenarbeitsraum ein Ölschaum, der zumindest teilweise von dem Kolben auf die Saugseite mitgeschleppt wird. Dies hat zur Folge, daß bei diesen bekannten Gasballasteinrichtungen das mit der Vakuumpumpe erreichte Endvakuum außerordentlich stark von der Gasballasteinrichtung abhängt, d. h. beim Betrieb mit Gasballast sich das Endvakuum der Pumpe außerordentlich verschlechtert. Man hat bereits versucht, diese Nachteile dadurch zu beheben, daß man den Gasballastkanal in den Raum zwischen dem Kolbenarbeitsraum und dem Auspuffventil münden läßt. Aber auch diese Auspuffbohrung wird in sehr starkem Maße mit Pumpenöl beaufschlagt, so daß auch bei dieser bekannten Gasballasteinrichtung ständig Pumpenöl in den Gasballastkanal eindringt, das dann ebenfalls wieder mit dem Ballastgas in den Pumpenarbeitsraum und auf die Saugseite übergeführt wird. Obwohl mit erheblich geringerer Menge, so wird auch bei dieser bekannten Gasballasteinrichtung ein Teil des luftgesättigten Öles vom Kolben auf dessen Saugseite mitgeschleppt und im Betrieb mit Gasballast dadurch das Endvakuum der Pumpe verschlechtert.There are known vacuum pumps with gas ballast devices in which the gas ballast channel provided with a control valve in a front or side wall the piston working space opens. However, this gas ballast device has the considerable Disadvantage that during operation of the pump there is constant oil in the gas ballast channel penetrates, the ballast gas introduced by the introduced ballast gas again with each piston revolution the gas ballast channel must be displaced. In addition, since the housing walls are constantly with are covered by an oil film, therefore forms at the mouth of the gas ballast channel in the piston working space an oil foam, which is at least partially up from the piston the suction side is dragged along. This has the consequence that in these known gas ballast devices the ultimate vacuum achieved with the vacuum pump is extremely strong from the gas ballast device depends, d. H. when operating with gas ballast, the ultimate vacuum of the pump is extraordinary worsened. Attempts have already been made to remedy these disadvantages in that the gas ballast channel into the space between the piston working space and the exhaust valve can flow. But also this exhaust hole is to a very large extent with pump oil acted upon, so that even with this known gas ballast device constantly pump oil penetrates into the gas ballast channel, which is then also back in with the ballast gas the pump working space and is transferred to the suction side. Although with considerable smaller amount, so is a part of this known gas ballast device of the air-saturated oil is dragged along by the piston on its suction side and is in operation with gas ballast this worsens the ultimate vacuum of the pump.

Beim Betrieb einer Vakuumpumpe mit eingeschalteter Gasballasteinrichtung wird durch die zusätzliche Luftmenge etwas mehr Öl aus dem Kolbenarbeitsraum in den Auspuffraum mitgenommen als in dem Falle, daß die Gasballasteinrichtung nicht benutzt wird. Um nun diesen Ölverlust auszugleichen, wurde die Gasballasteinrichtung mit einer Ölzufuhrleitung so gekoppelt, daß sie gleichzeitig geöffnet- oder geschlossen werden und beide in der Stirnwand des Kolbenarbeitsraumes in diesen münden. Auch diese Leitungen für das Ballastgas und die zusätzliche Ölmenge haben also die eben beschriebenen Nachteile.When operating a vacuum pump with the gas ballast device switched on the additional air volume means that a little more oil is removed from the piston working space in taken along the exhaust chamber than in the event that the gas ballast device does not is used. In order to compensate for this loss of oil, the gas ballast device was installed coupled to an oil supply line so that it is opened or closed at the same time and both open into the end wall of the piston working space. Even these lines for the ballast gas and the additional amount of oil therefore have the same disadvantages described.

Ein allen diesen bekannten Gasballasteinrichtungen gemeinsamer Nachteil besteht außerdem darin, daß das Pumpengehäuse für die Gasballasteinrichtung durchbohrt sein muß und diese Bohrung unmittelbar mit dem Arbeitsraum des Kolbens in Verbindung steht.A disadvantage common to all of these known gas ballast devices also consists in that the pump housing for the gas ballast device is pierced must be and this hole is directly connected to the working space of the piston stands.

