DE202014010177U1

DE202014010177U1 - Vakuumpumpe

Info

Publication number: DE202014010177U1
Application number: DE202014010177.9U
Authority: DE
Original assignee: Oerlikon Leybold Vacuum GmbH
Current assignee: Leybold GmbH
Priority date: 2014-12-23
Filing date: 2014-12-23
Publication date: 2016-03-29
Anticipated expiration: 2024-12-24

Abstract

Vakuumpumpe, mit mindestens einem in einem Schöpfraum (14) angeordneten Rotorelement (12), mindestens einer das mindestens eine Rotorelement (12) tragenden Rotorwelle (10), einem Schmiermittelraum (22) der insbesondere an den Schöpfraum (14) angrenzt und einem zwischen Schöpfraum (14) und dem Schmiermittelraum (22) angeordneten Druckausgleichkanal (36), wobei der Druckausgleichkanal (36) eine Flüssigkeitsbarriere (40) aufweist.

Description

Die Anmeldung betrifft eine Vakuumpumpe, insbesondere eine trockendichtende Vakuumpumpe, wie eine Schraubenpumpe oder Rootspumpe.
Vakuumpumpen weisen in einem Schöpfraum mindestens ein Rotorelement auf. Bei einer Schraubenpumpe handelt es sich um zwei als Rotorelement dienende Schrauben. Das mindestens eine Rotorelement ist von einer Rotorwelle getragen, wobei bei Schraubenpumpen zwei Rotorwellen vorgesehen sind, die jeweils eine Schraube tragen. An den Schöpfraum grenzt ein Schmiermittelraum an. In diesem ist Schmiermittel z. B. zur Schmierung von Lagerstellen, zur Schmierung eines Rotorwellen synchronisierenden Getriebes und dergleichen vorgesehen. Zwischen dem Schöpfraum und dem Schmiermittelraum ist ein Druckausgleichkanal angeordnet, da zwischen dem Schöpfraum und dem Schmiermittelraum Druckdifferenzen auftreten. Dies erfolgt beispielsweise in normalen Arbeitsprozessen der Vakuumpumpe, wenn eine Kammer evakuiert wird. Hierbei entstehen im Schöpfraum Druckänderungen. Diese setzen sich in den Schmiermittelraum fort, da die Trennung der Räume üblicherweise über eine gasdurchlässige und entsprechend nicht vollständig abdichtende Dichtung erfolgt. Ferner treten Druckdifferenzen auf Grund von Druckpulsation auf der Einlassseite und der Auslassseite des Schöpfraums auf Grund der zyklischen Gasverdichtungen auf. Auf Grund der auftretenden Druckdifferenzen kann es vorkommen, dass Schmiermittel wie Öl aus dem Schmiermittelraum in den Schöpfraum gelangt. Besonders durch Ölnebel, der in die Nähe der Pumpenwellendichtung vorhanden ist, kann bereits durch kleine Druckpulsation Öl durch die Spaltdichtung in den Schöpfraum verschleppt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es die Gefahr des Eindringens von Schmiermittel aus dem Schmiermittelraum in den Schöpfraum zu verringern.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Die erfindungsmäßige Vakuumpumpe, bei der es sich insbesondere um eine Schraubenpumpe oder um eine Rootspumpe handelt, weist zwischen einem Schöpfraum und einem Schmiermittelraum einen Druckausgleichkanal auf. Hierdurch ist bei Auftreten von Druckunterschieden zwischen dem Schmiermittelraum und dem Schöpfraum ein Druckausgleich möglich. Auf Grund des Druckausgleichs ist eine gegebenenfalls zwischen dem Schmiermittelraum und dem Schöpfraum angeordnete Gasdichtung weniger belastet, sodass die Gefahr der Schmiermittelverschleppung aus dem Schmiermittelraum in den Schöpfraum durch die Gasdichtung verringert ist. Um die Gefahr des Eindringens von Schmiermittel in den Schöpfraum durch den Druckausgleichkanal zu verringern, weist erfindungsgemäß der Druckausgleichskanal eine Flüssigkeitsbarriere auf. Die Flüssigkeitsbarriere ist vorzugweise durch das Schmiermittel selbst insbesondere Öl realisiert. Auf Grund der Flüssigkeitsbarriere werden Schmiermitteltropfen, die sich in dem Schmiermittelraum insbesondere in dem Luftraum des Schmiermittelraums befinden, nicht in den Schöpfraum gefördert. Die entsprechenden Schmiermitteltropfen werden von der Flüssigkeitsbarriere zurückgehalten.
In besonders bevorzugter Ausführungsform ist die Flüssigkeitsbarriere durch einen Kanalabschnitt gebildet, wobei der Kanalabschnitt derart angeordnet ist, dass er einerseits vertikal unterhalb eines mit dem Schmiermittelraum verbundenen Kanaleinlasses und andererseits vertikal unterhalb eines mit dem Schöpfraum verbundenen Kanalauslasses liegt. Der Kanalabschnitt ist vorzugsweise bogenförmig ausgebildet. Der Kanalabschnitt kann jedoch auch V-förmig oder U-förmig, etc. ausgebildet sein. Relevant ist, dass der Kanalabschnitt unterhalb des Kanaleinlasses und des Kanalauslasses liegt. Der Kanalabschnitt, der die Flüssigkeitsbarriere ausbildet, ist insbesondere siphonartig ausgebildet. Entsprechend wie in einem Siphon sammelt sich in dem Kanalabschnitt Flüssigkeit, insbesondere Öl. Hierdurch ist eine Flüssigkeitsbarriere ausgebildet.
