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Drehkolben-Vakuumpumpe mit ölüberlagertem Auspuffventil Die Erfindung
bezieht sich auf eine Drehkolben-Vakuumpumpe mit ölüberlagertem Auspuffventil, bei
der das zur Schmierung und Abdichtung erforderliche Öl aus einem der Pumpe zugeordneten
Ölvorratsraum entnommen und durch eine von der Pumpenwelle unmittelbar angetriebene
ölförderpumpe über eine Förderleitung zu einem über dem Ölspiegel des Ölvorratsraumes
liegenden Schmierölbecken gefördert wird, von dem aus es in die Schmierleitung der
Pumpe abfließt.
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Stünde bei derartigen Pumpen der Ölvorratsbehälter durch nicht abschließbare
Schmierleitungen oder -wege direkt mit dem Pumpenförderraum in Verbindung, dann
könnte bei Stillsetzung der Pumpe unter Vakuum Öl aus dem Vorratsbehälter durch
die Schmierleitungen und über den Förderraum in das zu evakuierende System eintreten,
was schwerwiegende Störungen und Verunreinigungen mit sich brächte. Nach entsprechender
Leerung des Vorratsbehälters würde dem Öl atmosphärische Luft folgen, die das Öl
über das gesamte Vakuumsystem verteilen könnte, wodurch auch der Druck in dem System
auf den atmosphärischen Druck ansteigen würde.
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Es sind schon viele Wege vorgeschlagen worden, um diese Schwierigkeit
zu beseitigen; alle diese Vorschläge haben jedoch den Nachteil, daß sie entweder
einen Aufwand erforderlich machen, der in keinem Verhältnis zu dem erzielten Erfolg
steht, oder daß sie das Problem nur teilweise lösen.
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Eine bekannte Ausführungsform zeigt eine Vakuumpumpe, an der eine
zusätzliche ölförderpumpe angeordnet ist, die von der Welle der Vakuumpumpe unmittelbar
angetrieben wird und das Öl aus einem Vorratsbehälter ansaugt. Die ölförderpumpe
ist hier als Zahnradpumpe ausgebildet, die die Speisestellen der Vakuumpumpe mit
einem durch ein Nadelventil einstellbaren Druck speist, wobei das überschüssige
Öl auf einer Nebenleitung in den ölvorratsbehälter zurückgegeben wird. Neben dem
Nadelventil in der Speiseleitung ist bei dieser bekannten Ausführungsform ein weiteres
Ventil, und zwar ein Kugelventil, vorgesehen.
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Das Nadelventil dient allein dem Zweck, den Zufluß des Öls zur Vakuumpumpe
über die Druckleitung zu regulieren. Durch entsprechende Verstellung des Nadelventils
wird der Druck in der Leitung bestimmt, da sich dieses Ventil nur bei dem eingestellten
Druck öffnet. Das überschüssig geförderte Öl gelangt in eine Nebenleitung, in der
das Kugelventil angeordnet ist, das ebenfalls auf einen bestimmten Druck eingestellt
sein muß, damit es immer nur dann öffnet, wenn das Nadelventil geöffnet ist. Es
ist jedoch unerwünscht, das Kugelventil offen zu halten bei einem Druck, der den
Arbeitsdruck des Nadelventils wesentlich übersteigt, da einmal die Belastung der
Pumpe hierdurch vergrößert wird und es zum anderen unzweckmäßig ist, die Vakuumpumpe
mit einem zu hohen Druck mit Öl zu speisen. Diese bekannte Ausführungsform gibt
wohl eine vollständige Sicherheit gegen die Ölrücksaugung, sie ist jedoch zu kompliziert,
da sie zwei einstellbare Ventile erforderlich macht, die genau einjustiert werden
müssen, um eine Öffnung in richtiger Reihenfolge zu sichern und die Ölzufuhr zur
Vakuumpumpe immer auf den geeigneten Druck zu halten. Somit zeigt diese bekannte
Ausführungsform neben ihrer komplizierten Ausgestaltung stets eine gewisse Unsicherheit
hinsichtlich der Funktion.
