DE1628322C3

DE1628322C3 - Sealing arrangement in a rotary piston vacuum pump

Info

Publication number: DE1628322C3
Application number: DE1968L0058303
Authority: DE
Inventors: Wilhelm 6450 Hanau Erbskorn
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1968-01-09
Filing date: 1968-01-09
Publication date: 1978-04-20
Also published as: DE1628322B2; DE1628322A1; FR1600126A; GB1197163A

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung in einer Rotationskolbenvakuumpumpe mit einem hypotrochoidenförmigen Drehkolben, welcher exzentrisch in einem Gehäusehohlraum umläuft, dessen Querschnittskontur die entsprechende äußere Hüllkurve zu allen Kolbenstellungen bildet, wobei zur Abdichtung zwischen Gehäuse und Drehkolben in dieser Hohlraumwand an einer Trennstelle zwischen Ansaugraum und Druckraum eine den Drehkolben ständig berührende dazu parallele Dichtungsleiste angeordnet ist.The invention relates to a sealing arrangement in a rotary piston vacuum pump with a hypotrochoidal one Rotary piston, which rotates eccentrically in a housing cavity, its cross-sectional contour forms the corresponding outer envelope curve for all piston positions, whereby for sealing between the housing and the rotary piston in this cavity wall at a separation point between the suction chamber and a sealing strip which is in constant contact with the rotary piston and parallel thereto is arranged in the pressure chamber.