Vorzugsweise ist der Kanalabschnitt derart ausgebildet, dass bei in der Vakuumpumpe auftretenden kleinen Druckschwankungen, insbesondere durch Druckpulsation im Schöpfraum aufgrund der zyklischen Gasverdichtung, ein schwanken der Flüssigkeitssäule auftritt, die den Druckausgleich bewirkt. Dies kann durch einen entsprechend großen vertikalen Abstand zwischen dem siphonartigen Kanalabschnitt sowie dem Kanaleinlass und dem Kanalauslass realisiert werden.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist ein Flüssigkeitszuführelement zum Zuführen von Flüssigkeit, insbesondere Öl, zu der Flüssigkeitsbarriere vorgesehen. Hierdurch ist sichergestellt, dass in dem insbesondere siphonartig ausgebildeten Kanalabschnitt stets Flüssigkeit vorhanden ist. Bei dem entsprechenden Flüssigkeitszufuhrelement, das insbesondere mit dem Kanaleinlass verbunden ist, kann es sich um ein Auffangelement für die Flüssigkeit, einen Trichter, eine Abtropfnadel und dergleichen handeln. Wenn zur Schmiermittelverteilung in dem Schmiermittelraum beispielsweise eine Schleuderscheibe vorgesehen ist, kann als Flüssigkeitszufuhrelement ein große Kanaleinlassöffnung ausreichend sein, da auch in dem Luftraum des Schmiermittelraums eine ausreichenden Menge an Schmiermittel, insbesondere in Form von Schmiermitteltröpfchen, vorhanden ist.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Druckausgleichkanal einen Überlauf auf. Hierdurch ist sichergestellt, dass in dem insbesondere siphonartigen Kanalabschnitt nur eine Maximalmenge an Flüssigkeit vorhanden ist. Der Überlauf ist vorzugsweise mit dem Schmiermittelraum verbunden. Besonders bevorzugt ist es, dass eine Unterkante des Kanaleinlasses als Überlauf ausgebildet ist. Dies kann dadurch realisiert werden, dass die Unterkante des Einlasses tiefer einliegt als eine Unterkante des Kanalauslasses. Der Überlauf könnte aber auch unabhängig vom Kanaleinlass und Kanalauslass ausgebildet sein, beispielsweise über einen weiteren Kanal überschüssiges Schmiermittel abführen. Dieses überschüssige Schmiermittel könnte beispielsweise auch einem zu schmierenden Lager zugeführt werden.
Desweiteren ist es bevorzugt, dass ein Schmiermittel-Rückführkanal vorgesehen ist. Über den Schmiermittel-Rückführkanal wird insbesondre Schmiermittel, das schöpfraumseitig aus einem Lager austritt, in den Schmiermittelraum zurückgeführt. Vorzugsweise kann der Schmiermittel-Rückführkanal zusätzlich zu dem Druckausgleichkanal vorgesehen sein, wobei der Schmiermittel-Rückführkanal gegebenenfalls ebenfalls einen siphonartigen Kanalabschnitt aufweist, wenn der Kanal oberhalb des Ölspiegels im Schmiermittelraum endet. Bei dieser Anordnung wird das Siphon durch den Rückfluss gefüllt und in Funktion gehalten. Ebenso ist es möglich den Schmiermittel-Rückführkanal derartig anzuordnen, dass der Druckausgleichkanal in den Schmiermittel-Rückführkanal integriert ist, sodass nur ein Kanal erforderlich ist.
Die mindestens eine Rotorwelle kann derart angeordnet sein, dass sie insbesondere durch eine Trennwand zwischen dem Schmiermittelraum und dem Schöpfraum geführt ist und somit in den Schmiermittelraum ragt. Dies hat beispielsweise den Vorteil, dass mit dieser Welle eine Schleuderscheibe zum Verteilen von Schmiermittel verbunden sein kann. Ferner kann die Welle mit einem Antriebsmotor verbunden sein. Insbesondere bei Schraubenpumpen können beide Rotorwellen in den Schmiermittelraum geführt sein. Es ist sodann möglich im Schmiermittelraum ein Getriebe vorzusehen.
Eine Rotorwelle, die insbesondere in der Trennwand zwischen dem Schmiermittelraum und dem Schöpfraum gelagert ist, kann schöpfraumseitig eine Schleuderscheibe aufweisen. Die Schleuderscheibe ist somit vorzugsweise bezogen auf das Lager auf der Seite des Schöpfraums angeordnet. Hierdurch wird Schmiermittel, das durch das Lager hindurch gelangt, abgeschleudert, um ein Eindringen des Schmiermittels in den Schöpfraum zu vermeiden. Das abgeschleuderte Schmiermittel wird beispielsweise über den Druckausgleichkanal und/oder den Rückführkanal abgeführt und insbesondere dem Schmiermittelraum wieder zugeführt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung näher erläutert.
Die Figur zeigt eine schematische Schnittansicht eines Teils einer Vakuumpumpe.
Bei der schematisch dargestellten Vakuumpumpe handelt es sich beispielsweise um eine Schrauben-Vakuumpumpe. Diese weist zwei in der Figur hintereinander angeordnete Rotorwellen 10 auf. Jede Rotorwelle 10 trägt ein Rotorelement 12, wie eine Schraube. Die beiden Rotorelemente 12 sind in einem Schöpfraum 14 angeordnet. Der Schöpfraum 14 ist durch ein Gehäuse 16 ausgebildet. Das Gehäuse 16 weist einen nicht dargestellten Einlass und einen ebenfalls nicht dargestellten Auslass auf. Mit dem Gehäuse 16 ist eine Trennwand 18 verbunden. Mit der Trennwand 18 ist sodann ein Schmiermittelgehäuse 20 verbunden. Das Schmiermittelgehäuse 20 bildet einen Schmiermittelraum 22 aus. In dem Schmiermittelraum 22 ist als Schmiermittel insbesondere Öl 24 vorgesehen.
