DE1503500A1 - Drehschieberpumpe - Google Patents

Description

BALZERS VAKUUM (MBH, Prankfurt a.M.- Süd Io, Seehofstr.il

Drehschieberpumpe

Vorliegende Erfindung betrifft eine Drehschieberpumpe mit einem Pumpengehäuse, einem darin exzentrisch gelagerten Rotor mit wenigstens zwei in radialen Pührungsschlitzen des Rotors radial frei beglichen Schiebern, die beim Betrieb den Innenraum der Pumpe in wenigstens eine Ansaug - und eine Ausstosskammer unterteilen. Derartige Pumpen in ein - oder mehrstufiger Ausführung lassen ein bestimmtes Vakuum auf der Ansaugseite erzielen, dessen untere Grenze im wesentlichen von der zu fördernden Gasmenge, vom Schöpfvolumen und der Rotordrehzahl, von der Güte der Dichtung dier Schieber gegenüber der Innenwandung des Pumpengehäuses, von der Grosse des toten Raumes unter dem Ausstossventil der Pumpe sowie vom Lösungsverraögen des verwendeten Diohtungs - und Schmieröls für die geförderten Gase abhäigt. Durch eingehende Untersuchungen des Erfinders wurde zusätzlich ein weiterer Paktor ermitteln, der· in vielen Fällen für die Begrenzung des mit einer solchen Drehschieberpumpe erreichbaren Enddruckes entscheidend ist. Die Erfindung hat eine Drehschieberpumpe zum Ziel, bei welcher der neuaufgefundene

909821/0466

schädliche Paktor ausgeschaltet ist und welche daher einen besseren Enddruck erreichen lässt als mit bisherigen Drehschieberpumpen sonst gleicher KorEtruktion .

Eine erfindungsgemässe Drehschieberpumpe der eingangs genannten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass der im Innern des Rotors von den inneren Stirnflächen der Schieber und Wandteilefider Führungsschlitz» begrenzte Hohlraum über einen gasleitenden Kanal mit einer während des Betriebes der Pumpe auf niedrigerem Druck befindlichen, von der Ansaugleitung der Pumpe abgesperrten Pumpkammer in Verbindung steht.

Es wurde nämlich gefunden, dass der genannte Hohlraum zwischen den Schiebern beim Betrieb wie ein Gasreservoir wirkt, in welchem bei Drehschieberpumpen bisheriger Konstruktion infolge Eindringens von gasbeladenem OeI von der Ausstosseite der Pumpe her ein überraschend hoher, je nach Betriebsbedingungen sogar in der Nähe von Atmosphärendruck liegender Gasdruck auch während des Betriebs aufrechter-halten bleibt und dass aus diesem Reservoir wegen des darin herrschenden . Druckes ständig Gas nach der Vakuumseite der Pumpe hin verschleppt wird. Dieses Verschleppen geschieht entlang der Seitenflächen der Schieber,die in den Führungsschlitzen des Rotors glei*kten, und über dessen Stirnflächen. Die schädliche Wirkung der beschriebenen Erscheinung liegt bei Drehschieberpumpen bekannter Konstruktion, wie erwähnt, vor allem in der Verschlechterung des erreichbaren Enddruckes. Ausserdem ist, wenn man beim Pumpen von Atmosphärendruck ausgeht, der oben erwähnte Hohlraum zunächst mit Luft von Atmosphärendurck gefüllt, die bei den bekannten Drehschieberpumpenkonstruktionen nur langsam entweichen kann, so dass sich der G]ß ichgewichtsdruck darin nur langsam einstellt." In der ersten Phase der Evakuierung ist daher das Druckgefälle zwischen diesem Hohlraum und der Niederdruckseite der Pumpe sogar noch grosser als der sich bei Dauerbetrieb einstellende Mittelwert. D.h. es herrscht wHhrend der ersten Evakuierungsphase eine gegenüber Dauerbetrieb verstärkte Gase inst römtag'auf der Niederdruckseite vor, was zusätzlich eine Verlängerung *uf 44« der PumpzeiT bis zur Erreichung eines bestimmten

9 0 9 8 2 1 / 0 4 6 S bad original "

Evakuierungsgrades zur Folge hat.

Bei der erfindungsgemässen Drehschieberpumpe sind dagegen diese nachteiligen Wirkungen des Hohlraumes zwischen den Schiebern ausgeschaltet. Durch die gasleitende Verbindung zwischen dem erwähnten Hohlraum mit einer Kammer, in welcher während des Betriebes ein niedrigerer Druck herrscht, wird das zu Beginn der Evakuierung darin enthaltene oder später von der Druckseite der Pumpe her in diesen eindringende Gas fortlaufend wegbefördert und in dem besagten Hohlraum ein gleich niedriger Druck wie in der Kammer, mit welcher er verbunden ist, aufrechterhalten, so dass das Druckgefälle gegenüber der Niederdruckseite der Pumpe wesentlich geringer und die schädliche Einströmung dorthin vermindert ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im nachfolgenden an Hand anliegender Zeichnung beschrieben. Diese zeigt einen Schnitt durch eine Zweischieberpumpe, bei welcher der Entlüftungskanal in einem der beifen Schieber untergebracht ist.