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Es ist auch eine Drehkolbenvakuumpumpe bekannt, die die eingangs genannten
Merkmale aufweist. Bei dieser Pumpe ist aber nur dafür gesorgt, daß bei Stillstand
der Maschine außer der im Schmierölbecken gerade befindlichen Ölmenge kein Öl mehr
in den Förderraum und in die Vakuumleitungen eindringen kann. Dafür kann aber Luft
durch die Schmierleitung zur Lagerstelle der Pumpe und von dort in den Förderraum
gelangen; den ein besonderer Abschluß für die Schmierleitung ist nicht vorgesehen.
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Von dieser bekannten Konstruktion geht die Erfindung aus. Es sollen
nach der Zielsetzung der Erfin.-dung
Maßnahmen getroffen werden,
um bei stillgesetzter Pumpe auch ein Eindringen von Luft über die Schmierleitung
zu verhindern.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zwischen der Förderleistung
und der die Schmierstellen der Vakuumpumpe speisenden Schmierleitung in dem höher
gelegenen Schmierölbecken ein überströmventil angeordnet ist, das bei Betrieb der
Vakuumpumpe ein Überströmen des von der Ölförderpumpe gelieferten Schmieröls in
die Schmierleitung zuläßt und beim Stillstand der Vakuumpumpe die Auslaßöffnung
der ölförderleitung und die Einlaßöffnung der Schmierleitung am Schmierölbecken
fest verschließt.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß zum Überströmventil
zwei in den ebenen Boden des Schmierölbeckens eingelassene konzentrische Ringnuten
gehören, die nach oben von einem Scheiben- bzw. plattenförmigen, federbelasteten
Ventilschließorgan abgedeckt werden und von denen die innere Ringnut mit der ölförderleitung
und die äußere Ringnut mit der Schmierleitung in Verbindung steht.
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Das Ventilschließorgan besteht erfindungsgemäß aus einer unteren,
die beiden Ringnuten übergreifenden Platte aus elastischem Material und aus einer
daraufliegenden Scheibe aus starrem Material, die zusammen unter der Wirkung einer
mittels einer Schraube in ihrer gespannten Lage gehaltenen Druckfeder stehen. Die
ringförmige Umfangswand des Schmierölbeckens ragt über das Ventilschließorgan hinaus,
wodurch das Schmierölbecken einen eine bestimmte Ölmenge aufnehmenden Behälter bildet.
Die Ölförderpumpe ist eine als Flügelzellenpumpe ausgebildete, rotierende Verdrängerpumpe,
deren Rotor auf der Rotorwelle der Vakuumpumpe befestigt ist.
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In der folgenden Beschreibung wird die Erfindung an Hand der Zeichnung
an einem Ausführungsbeispiel erläutert; es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch
die Vakuumpumpe, F i g. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung des Überströmventils
und F i g. 3 eine Schnittdarstellung einer abgeänderten Ausführungsform des Überströmventils.
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Gemäß F i g. 1 ist eine Vakuumpumpe 1 in einem Ölvorratsbehälter
2 angeordnet, dessen normaler Ölspiegel durch die Linie 3 bezeichnet ist.
Eine Welle 5 trägt den Rotor 4 der Pumpe sowie eine Antriebsriemenscheibe
6. Der vordere Lagerdeckel? der Pumpe ist mit einer Ausnehmung oder Bohrung
8 versehen, die gegenüber der eigentlichen Lagerbohrung 9 leicht exzentrisch
liegt. Die Wandungen der Bohrung 8 bildenden Stator einer kleinen als Flügelzellenpumpe
ausgebildeten Ölpumpe. Der Rotor 10 der Ölpumpe ist auf der Welle 5 der Vakuumpumpe
befestigt und läuft mit derselben um; ein Paar Flügel oder Arbeitsschieber
10 b sind in bekannter Weise in Schlitzen des Rotors 10 angeordnet
und liegen unter Federdruck an der Wandung der Bohrung 8 an, so daß bei Drehung
der Welle 5 der im Querschnitt halbmondförmige, zwischen Rotor 10 und den
Wänden der Bohrung 8 verbleibende Förderraum in einzelne Verdrängungszellen
unterteilt wird.
