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 DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE Deutsche Kl.: 27 c, 6/03German class: 27 c, 6/03 I Auslegeschrift 1 302I Document 1 302

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

© Anmeldetag: 16. Mai 1958© Filing date: May 16, 1958

@ Offenlegungstag: —@ Disclosure date: -

© Auslegetag: 22. Januar 1970© Day on display: January 22, 1970

Ausstellungspriorität:Exhibition priority:

© Unionspriorität© Union priority

© Datum: 7. Mai 1958© Date: May 7, 1958

© Land: Schweiz© Country: Switzerland

© Aktenzeichen: 59219-58© File number: 59219-58

© Bezeichnung: Zweistufiges Vakuumpumpenaggregat zum Absaugen von Dämpfen© Designation: Two-stage vacuum pump unit for extracting vapors

oder Gasdampfgemischenor gas vapor mixtures

@ Zusatz zu: —@ Addition to: -

© Ausscheidung aus: —© Elimination from: -

© Anmelder: Balzers & Pfeiffer Hochvakuum GmbH, 6000 Frankfurt© Applicant: Balzers & Pfeiffer Hochvakuum GmbH, 6000 Frankfurt

Vertreter:Representative:

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

© Für die Beurteilung der Patentfähigkeit in Betracht gezogene Druckschriften:© Publications considered for the assessment of patentability:

DT-PS 702 480 CH-PS 152DT-PS 702 480 CH-PS 152

DT-PS 800 086 CH-PS 246DT-PS 800 086 CH-PS 246

DT-PS 951 884 GB-PS 704DT-PS 951 884 GB-PS 704

DT-PS 1 011115 US-PS 2 191DT-PS 1,011115 U.S.-PS 2,191

co coco co

<M O CO pH <MO CO pH

Q © 1.70 909 584/4 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.The invention relates to a two-stage vacuum pump unit for sucking vapors or gas vapor mixtures of a recipient, which consists of two series-connected oil-sealed rotary positive displacement pumps, with 5 being the second or atmosphere-side stage is designed as a gas ballast pump by, preferably with a gas ballast inlet to the pump discharge space with a gas ballast inlet valve.

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.It is known that for sucking off vapors or gas-vapor mixtures from a recipient So-called gas ballast pumps are used in which a quantity of gas (gas ballast), in particular air, is supplied a point in the pump chamber closed off from the suction line for admixture with the suctioned off Steam or mixture is introduced, which is so large that the liquid formation in the Pump prevented or reduced to a harmless level by liquefying the extracted vapors will. In a known two-stage vacuum pump of the type mentioned at the outset, there is a gas ballast inlet provided between the two stages. For single-stage, single-acting rotating vacuum pumps with gas ballast supply, only one inlet opening has been provided for the gas ballast. This can be arranged in such a way that it is temporarily replaced by a displacement element during the rotation of the rotor. z. B. a working slide, is separated from the outlet opening. With a known single-stage rotating oil air pump based on the gas ballast principle with intermittent oil or air supply, in which the oil and gas ballast feed line grooves are arranged together in a control disc, which is rotatably, but axially slidably mounted on the rotor shaft and sealed against by springs the front of the pump housing is pressed, the gas ballast inlet opening to the pumping chamber is so wide removed from the exhaust duct that it is probably constantly blocked from this by a working valve of the rotor is.

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.The known vacuum pumps with only one gas ballast inlet opening are in their ability to disperse vapors pumping in continuous operation is limited. The exact value of the suction pressure (partial pressure) the the maximum vapors to be pumped depend on the type of pump depends essentially on the type of vapors whose vapor pressure curve is decisive.

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.For the known gas ballast pumps with only one gas ballast inlet there is an upper limit of the Vapor partial pressure that the pumped gas-vapor mixture may still have if condensation should be avoided. This limit is determined by the amount of ballast gas (air) which is able to enter the enclosed pump chamber when the gas ballast valve is fully open.

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 VerbindungThe use of a gas ballast valve, which has a larger flow cross-section and when arranged at a suitable point of the pump the entry of a larger than the usual maximum amount of ballast gas would cause, seemed obvious, but fails in practical implementation because at the high speeds that have to be used in rotating oil air pumps to achieve large volumetric To achieve suction power that is available for the introduction of the ballast gas Period of time during which the ballast gas supply line is in connection with a specific pump chamber

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.is too short. This supply line has a certain unavoidable flow resistance on. If the ballast gas z. B. is let into the compression chamber of the pump, you can depending after the point on the pump housing at which the supply line is located, achieve that this supply line is in connection with the named room for a shorter or longer period of time. But this time is enough at high The suction pressures of the vapors to be pumped out by no means when the ballast gas is at atmospheric pressure is located, as is the case with the usual use of dry, atmospheric air as ballast gas the case is. One could think of adding a sufficient amount of ballast gas by applying overpressure to press into the pump, which solution, however, required considerable technical effort. The use of a compressor to introduce the sufficient amount of ballast gas would also have the Disadvantage that under the influence of the higher pressure of the ballast gas more gas in the pump liquid would be released and thus carried to the vacuum side.