In dar Figur bedeutet 1 das Gehäuse einer Drehschieberpumpe mit einem Rotor 2 und den beiden Schiebern 3 und k. Beim Betrieb werden diese infolge Fliehkraft an die zylindrische Innenwandung des Pumpengehäuses gedrückt und bilden in jeder Phase der Rotorbewegung wenigstens 2 (wie ersichtlich in den meisten Stellungen zusammen mit der Berührungslinie zwischen Rotor und innerer Pumpenwandung drei) voneinander getrennte, in der gezeichneten Stellung des Rotors mit 6 und 7 bezeichnete Pumpenkammern, von denen die eine mit der Ansaugleitung 8, die andere mit der Ausstossöffnung 9 inB Verbindung steht. Das abzupumpende Gas wird über 8 abgesaugt, im Verlauf der weiteren Eotordrehung durch einen Schieber von der Ansaugseite abgesperrt und komprimiert und schliesslich bei 9 durch das Ventil Io ausgestossen. 11 bedeutet einen Behälter, der beim Betrieb teilweise mit OeI gefüllt ist. Bei jeder Oeffnung des Ventils Io dringt eine gewisse Oelmenge in die Pumpe ein, wird durch die Schieber über die Pumpeninnenwandung verteilt und bewirkt die notwendige Dichtung und Schmierung.

909821 /046 6

Bei dieser Pumpe an sich bekannter Konstruktion und Wirkungsweise ist der Schieber 4 erfindungsgemäss in besonderer Weise ausgebildet. Er bes^itzt einen Kanal 12, welcher den schädlichen Hohlraum 13 zwischen den Schiebern über die Oeffnung 14 in der Schieberseitenwand mit der Pumpkammer 6 verbindet. Der Ort der Oeffnung 14 in der Seitenwand des Schiebers w ist bezüglich seines Abstandes von der äusseren Schieberkante so gewählt, dass die erwähnte gasleitende Verbindung nur während einer bestimmten Phase der Rotorbewegung besteht, nämlich nur zwischen den beiden gestrichelt eingezeichneten Stellungen 15 und 16 des Schiebers bzw. Rotors. Dadurch wird bewirkt, dass die genannte Verbindung sowohl während der Druckspitze in der Kompressionskammer 6 als auch während jener Phase der Rotorbewegung abgesperrt ist, während welcher sonst eine Verbindung zwischen dem Hohlraum 13 und der Ansaugleitung zustande käme. Zweckmässig ist es, den Ort der Oeffnung 14 so ν. zu bestimmen, dass die gasleitende Verbindung nur besteht, solange der Druck in der Kompressionskammer merklich unterhalb des Druckmittelwertes liegt, der sich in Hohlraum 13 ohne die erfindungsgemäss vorgesehene Entlültung einstellen würde. Der Druck, der sich im Raum 13 ergibt, ist gleich dem maximalen Druck in der Kammer 6 während der Dauer der Verbindung. In welcher Rotor- bzw. Schieberstellung ein bestimmter, als maximal zulässig erachteter Druck, z.B. von 25o Torr, aikstandekommt, hängt ausser von den geometrischen Verhältnissen der Pumpe noch davon ab, ob durch ein e twa voiiandenes Gasballastventil Ballastgas zugeführt wird. Die Erfindung hat sich gerade in diesem Falle besonders bewährt, denn bei Betrieb einer Pumpe mit Oasballast ist die Gasbeladung des Dichtungs- *nd Schmieröls wesentlich höher und damit auch die nach dem Hohlraum 13 verschleppte Gasmenge. Es ist bekannt, dass bei vielen Gasballsstpumpen der erreichbare Enddruck bei Bsbrieb mit Gasballast stark beeinträchtigt ist und man erklärte diese nachteilige Wirkung durch Undichtigkeiten der Schieber gegenüber der Gehäusewand. Der Portschritt, den die Erfindung gerade bei Gasballastpumpen gebracht hat,zh£gt jedoch, dass einnichtunwesentlcher Teil der GasVerschleppung von der Druckseite auf die Ansaugseite

909821/0466

- 5 auf dem oben beschriebenen Weg über den Hohlraum 1J> vor sich geht.

