DE1129654B

DE1129654B - Rotating vacuum pump based on the rotary vane principle

Info

Publication number: DE1129654B
Application number: DEL35749A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Willy Roellinger
Original assignee: E Leybolds Nachfolger AG
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1960-03-26
Filing date: 1960-03-26
Publication date: 1962-05-17

Description

Rotierende Vakuumpumpe nach dem Drehschieberprinzip Die Erfindung betrifft eine rotierende Vakuumpumpe nach dem Drehschieberprinzip, bei der im Bereich des Spaltes zwischen dem Pumpengehäuse und dem in diesem exzentrisch angeordneten Rotor ein im Pumpengehäuse gelagertes durch die Kraft federelastischer Mittel verschiebbares Dichtuneselement vorgesehen ist.Rotating vacuum pump based on the rotary vane principle The invention relates to a rotating vacuum pump based on the rotary vane principle, in which in the area the gap between the pump housing and the eccentrically arranged in this A rotor mounted in the pump housing and displaceable by the force of resilient means Dichtuneselement is provided.

Zur Erreichung einer guten Abdichtung zwischen Ansaug- und Auslaßseite ist man bestrebt, den Dichtungsspalt zwischen dem im Pumpengehäuse exzentrisch gelagerten Rotor und der Gehäusebohrung so klein als möglich zu machen, wenn man ein gutes Endvakuum bei derartigen Drehschieberpumpen erreichen will. Die Verringerung des Spaltes findet jedoch bald darin eine Grenze, daß der Rotor während des Anfahrzustandes, d. h. bevor die im stationären Betrieb vorhandene kleine Temperaturdifferenz zwischen Rotor und Gehäuseteilen sich eingestellt hat, gegen den Spaltbereich der Gehäusebohrung zur Auflage kommt, wodurch die Pumpe gegebenenfalls vollständig blockiert wird, Man ist daher gezwungen, zur Vermeidung solcher Schwierigkeiten beim Anfahrvorgang bereits von vornherein einen erheblich größeren Spalt zwischen Rotor und Gehäusebohrung zuzulassen, damit während des Betriebsbereiches unterschiedlicher Erwärmung beide Teile noch durch einen engen Spalt getrennt bleiben. Hierzu ist außerdem zu beachten, daß bei der modernen Reihenfertigung derartiger Pumpen die einzelnen Rotordurchmesser Schwankungen vom Sollwert aufweisen, wobei man keine allzu geringen Toleranzen festlegen kann, wenn man eine wirtschaftliche Fertigung mit einer geringen Anzahl von Ausschußstücken erreichen will. Dies bedeutet aber eine weitere Sicherheitszugabe für die Spaltbreite, da man noch mit dem größtzwässigen Rotordurchmesser einen einwandfreien Betrieb der Pumpe im Anfahrzustand fordern muß.To achieve a good seal between suction and discharge side the aim is to reduce the sealing gap between the eccentrically mounted in the pump housing Make the rotor and the housing bore as small as possible if you have a good one Want to achieve ultimate vacuum in such rotary vane pumps. Reducing the However, the gap soon finds a limit in the fact that the rotor during the start-up state, d. H. before the small temperature difference between Rotor and housing parts has adjusted against the gap area of the housing bore comes to rest, which may completely block the pump, One is therefore forced to avoid such difficulties during the start-up process a considerably larger gap between the rotor and the housing bore from the outset to allow both during the operating range of different heating Parts still remain separated by a narrow gap. It is also important to note that that in the modern series production of such pumps, the individual rotor diameters Have fluctuations from the nominal value, whereby one does not define tolerances that are too small can, if you have an economical production with a small number of rejects want to achieve. But this means a further safety allowance for the gap width, because you can still operate properly with the largest rotor diameter the pump must demand in the start-up state.

