DE202005022024U1

DE202005022024U1 - Vakuum-Drehschieberpumpe

Info

Publication number: DE202005022024U1
Application number: DE200520022024
Authority: DE
Original assignee: Oerlikon Leybold Vacuum GmbH
Current assignee: Leybold GmbH
Priority date: 2005-07-07
Filing date: 2005-07-07
Publication date: 2012-07-03
Anticipated expiration: 2015-07-08

Abstract

Vakuum-Drehschieberpumpe, mit einem einen Schöpfraum (12) aufweisenden Gehäuse (10), einem exzentrisch in dem Schöpfraum (12) angeordneten Rotor (14), mit dem Rotor (14) verschiebbar verbundenen Schiebern (18), einer Ölkammer, einem mit dem Schöpfraum (12) und der Ölkammer (32) verbundenen Ausstoßkanal (30), einer zwischen der Ölkammer (32) und dem Ausstoßkanal (30) angeordneten Ventileinrichtung (38), um ein Zurückströmen von Medium aus der Ölkammer (32) in den Schöpfraum (12) zu unterbinden und mindestens einem mit dem Ausstoßkanal (30) verbundenen Ausgleichskanal (50), an dem im Wesentlichen Atmosphärendruck anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichskanal als teilweise abgedeckte Nut insbesondere in einem Flansch (34) des Gehäuses (10) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuum-Drehschieberpumpe.
Vakuum-Drehschieberpumpen weisen einen in einem Gehäuse angeordneten Schöpfraum auf. Innerhalb des Gehäuses ist ein Rotor exzentrisch angeordnet. Mit dem Rotor sind üblicherweise in Schieberschlitzen zwei oder mehr Schieber verbunden. Durch die Fliehkraft werden die Schieber während einer Drehung des Rotors gegen eine Innenwand des Schöpfraums gedrückt. Zur Erzeugung eines Vakuums ist eine Ansaugöffnung der Vakuum-Drehschieberpumpe mit dem zu vakuumierenden Raum verbunden. Auf Grund der Exzentrizität des Rotors und der sich verändernden Größe der zwischen den Schiebern ausgebildeten Kammern wird das Medium durch einen Ausstoßkanal gefördert. Zur Schmierung und um eine gute Abdichtung der Schieber an der Innenwand des Schöpfraums zu gewährleisten, ist stets eine gewisse Menge an Öl zur Ausbildung eines Ölfilms im Schöpfraum vorhanden. Da das ausgestoßene Medium somit mit Öl vermischt ist, verläuft der Ausstoßkanal üblicherweise vom Schöpfraum in eine Ölkammer.
Wird die Vakuum-Drehschieberpumpe beispielsweise durch einen Ausfall plötzlich angehalten, hat dies zur Folge, dass der Schöpfraum über die Schmiermittelzufuhr mit Öl voll läuft. Dies führt zu einem erhöhten Drehmoment sowie zu einer erhöhten Geräuschentwicklung beim nächsten Starten der Pumpe. Ferner können auf Grund des erhöhten Drehmoments die Schieber beschädigt werden. Des weiteren besteht das Risiko, das Öl in den zu vakuumierenden Raum eintritt und dort zu Beschädigungen führt. Es ist daher erforderlich, dass der Schöpfraum der Vakuum-Drehschieberpumpe nach dem Anhalten auf Atmosphärendruck gebracht wird, um ein Einströmen des Schmiermittels zu vermeiden. Hierzu ist es bekannt, eine mit einer Schließvorrichtung versehene Bohrung vorzusehen, die mit dem Schöpfraum verbunden ist. Dies ist relativ aufwändig, da eine gesondert anzusteuernde Schließvorrichtung, die hohen Dichtigkeitsanforderungen genügen muss, vorgesehen werden muss. Ferner ist beispielsweise bei einem Stromausfall ein Ansteuern der Schließvorrichtung nicht mehr sichergestellt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vakuum-Drehschieberpumpe zu schaffen, bei der durch konstruktiv einfache Maßnahmen ein Volllaufen des Schöpfraums vermieden ist.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Bei der erfindungsgemäßen Vakuum-Drehschieberpumpe ist der Schöpfraum mit einer Ölkammer über einen Ausstoßkanal verbunden, wobei zwischen der Ölkammer und dem Ausstoßkanal eine Ventileinrichtung angeordnet ist. Die Ventileinrichtung dient dazu, ein Zurückströmen von Medium, d. h. üblicherweise einem Gemisch aus Öl und Luft, aus der Ölkammer in den Schöpfraum zu verhindern. Erfindungsgemäß ist ferner ein Ausgleichskanal vorgesehen, der den Ausstoßkanal mit einem Bereich verbindet, in dem im Wesentlichen Atmosphärendruck herrscht. Vorzugsweise ist der Ausgleichskanal mit einem Luftraum der Ölkammer verbunden, wobei es sich bei dem Luftraum der Ölkammer um den Bereich der Ölkammer handelt, der oberhalb des Ölbades liegt und in dem im Wesentlichen ggf. mit Öl angereicherte Luft vorhanden ist.
Durch das Vorsehen eines derartigen Ausgleichkanals in Verbindung mit einer zwischen der Ölkammer und dem Ausstoßkanal angeordneten Ventileinrichtung erfolgt im Betrieb ein Herausdrücken des Mediums aus dem Schöpfraum in den Ausstoßkanal, wobei das Medium, bei dem es sich üblicherweise um ein Gemisch aus Luft und Öl handelt, durch die Ventileinrichtung in die Ölkammer gelangt. Ein Teil des in dem Medium vorhandenen Öls wird in den Ausgleichskanal gedrückt und dichtet diesen somit ab. Es ist hierdurch sichergestellt, dass während des Betriebs über den Ausgleichskanal keine frische Luft angesaugt wird, bzw. Luft mit Umgebungsdruck in den Ausstoßkanal gelangt. Erfolgt ein Ausfall der Vakuum-Drehschieberpumpe oder auch ein bewusstes Anhalten der Vakuum-Drehschieberpumpe, so wird durch den Ausgleichskanal auf Grund des in dem Schöpfraum herrschenden geringeren Drucks Luft angesaugt. Dies führt zu einem schnellen Druckausgleich in dem Schöpfraum, so dass der Schöpfraum schnell auf Atmosphärendruck gebracht wird. Dies hat zur Folge, dass der Schöpfraum nicht über die Schmiermittelversorgung mit Öl voll läuft. Hierdurch sind die Nachteile eines erhöhten Drehmoments beim nächsten Start und ein hierdurch ggf. hervorgerufenes Beschädigen der Schieber vermieden. Auch ein Öl- oder Schmiermitteleintritt in den zu vakuumierenden Raum ist hierdurch vermieden.
Die Zeitspanne zum Ausgleich des Drucks in dem Schöpfraum ist sehr gering.
Ein weiteres Problem von Vakuum-Drehschieberpumpen besteht darin, dass bei Rotationsgeschwindigkeiten des Rotors im Grenzbereich eine erhöhte Geräuschentwicklung festzustellen ist. Zur Reduzierung der Geräuschentwicklung weist das Gehäuse im Kompressionsbereich eine kleine Öffnung auf, durch die Luft einströmen kann. Hierdurch entsteht eine Öl-Emulsion, durch die die Geräuschentwicklung verringert werden kann. Da die Luftzufuhr sehr ungenau ist und somit auch der Grad der Emulsion des Öls ungenau ist, kann die Geräuschentwicklung nur geringfügig reduziert werden.
Ein kontrolliertes und definiertes Emulgieren des Öls wird durch das Vorsehen des Ausgleichskanals ebenfalls erreicht. Wie beschrieben, wird der Ausgleichskanal zumindest teilweise mit Öl gefüllt, während des Medium aus einem Bereich des Schöpfraums zwischen zwei benachbarten Schiebern in den Ausstoßkanal gefördert wird. Passiert der nachlaufende Schieber nun hieran anschließend die mit dem Schöpfraum verbundene Öffnung des Ausstoßkanals, wird der in dem Ausgleichskanal gespeicherte Ölvorrat in diesen Raum gefördert. Hierbei wird eine geringe Menge Luft aus dem Ausgleichskanal mitgesogen, die zur Emulsion des Öls führt. Insbesondere durch die Anzahl und die Formgestaltung der Ausgleichskanäle kann in Abhängigkeit des verwendeten Schmiermittels ein gutes Emulgieren des Schmiermittels gewährleistet werden. Das erfindungsgemäße Vorsehen mindestens eines Ausgleichskanals führt somit auch zu einer Geräuschreduzierung in Drehzahl-Grenzbereichen der Vakuum-Drehschieberpumpe.
Auf Grund der geringen Querschnittfläche des mindestens einen Ausgleichkanals ist gewährleistet, dass nur eine geringe Menge Luft in die Pumpe gelangt. Insbesondere kann durch die Anzahl und durch die Querschnittsfläche sowie die Formgestaltung des mindestens einen Ausgleichskanals die in dem bzw. den Ausgleichskanälen zwischengespeicherte Ölmenge sowie die angesaugte Luftmenge bestimmt werden.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Ausgleichskanal oder die Ausgleichskanäle als Nut in dem Gehäuse ausgebildet, wobei die Nut teilweise abgedeckt ist. Dies hat den Vorteil, dass der Ausgleichskanal auf einfache Weise herstellbar ist. Insbesondere sind die Nuten in einer Flanschfläche des Gehäuses vorgesehen, die in Richtung der Ölkammer weist, wobei die Nuten vorzugsweise bei an dem Flansch befestigter Ölkammer innerhalb der Ölkammer angeordnet sind. Besonders bevorzugt ist es hierbei, die Nuten durch eine Ventilzunge der Ventileinrichtung abzudecken, so dass die einzelne Nut bzw. die Nuten durch eine kleine Einlassöffnung, die mit dem Luftraum der Ölkammer verbunden ist, abgedeckt sind.
Vorzugsweise erfolgt mit Hilfe der Ventilzunge, die ggf. auch die Nuten abdeckt, das Öffnen und Verschließen des Ausstoßkanals. Hierzu ist die Ventilzunge aus einem elastischen, rückfedernden Material ausgebildet. Eine besonders gute Abdichtung der Ventilzunge kann erreicht werden, wenn sich der Bereich der Ventilzunge, der den Ausstoßkanal abdichtet, in einem Ölbad befindet, so dass ein zusätzlicher Anpressdruck aufgebaut wird. Auf Grund der erhöhten Dichtigkeit kann ein weiteres und effizienteres Evakuieren durchgeführt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Schnittansicht einer Vakuum-Drehschieberpumpe und
2 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie II-II in 1.
Eine Vakuum-Drehschieberpumpe weist ein Gehäuse 10 auf. Innerhalb des Gehäuses 10 ist in einem Schöpfraum 12 ein Rotor 14 angeordnet. Der Rotor 14 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel drei Schieberschlitze 16 auf, in denen jeweils ein Schieber 18 angeordnet ist. Die Schieber 18 werden durch die Rotation des Rotors 14 auf Grund der Fliehkraft gegen eine Innenwand 20 des Schöpfraums gedrückt.
Über eine Ansaugöffnung 22, die mit dem zu evakuierenden Raum verbunden ist, wird aus dem zu evakuierenden Raum Medium in einen ersten Bereich 24 des Schöpfraums 12 gesogen. Der Bereich 24 des Schöpfraums 12 ist durch zwei benachbarte Schieber 18 begrenzt. Ein in Drehrichtung 26 vor dem Bereich 24 befindlicher Bereich 28 des Schöpfraums 12 wird durch die Drehung des Rotors 14 verkleinert, so dass das darin befindliche Medium komprimiert wird. Aus dem Bereich 28 wird das Medium durch einen Ausstoßkanal 30 aus dem Schöpfraum 12 in Richtung einer Ölkammer 32 gefördert.
Die Ölkammer 32 ist an einem Flansch 34 des Gehäuses 10 der Vakuum-Drehschieberpumpe befestigt. Die Ölkammer 32 weist einen Ölraum bzw. ein Ölbad 34 auf, in dem sich das über den Ausstoßkanal 30 insbesondere zusammen mit der aus dem zu evakuierenden Raum entnommenen Luft zugeführte Öl sammelt.
Eine Auslassöffnung 36 des Ausstoßkanals 30 ist mit einer Ventileinrichtung 38 versehen. In dem dargestellten besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Ventileinrichtung um eine elastische Ventilzunge, die beispielsweise mit Hilfe einer Schraube oder Mutter 40 an dem Flansch 34 des Gehäuses 10 befestigt ist. Besonders bevorzugt ist es, im Bereich der Auslassöffnung 36 die Ventilzunge in einem Ölbad 42 anzuordnen. Hierzu ist in der Ölkammer 32 durch eine Zwischenwand 44 ein gesonderter Ölraum gebildet, wobei bei gefülltem Ölraum das Öl in Richtung eines Pfeils 46 fließt. Durch das Vorsehen eines Ölbads 42 wird auf eine Rückseite der Ventilzunge, d. h. die in Richtung des Ölbads 42 weisende Seite der Ventilzunge, Druck ausgeübt. Hierdurch wird die Dichtigkeit der Ventileinrichtung 38 erhöht.
In einer Flanschfläche 48, die in Richtung des Ölraums 32 weist, sind vorzugsweise mehrere Ausgleichskanäle 50 vorgesehen. Die Ausgleichskanäle 50 sind durch in der Flanschfläche 48 vorgesehene Nuten gebildet, die durch die in diesem Bereich angeordnete Ventilzunge 38 abgedeckt werden. Hierbei werden nicht die vollständigen Nuten durch die Ventilzunge abgedeckt, so dass eine Einlassöffnung 52 ausgebildet ist, die mit einem Luftraum 54 der Ölkammer 32 in Verbindung steht. Vorzugsweise sind, wie aus 2 ersichtlich, mehrere Ausgleichskanäle 50 vorgesehen, die vorzugsweise fächerförmig ausgehend von der Einlassöffnung 52 ausgebildet sind.
Durch Rotation des Rotors 14 wird somit ein mit Öl angereichertes Medium aus dem Bereich 28 in Richtung eines Pfeils 56 in den Ausstoßkanal 30 gefördert. Auf Grund des Drucks wird die Ventilzunge zurückgedrückt, so dass das Medium in Richtung eines Pfeils 58 in das Ölbad 42 bzw. in die Ölkammer 32 gelangt. Ein Teil des Öls wird hierbei in die Ausgleichskanäle 50 gedrückt und bewirkt somit ein Abdichten.
Sobald der Bereich 28 im Wesentlichen entleert ist, wird der in den Kanälen 50 vorhandene Ölvorrat zusammen mit einer geringen Menge an Luft, die durch die Öffnung 52 aus dem Luftraum 54 der Ölkammer 32 angesaugt wird, in den Ausstoßkanal 30 gesogen. Durch das Mitziehen von Luft erfolgt ein Emulgieren des Öls und somit eine Geräuschreduktion.
Beim Anhalten der Pumpe, beispielsweise durch einen Ausfall, wird über die Öffnung 52 und die Ausgleichskanäle 50 aus dem Luftraum 54 Luft in den Schöpfraum 12 gesaugt, so dass ein Druckausgleich erfolgt und der Schöpfraum 12 im Wesentlichen auf Atmosphärendruck gebracht wird. Hierdurch ist sichergestellt, dass kein oder allenfalls nur geringe Mengen an Schmiermittel in den Schöpfraum gelangt. Ein Vollaufen des Schöpfraums 12 durch Schmiermittel ist hierdurch vermieden.
Aufgrund der Ölströmung bzw. Ölzirkulation im Bereich der Ventileinrichtung 38, insbesondere der Ventilzunge, ist sichergestellt, dass sich hier keine Ablagerungen bilden. Insbesondere ist eine Verschmutzung der Ventileinrichtung 38 vermieden. Hierdurch ist ein Verklemmung der Ventileinrichtung 38 vermieden. Ferner ist eine gute Abdichtung gewährleistet und ein Einfluss der Ventildichtigkeit auf die Pumpenleistung vermieden.

Claims

Vakuum-Drehschieberpumpe, mit einem einen Schöpfraum (12) aufweisenden Gehäuse (10), einem exzentrisch in dem Schöpfraum (12) angeordneten Rotor (14), mit dem Rotor (14) verschiebbar verbundenen Schiebern (18), einer Ölkammer, einem mit dem Schöpfraum (12) und der Ölkammer (32) verbundenen Ausstoßkanal (30), einer zwischen der Ölkammer (32) und dem Ausstoßkanal (30) angeordneten Ventileinrichtung (38), um ein Zurückströmen von Medium aus der Ölkammer (32) in den Schöpfraum (12) zu unterbinden und mindestens einem mit dem Ausstoßkanal (30) verbundenen Ausgleichskanal (50), an dem im Wesentlichen Atmosphärendruck anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichskanal als teilweise abgedeckte Nut insbesondere in einem Flansch (34) des Gehäuses (10) ausgebildet ist.
Vakuum-Drehschieberpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichskanal (50) mit einem Luftraum (54) der Ölkammer (32) verbunden ist.
Vakuum-Drehschieberpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichskanal (50) im Bereich der Ventileinrichtung (38) mit dem Ausstoßkanal (30) verbunden ist.
Vakuum-Drehschieberpumpe nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung eine elastisch verformbare Ventilzunge (38) aufweist, die vorzugsweise zur Ausbildung des Ausgleichskanals (50) zusätzlich die Nut abdeckt.
Vakuum-Drehschieberpumpe nach einem der Ansprüche 1–4, gekennzeichnet durch mehrere Ausgleichskanäle (50), die vorzugsweise an einer mit der Atmosphäre verbundenen Kanaleintrittsöffnung (52) miteinander verbunden sind.
Vakuum-Drehschieberpumpe nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die den Ausstoßkanal (30) verschließende Ventileinrichtung (38) im Bereich des Ausstoßkanals (30) in einem Ölbad (42) angeordnet ist.