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.It is the aim of the invention, one in terms of its ability to control vapors or gas-vapor mixtures suction from a recipient, compared to the previously known, much more powerful, oil-sealed, to create rotating positive displacement vacuum pump.

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.To achieve this, in a two-stage vacuum pump unit of the type mentioned above, which is provided at the second stage with a gas ballast inlet, preferably with a gas ballast inlet valve is proposed according to the invention that on one both to the recipient and opposite the mentioned first gas ballast inlet closed off, closer to the recipient the path of the conveyed medium through the pump unit still has a second gas ballast inlet device is provided.

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.A particularly expedient arrangement is obtained when the second gas ballast inlet device is used connected in a manner known per se to a connecting channel between the two pump stages is.

Die mit der Erfindung erreichbaren überrraschenden Vorteile werden an dem folgenden Beispiel erläutert: The surprising advantages that can be achieved with the invention are explained using the following example:

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.It has been shown that a customary known two-stage gas ballast pump, which when the ballast gas is introduced in the compression chamber of the pump 350 g of water vapor per hour at a suction pressure of 20 Torr, after conversion into a pump according to the invention (by attaching a closable by means of a tap hole in the connecting line between the first and second pump stage) about 900 g of water vapor at a suction pressure of about 50 Torr in continuous operation could promote. There were also similarly large increases in performance with other types of pumps achieved by connecting a second gas ballast valve.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung, in der ein zweistufiges Vakuumpumpenaggregat schematisch dargestellt ist, erläutert:In the following the invention is based on the drawing, in which a two-stage vacuum pump unit is shown schematically explains:

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-The second stage of a rotating oil- air pump on the atmospheric side is denoted by 1 and is connected to the first pump stage 3 on the high vacuum side via a connecting line 2 . The high

Claims

vacuum pump 3 is connected at 4 to the recipient to be evacuated. The second stage is equipped as a gas ballast pump with the gas ballast inlet valve 5. Through this valve, dry air is supplied as ballast gas to the pumping chamber of the second stage, which is compressed to atmospheric pressure during the pumping process together with the vapors to be pumped out and then conveyed to the outside through the exhaust valve 6. A second gas ballast inlet valve 7 is also provided, which allows ballast gas, again preferably air, to be introduced into the connecting line 2. This second gas ballast valve can be of the simplest type, e.g. B. it can consist of a simple bore or an opening which can be closed by a tap and which acts as a throttle point for the inflowing air. The supply of the ballast gas through the second gas ballast inlet valve does not have to be in the connecting line between the two pump stages, as shown in the drawing, but can be at any point on the pump wall that is shut off both from the recipient and from the point of the inlet by the first gas ballast valve take place. The amount of ballast gas to be admitted through the second gas ballast valve during operation of the device according to the invention depends on the pressure of the vapors to be extracted. With a simple preliminary experiment it is easy to determine how far the second gas ballast valve has to be opened in order to be able to prevent condensation in the pump at a given suction pressure of the vapors. Conversely, for a pump whose second gas ballast valve only consists of a simple bore, a preliminary test can easily be used to determine the vapor pressures up to which this pump can extract vapors without the risk of condensation. Of course, with a controllable gas ballast supply through the second gas ballast valve, the amount supplied is also not made unnecessarily large. The appropriate amount of ballast gas through the second gas ballast valve is often greater than would be necessary to avoid condensation in the second inlet space; the excess amount of ballast gas in relation to this second inlet space is required to ensure the necessary amount of the same in the first inlet space, in which the first gas ballast valve is unable to introduce sufficient ballast gas. The pump according to the invention can - as is also known for conventional gas ballast pumps - be operated with a minimum of ballast gas in such a way that very little condensation occurs in the pump chambers in continuous operation, but this does not yet have any adverse effect on the pump. During operation of the device according to the invention, gas ballast is admitted through the mentioned second gas ballast valve at a point of the pump which is closer to the recipient but is blocked off from it, even if there is no risk of condensation of vapors in this space. The prejudice against installing a gas ballast valve at such a point in the suction channel was that - in order to avoid an undesirable increase in the motor power required to drive the pump and an unnecessary deterioration in the ultimate vacuum - gas ballast may only be admitted into a certain pump chamber if there is a risk of liquid formation due to condensation in this chamber, and then only as much as is absolutely necessary to avoid condensation in this chamber. Patent claims:

1. Two-stage vacuum pump unit for sucking off vapors or gas-vapor mixtures from a recipient, which consists of two oil-sealed rotating displacement pumps connected in series ^- the second or atmosphere-side stage being designed as a gas ballast pump by having a gas ballast inlet to the pump delivery chamber, preferably with a Gas ballast inlet valve, characterized in that a second gas ballast inlet device (7) is provided at a point of the path of the conveying medium through the pump unit, which is closed off both from the recipient and from the aforementioned first gas ballast inlet (5) and closer to the recipient.

2. Vacuum pump unit according to claim 1, characterized in that the second gas ballast inlet device (7) is connected in a manner known per se to a connecting channel (2) between the two pump stages (1 and 3) .

1 sheet of drawings