Um diese Nachteile zu vermeiden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der das Gas in den Arbeitsraum des Kolbens leitende und zum Pumpenäußeren führende Gasballastkanal an der dem Kolbenarbeitsraum zugewandten Oberfläche des Auspuffventilkörpers, etwa in deren Mitte ausmündet.In order to avoid these disadvantages, it is proposed according to the invention that that the gas which conducts the gas into the working space of the piston and leads to the outside of the pump Gas ballast channel on the surface of the exhaust valve body facing the piston working space, opens out roughly in the middle.

Hierdurch wird erreicht, daß die am Auspuffventilkörper angebrachte Mündung des Gasballastkanals eine besondere Bohrung im Pumpengehäuse, die in den Arbeitsraum des Kolbens mündet, überflüssig macht.This ensures that the attached to the exhaust valve body The mouth of the gas ballast channel has a special hole in the pump housing that goes into the Working space of the piston opens, makes superfluous.

In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist an der Mündung des Gasballastkanals eine Ventilplatte so angeordnet, daß sie während des Auspuffvorganges den Gasballastkanal verschließt. Hierdurch wird erreicht, daß im Betrieb der Pumpe keinerlei 01 in das Innere des Gasballastkanals gelangen kann. Sobald der Auspuffvorgang beendet ist, ist der Gasballastkanal für das eintretende Ballastgas frei. Infolge des ungehinderten Eintritts des Ballastgases können durch die Gasballasteinrichtung nach der Erfindung erheblich mehr Dämpfe von einer Vakuumpumpe gefördert werden als bisher. Ferner ist durch die Gasballasteinrichtung nach der Erfindung die störende Rückwirkung des Gasballastes auf die Ansaugseite des Kolbens wesentlich vermindert.In a preferred embodiment of the invention, a valve plate is arranged at the mouth of the gas ballast channel in such a way that it closes the gas ballast channel during the exhaust process. Hereby is achieved that no 01 can pass into the interior of the gas ballast channel during operation of the pump. As soon as the exhaust process has ended, the gas ballast channel is free for the incoming ballast gas. As a result of the unimpeded entry of the ballast gas, considerably more vapors can be conveyed by a vacuum pump than before by the gas ballast device according to the invention. Furthermore, the disruptive reaction of the gas ballast on the suction side of the piston is substantially reduced by the gas ballast device according to the invention.

Für die Wirksamkeit der Ventilplatte ist es besonders zweckmäßig, wenn diese mit federnden Armen versehen ist, die sie in ihrer Ruhelage leicht gegen die Mündung des Gasballastkanals drücken. Hierdurch wird erreicht, daß bereits ein geringer Überdruck im Inneren des Arbeitsraumes des.Kolbens ausreicht, um die Ventilplatte auf ihren Sitz zu pressen, so daß kein Öl in den Gasballastkanal gelangen kann. Andererseits ist aber auch ein geringer Unterdruck im Arbeitsraum des Kolbens in der Lage, die Ventilplatte hinreichend weit von ihrer Lage auf der Mündung des Gasballastkanals abzuheben, um das Ballastgas wirksam in den Arbeitsraum des Kolbens einzulassen.For the effectiveness of the valve plate, it is particularly useful if this is provided with resilient arms, which they easily against in their rest position press the mouth of the gas ballast channel. This ensures that a low overpressure in Inside the working space of the piston is sufficient, to press the valve plate onto its seat so that no oil gets into the gas ballast channel can get. On the other hand, there is also a slight negative pressure in the work area of the piston is able to move the valve plate far enough from its position on the Lift off the mouth of the gas ballast channel in order to effectively transfer the ballast gas into the work area of the piston.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein den untersten Teil des Gasballastkanals bildendes Rohrstück am Auspuffventilkörper befestigt (z. B. eingeschraubt) und trägt zugleich eine Halteplatte mit Ventilplättchen an Durchlaßbohrungen für das zu evakuierende Medium.In a further embodiment of the invention, one is the lowest part the pipe section forming the gas ballast channel attached to the exhaust valve body (e.g. screwed in) and at the same time carries a retaining plate with valve plates on through holes for the medium to be evacuated.

