DE1403069B1

DE1403069B1 - Liquid-sealed rotating mechanical vacuum pump

Info

Publication number: DE1403069B1
Application number: DE19591403069
Authority: DE
Inventors: Theodor Dipl-Phys Saath
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1959-06-19
Filing date: 1959-06-19
Publication date: 1970-01-29
Also published as: GB948927A

Description

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Die Erfindung betrifft eine flüssigkeitsgedichtete Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zurotierende mechanische Vakuumpumpe mit einem gründe, über die im Patent ί 123 076 angegebenen inneren Gas- und Öleinlaßkanal, durch den Öl und Maßnahmen hinaus eine verbesserte Möglichkeit zu zum Zweck der Geräuschdämpfung auch eine ge- finden, eine kleinste dosierte Menge von Gas bzw. ringe Menge eines gasförmigen Mediums, insbeson- 5 Luft zur Geräuschdämpfung in den letzten, auspuffdere Luft, in den Schöpfraum der Pumpe eingelas- seitigen Teil des Förderraumes der Vakuumpumpe sen wird, wobei dieser Gas- und Öleinlaßkanal eine einzubringen, ohne daß enge Kapillarbohrungen ererste Einlaßöffnung, die mit einem mit Öl gefüllten forderlieh sind.The invention relates to a liquid-sealed. The present invention has the object of rotating mechanical vacuum pump for a reason, about the one specified in the patent ί 123 076 inner gas and oil inlet channel, through the oil and measures in addition, an improved possibility for the purpose of noise suppression also a found, a smallest metered amount of gas or A small amount of a gaseous medium, in particular air to dampen noise in the last, exhaust pipe Air, part of the delivery chamber of the vacuum pump on the inlet side of the suction chamber of the pump sen is, this gas and oil inlet channel to introduce one without narrow capillary holes first Inlet port, which are required with an oil-filled one.

Raum, und einen zweiten Einlaß, der mit einem mit Erfindungsgemäß wird dazu vorgeschlagen, daßSpace, and a second inlet, which is connected to a. According to the invention it is proposed that

dem gasförmigen Medium gefüllten Raum in Verbin- io der Gas- und Öleinlaßkanal eine als GehäuseraumThe space filled with the gaseous medium in connection with the gas and oil inlet ducts as a housing space

dung steht, aufweist sowie dauernd oder intermittie- eines Ventilschließorgans dienende Erweiterungs-as well as permanent or intermittent expansion that serves a valve closing element

rend mit dem in Rotordrehrichtung gesehen letzten kammer im Bereich des Gas- bzw. Lufteinlasses auf-end with the last chamber in the area of the gas or air inlet seen in the direction of rotation of the rotor.

bzw. auspuffseitigen Teil des Pumpenförderraums weist, welcher durch mehrere Einlaßöffnungen inor exhaust-side part of the pump delivery chamber, which through several inlet openings in

verbunden ist, nach Patent 1123 076. einer rohrförmigen Wand dieser erwähnten Kammeris connected, according to patent 1123 076. to a tubular wall of said chamber

Bei mechanischen Hochvakuumpumpen treten be- 15 gebildet ist, wobei durch das Ventilschließorgan dieIn the case of mechanical high vacuum pumps, 15 is formed, whereby the valve closing element causes the

kannterweise störende Schlaggeräusche auf, wenn die Einströmmenge des Gases bzw. der Luft gesteuertKnown to be annoying impact noises when the inflow of gas or air is controlled

Pumpe bereits in der Nähe des erreichbaren End- wird.Pump is already near the reachable end.