Es wurde bereits eine Rotationskolbenvakuumpumpe vorgeschlagen, bei der Toträume zwischen Pumpengehäuse und Kolben auf Grund von Fertigungstoleranzen od. dgl. dadurch vermieden werden, daß im Pumpengehäuse zwischen Ansaugraum und Druckraum eine verschiebbare Dichtungsleiste angeordnet ist, deren Spitze den Bewegungen des Kolbens folgt und, da die Dichtungsleiste durch Federdruck bzw. hydraulisch an die Oberfläche des Kolbens gepreßt wird, eine vollkommene Abdichtung zwischen Ansaugraum und Druckraum der Pumpe im theoretischen Schwenkpunkt des Kolbens herbeiführen. Trotz der relativ kurzen Erfahrung mit Maschinen der hier geschilderten Art hat es sich gezeigt, daß diese Dichtungsart verschiedene Nachteile beim Dauerbetrieb aufweist. Um eine einwandfreie Abdichtung zu erreichen, muß nämlich die Spitze der Dichtungsleiste in Form einer Schneide ausgeführt sein, deren Spitze ihrerseits an den Kolben angepreßt wird. Diese linienförmige Auflage ist beim Betrieb der Pumpe einem starken Verschleiß unterzogen, so daß die Dichtungsleiste nach kurzer Zeit ersetzt werden muß. Der Verschleiß der Spitze wird noch durch den Umstand gefördert, daß die Dichtungsleiste jeder Schwenkbewegung des Kolbens folgt. Daraus ergibt sich der weitere Nachteil, daß infolge der relativ großen Wege der Dichtungsleiste bei einer Schwenkbewegung des Kolbens wegen der punktförmigen Auflage sogenannte Rattermarken und in deren Gefolge Undichtigkeiten auf die Dauer nicht zu vermeiden sind.A rotary piston vacuum pump has already been proposed in which there are dead spaces between the pump housing and pistons due to manufacturing tolerances or the like are avoided in that in the pump housing A displaceable sealing strip is arranged between the suction chamber and the pressure chamber, the Tip follows the movements of the piston and, since the sealing strip by spring pressure or hydraulically is pressed against the surface of the piston, a perfect seal between the suction chamber and Create the pressure chamber of the pump in the theoretical pivot point of the piston. Despite the relatively short Experience with machines of the type described here has shown that this type of seal is different Has disadvantages in continuous operation. In order to achieve a perfect seal, namely must the tip of the sealing strip can be designed in the form of a cutting edge, the tip of which in turn adjoins the Piston is pressed. This linear support is subject to heavy wear when the pump is in operation, so that the sealing strip has to be replaced after a short time. The tip will wear out still promoted by the fact that the sealing strip follows every pivoting movement of the piston. From it there is the further disadvantage that due to the relatively large paths of the sealing strip at a Pivoting movement of the piston because of the punctiform support so-called chatter marks and in their As a result, leaks cannot be avoided in the long run.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die beschriebenen Nachteile zu vermeiden und ein einfaches Dichtungselement zu schaffen, das infolge seines Auflagebereiches eine Dauerbeanspruchung der Maschine zuläßt. Erfindungsgemäß wird dazu vorgeschlagen, daß die Dichtungsleiste in an sich bekannter Weise schwenkbar in einer einen Kreisbogenquerschnitt aufweisenden nutartigen Ausnehmung eines elastisch radial beweglich in der Gehäusewand gelagerten Dichtungsleistenträgers gehalten ist und daß ihr Querschnittprofil aus einem dementsprechenden, konvexen Kreisbogenstück und ferner zur Bildung einer Anlagefläche am Drehkolben aus einem konkaven Kreisbogenstück besteht, dessen Krümmungsradius kleiner oder gleich dein kleinsten Krümmungsradius der Umfangskontur des Drehkolbens ist.
Es ist zwar schon bei Rotationskolbenmaschinen mit trochoidenförmigen Rotoren bekannt, in Dichtungsleistenträgern gelagerte Dichtungsleisten mit ungefähr Haibkreisquerschnitt zu verwenden (US-PS 32 26 013). wobei aber die Auflagefläche nicht im Querschnitt kreisbogenförmig gestaltet ist, sondern von drei oder mehr nebeneinanderliegenden Flächenabschnitten mit unterschiedlichen Krümmungsradien gebildet wird. Der Nachteil dieser Dichtungsleisten liegt im großen Aufwand ihrer Herstellung, da die Bearbeitung der eng benachbarten Flächenabschnitte mit gesonderten Radien zeitraubend und kostspielig ist. Weiterhin ist es bekannt (CH-PS 93 888), an den Spitzen eines im Querschnitt etwa ellipsenförmigen Kolbens in Dichtungsleistenträgern schwenkbar gelagerte Dichtungsleisten vorzusehen. Der Kolben rotiert in einem eine im Querschnitt kreisförmige Innenwandung aufweisenden Gehäuse. Die Auflageflächen der Dichtungsleisten sind deshalb konvex ausgebildet und weisen den gleichen Krümmungsradius auf wie die Innenwandung, so daß sie der Innenwandung immer vollständig anliegen. Ein Hinweis für einen Fachmann, wie Dichtungsleisten in einfacher Weise zu gestalten sind, die einer rotierenden, ständig den Krümmungsradius wechselnden Fläche anliegen, ist auch in dieser Schrift nicht enthalten.
Die erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, daß die Berührung mit der Kolbenoberfläche nicht mehr nur in Linien-, sondern vorzugsweise in Flächenform erfolgt. Das Auflageelement liegt zwar während der Einlaufphase der Maschine nur an den Spitzen oder Ecken des hypotrochoidenförmigen Kolbens mit großer Fläche auf, während es an den übrigen Laufflächen des Kolbens in dieser Einlaufphase nur mit den durch seinen Krümmungsradius gebildeten Spitzen aufliegt und auf diese Weise die erforderliche Abdichtung zwischen Saug- und Druckraum schafft. Nach relativ kurzer Laufdauer der Maschine haben sich die durch den Krümmungsradius des Auflageelementes gebildeten Spitzen bzw. Kanten jedoch so weit abgeschliffen, daß nunmehr auch an den übrigen Laufflächen des KolbensThe object of the invention is to avoid the disadvantages described and to create a simple sealing element which, due to its contact area, allows the machine to be subjected to continuous stress. According to the invention it is proposed that the sealing strip be held in a known manner pivotable in a groove-like recess having a circular arc cross-section of a sealing strip carrier elastically radially movably mounted in the housing wall and that its cross-sectional profile consists of a corresponding, convex circular arc piece and also to form a contact surface on the rotary piston consists of a concave circular arc whose radius of curvature is less than or equal to the smallest radius of curvature of the circumferential contour of the rotary piston.
It is already known in rotary piston machines with trochoidal rotors to use sealing strips mounted in sealing strip supports with approximately a half-circle cross-section (US Pat. No. 3,226,013). however, the support surface is not designed in the form of a circular arc in cross section, but is formed by three or more adjacent surface sections with different radii of curvature. The disadvantage of these sealing strips lies in the high cost of their production, since the machining of the closely adjacent surface sections with separate radii is time-consuming and costly. It is also known (CH-PS 93 888) to provide sealing strips pivotably mounted in sealing strip supports at the tips of a piston which is approximately elliptical in cross section. The piston rotates in a housing having an inner wall of circular cross-section. The bearing surfaces of the sealing strips are therefore convex and have the same radius of curvature as the inner wall, so that they always lie completely against the inner wall. A note for a person skilled in the art as to how sealing strips are to be designed in a simple manner, which rest against a rotating surface that constantly changes the radius of curvature, is also not contained in this document.
The arrangement according to the invention has the advantage that the contact with the piston surface is no longer only in the form of lines, but preferably in planar form. During the run-in phase of the machine, the support element rests only on the tips or corners of the hypotrochoid-shaped piston with a large area, while in this run-in phase it rests only with the tips formed by its radius of curvature and in this way provides the required seal creates between suction and pressure chamber. After a relatively short running time of the machine, however, the tips or edges formed by the radius of curvature of the support element have worn off to such an extent that they are now also on the remaining running surfaces of the piston