Zur Verteilung des Öls 24 ist mit einer der beiden Rotorwellen 10 eine Schleuderscheibe 26 verbunden, die in das Schmiermittel 24 eintaucht und Schmiermittel in den Schmiermittelraum 22 verteilt. Hierdurch wird insbesondre ein die Rotorwelle 10 tragendes Lager 28, bei dem es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel um ein Kugellager handelt, geschmiert. Das Lager 28 ist schöpfraumseitig, das heißt auf der in der Figur rechten Seite, durch ein Dichtelement 30 abgedichtet. Da trotz des Vorsehens eines Dichtelements 30 geringe Mengen an Öl aus dem Lager 28 in Richtung des Schöpfraum 14 austreten können, ist die Rotorwelle 10 mit einer Schleuderscheibe 32 verbunden bzw. weist eine entsprechende Schleuderscheibe auf. Hierdurch wird austretendes Öl abgeschleudert, sodass dieses nicht in den Schöpfraum 14 gelangt.
Die Rotorwelle 10, die im dargestellten Ausführungsbeispiel durch die Trennwand 18 hindurch geführt ist, weist als Gasdichtung ferner einen Dichtspalt 34 auf.
Auf Grund der in dem Schöpfraum 14 auftretenden Druckschwankungen ist es erforderlich einen Druckausgleich zwischen dem Schöpfraum 14 und dem Schmiermittelraum 22 vorzusehen. Da es sich erfindungsgemäß bei der Trennwand 18 um eine Seitenwand des Schmiermittelgehäuses 20 handel, ist in dieser ein Druckausgleichkanal 36 vorgesehen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Druckausgleichkanal 36 nicht unmittelbar mit dem Schöpfraum 14 verbunden. Die Verbindung erfolgt über eine Ventilationsbohrung 38 und den Dichtspalt 34. Die Ventilationsbohrung 38 hat mit dem Kanal 36 die Aufgabe, den Druckausgleich zwischen Schmiermittelraum 22 und dem Raum unmittelbar vor der Spaltdichtung 34 herzustellen. Ohne diese Verbindung würde bei Druckabsenkung im Schöpfraum 12 gegebenenfalls Öl aus dem Sumpf 24 über den Kanal 54 direkt zu Spaltdichtung 34 und in den Schöpfraum 12 gefördert. Der Gasaustausch (größere Menge als bei Druckpulsation) über das Siphon funktioniert, da hier die zu überwendende Höhe für die Ölverdrängung kleiner ist als in Kanal 54.
Der Druckausgleichkanal 36 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine siphonartige Schmiermittelbarriere 40 auf. Diese ist im dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen in diesem Bereich im Wesentlichen U-förmigen Kanal ausgebildet. Hierbei ist in dem Bereich der Flüssigkeitsbarriere 40 stets Öl 42 vorhanden. Das Öl 42 gelangt durch einen Kanaleinlass 44 in den Kanal 36. Der Kanaleinlass 44 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel einen vergrößerten Querschnitt auf, sodass hierdurch ein Flüssigkeitszuführelement ausgebildet ist. Dieses könnte beispielsweise auch mit einem trichterförmigen Ansatz, insbesondere in Verbindung mit einer an einer Innenseite 46 des Gehäuses 20 vorgesehenen Tropfnase, verbunden sein. Desweiteren weist der Druckausgleichkanal 36 einen Auslass 48 auf, der im dargestellten Ausführungsbeispiel nicht unmittelbar in den Schöpfraum 14, sondern in die Ventilationsbohrung 38 führt.
Um sicherzustellen, dass nicht durch eine Schmiermittelzufuhr durch den Kanaleinlass 44 Schmiermittel in die Ventilationsbohrung 38 gelangt, weist der Druckausgleichkanal einen Überlauf auf. Der Überlauf ist im dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Kante 50 des Kanaleinlasses 44 ausgebildet. Die Kante 50 liegt hierbei horizontal tiefer als eine Unterkante 52 des Kanalauslasses 48.
Geringe Druckunterschiede zwischen dem Schöpfraum 14 und dem Schmiermittelraum 22 können durch schwanken bzw. hin und her bewegen des Schmiermittels 42 in dem siphonartigen Kanalabschnitt 40 ausgeglichen werden. Bei größeren Druckunterschieden erfolgt ein Gasaustausch über den Druckausgleichkanal 36.
Desweiteren ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Schmiermittel-Rückführkanal 54 vorgesehen. Dieser in der Trennwand 18 vorgesehene Kanal dient zur Rückführung von Schmiermittel, das beispielsweise über das Wälzlager 28 oder auch den Druckausgleichkanal 36 in den Bereich der Ventilationsbohrung 38 gelangt. Der Schmiermittel-Rückführkanal kann hierbei als beispielsweise schräg verlaufender Kanal ausgebildet sein. Ebenso kann der Schmiermittel-Rückführkanal entsprechend des Druckausgleichkanals einen siphonartigen Kanalabschnitt aufweisen, wenn dieser oberhalb des Ölspiegels im Schmiermittelraum endet. Bei dieser Anordnung wird das Siphon durch den Rückfluss gefüllt und in Funktion gehalten.