Noch einen weiteren Vorteil bringt die Erfindung mit sich. Bei modernen schnellaufenden Drehschieberpumpen werden die Schieber mit solcher Kraft an die Wand gedrückt, dass aus diesem Grunde schon Schwierigkeiten wegen der Gefahr der Zerstörung der Pumpe durch Pestfressen der Schieber an der Gehäusewand aufgetreten sind. Es handelt sich dabei um eine Art Kaltverschweissung zwischen den äusseren Schieberkanten und der Innenwandung des Pumpengehäuses, die durch das Vcuum bei vorübergehend mangelhafter Schmierung stark gefördert wird. Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, dass erfindungs- p|

gemässe Pumpen eine merklich höhere DrehzAhAl erlauben als bekannte Drehschieberpumpen sonst gleicher Konstruktion, ohne dass ein Pestfressen auftritt. Die Srklärung dafür liegt darin, dass bei den bekannten Pumpen ausser der Fliehkraft auch noch der Gdüruck im Hohlraum zwischen den Schiebern zum Anpressdruck der Schieber wesentlich beiträgt und daher die durch die Erfindung vorgesehene Druckerniedrigung in dem erwähnten Hohlraum eine vorteilhafte Verschiebung der kritischen Drehzahlgrenz· zur Folge hat.

Die Erfindung ist auf alle Drehschieberpumpen anwendbar. Es ist von Vorteil, dass vorhandene Drehschieberpunp en durch Anbringung einer als

Entlüftungskanal dienenden Bohrung in wenigstens einem der Schieber V

leicht in erfindungsgemässe Pumpen umgewandelt werden könnet bei Pumpen, die neu gebaut werden, kann man den Entlü£tungskanal jedoch auch in

die anderer Weise führen! man kann ihn beispielsweise dikrch/seitliche Stirnwand der Pumpe herausführen und an geeigneter d.h. an einer von der Ansmugseite stets abgesperrten Stelle, z.b. bei 17 in anliegender Figur wieder in eine Pumpenkatnmer einmünden lassen, wobei die Verbindung als Rohrleitung oder als Bohrung in der Gehäusewand ausgebildet sein kann. Bei Mehrsohieberpurapen hat man die Möglichkeit, den Hohlraum auf die beschrieben· Weise mit einer Pumpenkammer zu verbinden, die ständig sowohl von d«r Ansaugsaite als auch von der Ausstosseite ab-

909821/0466

gesperrt ist. Dies ist insofern vorteilhaft, als dann der in dem Hohlraum Γ5 zwischen den Schiebern sich einstellende Druck einen geringeren Wert aufweist als wenn die Verbindung mit der Ausstosskammer erfolgt, in welcher im Augenblick der Absperrung der Verbindung durch den vorbeigleitenden Schieber je nach Betriebsbedingungen bereits ein verhältnismässig hoher Kompressionsdruck erreicht sein kann.

909821/0466

Claims (4)

1. PATENTANSPRUECHE

   ^1 .) Drehschieberpumpe mit einem Pumpengehäuse, einem darin exzentrisch gelagerten Rotor mit wenigstens zwei in radialen Führungsschlitzen des Rotors radial frei beweglichen, an den Wänden der Schlitze gleitenden Schiebern, die beim Betrieb deen Innenraum der Pumpe in wenigstens eine Ansaug- und eine Ausstosskammer unterteilen, da durchgekennzeichnet, dass der im Innern des Rotors von den inneren Stirnflächen der Schieber und Wahdteilen der Führungsschlitze begrenzte Hohlraum über einen gasleitenden Kanal mit einer während des Betriebes der Pumpe auf niedrigerem Druck befindlichen, von der Ansaugseite der Pumpe abgesperrten Pumpenkammer in Verbindung steht.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genanntem Verbindungskanal an einer Stelle der Innenwand des Pumpengehäuses in den Innenraum der Pumpe einmündet, welche beim Betrieb wenigstens während Jener Phase der Rotorbewegung gegenüber dem Ausstoss-* kanal abgesperrt ist, während welcher in diesem el ein Druck von mehr als 25o Torr vorherrscht.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Schieber einen Kanal aufweist, der von dem genannten Hohlraum zu einer in der Nine der äusseren Schieberkante befindlichen Stelle der in Bewegungsrichtung gesehen, vorderen Schieberseitenwand führt.
4. 4. Vorrichtung nach Patentanspruch/ dadurch gekennzeichnet, dass dei'genannte Kanal zu einer in solchem Abstand von der äusseren Kante des Schiebers liegenden Stelle der vorderen Schieberwand geführt ist, dass die gasleitende Verbindung mit der in Bewegungsrichtung ge-/ sehen vor dem Schieber 1fegenden Pumpenkammer nur während höchstens der Rotorbewegung zustandekommt, dagegen während der restlicten Dauer dieser Bewegung durch die Wandung des Schieberführungsschlitzes im Rotor abgesperrt ist.

   909821 /0466