eine rechteckig flächenförmige Abdichtung erfolgt. Nach dieser anfänglichen Abnutzung der Spitzen ist ein nennenswerter weiterer Verschleiß des Auflageelements trotz längerer Laufzeit der Maschine nicht mehr zu beobachten.a rectangular sheet-like seal takes place. After this initial wear of the tips, there is further noticeable wear of the support element No longer observable despite the long running time of the machine.

Eine zweckmäßige Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kreismittelpunkt des größeren konvexen Kreisbogenstockes des Dichtungsleistenquerschnittes außerhalb der kreisbogenförmigen Ausnehmung des Dichtungsleistenträgers liegt. Dadurch wird eine Verschwenkbarkeit des Auflageelements sichergestellt, die sich über den gesamten Kolbenumfang erstreckt Schließlich ist es vorteilhaft, bei einer Dichtungsanordnung nach der Erfindung mit einem aus Hartguß oder oberflächengehärtetem Grauguß gefertigten Kolben eine Dichtungsleiste aus Bronze vorzusehen. Diese Maßnahme hat eine lange Lebensdauer der Anordnung zur Folge.An expedient embodiment is characterized in that the circle center of the larger convex circular arc stock of the sealing strip cross-section outside the circular arc-shaped recess of the sealing strip carrier lies. This enables the support element to pivot ensured that extends over the entire circumference of the piston. Finally, it is advantageous in a Sealing arrangement according to the invention with one made of chilled cast iron or surface-hardened gray cast iron Provide a bronze sealing strip for the piston. This measure has a long lifespan Arrangement result.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt, wobei vom Pumpengehäuse 1 nur ein kleines zwischen den dort nicht dargestellten Ein- und Auslaßkanälen gelegenes Stück der Förderraumumfangswand im Querschnitt gezeigt ist. In diesem Wandstück ist eine rechteckige Ausnehmung bzw. Nut 2 vorgesehen, in der ein prismatischer trennschieberähnlicher Dichtungsleistenträger 3 radial beweglich angeordnet ist, der auf seiner Rückseite dem Druck einer Feder 31 ausgesetzt ist. Diese Feder 31 oder gegebenenfalls ein im Nutgrund hinter dem Dichtungsleistenträger 3 aufgebauter Öldruck gewährleistet das dichtende elastisch nachgiebige Anliegen der Dichtungsleiste 4 an der Umfangsfläche des nicht dargestellten bezüglich seiner Umfangskontur die Form einer Hypotrochoide aufweisenden Drehkolbens.In the drawing, an embodiment of the invention is shown schematically, from the pump housing 1 only a small piece located between the inlet and outlet channels, not shown there Conveying space circumferential wall is shown in cross section. In This wall piece is provided with a rectangular recess or groove 2 in which a prismatic slide gate-like Sealing strip carrier 3 is arranged to be radially movable, the on its back Pressure of a spring 31 is exposed. This tongue 31 or possibly one in the groove base behind the sealing strip carrier 3 built-up oil pressure ensures the sealing, elastically resilient fit of the sealing strip 4 on the peripheral surface of the not shown with respect to its peripheral contour the shape of a Rotary lobes having hypotrochoid.

