Betriebsverfahren für ein Vakuumpumpenaggregat Die Erfindung betrifft
ein Betriebsverfahren für ein Vakuumpumpenaggregat, das aus mindestens einer durch
einen Elektromotor antreibbaren, mit zwei berührungsfrei ineinandergreifenden Drehkolben
arbeitenden Drehkolbenvakuumpunipe, vorzugsweise eäner Roots-Vakuumpumpe, als Hochvakuumstufe
und einer anderen mechanisch arbeitenden, vorzugsweise rotierend betliebenen Vakuumpumpe
als Niedervakuumstufe bzw. Vorvakuumpumpe besteht, wobei die volumetrische Saugleistung
der Drehkolbenvakuumpumpe bzw. Hochvakuumstufe diejenige der Vorvakuumpumpe übertrifft
und der Antriebselektromotor der Hochvakuumstufe bzw. Drehkolbenvakuumpumpe in Abhängigkeit
vom Ansteigen oder Abfallen eines Druck-es im Leitungsweg für das Fördermedium
vor oder hinter der Hochvakuumstufe ein-und ausgeschaltet werden kann.Operating method for a vacuum pump unit The invention relates to an operating method for a vacuum pump unit, which consists of at least one rotary piston vacuum pump, preferably a Roots vacuum pump, which is driven by an electric motor and which works with two non-contact interlocking rotary lobes, preferably a Roots vacuum pump, as a high vacuum stage and another mechanically working, preferably rotating, vacuum stage as a low vacuum pump or backing pump, whereby the volumetric suction power of the rotary piston vacuum pump or high vacuum stage exceeds that of the backing pump and the drive electric motor of the high vacuum stage or rotary piston vacuum pump is switched on and off depending on the rise or fall of a pressure in the line path for the conveying medium upstream or downstream of the high vacuum stage can be.
Kombinationen von Drehkolbenpumpen, insbesondere nach dem Rootsprinzip,
zusammen mit rotierenden Vorpumpen werden in der Vakuumtechnik vor allem dann angewendet,
wenn man hohe Saugleistungen bei einem weitgehend ölfreien Hochvakuum erreichen
möchte. Es ist bekannt, daß derartige ohne Wandberührung der Rotoren arbeitende
Drehkolbenpumpen mit zunehmender Förderleistung nur einen sehr geringen Differenzdruck
zwischen Auslaß- und Einlaßseite der Pumpe zulassen, bei dessen überschreitung die
Drehkolbenpumpe durch Wärmedehnüng der Rotoren festläuft und unbrauchbar wird. Die
geringe zulässige Druckdifferenz ist wesentlich durch die schlechten Wärmeleitungsverhältnisse
an den Rotoren bedingt, die sich praktisch in einem wärmeisolierenden Medium bewegen,
wobei die direkte Wärmeleitung über Wellen und Verbindungszahnräder nicht ausreicht,
um eine gefährliche Temperaturerhöhung der Drehkolben zu vermeiden. Das Festlaufen
derartiger Pumpen wird noch dadurch begünstigt, daß man im Interesse eines hohen
Endvakuums zur Verringerung der Rückströmung zwischen Auslaß- und Einlaßseite mit
relativ kleinen Spaltinessungen arbeiten muß.Combinations of rotary lobe pumps, especially according to the Roots principle,
together with rotating backing pumps are mainly used in vacuum technology,
when you achieve high suction capacities with a largely oil-free high vacuum
would like to. It is known that such rotors operate without touching the wall
Rotary lobe pumps with increasing delivery rate only have a very low differential pressure
allow between the outlet and inlet side of the pump, if this is exceeded the
Rotary lobe pump stalls due to thermal expansion of the rotors and becomes unusable. the
low permissible pressure difference is mainly due to the poor heat conduction
due to the rotors, which practically move in a heat-insulating medium,
where the direct heat conduction via shafts and connecting gears is not sufficient,
to avoid a dangerous increase in temperature of the rotary lobes. The seizure
Such pumping is still favored by the fact that one in the interests of a high
Final vacuum to reduce the backflow between the outlet and inlet side with
relatively small gap measurements must work.
