DE202005002519U1

DE202005002519U1 - Schmiermittelgeschmierte Vakuum-Verdrängerpumpe

Info

Publication number: DE202005002519U1
Application number: DE200520002519
Authority: DE
Original assignee: Leybold Vakuum GmbH; Leybold Vacuum GmbH
Current assignee: Leybold GmbH
Priority date: 2005-02-17
Filing date: 2005-02-17
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2015-02-18

Abstract

Schmiermittelgeschmierte Vakuum-Verdrängerpumpe (10) mit
einem elektrischen Einphasen-Antriebsmotor (14),
einer Heizvorrichtung (20) zum Erwärmen des Schmiermittels (18), und
einer Steuervorrichtung (22), die mit dem Antriebsmotor (14) verbunden ist und den Antriebsmotor (14) nach dem Einschalten der Heizvorrichtung (20) erst bei Erreichen eines festgelegten Grenzwertes einschaltet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf schmiermittelgeschmierte Vakuum-Verdrängerpumpen, die durch einen elektrischen Einphasen-Antriebsmotor angetrieben werden.
Vakuum-Verdrängerpumpen mit schmiermittelgeschmiertem Verdränger und einem Einphasen-Antriebsmotor werden in der Regel mit der Netzspannung des öffentlichen Stromnetzes betrieben, und lassen sich daher ohne besondere Installationen, wie beispielsweise Drehstromanschlüsse, anschließen und betreiben. Derartige Vakuum-Verdrängerpumpen sind daher weit verbreitet. Als Pumpentypen kommen Hubkolbenpumpen, Drehschieberpumpen, Kreiskolbenpumpen, Sperrschieberpumpen, Wälzkolbenpumpen oder Schraubenpumpen in Frage. Soweit es die jeweilige Anwendung erlaubt, werden Vakuum-Verdrängerpumpen mit Hilfe eines viskosen Schmiermittels geschmiert, um die Reibung zu verringern, die Abdichtung zu verbessern und die Reinigungswirkung eines zirkulierenden Schmiermittels zu nutzen. Schmiermittel haben jedoch den Nachteil, unterhalb ihrer optimalen Betriebstemperatur eine erhöhte Viskosität aufzuweisen. Hierdurch wird beim Anfahren der kalten Verdrängerpumpe, d.h. beim Einschalten des Antriebsmotors, ein hoher mechanischer Widerstand erzeugt, der von dem Antriebsmotor überwunden werden muss. Durch die begrenzte maximale Leistungsfähigkeit des öffentlichen Stromnetzes, üblicherweise 16 Ampere bei 220 Volt, kann der Verdrängerteil der Verdrängerpumpe nur so groß ausgelegt werden, dass ein Antriebsmotor von ca. 3,5 kW die Verdrängerpumpe bei kaltem Schmiermittel noch in Bewegung setzen kann.
Derartige Vakuumpumpen werden beispielsweise häufig in Krankenhäusern und in Labors eingesetzt.
Moderne Vakuum-Verdrängerpumpen sind durch die das öffentliche Stromnetz auferlegte Leistungsbegrenzung auf Saugvermögen von 30–65 qm³/h begrenzt.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, das Saugvermögen von mit einem elektrischen Einphasen-Antriebsmotor angetriebenen schmiermittelgeschmierten Vakuum-Verdrängerpumpen zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Vakuum-Verdrängerpumpe weist eine Heizvorrichtung zum Heizen des Schmiermittels auf. Ferner ist eine Steuervorrichtung vorgesehen, die mit dem Antriebsmotor verbunden ist und den Antriebsmotor nach dem Einschalten der Heizvorrichtung erst bei Erreichen eines festgelegten Grenzwertes einschaltet. Zunächst wird also, jedenfalls bei einer Schmiermitteltemperatur unterhalb der Schmiermittel-Betriebstemperatur, das Schmiermittel durch die Heizvorrichtung erwärmt. Erst nach Erreichen eines festgelegten Grenzwertes, d.h. wenn angenommen werden kann, dass das Schmiermittel eine Anlauftemperatur erreicht hat, wird der elektrische Antriebsmotor eingeschaltet und der Pumpbetrieb der Verdrängerpumpe begonnen. Da die Verdrängerpumpe auf diese Weise den Pumpbetrieb erst beginnt, wenn das Schmiermittel eine relativ hohe Anlauftemperatur erreicht hat, ist der durch das Schmiermittel generierte Widerstand erheblich geringer als bei nicht erwärmtem Schmiermittel. Hierdurch wiederum ist es möglich, erheblich größere Verdrängerpumpen mit Saugvermögen weit oberhalb von 65 qm3/h zu realisieren, die von einem elektrischen Einphasen-Antriebsmotor, der aus dem öffentlichen Stromnetz gespeist wird, zu realisieren.