Neben dem nach dem Pumpenäußeren führenden Gasballastkanal ist zweckmäßig auch noch ein in den Ölabscheideraum mündender Zweigkanal angeschlossen. Dieser Zweigkanal hat die Wirkung, däß ein Teil des im ölabscheideraum befindlichen Ölnebels wieder in den Arbeitsraum des Kolbens hineingesaugt wird. Um die Menge dieser angesaugten Ölnebel zu regeln, kann der Zweigkanal mittels eines Regelventiles verschließbar sein.In addition to the gas ballast channel leading to the outside of the pump, this is useful a branch duct opening into the oil separation chamber is also connected. This Branch channel has the effect that part of the oil mist located in the oil separation chamber is sucked back into the working space of the piston. To the amount of this sucked in To regulate oil mist, the branch channel can be closed by means of a control valve be.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung beispielshalber dargestellt.An embodiment of the invention is shown in the drawing by way of example shown.

Fig. 1 zeigt eine Vakuumpumpe mit Gasballasteinrichtung im Schnitt; Fig. 2 zeigt das Auspuffventil der Vakuumpumpe nach Fig. 1 vergrößert im Schnitt; Fig. 3 zeigt den Ventilteller für die Mündung des Gasballastkanals in Draufsicht.1 shows a vacuum pump with a gas ballast device in section; FIG. 2 shows the exhaust valve of the vacuum pump according to FIG. 1 enlarged in section; Fig. 3 shows the valve disk for the mouth of the gas ballast channel in plan view.

In dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel handelt es sich um eine Vakuumpumpe mit einem Arbeitsraum 1, in dem auf einem Exzenter 2 ein Kolben 3 rotiert, der mit seiner zylindrischen Außenfläche an der zylindrischen Innenfläche des Arbeitsraumes gleitet. Dieser Kolben 3 weist einen Trennschieber 4 auf, der mit einem Ansaugkanal 5 ausgebildet ist, über welchen die Ansaugkammer 6 mit dem Arbeitsraum 1 in Verbindung steht, wenn sich die Ansaugkanalöffnung 7 unterhalb des Drehteiles 8 befindet.In the example shown in the drawing it is a vacuum pump with a working space 1 in which a piston is mounted on an eccentric 2 3 rotates with its cylindrical outer surface on the cylindrical inner surface of the work area slides. This piston 3 has a slide valve 4, which is formed with a suction channel 5, through which the suction chamber 6 with the Working space 1 is in communication when the intake port opening 7 is below of the rotating part 8 is located.

Der Arbeitsraum 1 des Kolbens 3 weist ferner .einen Auspuffkanal 9 auf, der über das Auspuffventil 10 zum Ölauffang- und Auspuffraum 11 führt. An den Olauffang- und Auspuffraum 11 ist der Ölabscheider 12 angeschlossen, der in Art eines Zyklons ausgebildet sein kann.The working chamber 1 of the piston 3 also has an exhaust duct 9 which leads to the oil collecting and exhaust chamber 11 via the exhaust valve 10. To the Oil trap and exhaust chamber 11 is connected to the oil separator 12, which is described in Art a cyclone can be formed.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, besteht das Auspuffventil 10 aus einem Auspuffventilkörper 25, der beispielsweise als kreisrunde Platte ausgebildet sein kann und in dem sich die Durchlaßbohrungen 24 befinden. Diese Bohrungen sind zum Auspuffraum hin durch Ventilplättchen 13 abgedeckt, die an einer Halteplatte 14 mittels Federn 15 gehalten sind. Diese Federn drücken die Ventilplättchen 13 gegen die Ventilbohrungen 24. Die somit auch als Widerlager für die Federn 15 dienende Halteplatte 14 ist an einem in der Mitte der Ventilkörperplatte 25 angebrachten Rohrstück 16 befestigt, beispielsweise angeschweißt. Das Rohrstück 16 kann, wie in Fig. 2 gezeigt, in den Ventilkörper 25 eingeschraubt sein und ist als Teil des Kanals an den Gasballastkana117 angeschlossen, der nach dem Pumpenäußeren führt und mittels eines Regelventils 18 verschließbar ist. An den Gasballastkanal 17 ist mittels eines T-Stückes 17a ein Seitenkanal 19 angeschlossen, der zum Ölabscheideraum 12 führt. In den Seitenkanal 19 kann ein zusätzliches, nicht dargestelltes Ventil eingesetzt sein. Um das Rohrstück 16 und damit den Gasballastkanal 17 während des Auspuffvorganges zu verschließen, ist unterhalb des Ventilkörpers 25 eine Ventilplatte 20 angebracht, die mittels einer Feder 21 in ihrer Ruhelage dichtend gegen den unteren Rand 22 des Rohrstückes 16 gedrückt wird. Hierzu ragt der untere Rand 22 des Rohrstückes 16 nach unten aus dem Ventilkörper 25 heraus.As can be seen from Fig. 2, the exhaust valve 10 consists of a Exhaust valve body 25, which can be formed, for example, as a circular plate can and in which the passage bores 24 are located. These holes are for The exhaust chamber is covered by valve plates 13 which are attached to a retaining plate 14 are held by means of springs 15. These springs press the valve plate 13 against the valve bores 24, which thus also serve as an abutment for the springs 15 Retaining plate 14 is attached to a center of the valve body plate 25 Pipe section 16 attached, for example welded. The pipe section 16 can, as shown in Fig. 2, be screwed into the valve body 25 and is part of the Channel connected to the gas ballast channel117, which leads to the outside of the pump and can be closed by means of a control valve 18. To the gas ballast channel 17 is a side channel 19 is connected by means of a T-piece 17a, which leads to the oil separation chamber 12 leads. An additional valve, not shown, can be installed in the side channel 19 be used. To the pipe section 16 and thus the gas ballast channel 17 during the To close the exhaust process, a valve plate is below the valve body 25 20 attached, by means of a spring 21 in its rest position sealing against the lower Edge 22 of the pipe section 16 is pressed. For this purpose, the lower edge 22 of the pipe section protrudes 16 down out of the valve body 25.