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In einer konzentrisch zur Lagerbohrung 9 angeordneten Ausdehnung
11 liegt ein elastischer O-förmiger Ring 12, der die Ölpumpe gegen
die Vakuumpumpe abdichtet. Durch eine in der Vorderseite des Lagerdeckels 7 eingelassene
Nut, die von der Rückseite der Deckelplatte 14 abgeschlossen ist, wird ein Kanal
gebildet. Der Kanalabschnitt 13 b verbindet den Ölvorrat des Behälters 2
mit dem Einlaß der Ölpumpe. Der obere Abschnitt 13 cr dieses senkrecht verlaufenden
Kanals ist an den Pumpenauslaß angeschlossen und dient zusammen mit einem hauptsächlich
im Lagerdeckel 7 verlaufenden Kanalteil als Förderleitung 13. Ein in einer Ausnehmung
der Deckelplatte 14 angeordneter und durch einen Staubdeckel 16 gehaltener
O-Ring 15 dichtet die Ölpumpe gegenüber der Atmosphäre ab.
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Die Förderleitung 13 führt in ein zylinderförmiges Becken 17, das
einen kleinen, eine genau bestimmte Ölmenge aufnehmenden Behälter bildet, der oberhalb
des Ölspiegels 3 des Vorratsbehälters 2 liegt. Von diesem Schmierölbecken 17 erhält
die Vakuumpumpe das gesamte zur Schmierung und zur Abdichtung dienende Öl über entsprechende
Ölleitungen 26.
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In dem flachen Boden des Schmierölbeckens 17 sind zwei Ringnuten
18 und 19 angeordnet. Auf dem Boden liegt eine elastische Scheibe
20, auf der wiederum eine Metallplatte 21 gleicher Größe satt aufliegt. Eine
durch eine Schraube 23 gehaltene Druckfeder 22 hält die elastische Scheibe
20 mittels der Metallscheibe 21 unter gleichmäßigem Druck gegen den Boden
der Ausnehmung angedrückt. Aus F i g. 2 ergibt sich, daß eine Schulter 24 der Spannschraube
23 eine untere Grenzstellung der Schraube festlegt. Eine zweite Schulter 25 wird
durch eine tiefe Hinterschneidung gebildet. Die Schulter 25 drückt die Scheibe 20
im Bereich ihrer Mitte mit einem bestimmten Druck fest.
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Die Ringnut 18 steht mit der Förderleitung 13 in Verbindung; die Ringnut
19 steht mit den Ölleitungen 26 in Verbindung, die die verschiedenen Schmierstellen
der Vakuumpumpe mit Öl versorgen. Das Bekken 17, die Ringnuten 18 und 19, die Scheiben
20 und 21, die Feder 22 sowie die Schraube 23 bilden zusammen
ein überströmventil.
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Wenn die Vakuumpumpe in Betrieb gesetzt wird, wird das auszupumpende
Gas durch die Ansaugleitung 27 angesaugt. Gleichzeitig fördert die Ölpumpe Öl in
die Ringnut 18. Sobald diese mit Öl gefüllt ist, hebt der Öldruck die elastische
Scheibe 20 an, und das Öl fließt in die äußere Ringnut 19 über. Die Ölpumpe ist
so bemessen, daß sie mehr Öl fördert, als für die Vakuumpumpe erforderlich ist.
Daher füllt sich die äußere Ringnut 19, und Öl fließt dann auch durch den zwischen
dem Umfangsrand der Scheibe 20 und dem Boden des Beckens 17 beim Anheben
der Scheibe 20 entstehenden Ringspalt in das Schmierölbecken 17 aus, wenn mehr
Öl gefördert wird, als von der Vakuumpumpe aus der Ringnut 19 abgesaugt wird.
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Da die Ringnut im Umfangsbereich der von der schwachen Feder 22 nach
unten gedrückten Scheibe 20 liegt, steht das Öl unter einem nur wenig über
Atmosphärendruck liegenden Druck. Der von der Vakuumpumpe nicht benötigte ölüberschuß
füllt das Schmierölbecken vollkommen aus und fließt gegebenenfalls über dessen Rand
in den Vorratsbehälter 2 zurück.
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Wenn während des Betriebes die Vakuumpumpe aus irgendeinem Grund stillgesetzt
wird, hört die Ölförderung zu der inneren Ringnut 18 auf, so daß bei dem in der
Vakuumpumpe herrschenden Vakuum die Scheibe 20 durch den Atmosphärendruck auf die
äußere
Ringnut 19 gepreßt wird und so die zur Vakuumpumpe führende Ölleitung gegen Öleintritt
und auch gegen Lufteintritt abschließt, wenn das Auspuffventil 28 der Vakuumpumpe
dicht schließt. Die Rückführung der Scheibe 20 in Schließstellung wird durch die
Feder 22 beschleunigt. Das oberhalb der Scheibe 20 nach dem Abschließen stehende
Öl dient als Flüssigkeitsverschluß.
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Erst wenn infolge eines Fehlers, z. B. einer Störung durch eine Verunreinigung,
die Scheibe 20 nicht mehr dicht abschließt, kann wie bei einer eingangs erwähnten
bekannten Einrichtung zunächst die in dem Ölbecken 17 vorhandene geringe Ölmenge,
und nur diese Ölmenge, in die Vakuumpumpe eintreten und dann Luft in das Vakuumsystem
gelangen. Das 01 aus dem Ölbecken 17 fällt dabei auf den Boden des Statorhohlraumes
oder Förderraumes der Vakuumpumpe und verbleibt dort.
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Das in F i g. 1 nur schematisch dargestellte Auspuffventil 28 ist
mit einer niedrigen Wand 29 umgeben, durch die ein nur eine bestimmte Ölmenge enthaltender
Behälter gebildet wird, damit im Fall der Undichtigkeit dieses Ventils nur die geringe,
in diesen Behälter aufgenommene Ölmenge 30 in die Pumpe eingesaugt wird.
Diese geringe Ölmenge kann die Pumpe nicht füllen, so daß nur Luft in das Vakuumsystem
eindringen kann.
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Bei der abgewandelten Ausbildungsform des Überströmventils nach F
i g. 3 ersetzt eine zentrale Ausnehmung 31 die Ringnut 18. Die Scheibe
20 liegt frei unter einer Platte 32 oder kann in beliebiger Weise mit derselben
verbunden sein. Anstelle von Schraube 23 und Feder 22 ist eine Feder
33 vorgesehen, die mittels eines mit einer mittigen Bohrung ausgestatteten
Brückenteils 34 gespannt ist. Durch die Bohrung erstreckt sich ein Zapfen 35, der
senkrecht auf der Platte 32 sitzt und ein Anheben und Absinken derselben mit der
Scheibe 20 bei verschiedenem Öldruck gestattet. Der Brückenteil 34 wird durch Schrauben
36 gehalten.
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Die vorstehend beschriebene Ventileinrichtung schließt, vom weiter
oben erwähnten Fall einer Störung abgesehen, immer, wenn die Vakuumpumpe aus irgendeinem
Grunde stillgesetzt ist, und hält das Öl vollkommen von der Vakuumpumpe fern, wobei
das Vakuum in der Pumpe und in dem System aufrechterhalten bleibt. Andererseits
sichert die Ventileinrichtung bei Betrieb der Vakuumpumpe die ständige Ölförderung
bei geeignetem Druck, der üblicherweise unabhängig von Temperatur und Viskosität
des verwendeten Öls nur wenig über Atmosphärendruck liegt. Dabei ist weiterhin keine
Justierung oder die Verwendung empfindlicher Konstruktionsteile erforderlich, um
ein sicheres Öffnen und Schließen von Ventilen in einer bestimmten Reihenfolge sicherzustellen.
Die Ventileinrichtung ist widerstandsfähig und billig genug, um auch in kleinste
Vakummpumpen wirtschaftlich eingebaut zu werden.