DE1302133B

DE1302133B -

Info

Publication number: DE1302133B
Application number: DE1958B0048929
Authority: DE
Priority date: 1958-05-07
Filing date: 1958-05-16
Publication date: 1970-01-22

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES PATENTAMT Deutsche Kl.: 27 c, 6/03 I Auslegeschrift 1 302

© Aktenzeichen: P 13 02 133.5-15 (B 48929)

© Anmeldetag: 16. Mai 1958

@ Offenlegungstag: —

© Auslegetag: 22. Januar 1970

Ausstellungspriorität:

© Unionspriorität

© Datum: 7. Mai 1958

© Land: Schweiz

© Aktenzeichen: 59219-58

© Bezeichnung: Zweistufiges Vakuumpumpenaggregat zum Absaugen von Dämpfen

oder Gasdampfgemischen

@ Zusatz zu: —

© Ausscheidung aus: —

© Anmelder: Balzers & Pfeiffer Hochvakuum GmbH, 6000 Frankfurt

Vertreter:

Als Erfinder benannt: Buechel, Baptist, Balzers; Haefer, Dr. Renee; Zinsmeister, Dr. Gilbert; Vaduz (Liechtenstein)

© Für die Beurteilung der Patentfähigkeit in Betracht gezogene Druckschriften:

DT-PS 702 480 CH-PS 152

DT-PS 800 086 CH-PS 246

DT-PS 951 884 GB-PS 704

DT-PS 1 011115 US-PS 2 191

co co

<M O CO pH

Q © 1.70 909 584/4

Die Erfindung bezieht sich auf ein zweistufiges Vakuumpumpenaggregat zum Absaugen von Dämpfen oder Gasdampfgemischen aus einem Rezipienten, welches aus zwei hintereinandergeschalteten ölgedichteten rotierenden Verdrängerpumpen besteht, wobei 5 die zweite bzw. atmosphärenseitige Stufe als Gasballastpumpe ausgebildet ist, indem sie mit einem Gasballasteinlaß zum Pumpenförderraum, vorzugsweise mit einem Gasballasteinlaßventil, versehen ist.

Zum Absaugen von Dämpfen oder Gas-Dampf-Gemischen aus einem Rezipienten können bekanntlich sogenannte Gasballastpumpen dienen, bei denen eine Gasmenge (Gasballast), insbesondere Luft, an einer gegen die Saugleitung abgesperrten Stelle des Pumpenraums zur Beimengung zu dem abgesaugten Dampf oder Gemisch eingeleitet wird, die so groß bemessen ist, daß die Flüssigkeitsbildung in der Pumpe durch Verflüssigung der abgesaugten Dämpfe verhindert oder auf ein unschädliches Maß herabgesetzt wird. Bei einer bekannten zweistufigen Vakuumpumpe der eingangs erwähnten Art ist ein Gasballasteinlaß zwischen den beiden Stufen vorgesehen. Bei einstufigen einfach wirkenden rotierenden Vakuumpumpen mit Gasballastzufuhr hat man bisher nur eine Einlaßöffnung für den Gasballast vorgesehen. Diese kann so angeordnet sein, daß sie während des Rotorumlaufs zeitweise durch ein Verdrängerorgan, z. B. einen Arbeitsschieber, von der Auslaßöffnung getrennt ist. Bei einer bekannten einstufigen rotierenden Ölluftpumpe nach dem Gasballastprinzip mit intermittierender öl- bzw. Luftzufuhr, bei der Öl- und Gasballastzuleitungsnuten gemeinsam in einer Steuerscheibe angeordnet sind, die drehfest, aber axial verschiebbar auf der Rotorwelle angebracht ist und durch Federn dichtend gegen die Stirnseite des Pumpengehäuses gedrückt wird, ist die Gasballasteinlaßöffnung zum Förderraum so weit vom Auspuffkanal entfernt, daß sie wohl ständig von diesem durch einen Arbeitsschieber des Rotors abgesperrt ist.

Die bekannten Vakuumpumpen mit nur einer Gasballasteinlaßöffnung sind in ihrer Fähigkeit, Dämpfe im Dauerbetrieb abzupumpen, beschränkt. Der genaue Wert des Ansaugdrucks (Partialdrucks), den die abzupumpenden Dämpfe höchstens aufweisen dürfen, hängt außer von dem Pumpentyp auch wesentlich von der Art der Dämpfe ab, deren Dampfdruckkurve maßgebend ist.

Für die bekannten Gasballastpumpen mit nur einem Gasballasteinlaß gibt es eine obere Grenze des Dampf-Partialdrucks, den das abgepumpte Gas-Dampf-Gemisch noch aufweisen darf, wenn Kondensation vermieden werden soll. Diese Grenze wird durch die Ballastgasmenge (Luft) bestimmt, welche bei völlig geöffnetem Gasballastventil in die eingeschlossene Pumpenkammer einzutreten vermag.