Claims

Vakuumpumpe, mit mindestens einem in einem Schöpfraum (14) angeordneten Rotorelement (12), mindestens einer das mindestens eine Rotorelement (12) tragenden Rotorwelle (10), einem Schmiermittelraum (22) der insbesondere an den Schöpfraum (14) angrenzt und einem zwischen Schöpfraum (14) und dem Schmiermittelraum (22) angeordneten Druckausgleichkanal (36), wobei der Druckausgleichkanal (36) eine Flüssigkeitsbarriere (40) aufweist.
Vakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsbarriere durch einen Kanalschnitt (40) gebildet ist, der vertikal unterhalb eines mit den Schmiermittelraum (22) verbundenem Kanaleinlasses (44) und vertikal unterhalb eines mit dem Schöpfraum (14) verbundenen Kanalauslasses (48) liegt.
Vakuumpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanalabschnitt (40) bogenförmig ausgebildet ist.
Vakuumpumpe nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen insbesondere mit den Kanaleinlass (44) verbundenen Flüssigkeitszuführelement.
Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckausgleichkanal (36) einen insbesondere mit dem Schmiermittelraum (22) verbundenen Überlauf (50) aufweist.
Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckausgleichkanal (36) in einen den Schöpfraum (14) mit dem Schmiermittelraum (22) verbundenen Schmiermittel-Rückführkanal (44) integriert ist.
Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Rotorwelle (10) in den Schmiermittelraum (22) ragt.
Vakuumpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Rotorwelle (10) mit einer Schleuderscheibe (26) zur Verteilung von Schmiermittel (24) in den Schmiermittelraum verbunden ist.
Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Rotorwelle (10) schöpfraumseitig eine Schleuderscheibe (32) aufweist.
Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1–9, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Trennwand (38) zwischen Schöpfraum (14) und Schmiermittelraum (22) eine Lageranordnung (28) zur Lagerung der mindestens einen Rotorwelle (10) vorgesehen ist.
Vakuumpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung (28) durch eine Dichtung (30) schöpfraumseitig abgedichtet ist.