Vakuums betrieben wird. Die Ursache hierfür liegt in An sich ist es bereits bekannt, Ventile in den Gasstoßartigen Kompressionsvorgängen des zur Abdich- ballastzuführungskanal von mechanischen Vakuumtung verwendeten Öls, wobei sich wegen der inkom- 20 pumpen einzubauen. Diese Ventile steuern die Einpressiblen Eigenschaften der Flüssigkeit scharfe leitung von Gasen oder Luft zur Unterstützung der Druckspitzen einstellen, die sich in einem metallisch Bildung eines Gas-Luft-Gemisches in eine gegen die schlagenden Geräusch äußern. Man hat erkannt, daß Saugleitung abgesperrte Stelle des Pumpenraums, sich bei der Anwendung des Gasballastprinzips eine Das bekannte Prinzip, daß die eingeleitete Gas- oder gewisse Geräuschminderung ergibt. Wegen der gro- 25 Luftmenge zur Bildung eines absaugbaren Gas-Luftßen zur Verhinderung der Kondensation benötigten Gemisches dient und zur Aufrechterhaltung des Luftmengen ergab sich gleichzeitig eine wesentliche Vakuums und wegen des Ausschlusses einer eventu-Verschlechterung des erreichbaren Endvakuums, so eilen Verschmutzung des Rezipienten in eine gegen daß diese Möglichkeit der Geräuschdämpfung entfiel, die Saugleitung abgesperrte Stelle des Pumpenraums wenn außerdem die Erreichung hoher Endväkua 30 eingeleitet wird, wird auch in der vorliegenden Ernotwendig war. Einen Fortschritt in Richtung der findung verwendet.Vacuum is operated. The reason for this lies in itself, it is already known to use valves in the gas shock-type Compression processes of the mechanical vacuum tung to the sealing ballast supply channel The oil used, but because of the incom- 20 pumps to be installed. These valves control the injectables Properties of the liquid sharp conduction of gases or air in support of the Set pressure peaks that result in a metallic formation of a gas-air mixture in one against the utter a beating noise. It has been recognized that the suction line is a shut-off point in the pump room, When using the gas ballast principle, the well-known principle that the introduced gas or results in some noise reduction. Because of the large amount of air to form a gas-air flow that can be sucked off is used to prevent condensation and to maintain the mixture required Amount of air resulted at the same time a substantial vacuum and because of the exclusion of an eventu deterioration of the attainable final vacuum, so pollution of the recipient rush into a counter That this possibility of noise damping was omitted, the suction line shut off point of the pump room if, in addition, the attainment of high final vacuums 30 is initiated, this also becomes necessary was. A progress towards finding uses.

Geräuschdämpfung und des gleichzeitig erreichbaren Bei einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung Endvakuums brachte die Zuführung einer sehr .besteht der Gas- und Öleinlaßkanal aus einem stekleinen dosierten Luftmenge in der Größenordnung hend angeordneten Rohr, dessen durch die rohrför-2 - ΙΟ"³ Torr 1/sec. Eingehende Untersuchungen hatten 35 mige Wand gebildete Erweiterungskammer an ihrem gezeigt, daß durch diese relativ kleine Luftmenge bei oberen Ende eine einstellbare Anschlaghülse zur Beperiodischer Zuführung eine merkliche Verminde-* grenzung der Bewegungsmöglichkeit bzw. des Hubes rung des Pumpengeräusches erzielt werden kann. Die des Ventilschließorgans aufweist,
beim Gasballastprinzip notwendigen Luftmengen Ferner hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß lagen demgegenüber etwa um den Faktor 10⁵ höher, 40 das Ventilschließorgan eine in der Erweiterungskamwodurch sich die beobachtete erhebliche Verschlech- mer auf und ab bewegliche Kugel ist.
terung der erreichbaren Endvakuumwerte erklärt. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel desNoise attenuation and at the same time the invention achievable In an advantageous embodiment of ultimate vacuum brought supplying a very gas and oil intake passage .besteht from a stekleinen metered amount of air in the order starting arranged tube whose through the rohrför-2 - ΙΟ ^"3 Torr 1 / sec In-depth investigations had shown that the expansion chamber formed by a 35-shaped wall shows that this relatively small amount of air at the upper end of an adjustable stop sleeve for periodic supply can achieve a noticeable reduction in the possibility of movement or the stroke of the pump noise having,
Air quantities required for the gas ballast principle Furthermore, it has proven to be expedient that, in contrast ^{, the valve closing element was about a factor of 10 5} higher, 40 being a ball that can move up and down in the expansion chamber, which is the considerable deterioration observed.
ting of the achievable final vacuum values explained. In the drawing is an embodiment of the