Die Haltefeder 21 der Ventilplatte 20 ist, wie Fig. 3 zeigt, in Form von drei Armen 21 a, 21 b und 21 c ausgebildet, die jeweils in 120° Winkelabstand zueinander stehen. Die Federarme 21 a, 21 b und 21 c sind unterhalb des Auspuffventilkörpers 11 in einem ausgenommenen Raum 23 gelagert.The retaining spring 21 of the valve plate 20 is, as FIG. 3 shows, in the form of three arms 21 a, 21 b and 21 c, which are each at an angular distance of 120 ° from one another. The spring arms 21 a, 21 b and 21 c are mounted below the exhaust valve body 1 1 in a recessed space 23rd

Bei der oben geschilderten Bauweise kann die Gasballasteinrichtung auch leicht aus dem Pumpengehäuse ausgebaut werden.With the construction described above, the gas ballast device can also be easily removed from the pump housing.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Vacuum pump with at least one in a work space eccentrically rotating piston sealed with oil, at least one with the suction chamber connected to the working space of the piston, one via an exhaust bore and an exhaust valve connected to the working space of the piston exhaust chamber and a gas ballast device opening into the working space of the piston from the outside of the pump for the temporary introduction of gas into the working space of the piston, characterized in, that the gas into the working chamber (1) of the piston (3) and leading to the outside of the pump leading gas ballast channel (17) on the surface facing the piston working space of the exhaust valve body (11) opens approximately in the middle.

2. Vacuum pump after Claim 1, characterized in that at the mouth (22) of the gas ballast channel a valve plate (20) is arranged so that it during the exhaust process the Gas ballast channel (17) closes.

3. Vacuum pump according to claim 2, characterized in that that the valve plate (20) in a known manner with resilient arms (21 a, 21 b, 21 c) is provided, which it in its rest position slightly against the mouth (22) of the gas ballast channel Press (17).

4. Vacuum pump according to claim 1, characterized in that one, the the lowest part of the gas ballast channel (17) forming the pipe section (16) on the exhaust valve body (25) attached, e.g. B. is screwed in and at the same time with a retaining plate (14) Valve plate (13) carries through holes for the medium to be evacuated.

5. Vacuum pump according to one of claims 1 to 4, characterized in that on the gas ballast channel (17) a branch channel (19) opening into the oil separation chamber (12) connected.

6. Vacuum pump according to claim, characterized in that the Branch channel (19) can be closed by means of a control valve. Considered Publications: German patent specifications No. 951884, 702 480.