Vorzugsweise ist die Heizvorrichtung eine elektrische Heizvorrichtung, und ist die Steuervorrichtung ebenfalls mit der Heizvorrichtung verbunden, wobei die Steuervorrichtung vor dem Einschalten des Antriebsmotors die Heizvorrichtung abschaltet. Die Steuervorrichtung vermeidet auf diese Weise einen gleichzeitigen Betrieb der elektrischen Heizvorrichtung und des Antriebsmotors. Sowohl für die Heizvorrichtung als auch für den Antriebsmotor steht auf diese Weise die gesamte vom öffentlichen Stromnetz zur Verfügung gestellte Maximalleistung, das ist in der Regel 3,5 kW, zur Verfügung. Hierdurch wiederum wird eine schnellstmögliche Erwärmung des Schmiermittels durch die Heizvorrichtung und anschließend ein zügiges Beschleunigen der Verdrängerpumpe auf Nenndrehzahl erreicht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist ein Schmiermittel-Temperatursensor vorgesehen, der mit der Steuervorrichtung verbunden ist, und ist der Grenzwert eine Schmiermittel-Temperatur. Erst wenn die Schmiermittel-Temperatur den Schmiermittel-Temperatur-Grenzwert erreicht bzw. überschreitet, wird der Antriebsmotor durch die Steuervorrichtung eingeschaltet. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Antriebsmotor nur dann eingeschaltet wird bzw. bleibt, wenn das Schmiermittel seine Anlauftemperatur, die den Grenzwert darstellt, erreicht bzw. überschreitet. Es wird mit großer Sicherheit vermieden, dass der Antriebsmotor läuft, wenn bzw. solange die Schmiermittel-Temperatur unterhalb der Anlauftemperatur, also dem Grenzwert liegt.
Alternativ oder ergänzend kann ein Timer vorgesehen sein, der mit der Steuervorrichtung verbunden ist, wobei der Grenzwert eine Heizdauer ist. Beim Einschalten der Heizvorrichtung wird der Timer gestartet. Sobald die als Grenzwert hinterlegte Heizdauer erreicht ist, wird der Antriebsmotor eingeschaltet. Gegebenenfalls wird gleichzeitig die Heizvorrichtung abgeschaltet. Mit einem Timer ist eine sehr einfache und preiswerte Lösung verfügbar, die Heizvorrichtung zu betreiben und bei Einschalten des Antriebsmotors das Erreichen einer Schmiermittel-Anlauftemperatur sicher zu stellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung kann als Heizvorrichtung eine Spule des elektrischen Antriebsmotors verwendet werden. Hierdurch wird ohne großen zusätzlichen Aufwand eine Heizvorrichtung realisiert:
Vorzugsweise ist die Heizvorrichtung eine elektrische Schmiermittelbad-Heizung, d.h. ist eine Heizung, die in der Schmiermittelwanne angeordnet ist, d.h. das Schmiermittel unmittelbar heizt. Auf diese Weise wird das Schmiermittel effektiv und schnell erwärmt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Heizvorrichtung zusammen mit der Steuervorrichtung in einer Patrone angeordnet, wobei die Patrone in eine Schmiermittel-Ablassöffnung der Verdrängerpumpe eingesetzt ist. Es muss daher keine weitere Öffnung in der Verdrängerpumpe zur Montage der Patrone vorgesehen werden. Die Patrone kann ein Außengewinde aufweisen, das dem Innengewinde der Ablassöffnung entspricht. Um das Schmiermittel auszuwechseln, kann die Patrone aus der Ablassöffnung herausgeschraubt, und nach dem Ablassen des Schmiermittels wieder eingeschraubt werden. Die Patrone weist einen Anschluss zur elektrischen Energieversorgung sowie einen Steuerleitungsanschluss für die Verbindung mit der Motorsteuerung bzw. dem Antriebsmotor auf.
Alternativ kann die Heizvorrichtung eine Strahlungsquelle sein, die die gesamte Verdrängerpumpe mit Wärmestrahlung bestrahlt. Auf diese Weise wird die gesamte Verdrängerpumpe, und damit auch das Schmiermittel in der Verdrängerpumpe erwärmt.
Gemäß einer bevorzugten alternativen Ausgestaltung kann die Heizung eine chemische Heizvorrichtung sein. Zum Erwärmen des Schmiermittels wird eine nicht-reversible exotherme Reaktion ausgelöst. Eine chemische Heizvorrichtung eignet sich insbesondere für Umgebungen mit sehr niedrigen Temperaturen, in denen relativ hohe und schnelle Heizleistungen erbracht werden müssen, die in einem öffentlichen Stromnetz nicht verfügbar sind.