Zur Überwindung der Schwierigkeiten, welche bei geringen Fertigungstoleranzen zwischen Rotor und Gehäuse auftreten, ist bereits eine Pumpenkonstruktion angegeben worden, die an der Stelle des Dichtungsspaltes im Gehäuse eine biegsame, durch Ein-Stellschrauben justierbare Platte aufweist, mit deren Hilfe der Dichtungsspalt bei der Montage fest gelegt werden kann. Außerdem ist es bekannt, zwischen Rotor und Gehäuse elatische Dichtungselemente vorzusehen, welche im Gehäuse gelagert sind und auf der Rotoroberfläche im Spaltbereich elastisch aufliegen, so daß die Spaltbreite theoretisch auf den Wert Null zurückgeht. Der Nachteil der erstgenannten Maßnahme ist darin zu sehen, daß man auch in diesem Falle wegen der Gefahr der Blockierung beim Anfahren der Pumpe einen erheblich größeren Spalt einstellen muß, als an sich im nomalen Betriebszustand erforderlich ist, und der Nachteil der zweiten Maßnahme besteht in der fortgesetzten, reibungsschlüssigen Verbindung zwischen Rotor und Dichtungselement, welche eine erhöhte Antriebsleistung und einen relativ starken Verschleiß der Oberflächen mit sich bringt.To overcome the difficulties that arise with low manufacturing tolerances occur between rotor and housing, a pump design is already specified been, which at the point of the sealing gap in the housing a flexible, by means of adjusting screws has adjustable plate, with the help of which the sealing gap during assembly can be determined. It is also known to be elastic between the rotor and the housing Provide sealing elements, which are mounted in the housing and on the rotor surface rest elastically in the gap area, so that the gap width theoretically on the Value goes down to zero. The disadvantage of the first-mentioned measure is to be seen in that in this case, too, because of the risk of blocking when starting the Pump must set a considerably larger gap than in the normal operating state is required, and the disadvantage of the second measure is the continued, frictional connection between rotor and sealing element, which is a increased drive power and a relatively strong wear of the surfaces with brings itself.

Zur Vermeidung der aufgezeigten Schwierigkeiten wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, am Pumpengehäuse Flächen zur federbewirkten Auflage eines Dichtungselementes vorzusehen und derart anzuordnen, daß bei dieser Auflage die rotorseitige Dichtfläche des Elementes die Fortsetzung der Gehäusebohrung bildet, wobei die Spaltverhältnisse zwischen Pumpenrotor und Dichtungselement derart bemessen sind, daß bei gleichmäßiger Temperaturausdehnung von Gehäuse und Rotor zwischen letzterem und dem Element ein engtolerierter, den Rotor von der Federkraft des Dichtungselementes entlastender Spalt verbleibt, wohingegen eine die Gehäusedehnung überschreitende Rotorausdehnung den Rotor am Dichtungselement zur Anlage kommen und letzteres entgegen seiner Federbelastung ausweichen läßt und es von seinen Anlageflächen abhebt.To avoid the difficulties identified, according to the invention proposed that surfaces for the spring-loaded bearing of a sealing element on the pump housing to be provided and to be arranged in such a way that with this support the sealing surface on the rotor side of the element forms the continuation of the housing bore, the gap conditions between the pump rotor and the sealing element are dimensioned such that with more uniform Temperature expansion of the housing and rotor between the latter and the element Closer tolerance, relieving the rotor of the spring force of the sealing element Gap remains, whereas a rotor expansion that exceeds the housing expansion the rotor come to rest on the sealing element and the latter against its spring load lets evade and lifts it off from its contact surfaces.