Eine besondere Schwierigkeit bildet die Zuführung Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt, der relativ kleinen Luftmengen, da man konstante Sie zeigt einen Querschnitt durch eine Vakuumpumpe Betriebsverhältnisse und Unempfindlichkeit einer 45 mit den Merkmalen nach der Erfindung,
solchen Anordnung auch gegenüber Verschmutzung In einem unteren Teil 1 des Pumpengehäuses ist fordern muß. Es ist bereits vorgeschlagen worden, ein Pumpenkörper 2 vorgesehen, in dem exzentrisch zur Zuführung derartig geringer Luftmengen ein ein Rotor 3 drehbar angeordnet ist. In dem Rotor 3 zylinderförmiges Zuführungselement oberhalb des sind in schlitzförmigen Ausnehmungen Arbeitsschie-Ausstoßventils vorzusehen, bei dem über eine dünne 50 ber 4 angeordnet, welche durch die Federwirkung hohlzylinderförmige Dichtfläche atmosphärische Luft von Druckfedern 5 gegen die zylindrische Innenfläche in den Raum unterhalb des Auslaßventils eingebracht des Pumpenkörpers 2 angedrückt werden. Auf den wird, der über Drosselbohrungen mit dem Schöpf- unteren Teil 1 des Pumpengehäuses ist ein oberer raum der Pumpe in Verbindung steht. Derartige Zu- Teil 6 aufgesetzt, in dem sich eine Vakuum-Ansaugführungselemente zeigen jedoch unter nicht beson- 55 leitung? befindet. Auf der Aüsstoßseite der Pumpe ders sauberen Betriebsbedingungen eine laufende ist als Abschluß eines Auslaßkanals 8 ein plattenför-Veränderung der hohlzylinderförmigen Dichtfläche miges Auslaßventil 9 vorgesehen, an das sich ein Öldurch Verschmutzung und Abscheidung verharzter f angkasten 10 nach oben hin anschließt. Der Innen-Ölanteile, wodurch sich eine Verminderung der zur raum des Ölfangkastens 10 steht durch Ausgleichs-Geräuschdämpfung zugeführten Luftmenge teilweise 60 bohrungen 11 mit dem umgebenden Ölvorrat und bis zur völligen Unwirksamkeit einstellt. über Lufteinlaßschlitze 12 mit der atmosphärischenA particular difficulty is the supply of the subject of the invention, shown schematically, the relatively small amounts of air, since one constant.
Such an arrangement also against contamination In a lower part 1 of the pump housing is required. It has already been proposed to provide a pump body 2 in which a rotor 3 is rotatably arranged eccentrically for the supply of such small amounts of air. In the rotor 3 cylindrical feed element above the working slide discharge valve are to be provided in slit-shaped recesses, in which a thin 50 is arranged over 4, which by the spring action of the hollow cylindrical sealing surface brings atmospheric air from compression springs 5 against the cylindrical inner surface into the space below the outlet valve Pump body 2 are pressed. The upper chamber of the pump is connected to the lower part 1 of the pump housing via throttle bores. Such an accessory part 6 placed in which a vacuum suction guide elements show but not under special 55 line? is located. On the outlet side of the pump of its clean operating conditions a running outlet valve 9 is provided as the end of an outlet channel 8, to which an oil tank 10 is connected to the top due to contamination and separation of resinous gumming. The inner oil content, which results in a reduction in the amount of air supplied to the space of the oil catcher 10 by compensating noise damping, partially 60 holes 11 with the surrounding oil supply and until it is completely ineffective. Via air inlet slots 12 with the atmospheric