Betreibt man eine Pumpenkombination, bestehend aus einer Rootspumpe
und einer Vorvakuumpumpe zur Evakuierung eines Rezipienten, so wird die Rootspumpe
im Bereich höherer Ansaugdrücke zunächst weitgehend überlastet, wenn man nicht eine
ungünstige Dimensionierung hinsichtlich der volumetrischen Saugleistung von Rootspumpe
und Vorvakuumpumpe und damit eine unerwünschte Verlängerung des Evakuierungsvorganges
hinnehmen will, Man hat daher bereits ein Betriebsverfahren angewendet, bei dem
die kootspumpe im Evakuierungsprozeß anfänglich stillsteht und in Abhängigkeit vom
Druck an ihrer Ansaugseite erst dann eingeschaltet wird, wenn durch eine hinreichende
Vorevakuierung des Rezipienten ein Arbeitsbereich erreicht worden ist, in dem eine
Überlastung und Zerstörung der Rootspumpe nicht mehr eintreten kann. Eine andere
gleichfalls vorbekannte Lösung verwendet eine mit einem nach der Ansaugseite hin
öffnenden Druckausgleichsventil ver-.gehene Umwegleitung, welche bei dauernd in
Betrieb gehaltenem Rootsgebläse eine Überschreitung der zulässigen Druckdifferenz
durch Rückströmung nach der Ansaugseite verhindert. Außerdem kann man die Überlastung
der Rootspumpe bei hohen Druckdifferenzen dadurch teilweise vermeiden, daß an den
Drehkolben bzw. in deren unmittelbarer Umgebung Kühlvorrichtungen angebracht werden.If you operate a pump combination consisting of a Roots pump
and a backing pump for evacuating a recipient, then the Roots pump
in the area of higher suction pressures initially largely overloaded if you do not have one
unfavorable dimensioning with regard to the volumetric suction capacity of Roots pump
and backing pump and thus an undesirable extension of the evacuation process
wants to accept, one has therefore already used an operating method in which
The koot pump is initially at a standstill in the evacuation process and depending on the
Pressure on their suction side is only switched on if by a sufficient one
Pre-evacuation of the recipient a work area has been reached in which a
Overloading and destruction of the Roots pump can no longer occur. Another
likewise previously known solution uses one with one towards the suction side
opening pressure equalization valve avoids bypass line, which with continuously in
If the Roots blower is in operation, the permissible pressure difference is exceeded
prevented by backflow to the suction side. Plus you can get the overload
the Roots pump at high pressure differences thereby partially avoid that to the
Rotary lobes or cooling devices are attached in the immediate vicinity.
Allen beschriebenen Maßnahmen, welche eine Überlastung der Drehkolbenpumpe
zu Beginn des Evakuierungsvorganges vermeiden sollen, haftet als gemeinsamer Nachteil
an, daß sie aufwendige bauliche Sonderausführungen erfordern, die vor allem bei
Rootspumpen großer Abmessungen zu einer erheb-Echen Verteuerung der Anlage führen.
Bei dem Verfahren der nachträglichen Einschaltung in Abhängigkeit von dem an der
Ansaugseite gemessenen Druckwert ist ferner keine absolute Gewähr für die Einhaltung
des zulässigen Differenzdruckes gegeben, weil beispielsweise durch Druckanstieg
in der Zwischenvakuumleitung eine plötzliche Überschreitung des zulässigen Differenzdruckes
eintreten kann, ohne daß das an der Ansaugseite vorgesehene Druckmeßorgan
C
eine zur Abschaltung der Drehkolbenpumpe hinreichende Druckerhöhung wahrnimmt.
Nach der Erfahrung erfolgt das Festlaufen derartiger Dfehkölbenpumpen
bei
erheblicher Überschreitung des zulässigen Differenzdruckes innerhalb relativ-kurZer-Zt#it,
so daß die Schaffung einer wirkungsvollen und vor allem ohne größeren Aufwand anwendbaren
Sicherungsvorrichtung eine wichtige Probleinstellung für den Einsatz derartiger
Pumpenkombinationen bildet.All of the measures described, which are intended to avoid overloading the rotary lobe pump at the beginning of the evacuation process, have the common disadvantage that they require complex special designs, which lead to a considerable increase in the cost of the system, especially with Roots pumps of large dimensions. With the procedure of subsequent activation depending on the pressure value measured on the intake side, there is also no absolute guarantee that the permissible differential pressure will be maintained, because, for example, the pressure increase in the intermediate vacuum line can cause the permissible differential pressure to be suddenly exceeded without this on the intake side provided pressure measuring element C perceives a pressure increase sufficient to switch off the rotary lobe pump. Experience shows that such Dfehkölbenpumps seize up when the permissible differential pressure is significantly exceeded within a relatively short time, so that the creation of an effective and, above all, easy to use safety device is an important problem setting for the use of such pump combinations.
Zur Überwindung der -aufgezeigten Schwierigkeiten wird gemäß der Erfiiidung
für ein Vakuumpumpenaggregat der Eingangs erwähnten Art--ein Betriebsverfahren vorgeschlagen,
welches dadurch gekcnnzeichnet ist, daß die Drehkolbenvakuumpumpe wenigstens
im Vorevakuierungsbereich bei hohen Ansaugdrücken unter Dauerbetrieb der
Vorvakuumpumpe periodisch eingeschaltet wird, wobei die Betriebsdauer der Drehkolbenvakuumpumpe
nach jedem Einschaltvorgang entsprechend der Größe des zwischen. Auslaß- und Einlaßs,6ite
auftretenden Differenzdruckes so bestimmt ist, daß sich die Betriebsdauer nach den
einzelnen Einschaltvorgängen mit fortschreitender Evakuierung, vergrößert und schließlich
bis zum Dauerbetrieb der Drchkolbenvakuumpumpe ausgedehnt wird. Bei einem solchen
Punipverfahren-kann dieAuspumpzeit eines Rezipienten erheblich verkürzt werden,
da die Drehkolbenpumpe jeweils in den Grenzen ihrer Belastungsfähigkeit an der Evakuierung
mitwirkt und dabei gleichzeitig wirkungsvoll geschützt CD
wird. Man kennt
zwar bereits Anordnungen, bei> denen in einer - -solchen - Pumpenkombination
ein Dauerbetrieb voli-,.,Roqlspu#npen-_u]Rd,.Vorvakuuii#pumpen dadurch ermöglicht
wird, daß man die Drehzahl der Rootspumpe in deneinzelnen Druckbereichen stufenweise
oder kontinuierlich ändert. Ein solcher Aufbau erfordert jedoch kostspielige überwachungs-
und .Steuermittel auf.der Seite desrPumpenantriebs. -
- -Es erscheint
zweckmäßig, m die Betriebsdawer der Drehkolbenpumpe in den, einzelnen Betriebsabgchnitten--
nach der Größe- des Differenzdruckes -zwischen Auslaß--.und Einlaßseitu so -zu steuern,
daß -sich die Länge dieser Betriebsabschnitte mit fortsähreitender Evakuietung so
lango,---vergrößert,:--bis,schließlich.--ein Dauerbetrieb -von Drehkolbenpumpe und
Vorvakuum" pumpe, eintritt- -Bei eineerwürteilhaften Anordnung 4st hieffür ein Zeitgehaltwerk
vorgesehen, -welches den Antriebsmotor einer als Hochvakuumstufe dienenden Drehkolbenvakiiumpumpe
periodisch einschaltet, wobei die Dauer--einer solchen Einschaltung durch,einen
im Antriebsmotor vor-gesehenen thermischeh Übere lastungsschutz, vorzugsweise durch
einen Bimetall" schalter, nach der auftretenden Temperatureihöhung festgelegt ist.
Das; Zeitschaltwerk wird -nach --der *Erfahrüng so ausgelegt,-daß nach einem bestimmten
Zeitabschnitt dieerste-Einschaltung der Rootspuinpe ,erfolgL Die;Druckdifferenz
zwischen Auslaß und Einlaß ist unmittelbar dem an der Antriebswelle. der Rootspump,e:auftretenden----Antriebsmoment
propor--tional#' welcheg- sich, auf -den - elektrischen Antriebsmotor
überträgt und seine Belastung vergrößert. Ein in diesem-Ant-riebsmotor-.vorge#sehgiier-.-und--in-bekannter
i-W--eise--.ausgebildeter -Überlastungsschutz reagiert,-dabei auf diese-Überlastung
und,die hier# durch-- auftretende .#Tem-peraturer.höhun:g-..niit einer Unterbrechung
-der, Stromzufuhr, so. daß -die -Rootspumpestillgtsetzt#wird * -Nach-einem
festgelegten --Zeitsaum ..wird- durch., dass Zeitschaltwerk die: Energie'-zufuh-,zum
Elektromotor der Rootspumpe-erneut-eingeschaltet,. und die Betriebsdauer bis # zur
Auslösung -des-.--Ü.b-erlastungsschutze.s*,.vergrößer.tt sich da#b-ei#.iitt fortschreitender-Evakulerung.
Schließlich wird nach mehreren Ein- und Ausschaltvorgängen die zur Auslösung des
Überlastungsschutzes erforderliche Wärineverlustleistung nicht mehr erreicht, und
die Rootspumpe arbeitet -nunmehr ebenso wie die Vorvakuumpumpe im Dauerbetrieb weiter.