Gemäß einem nebengeordneten Anspruch ist eine nachrüstbare Heizvorrichtung für eine schmiermittelgeschmierte Vakuum-Verdrängerpumpe vorgesehen, die eine Patrone aufweist, die wiederum eine elektrische Heizvorrichtung zum Heizen des Schmiermittels und eine Steuervorrichtung aufweist, die mit der Heizvorrichtung verbunden ist, und die mit einem Antriebsmotor der Verdrängerpumpe verbindbar ist, wobei die Steuervorrichtung den Antriebsmotor nach dem Einschalten der Heizvorrichtung erst bei Erreichen eines festgelegten Grenzwertes einschaltet, und wobei die Patrone in eine Schmiermittel-Ablassöffnung der Verdrängerpumpe einsetzbar ist. Durch Bereitstellung der nachrüstbaren Heizvorrichtungs-Patrone kann die Heizvorrichtung auf sehr einfache Weise nachträglich in einer elektrisch angetriebenen Vakuum-Verdrängerpumpe installiert werden. Hierzu muss lediglich die Ölablassschraube herausgeschraubt und die patronenförmige Heizvorrichtung in die Schmiermittel-Ablassöffnung eingesetzt bzw. eingeschraubt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Vakuum-Verdrängerpumpe im Längsschnitt einer Heizvorrichtungs-Patrone, und
2 einen Längsschnitt entlang der Schnittlinie II der 1 mit einer teilweise im Längsschnitt dargestellten Heizvorrichtungs-Patrone.
In der 1 ist als schmiermittelgeschmierte Vakuum-Verdrängerpumpe 10 eine Drehschieberpumpe dargestellt, die als Verdränger 11 einen Rotor mit zwei Drehschiebern aufweist. Die Verdrängerpumpe 10 wird durch einen in 1 nicht dargestellten elektrischen Einphasen-Antriebsmotor 14 angetrieben, der eine Leistungsaufnahme von maximal 3,5 kW hat und mit Netzspannung 220 Volt bzw. 110 Volt betrieben wird.
Am tiefsten Punkt der Ölwanne 16 der Verdrängerpumpe 10. ist eine Patrone 12 eingeschraubt, die in den tiefsten Bereich der Ölwanne 16 hineinragt. Die Patrone 12 weist ein Gehäuse 13 auf, das aus Metall besteht und gut wärmeleitend ist. Als Schmiermittel wird Öl 18 verwendet.
In der Patrone 12 ist als Heizvorrichtung 20 ein elektrischer Heizbügel vorgesehen, der mit Netzspannung betrieben werden kann. Die Heizvorrichtung 20 hat ebenfalls eine Leistungsaufnahme von maximal 3,5 kW. Die Heizvorrichtung 20 ist eine elektrische Schmiermittelbad-Heizung.
In der Patrone 12 sind ferner eine Steuervorrichtung 22, ein Temperatursensor 24 sowie ein Motor-Relais 26 angeordnet. Die Steuervorrichtung 22 steuert die Heizvorrichtung 20 und das Motor-Relais 26. In der Steuervorrichtung ist als Grenzwert eine Schmiermittel-Temperatur von 60°C gespeichert, die in der Steuervorrichtung kontinuierlich mit der von dem Temperatursensor 24 gemeldeten Schmiermittel-Temperatur verglichen wird.
Das Relais 26 ist ein Schließer und ist mit zwei Antriebsmotor-Versorgungsleitungen 15₁ , 15₂ verbunden.
Sobald ein Netz-Betriebsschalter 30 eingeschaltet wird, liegt an den beiden Versorgungsleitungen 15₁ , 15₂ Netzspannung an. Die Steuervorrichtung 22 prüft die von dem Temperatursensor 24 gelieferte Schmiermittel-Temperatur. Solange die ermittelte Schmiermittel-Temperatur unter der als Grenzwert festgelegten Schmiermittel-Temperatur von 60°C liegt, wird der Antriebsmotor 14 nicht eingeschaltet, d.h. bleibt das Motor-Relais 26 geöffnet. Während dieser Zeit wird die von einem Netzanschluss-Stecker 31 kommende Netzspannung auf die Heizvorrichtung 20 aufgeschaltet, so dass die Heizvorrichtung 20 über das Patronengehäuse 13 das Schmiermittel 18 aufheizt und auf diese Weise erwärmt.
Sobald die als Grenzwert festgelegte Schmiermittel-Temperatur, d.h. die Anlauftemperatur des Schmiermittels 18 erreicht ist, wird die Heizvorrichtung 20 durch die Steuervorrichtung 22 abgeschaltet und das Relais 26 geschlossen. Sobald das Relais 26 geschlossen ist, beginnt der Antriebsmotor 14 zu rotieren.
Die Patrone 12 weist einen Gewindeabsatz 32, einen Dichtring 34 sowie einen Patronenkopf 36 auf. Mit dieser Anordnung ist die Patrone 12 in die Schmiermittel-Ablassöffnung 38 anstelle einer Ölablassschraube dauerhaft abdichtend eingeschraubt.