Durch diese Maßnahme werden einerseits engere Spaltabmessungen zwischen Rotor und Gehäuse möglich, und es wird andererseits das Herstellungsverfahren für derartige Pumpen vereinfacht. Das Dichtungselement ergänzt mit seiner Oberfläche einen Teil der Gehäusebohrung im Bereich des Spaltes, wobei die Auflagefläche so gewählt ist, daß das Dichtungselement unter der Wirkung federelastischer Mittel diese dem normalen Betriebszustand entsprechende Lage einnimmt. Dehnt sich der Rotor beim Anfahrvorgang stärker aus als das umgebende Gehäuse, so kommtzwar eine Berührung zwischen Dichtungselement und Rotor zustande, diese ist jedoch ungefährlich, weil das Dichtungselement nunmehr gegen Federwirkung elastisch ausweicht, so daß lediglich im Anfahrbereich eine geringe Erhöhung der Antriebsleistung nötig ist. Nachdem sich stationäre Temperaturverhältnisse eingestellt haben, weicht der Rotor wieder von dem Dichtungselement zurück, -und dieses nimmt seine vorgesehene, durch die Auflagefläche bestimmte Lage im Gehäuse ein, wobei zwischen Rotor und Gehäuse ein der Wärmedehnung entsprechender extrem enger Spalt eingestellt- werden kann: --Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform ist das federelastische Mittel eine Schraubenfeder. Es kann jedoch auch vorteilhaft als Zwischenstück aus gummielastischem Werkstoff gebildet sein. Für das Dichtungselement ist vorteilhaft ein Material zu verwenden, das nicht zum Fressen gegenüber den Rotor-und Schieberwerkstoffen neigt. Man kann beispielsweise auch Bronze oder ähnliche Werkstoffe verwenden.By this measure, on the one hand, narrower gap dimensions between Rotor and housing possible, and on the other hand it becomes the manufacturing process for such pumps simplified. The sealing element complements its surface part of the housing bore in the area of the gap, the bearing surface so is chosen that the sealing element under the action of resilient means this position corresponds to the normal operating state. The rotor expands during the start-up process stronger than the surrounding housing, it is true there is contact between the sealing element and the rotor, but this is not dangerous, because the sealing element now yields elastically against spring action, so that only a slight increase in drive power is necessary in the start-up area. After steady temperature conditions have been established, the rotor gives way back again from the sealing element, -and this takes its intended, through the bearing surface a certain position in the housing, with between rotor and housing an extremely narrow gap corresponding to the thermal expansion can be set: In an expedient embodiment, the resilient means is a helical spring. However, it can also be advantageous as an intermediate piece made of rubber-elastic material be educated. It is advantageous to use a material for the sealing element that does not tend to seize on the rotor and slide materials. One can for example, use bronze or similar materials.

Die Montage der Rotorlage wird zweckmäßig nicht wie bisher mit einer Lehre durchgeführt, die auf den größten Rotordurchmesser Rücksicht nehmen muß, sondern man baut den Rotor mit gegenüber dem Gehäuse erhöhter Temperatur ein. Die dabei auftretende Temperaturdifferenz soll etwa der im Dauerzustand zwischen Rotor und Gehäuse auftretenden größtmöglichen Temperaturdifferenz entsprechen. Zur genauen Justierung wird während des Zusammenbaus das Dichtungselement hinsichtlich der Wirkung der federelastischen Mittel blockiert, so daß dies fest auf der Auflagefläche abgestützt ist.The assembly of the rotor position is expedient not as before with a Teaching carried out that must take into account the largest rotor diameter, but rather the rotor is installed at a higher temperature than the housing. The one with it occurring temperature difference should be approximately that in the permanent state between rotor and Housing correspond to the greatest possible temperature difference occurring. To the exact Adjustment is made during assembly of the sealing element in terms of effect the resilient means blocked, so that it is firmly supported on the support surface is.

Bei der angegebenen Temperaturdifferenz wird nun der Rotor fest gegen das blockierte Dichtungselement angelegt, wobei nach Abkühlung und Freigabe der Blockierung zwischen Rotor und Gehäuse nur ein extrem enger Spalt auftritt, welcher einerseits eine gute Abdichtung zwischen Ansaug- und Auslaßseite der Pumpe bewirkt und andererseits das Zurücktreten von luftbeladenem Pumpenöl von der Auslaßseite nach der Ansaugseite hin verhindert. Beim Anfahren der Pumpe weicht das Dichtungselement bei Berührung des Rotors elastisch aus.At the specified temperature difference, the rotor is now firmly against the blocked sealing element applied, after cooling and releasing the Blockage between rotor and housing only an extremely narrow gap occurs, which on the one hand causes a good seal between the suction and the outlet side of the pump and on the other hand the withdrawal of air-laden pump oil from the outlet side prevented towards the suction side. When the pump starts up, the sealing element gives way elastic when the rotor is touched.