Nach Patent 1123 076 ist bei einer Vakuumpumpe Luft oberhalb des den oberen Abschluß bildenden der eingangs erwähnten Art noch eine Verstellein- Prallbleches 13 in Verbindung. Der Ausstoß der gerichtung für den Querschnitt der ersten oder Ölein- förderten Gase erfolgt über eine Ausstoßöffnung 14. laßöffnung am Gas- und Öleinlaßkanal vorgesehen, 65 Im Innenraum des Ölf angkastens 10 ist nach der Erbei deren Verstellung je nach Bedarf weniger Öl und findung ein Gas- und Öleinlaßkanal 15, der aus mehr Gas in den auspuffseitigen Teil des Schöpf- einem im Durchmesser abgesetzten zylindrischen raums eintreten kann. Rohr 150 besteht, vorgesehen, daß injektorartig auf-According to patent 1123 076, in a vacuum pump there is air above the upper seal of the type mentioned at the outset, an adjusting baffle plate 13 in connection. The ejection of the direction for the cross-section of the first or oil-fed gases takes place via an ejection opening 14. Let opening provided on the gas and oil inlet channel, 65 In the interior of the oil trap box 10 is according to the Erbei their adjustment as required less oil and find a gas and oil inlet channel 15 from more gas in the exhaust-side part of the scoop - a cylindrical with a smaller diameter room can enter. Tube 150 consists, provided that injector-like on-

gebaut ist An seinem oberen Ende ist in einer Erweiterungskammer, die durch eine rohrfönnige Wand 151 gebildet ist, ein frei bewegbares Ventilschließorgan 152 angeordnet, dessen Verschiebung nach oben durch eine mittels Schraubgewinde einstellbare Anschlaghülse 153 begrenzt werden kann. Zur Gaszuführung sind in der rohrförmigen Wand 151 Einlaßöffnungen 154 oberhalb des Flüssigkeitsstandes 16 vorgesehen. Außerdem befindet sich am Gas- und Öleinlaßkanal 15 eine unterhalb des Flüssigkeitsstandes 16 im Ölvorrat liegende Flüssigkeitseinlaßöffnung 155, durch die öl aus dem Ölvorrat der Pumpe in den Gas- und Öleinlaßkanal 15 gelangen kann. Der Gas- und Öleinlaßkanal 15 durchstößt mit seinem unteren Ende das plattenfönnige Auslaßventil 9 und ig ragt unmittelbar in den mit dem Schöpfraum der Pumpe in Verbindung stehenden Auslaßkanal 8 hinein. Die Halterung des zylindrischen Rohrs 150 erfolgt durch Schraubverbindung mit einem gehäusefesten Haltestück 17.At its upper end, a freely movable valve closing member 152 is arranged in an expansion chamber formed by a tubular wall 151 , the upward displacement of which can be limited by a stop sleeve 153 which can be adjusted by means of a screw thread. For gas supply, inlet openings 154 are provided in the tubular wall 151 above the liquid level 16. In addition, on the gas and oil inlet channel 15 there is a liquid inlet opening 155 which is located below the liquid level 16 in the oil supply and through which oil can pass from the oil supply of the pump into the gas and oil inlet channel 15. The lower end of the gas and oil inlet channel 15 penetrates the plate-shaped outlet valve 9 and protrudes directly into the outlet channel 8 which is connected to the pump chamber of the pump. The cylindrical tube 150 is held by a screw connection with a holding piece 17 fixed to the housing.