Claims

Schmiermittelgeschmierte Vakuum-Verdrängerpumpe (10) mit einem elektrischen Einphasen-Antriebsmotor (14), einer Heizvorrichtung (20) zum Erwärmen des Schmiermittels (18), und einer Steuervorrichtung (22), die mit dem Antriebsmotor (14) verbunden ist und den Antriebsmotor (14) nach dem Einschalten der Heizvorrichtung (20) erst bei Erreichen eines festgelegten Grenzwertes einschaltet.
Schmiermittelgeschmierte Vakuum-Verdrängerpumpe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (20) eine elektrische Heizvorrichtung ist, und die Steuervorrichtung (22) mit der Heizvorrichtung (20) verbunden ist, wobei die Steuervorrichtung (22) vor dem Einschalten des Antriebsmotors (14) die Heizvorrichtung (20) abschaltet.
Schmiermittelgeschmierte Vakuum-Verdrängerpumpe (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schmiermittel-Temperatursensor (24) mit der Steuervorrichtung (22) verbunden und der Grenzwert eine Schmiermittel-Temperatur ist.
Schmiermittelgeschmierte Vakuum-Verdrängerpumpe (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Timer vorgesehen ist, und der Grenzwert eine Heizdauer ist.
Schmiermittelgeschmierte Vakuum-Verdrängerpumpe (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine elektrische Spule des elektrischen Antriebsmotors (14) als Heizvorrichtung dient.
Schmiermittelgeschmierte Vakuum-Verdrängerpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (20) eine elektrische Schmiermittelbad-Heizvorrichtung ist.
Schmiermittelgeschmierte Vakuum-Verdrängerpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Patrone (12) vorgesehen ist, die die Heizvorrichtung (20) aufweist, und die in eine Schmiermittel-Ablassöffnung (38) der Verdrängerpumpe (10) eingesetzt ist.
Schmiermittelgeschmierte Vakuum-Verdrängerpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung eine Strahlungsheizvorrichtung ist.
Schmiermittelgeschmierte Vakuum-Verdrängerpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung eine chemische Heizvorrichtung ist.
Nachrüstbare Heiz-Patrone (12) für eine schmiermittelgeschmierte Vakuum-Verdrängerpumpe (10), mit einer elektrischen Heizvorrichtung (20) zum Heizen des Schmiermittels (18) und einer Steuervorrichtung (22), die mit der Heizvorrichtung (20) verbunden ist und mit einem Antriebsmotor (14) der Verdrängerpumpe (10) verbindbar ist, wobei die Steuervorrichtung den Antriebsmotor (14) nach dem Einschalten der Heizvorrichtung (20) erst bei Erreichen eines festgelegten Grenzwertes einschaltet, und wobei die Patrone (12) in eine Schmiermittel-Ablassöffnung (38) der Verdrängerpumpe (10) einsetzbar ist.