Die Dichtungsleiste 4 selbst ist in einer im Querschnitt kreisbogenförmig gestalteten nutartigen Ausnehmung 32 eines elastisch radial beweglich in der Gehäusewand 1 gelagerten Dichtungsleistenträgers 3 schwenkbar gehalten und zu diesem Zweck auf ihrer Rückseite bzw. dem größeren Teil ihrer Außenumfangsfläche entsprechend kreiszylindrisch gestaltet Der Kreisquerschnitt ist aber nicht vollständig, sondern wird durch eine konkave, im Querschnitt kreisbogenförmige Ausnehmung 4a gemindert, die die Anlagefläche bildet, mit der die Dichtungsleiste an der Drehkolbenumfangsflache anliegtThe sealing strip 4 itself is in a groove-like recess with an arcuate cross section 32 of a sealing strip carrier 3, which is mounted elastically and radially movably in the housing wall 1 held pivotable and for this purpose on its back or the larger part of its outer circumferential surface designed accordingly circular-cylindrical The circular cross-section is not complete, but is reduced by a concave, circular arc-shaped recess 4a, which forms the contact surface forms with which the sealing strip on the rotary piston circumferential surface is applied

Zur Erzeugung einer bestmöglichen Dichtungswirkung bei allen Drehkolbenstellungen ist der Krümmungsradius R dieser konkaven Dichtungsleistenausnehmung bzw. Anlagefläche 4a dem kleinsten Krümmüngsradius der Umfangskontur des Drehkolbens angepaßt, d.h. er ist kleiner oder gleich diesem Krümmungsradius. To produce the best possible sealing effect in all rotary piston positions, the radius of curvature R of this concave sealing strip recess or contact surface 4a is adapted to the smallest radius of curvature of the circumferential contour of the rotary piston, ie it is less than or equal to this radius of curvature.

Wie die Zeichnung zeigt liegt der Kreismittelpunkt 33 des größeren konvexen Kreisbogenstückes des Dichtungsleistenquerschnitts außerhalb der kreisbogenförmigen Ausnehmung 32 des Dichtungsleistenträgers 3.As the drawing shows, the center of the circle is located 33 of the larger convex circular arc piece of the sealing strip cross-section outside of the circular arc-shaped Recess 32 of the sealing strip carrier 3.

Der Drehkolben selbst könnte in erster Linie aus Hartguß oder einem oberflächengehärteten Grauguß gefertigt sein. Als Werkstoff für die Dichtungsleiste 4 sollte dann Bronze gewählt werden.The rotary piston itself could primarily be made of chilled cast iron or a surface-hardened gray cast iron be made. Bronze should then be selected as the material for the sealing strip 4.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Sealing arrangement in a rotary piston vacuum pump with a hypotrochoid-shaped rotary piston, which rotates eccentrically in a housing cavity, the cross-sectional contour of which forms the corresponding outer envelope curve for all piston positions, with a rotary piston constantly for sealing between the housing and the rotary piston in this cavity wall at a separation point between the suction chamber and the pressure chamber contacting parallel sealing strip is arranged, characterized in that the sealing strip (4) is held pivotably in a manner known per se in a groove-like recess (32) having a circular arc cross-section of a sealing strip carrier (3) elastically and radially movably mounted in the housing wall (1) and that its cross-sectional profile consists of a corresponding, convex circular arc piece and also to form a contact surface (4a) on the rotary piston of a concave circular arc piece whose radius of curvature (R) is less than or equal to the smallest curvature ungsradius of the circumferential contour of the rotary piston.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the circle center (33) of the larger convex circular arc piece of the sealing strip cross-section outside of the circular arc-shaped Recess (32) of the sealing strip carrier (3) is located.

3. Arrangement according to claim 1 or 2 with a hard cast iron or surface-hardened gray cast iron manufactured rotary piston, characterized in that the sealing strip (4) consists of bronze.