Die Verwendung eines Gasballastventils, welches mit größerem Durchlaßquerschnitt und bei Anordnung an geeigneter Stelle der Pumpe den Eintritt einer größeren als der üblichen maximalen Ballastgasmenge bewirken würde, schien naheliegend, scheitert aber in der praktischen Durchführung daran, daß bei den hohen Drehzahlen, die bei rotierenden Ölluftpumpen angewendet werden müssen, um große volumetrische Saugleistungen zu erreichen, die für die Einführung des Ballastgases zur Verfügung stehende Zeitspanne, während welcher die Ballastgaszuleitung mit einer bestimmten Pumpenkammer in Verbindung

steht, zu kurz ist. Diese Zuleitung weist nämlich einen bestimmten unvermeidlichen Strömungswiderstand auf. Wenn das Ballastgas z. B. in den Kompressionsraum der Pumpe eingelassen wird, kann man zwar je nach der Stelle am Pumpengehäuse, an welcher die Zuleitung sich befindet, erreichen, daß diese Zuleitung kürzere oder längere Zeit mit dem genannten Raum in Verbindung steht. Aber diese Zeit reicht bei hohen Ansaugdrücken der abzupumpenden Dämpfe keineswegs aus, wenn das Ballastgas sich auf Atmosphärendruck befindet, wie es bei der üblichen Verwendung von trockener, atmosphärischer Luft als Ballastgas der Fall ist. Man könnte daran denken, die genügende Menge Ballastgases durch Anwendung von Überdruck in die Pumpe hineinzupressen, welche Lösung aber erheblichen technischen Aufwand erforderte. Die Anwendung eines Kompressors zur Einführung der genügenden Ballastgasmenge hätte auch den Nachteil, daß unter dem Einfluß des höheren Drucks des Ballastgases mehr Gas in der Pumpenflüssigkeit gelöst und somit nach der Vakuumseite verschleppt würde.

Es ist das Ziel der Erfindung, eine hinsichtlich ihrer Fähigkeit, Dämpfe oder Gas-Dampf-Gemische aus einem Rezipienten abzusaugen, gegenüber den bisher bekannten wesentlich leistungsfähigere, ölgedichtete, rotierende Verdrängervakuumpumpe zu schaffen.

Um dies zu erreichen, wird bei einem zweistufigen Vakuumpumpenaggregat der eingangs erwähnten Art, das an der zweiten Stufe mit einem Gasballasteinlaß, vorzugsweise mit einem Gasballasteinlaßventil, versehen ist, erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß an einer sowohl gegenüber dem Rezipienten als auch gegenüber dem erwähnten ersten Gasballasteinlaß abgesperrten, näher zum Rezipienten gelegenen Stelle des Weges des Fördermediums durch das Pumpaggregat noch eine zweite Gasballasteinlaßeinrichtung vorgesehen ist.

Eine besonders zweckmäßige Anordnung ergibt sich, wenn dabei die zweite Gasballasteinlaßeinrichtung in an sich bekannter Weise an einen Verbindungskanal zwischen den beiden Pumpenstufen angeschlossen ist.

Die mit der Erfindung erreichbaren überrraschenden Vorteile werden an dem folgenden Beispiel erläutert:

Es hat sich gezeigt, daß eine übliche bekannte zweistufige Gasballastpumpe, die bei Einleitung des Ballastgases in den Kompressionsraum der Pumpe 350 g Wasserdampf pro Stunde bei einem Ansaugdruck von 20 Torr zu fördern vermochte, nach Umbau in eine Pumpe gemäß Erfindung (durch Anbringung einer mittels eines Hahnes verschließbaren Bohrung in der Verbindungsleitung zwischen erster und zweiter Pumpstufe) etwa 900 g Wasserdampf bei einem Ansaugdruck von etwa 50 Torr im Dauerbetrieb fördern konnte. Ähnlich große Leistungssteigerungen wurden auch bei anderen Pumpentypen durch Anschluß eines zweiten Gasballastventils erreicht.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung, in der ein zweistufiges Vakuumpumpenaggregat schematisch dargestellt ist, erläutert:

Mit 1 ist die zweite, atmosphärenseitige Stufe einer rotierenden ölluftpumpe bezeichnet, die über eine Verbindungsleitung 2 mit der ersten, hochvakuumseitigen Pumpenstufe 3 verbunden ist. Die Hoch-