Beim Auftreten einer Störung, beispielsweise infolge Gasausbruches im Vakuumrezipienten,
ruft die Erhöhung der Druckdifferenz zwischen Auslaß- und Einlaßseite der Drehkolbenpumpe
sofort eine stärkere Belastung des Antriebsmotors und eine Temperaturerhöhung hervor,
so daß der überlastungsschutz in Tätigkeit treten kann, wenn die Störung
eine gefährliche Größe erreicht.To overcome the difficulties identified, an operating method is proposed according to the invention for a vacuum pump unit of the type mentioned at the beginning, which is characterized in that the rotary piston vacuum pump is periodically switched on at least in the pre-evacuation area at high suction pressures with continuous operation of the pre-vacuum pump, the operating time of the rotary piston vacuum pump after each switch-on process according to the size of the between. Outlet and inlet, 6ite occurring differential pressure is determined so that the operating time is increased after the individual switch-on processes with progressive evacuation and finally extended to the continuous operation of the three-piston vacuum pump. With such a Punip method, the pumping-out time of a recipient can be shortened considerably, since the rotary lobe pump contributes to the evacuation within the limits of its load-bearing capacity and, at the same time, is effectively protected CD . Indeed is already known arrangements, in> which in a - voli a continuous operation pump combination - - -solchen, Roqlspu # NPEN-_u] Rd, .Vorvakuuii # pumps thereby allowing the speed of the Roots pump in deneinzelnen pressure ranges stepwise one or. continuously changes. Such a structure, however, requires expensive monitoring and control means on the side of the pump drive. - - - It is useful to the Betriebsdawer of the rotary pump in the m, each Betriebsabgchnitten-- to the size- of the differential pressure outlet -between -. And -to control Einlaßseitu so that --SiCH the length of these operating sections fortsähreitender Evakuietung so lango , --- enlarged,: - until, finally .-- continuous operation -of the rotary lobe pump and fore-vacuum "pump, enters- - in the case of an erroneous arrangement 4st provided for a time work mechanism, -which periodically switches on the drive motor of a rotary lobe vacuum pump serving as a high vacuum stage, whereby the duration of such a switch-on is determined by a thermal overload protection provided in the drive motor, preferably by a bimetal switch, after the temperature increase that occurs. That; According to experience, the time switch mechanism is designed in such a way that after a certain period of time the first activation of the Rootspuinpe, successfulL The pressure difference between outlet and inlet is immediately that of the drive shaft. the root pump, e: occurring ---- drive torque proportional # 'which - transfers itself to - the - electric drive motor and increases its load. An overload protection designed in this drive motor. Temperature increase: g - .. without an interruption - the, power supply, so. that -the -Rootspumpestillgtsetzt # * is a fixed--After --Zeitsaum ..wird- by that time the rear derailleur. energy'-zufuh-, the Roots pump is once again switched-on electric motor ,. and the operating time up to the triggering of -the -.-- over-stress protection.s *,. increases because # b-ei # .iitt progressive evacuation. Finally, after several switch-on and switch-off processes, the heat dissipation required to trigger the overload protection is no longer achieved, and the Roots pump continues to operate continuously, just like the backing pump. When a fault occurs, for example due to gas eruption in the vacuum container, increasing the pressure difference causes between the outlet and inlet side of the rotary piston pump immediately a greater load on the drive motor and a temperature increase produced, so that the overload protection can enter into operation when the fault reaches a dangerous size .
Man kann die Abschaltung des Antriebsmotors bei der Drehkolbenpumpe
auch durch ein außerhalb dieses Antriebsmotors vorgesehenes Schalteleinent ausführen,-
welches, vorzugsweis ' e auf die Stromaufnahme des elektrischen Antriebsmotors
der Drehkolben7 pumpe anspricht.. Zu diesem Zweck kann beispiels# weisem in: der
Stromzuführung zum Antriebsmotor- ein thermischen Motorschutzhalter. vorgesehen
sein- der die-Energiezufuhr beilüberschreitung einer:.bestImmT ten. Arbeitsaufnahme
-unterbricht. Dieses :Schaltelement ist dabei ebenfalls mit einem entsprechenden
Zeitschaltwürk- zu verbinden, so daß die, Wiedereinschaltung nach-einem.festgelegten
Zeitraum. erfolgt.One can perform the disconnection of the drive motor for the rotary pump by a provided outside of said drive motor switch member, - which, pump preferably alive 'e on the current consumption of the electric drive motor of the Drehkolben7 responsive .. For this purpose, example # wise in: the current supply to the drive motor - a thermal motor protection holder. The energy supply should be provided if a: .determined. work start -interrupted. This: switching element must also be connected to a corresponding time switch so that the switch-on after a specified period of time. he follows.