Beim Ausstoßvorgang im Verlauf der Drehbewegung des Rotors wird ein Teil des im Kompressionsraum vorhandenen Gas- und Ölgemisches in üblicher Weise über die Randzone des plattenförmigen Auslaßventils 9 in den Innenraum des ölfangkastens 10 und ein anderer Teil durch den Gas- und Öleinlaßkanal 15 gedrückt. Hierbei bewegt sich das Ventilschließorgan 152 gegen den Anschlag an der einstellbaren Anschlaghülse 153, und dabei strömt das Gas- und ölgemisch durch die Einlaßöffnungen 154 aus. Im weiteren Verlauf der Drehbewegeung des Rotors wird der Auslaßkanal 8 mit dem unter erheblichem Unterdruck stehenden Schöpfraum in Verbindung gebracht (Lauf gegen Endvakuum), wobei das plattenförmige Auslaßventil 9 schließt, ehe das Ventilschließorgan 152 wieder auf seinen Sitz in der Erweiterungskammer 151 des Gas- und Öleinlaßkanals 15 herabgefallen ist. Das Ventilschließorgan 152 sinkt nämlich wegen semer Trägheit verzögert auf seinen Sitz, wobei es ermöglicht wird, daß zusätzlich zur Ölmenge im Gas- und Öleinlaßkanal 15 eine kleinste, durch die Größe des eingestellten Hubs des Ventilschließorgans 152 bestimmte Zusatzluft- bzw. Gasmenge nach dem Schöpfraum der Pumpe hin angesaugt wird. Durch das Ansaugen der atmosphärischen Luft im Gas- und Öleinlaßkanal 15 wird Öl aus dem Ölvorrat unterhalb des Ölstandes 16 durch die Flüssigkeitseinlaßöffnung 155 angesaugt, und gleichzeitig nach der Art eines Injektors mit der zugeführten Luft- bzw. Gasmenge gemischt. In den Auslaßkanal 8 gelangt also durch den infolge seiner relativ großen Querschnittsfläche gegen Verschmutzung unempfindlichen Gas- und Öleinlaßkanal 15 ein Öl-Luft-Gemisch, dessen Luftanteil durch entsprechende Bemessung der Einlaßöffnungen 154 sowie nach entsprechender Einstellung durch die Anschlaghülse 153 zur gewünschten Geräuschdämpfung festgelegt werden kann.During the ejection process in the course of the rotary motion of the rotor, part of the gas and oil mixture present in the compression chamber is pressed in the usual way over the edge zone of the plate-shaped outlet valve 9 into the interior of the oil trap box 10 and another part through the gas and oil inlet channel 15 . Here, the valve closing member 152 moves against the stop on the adjustable stop sleeve 153, and the gas and oil mixture flows out through the inlet openings 154 . In the further course of the rotary movement of the rotor, the outlet channel 8 is brought into connection with the suction chamber, which is under considerable negative pressure (running against ultimate vacuum), the plate-shaped outlet valve 9 closing before the valve closing member 152 is seated again in the expansion chamber 151 of the gas and gas Oil inlet channel 15 has fallen. The valve closing member 152 sinks to its seat with a delay because of its inertia, whereby it is made possible that in addition to the amount of oil in the gas and oil inlet duct 15, a smallest amount of additional air or gas determined by the size of the set stroke of the valve closing member 152 after the suction chamber of the The pump is sucked in. By sucking in the atmospheric air in the gas and oil inlet channel 15 , oil is sucked in from the oil supply below the oil level 16 through the liquid inlet opening 155 , and at the same time mixed with the supplied air or gas amount in the manner of an injector. In the outlet conduit 8 thus passes through the result of its relatively large cross-sectional area against pollution insensitive gas and oil intake passage 15, an oil-air mixture, the air fraction can be determined by appropriate dimensioning of the inlet openings 154 and after appropriate adjustment by the stop sleeve 153 to the desired noise attenuation .

Claims

Patent claims:

1. Liquid-sealed rotating mechanical vacuum pump with an inner gas and oil inlet channel, through which oil a small amount of a gaseous medium, in particular air, is admitted into the pump chamber of the pump for the purpose of noise dampening, this gas and oil inlet channel having a first inlet opening, which has a space filled with oil and a second inlet which is in connection with a space filled with the gaseous medium and which is permanently or intermittently connected to the last or exhaust-side part of the pump delivery chamber when viewed in the direction of rotation of the rotor, according to patent 1123 076 , characterized in that the gas and oil inlet channel (15) has an expansion chamber serving as the housing space of a valve closing member (152) in the region of the gas or air inlet, which chamber is passed through several inlet openings (154) in a tubular wall (151) of said chamber is formed, the inflow through the valve closing member (152) ge of the gas or air is controlled.

2. Vacuum pump according to claim 1, characterized in that the gas and oil inlet channel (15) consists of an upright tube (150) and that its expansion chamber formed by the tubular wall (15) at its upper end has an adjustable stop nozzle (153) to limit the possibility of movement or the stroke of the valve closing member (152) .

3. Vacuum pump according to claim 1 or 2, characterized in that the valve closing member (152) is a ball which is movable up and down in the expansion chamber (151).

1 sheet of drawings