Man kann. bei der Montage auch auf die Erwärinung des Rotors verzichten, wenn in Kauf genommen wird, daß während einer gewissen Einlaufzeit, also vor der Auslieferung an den Kunden, ein erheblich höherer Bedarf an Antriebsleistung vorhanden ist, wobei sich der gewünschte enge Spalt während der Einfahrzeit durch Materialverschleiß bildet. Auch hier ist das Dichtungselement zunächst blockiert und wird erst zu einem späteren Zeitpunkt freigegeben. Wesentlich ist jedoch in jedem Falle, daß der Rotor. bei normalen Betriebsverhältnissen, d. h. bei annäherndem Temperaturausgleich zwischen den Pumpenteilen, nicht mehr auf der Oberfläche des Dichtungselementes anliegt.One can. do not heat the rotor during assembly, if it is accepted that during a certain running-in period, i.e. before the Delivery to the customer, there is a considerably higher demand for drive power the desired narrow gap during the running-in period due to material wear forms. Here, too, the sealing element is initially blocked and only becomes one released later. However, it is essential in each case that the rotor. under normal operating conditions, d. H. with an approximate temperature equilibrium between the pump parts, no longer rests on the surface of the sealing element.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Drehschieberpumpe nach der Erfindung, Fig. 2 eine andere Ausführung der elastischen Lagerung des in Fig. 1 dargestellten Pumpenelementes.In the drawing is an embodiment of the subject matter of Invention shown schematically. It shows Fig. 1 a cross section through a Rotary vane pump according to the invention, Fig. 2 shows another embodiment of the elastic Storage of the pump element shown in FIG. 1.

In einem Pumpengehäuse 1 ist ein Rotor 2 in bekannter Weise drehbar gelagert. In radialen Ausnehniungen des Rotois 2 befinden sich radial verschiebbare Drehschieber 3, 4 welche durch eine Schraubenfeder 5 gegen die Oberfläche der Gehäusebohrung 11 angepreßt werden. Im Bereich des Spaltes zwischen dem Rotor 2 und dem Gehäuse 1 ist ein Dichtungselement 6 vorgesehen, welches mit einer Ringfläche 7 gegen eine entsprechende gehäusefeste Ringfläche 12 des Gehäuses 1 durch die weitere Schraubenfeder 8 angepreßt wird.A rotor 2 is rotatably mounted in a known manner in a pump housing 1. In radial extensions of the Rotois 2 there are radially displaceable rotary slides 3, 4 which are pressed against the surface of the housing bore 11 by a helical spring 5. In the region of the gap between the rotor 2 and the housing 1 , a sealing element 6 is provided, which is pressed with an annular surface 7 against a corresponding annular surface 12 of the housing 1 fixed to the housing 1 by the further helical spring 8.

Das Dichtungselement 6 ist an seiner dem Rotor 2 zugekehrten Oberfläche so bearbeitet, daß es bei Auflage der Auflagefläche 7 auf der gehäusefesten Auflagefläche 12 die zylindrische Rotorbohrung 11 exakt ergänzt.The sealing element 6 is on its surface facing the rotor 2 machined so that when the support surface 7 rests on the support surface fixed to the housing 12 the cylindrical rotor bore 11 complements exactly.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist die weitere Schraubenfeder 8 durch ein gummielastisches Zwischenstück 9 aus Kunststoff oder Gummi ersetzt worden. Die übrigen Einzelteile entsprechen denen der Fig. 1.In the embodiment according to FIG. 2, the further helical spring is 8 has been replaced by a rubber-elastic intermediate piece 9 made of plastic or rubber. The other individual parts correspond to those of FIG. 1.

Claims

PATENT CLAIMS-1. Rotating vacuum pump according to the rotary vane principle, in which in the area of the gap between the pump housing and the rotor which is eccentrically arranged in this there is provided a sealing element which is mounted in the pump housing and displaceable by the force of resilient means, characterized in that surfaces (7) on the pump housing (1) are provided for spring-acting support of the sealing element (6) and are arranged in such a way that with this support the rotor-side sealing surface of the element (6) forms the continuation of the housing bore (11), the gap ratios between the pump rotor (2) and the sealing element being dimensioned such that with uniform temperature expansion of the housing (1) and rotor (2) between the latter and the element (6), a narrow-tolerance gap, relieving the rotor of the spring force of the sealing element, remains, whereas a rotor expansion exceeding the housing expansion causes the rotor to rest against the sealing element and the latter opposite its spring load (8) can evade and it lifts from its contact surfaces (7).

2. Rotating vacuum pump according to claim 1, characterized in that that the resilient means (8) are coil springs.

3. Rotating vacuum pump according to claim 1, characterized in that the resilient means are used as intermediate pieces (9) are formed from rubber-elastic material. Considered publications: German Patent No. 807 977; Swiss patents No. 87 084, 113 611, 154 275; British Patent No. 658,947.