Claims

vakuumpumpe 3 ist bei 4 an den zu evakuierenden Rezipienten angeschlossen. Die zweite Stufe ist als Gasballastpumpe mit dem Gasballasteinlaßventil 5 ausgerüstet. Durch dieses Ventil wird dem Förderraum der zweiten Stufe trockene Luft als Ballastgas zugeführt, welches beim Pumpvorgang zusammen mit den abzupumpenden Dämpfen auf Atmosphärendruck komprimiert und dann durch das Auspuffventil 6 ins Freie gefördert wird. Es ist weiter ein zweites Gasballasteinlaßventil 7 vorgesehen, welches in die Verbindungsleitung 2 Ballastgas, wiederum vorzugsweise Luft, einzuführen gestattet. Dieses zweite Gasballastventil kann einfachster Art sein, z. B. kann es aus einer einfachen Bohrung oder einer durch einen Hahn verschließbaren öffnung, die als Drosselstelle für die einströmende Luft wirkt, bestehen. Die Zuführung des Ballastgases durch das zweite Gasballasteinlaßventil muß nicht, wie in der Zeichnung dargestellt, in die Verbindungsleitung zwischen den beiden Pumpstufen, sondern kann an einer beliebigen, sowohl gegenüber dem Rezipienten als auch gegenüber der Stelle des Einlasses durch das erste Gasballastventil abgesperrten Stelle der Pumpenwandung erfolgen. Die Menge des beim Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch das zweite Gasballastventil einzulassenden Ballastgases richtet sich nach dem Druck der abzusaugenden Dämpfe. Durch einen einfachen Vorversuch ist leicht festzustellen, wie weit man das zweite Gasballastventil öffnen muß, um bei gegebenem Ansaugdruck der Dämpfe eine Kondensation in der Pumpe verhindern zu können. Umgekehrt kann man für eine Pumpe, deren zweites Gasballastventil nur aus einer einfachen Bohrung besteht, durch einen Vorversuch leicht ermitteln, bis zu welchen Dampfdrücken diese Pumpe ohne Gefahr der Kondensation Dämpfe absaugen kann. Selbstverständlich wird man bei regelbarer Gasballastzufuhr durch das zweite Gasballastventil die zugeführte Menge auch nicht unnötig groß bemessen. Die zweckmäßige Menge des Ballastgases durch das zweite Gasballastventil ist oft größer als · zur Vermeidung der Kondensation im zweiten Einlaßraum erforderlich wäre; die in bezug auf diesen zweiten Einlaßraum überschüssige Menge des Ballastgases wird aber dazu benötigt, um auch im ersten Einlaßraum, in welchem das erste Gasballastventil nicht genügend Ballastgas einzuführen imstande ist, die nötige Menge desselben sicherzustellen. Die erfindungsgemäße Pumpe kann — wie es auch für die üblichen Gasballastpumpen bekannt ist — mit einem Minimum an Ballastgas auch so betrieben werden, daß gerade eine ganz geringe Kondensation in den Pumpkammern im Dauerbetrieb auftritt, welche aber noch keine nachteilige Wirkung auf die Pumpe ausübt. Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch das erwähnte zweite Gasballastventil an einer dem Rezipienten näherliegenden, aber ihm gegenüber abgesperrten Stelle der Pumpe Gasballast eingelassen, und zwar auch dann, wenn gar keine Gefahr der Kondensation von Dämpfen in diesem Raum besteht. Gegen die Anbringung eines Gasballastventils an einer solchen Stelle des Absaugkanals bestand das Vorurteil, daß — um eine unerwünschte Erhöhung der für den Antrieb der Pumpe erforderlichen Motorleistung und eine unnötige Verschlechterung des Endvakuums zu vermeiden — Gasballast in eine bestimmte Pumpenkammer nur dann eingelassen werden darf, wenn die Gefahr der Flüssigkeitsbildung durch Kondensation in dieser Kammer besteht, und auch dann nur so viel, als zur Vermeidung der Kondensation in dieser Kammer unbedingt erforderlich ist. Patentansprüche:

1. Zweistufiges Vakuumpumpenaggregat zum Absaugen von Dämpfen oder Gas-Dampf-Gemischen aus einem Rezipienten, welches aus zwei hintereinandergeschalteten ölgedichteten rotierenden Verdrängerpumpen bestehtT^-wobei die zweite bzw. atmosphärenseitige Stufe als Gasballastpumpe ausgebildet ist, indem sie mit einem Gasballasteinlaß zum Pumpenförderraum, vorzugsweise mit einem Gasballasteinlaßventil, versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß an einer sowohl gegenüber dem Rezipienten als auch gegenüber dem erwähnten ersten Gasballasteinlaß (5) abgesperrten, näher zum Rezipienten gelegenen Stelle des Weges des Fördermediums durch das Pumpenaggregat noch eine zweite Gasballasteinlaßeinrichtung (7) vorgesehen ist.

2. Vakuumpumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Gasballasteinlaßeinrichtung (7) in an sich bekannter Weise an einen Verbindungskanal (2) zwischen den beiden Pumpenstufen (1 und 3) angeschlossen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen