DE202012002881U1

DE202012002881U1 - Vakuum-Drehschieberpumpe

Info

Publication number: DE202012002881U1
Application number: DE201220002881
Authority: DE
Original assignee: Oerlikon Leybold Vacuum GmbH
Current assignee: Leybold GmbH
Priority date: 2012-03-22
Filing date: 2012-03-22
Publication date: 2013-06-25
Anticipated expiration: 2022-03-23

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), einem mit dem Schöpfraum (12) und einer Ölkammer (32) verbundenen Ausstoßkanal (30) und 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, gekennzeichnet durch, mindestens eine in der Ventileinrichtung (38) angeordnete Kapillaröffnung (74), die den Ausstoßkanal (30) mit der Ölkammer (32) verbindet.

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 oder mehrere Ausstoßkanäle 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 mindestens eine 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. Desweiteren besteht das Risiko, dass 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 aus US 3,301,474 bekannt, eine mit einer Ventilvorrichtung versehene Bohrung vorzusehen, die mit dem Schöpfraum verbunden ist. Dies ist relativ aufwändig, da eine gesondert anzusteuernde Ventilvorrichtung, die hohen Dichtigkeitsanforderungen genügen muss, vorgesehen werden muss.
Ferner ist aus EP 1 899 608 eine Vakuum-Drehschieberpumpe bekannt, bei der ein Ausgleichskanal mit dem Ausstoßkanal verbunden ist. An dem Ausgleichskanal liegt im Wesentlichen Atmosphärendruck an. Der Ausgleichskanal ist in einem Flansch des Pumpengehäuses angeordnet und von einem Ventilplättchen der Ventileinrichtung abgedeckt. Durch diese Lösung der Anmelderin kann ein Volllaufen des Schöpfraums beim Ausfall oder Abschalten der Vakuum-Drehschieberpumpe vermieden werden. Beim Ausfall bzw. Abschalten der Vakuum-Drehschieberpumpe wird durch den Ausgleichskanal Luft in den Schöpfraum eingesaugt, sodass nach kurzer Zeit in dem Schöpfraum bzw. dem mit dem Ausstoßkanal verbundenen Teil des Schöpfraums Atmosphärendruck herrscht.
Aufgabe der Erfindung ist es zu dem Vorsehen einer abgedeckten Nut in dem Flansch, eine alternative Lösung zu entwickeln, die ggf. kostengünstiger und/oder bei vorhandenen Pumpen nachrüstbar 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 in der Ventileinrichtung mindestens eine Kapillaröffnung angeordnet. Durch die Kapillaröffnung ist der Ausstoßkanal mit der Ölkammer verbunden. Besonders bevorzugt ist es hierbei, dass die Ventileinrichtung derart angeordnet ist, dass sie oberhalb des in der Ölkammer vorhandenen Ölspiegels angeordnet ist. Die Ventileinrichtung ist somit nicht unterhalb des Ölspiegels angeordnet, sodass auch die mindestens eine Kapillaröffnung oberhalb des Ölspiegels angeordnet ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass beim Abschalten oder beim Ausfall der Pumpe durch die Kapillaröffnung kein Öl in den Schöpfraum gesaugt wird.
Durch das Vorsehen einer derartigen Kapillaröffnung 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 Gas wie Luft und Öl handelt, durch die Ventileinrichtung in die Ölkammer gelangt. Ein Teil des in dem Medium vorhandenen Öls wird in die Kapillaröffnung gedrückt bzw. von diesem angesaugt und dichtet diese somit ab. Es ist hierdurch sichergestellt, dass während des Betriebs über die Kapillaröffnung 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 die Kapillaröffnung auf Grund des in dem Schöpfraum herrschenden geringeren Drucks das Öl aus der Kapillare gedrückt und 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.
Vorzugsweise herrscht in der Ölkammer im Wesentlichen Atmosphärendruck.
Erfindungsgemäß ist die mindestens eine Kapillaröffnung in die Ventileinrichtung integriert. Hierdurch ist es beispielsweise möglich die Ventileinrichtung unabhängig von dem Gehäuse, insbesondere einer in dem Gehäuse vorgesehene Nut herzustellen. Dies hat den Vorteil, dass eine erfindungsgemäße ausgestaltete der Kapillaröffnung aufweisende Ventileinrichtung für unterschiedlich ausgestaltete Drehschieberpumpen verwendet werden kann. Desweiteren ist es möglich, bestehende Drehschieberpumpen durch einfaches Austauschen der Ventileinrichtung und ggf. Austauschen/Verändern der Ölkammer nachzurüsten oder auch der Viskosität des Öls anzupassen.
Vorzugsweise weist die Ventileinrichtung ein den Ausstoßkanal verschließendes Ventilplättchen auf, das mit einem Federelement zusammenwirkt. Durch das Federelement wird auf das Ventilplättchen eine Verschlusskraft ausgeübt. Das Federelement ist vorzugsweise ebenfalls plattenförmig ausgebildet und weist ein zum Erzeugen der Federkraft elastisches Material auf.
Die mindestens eine Kapillaröffnung ist derart in der Ventileinrichtung, insbesondere dem Ventilplättchen angeordnet, dass sie im Wesentlichen in Hauptströmungsrichtung des durch den Ausstoßkanal geförderten Öl-Luft- bzw. Öl-Gas-Gemisch verläuft. Hierdurch ist ein Verschließen der mindestens einen Kapillaröffnung durch das Öl im Betrieb gewährleistet.
Besonders bevorzugt ist es hierbei, dass die mindestens eine Kapillaröffnung innerhalb des Öffnungsquerschnitts des Ausstoßkanals angeordnet ist. Selbst ggf. leicht schräg bezogen auf die Hauptströmungsrichtung bzw. auf die horizontale verlaufende Kapillaröffnungen sind somit in ihrer Projektion, vorzugsweise innerhalb des Öffnungsquerschnittes des Ausstoßkanals angeordnet.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine Kapillaröffnung in einem unteren Bereich, insbesondere der unteren Hälfte des Öffnungsquerschnittes des Ausstoßkanals angeordnet. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Kapillaröffnung durch das Federelement der Ventileinrichtung nicht verschlossen wird, sofern das Federelement in bevorzugter Ausführungsform in diesem unteren Bereich nicht gegen das Ventilplättchen drückt, sondern stets einen gewissen Abstand zu diesem aufweist. Ebenso kann die Federeinrichtung oder das Ventilplättchen zu einem Rand der Ventileinrichtung führende Nuten oder Vertiefungen aufweisen, sodass diese auch bei anliegendem Federelement nicht vollständig verschlossen sind und insofern sichergestellt ist, dass beim Abschalten oder Ausfall der Drehschieberpumpe über diese Nuten oder Vertiefungen und die mindestens eine Kapillaröffnung Luft in den Schöpfraum gesaugt werden kann.
Wenngleich die vorstehende Erfindung im Wesentlichen anhand eines Ausstoßkanals, der mit einer Kapillaröffnung verbunden ist, beschrieben ist, ist es auch möglich, dass der Schöpfraum über mehrere vorzugsweise parallel zueinander verlaufende Ausstoßkanäle mit der Ölkammer verbunden ist. Die mehreren Ausstoßkanäle können hierbei entweder mit gesonderten Ventileinrichtungen verschlossen sein, wobei es bevorzugt ist, eine gemeinsame Ventileinrichtung vorzusehen. Diese Ventileinrichtung kann ein Ventilplättchen mit mehreren fingerartigen Ansätzen aufweisen, wobei von jedem fingerartigen Ansatz ein Ausstoßkanal verschlossen wird. Das Federelement ist bei dieser Ausführungsform vorzugsweise entsprechend ausgebildet. Zumindestens einer der mehreren Ausstoßkanäle ist mit einer erfindungsgemäß in der Ventileinrichtung vorgesehenen Kapillaröffnung verbunden. Vorzugsweise sind mehrere insbesondere alle Ausstoßkanäle mit mindestens einer Kapillaröffnung verbunden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Schnittansicht einer Vakuum-Drehschieberpumpe und
2 eine schematische Darstellung der Einzelteile der Ventileinrichtung.
Eine Vakuum-Drehschieberpumpe (1) 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 35 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 verschlossen. In dem dargestellten besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Ventileinrichtung um ein elastisches Ventilplättchen 48 (2), das beispielsweise mit Hilfe einer Schraube oder Mutter 40 an dem Flansch 34 des Gehäuses 10 befestigt ist.
Die Ventileinrichtung 38 ist somit oberhalb des in der Ölkammer 32 durch das Öl definierten Ölspiegels 42 angeordnet.
Die Ventileinrichtung 38 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Ventilplättchen 48 mit vier fingerartigen Ansätzen 54 auf. Durch jeden fingerartigen Ansatz 54 ist einer von vier Ausstoßkanälen 30, die insbesondere parallel zueinander verlaufen, verschließbar. Ferner weist die Ventileinrichtung 38 ein Federelement 60, das vorzugsweise ebenfalls plattenförmig ausgebildet ist, auf. Das Federelement 60 weist vier fingerförmige Ansätze 64, die den Ansätzen 54 entsprechen, auf. Wie insbesondere aus 1 ersichtlich ist, liegen die Ansätze 64 des Federelements 60 im unteren Bereich nicht an den fingerförmigen Ansätzen 54 des Ventilplättchens 48 an. Hierdurch ist sichergestellt, dass die in den fingerförmigen Ansätzen 54 des Ventilplättchens 48 vorgesehenen Kapillaröffnungen 74 im Betrieb nicht von dem Federelement 60 verschlossen sind.
Die Kapillaröffnungen 74 bei denen es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel um horizontale, bzw. in Hauptströmungsrichtung des Öl-Luft-Gemisches im Ausstoßkanal 30 angeordnete Bohrungen handelt, sind im Bereich der Auslassöffnung 36 der Ausstoßkanäle 30 angeordnet.
Vorzugsweise sind die Kapillaröffnungen 74 in einem unteren Bereich der fingerförmigen Ansätze 54 bezogen auf die Auslassöffnungen 36 angeordnet, sodass das Risiko des Verschließens der Kapillaröffnungen 74 durch die Ansätze 64 des Federelements 60 verringert ist.
Desweiteren ist es möglich, dass mehrere ggf. einen geringeren Durchmesser aufweisende Kapillaröffnungen je Ausstoßkanal 30, d. h. im dargestellten Ausführungsbeispiel je fingerförmigen Ansatz 54 vorgesehen sind.
Durch Rotation des Rotors 14 wird im Betrieb ein mit Öl angereichertes Medium aus dem Bereich 28 in Richtung eines Pfeils 68 in den Ausstoßkanal 30 gefördert. Auf Grund des Drucks wird das Ventilplättchen 48 zurückgedrückt, so dass das Medium in Richtung eines Pfeils 70 in die Ölkammer 32 gelangt. Ein Teil des Öls wird hierbei in die Kapillaröffnungen 74 befördert und bewirkt somit ein Abdichten.
Beim Anhalten der Pumpe, beispielsweise durch einen Ausfall, wird über die Kapillaröffnung 74 aus der Ölkammer 32 Luft in den Schöpfraum 12 gesaugt und dabei das Öl aus der Kapillaröffnung 74 gedrückt, 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 Volllaufen des Schöpfraums 12 durch Schmiermittel ist hierdurch vermieden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 3301474 [0004]
EP 1899608 [0005]

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), einem mit dem Schöpfraum (12) und einer Ölkammer (32) verbundenen Ausstoßkanal (30) und 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, gekennzeichnet durch, mindestens eine in der Ventileinrichtung (38) angeordnete Kapillaröffnung (74), die den Ausstoßkanal (30) mit der Ölkammer (32) verbindet.
Vakuum-Drehschieberpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (38) oberhalb eines Ölspiegels (42) angeordnet ist.
Vakuum-Drehschieberpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kapillaröffnung (74) in Hauptströmungsrichtung des durch den Ausstoßkanal (30) geförderten Öl-Luft-Gemisches verläuft.
Vakuum-Drehschieberpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (38) ein den mindestens einen Ausstoßkanal (30) verschließendes Ventilplättchen (48) und ein auf das Ventilplättchen (48) einwirkendes Federelement (60) aufweist.
Vakuum-Drehschieberpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kapillaröffnung (74) in dem Ventilplättchen (48) angeordnet ist.
Vakuum-Drehschieberpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kapillaröffnung (74) innerhalb des Öffnungsquerschnitts der Öffnung (36) des Ausstoßkanals (30) angeordnet ist.
Vakuum-Drehschieberpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kapillaröffnung (74) in einem unteren Bereich des Öffnungsquerschnitts angeordnet ist.
Vakuum-Drehschieberpumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (60) derart ausgebildet und/oder angeordnet ist, dass die mindestens eine Kapillaröffnung (74) nicht vom Federelement (60) verschlossen ist.
Vakuum-Drehschieberpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kapillaröffnung (74) im Betrieb der Drehschieberpumpe mit Öl verschlossen ist.
Vakuum-Drehschieberpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere einem Ausstoßkanal (30) zugeordnete Kapillaröffnungen (70) vorgesehen sind.
Vakuum-Drehschieberpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schöpfraum (12) und der Ölkammer (32) mehrere vorzugsweise parallel zueinander verlaufende Ausstoßkanäle (30) vorgesehen sind, die vorzugsweise von einer gemeinsamen Ventileinrichtung (38) verschlossen sind, wobei mindestens ein vorzugsweise mehrere und besonders bevorzugt allen Ausstoßkanälen (30) mindestens eine Kapillaröffnung zugeordnet ist.