DE2558401A1 - Pumpanlage - Google Patents

Description

GENERAL SIGNAL CORPORATION

280 Park Avenue

New York. New York / V.St.A.

Unser Zeichen; G 1582

Pumpanlage

Die Erfindung betrifft eine Pumpanlage, die vielfältig anwendbar ist, jedoch besonders zur Evakuierung einer Kammer geeignet und nachstehend in diesem besonderen Zusammenhang erläutert ist.

Flügelringpumpen werden seit langem zur Evakuierung benutzt, wo keine extrem niedrigen Drücke erzeugt werden müssen.. Diese Pumpen haben viele Vorteile, da sie beispielsweise vergleichsweise unempfindlich gegen Verschmutzungen durch die Flüssigkeit sind und eine hohe Fördermengenleistung für kondensierbaren Dampf und/oder mitgeführte Flüssigkeiten besitzen. Darüberhinaus gewährleistet die konzentrische Rotation eines ausgewuchteten Rotors in einer solchen Flügelringpumpe einen ruhigen, erschütterungsfreien Betrieb. Da

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Flüssigkeitsringpumpen keine Ventile und Dichtungen benötigen und keine kritischen Maßtoleranzen aufweisen, sind sie vergleichsweise billig in der Herstellung und der Montage und zuverlässig im Betrieb. Weiterhin erfordern diese Pumpen keine besonderen Lagerungssoekel od. dgl. und sind einfach und billig zu installieren. Somit werden derartige Pumpen wegen ihrer Einfachheit, geringen Kosten und Zuverlässigkeit sehr gerne eingesetzt, wenn nur geringe und nicht mittlere bis hohe Unterdrücke beispielsweise unterhalb von 25 Torr erzeugt werden sollen, welche diese Pumpen nicht erzeugen können.

Die Pumpwirkung einer typischen Flügelringpumpe wird durch die Ausrichtung der Flügelblätter im Pumpengehäuse hervorgerufen. Das Flügelrad dreht zwar konzentrisch, ist jedoch exzentrisch zur Gehäuseachse angeordnet. Beim Betrieb der Pumpe wird in das Gehäuse eintretende Arbeitsflüssigkeit radial nach außen geschleudert und bildet so einen Flüssigkeitsring um einen mittleren, lufterfüllten Kernbereich. Die Saugöffnung und die Auslaßöffnung sind mit diesem Kernbereich von den Enden her verbunden und gegeneinander durch die Flügelblätter und den Flüssigkeitsring abgetrennt. Die Arbeitsströmung wird in den Luftraum am Saugeinlaß eingezogen und in dem Raum zwischen den Flügelblättern und den Flüssigkeitsring eingeschlossen. Die Arbeitsströmung wird je nach den Relativlagen des Flügelrades und des Flüssigkeitsringes expandiert oder komprimiert und sodann mit etwas Flüssigkeit durch die Auslaßöffnung ausgestoßen. Somit arbeitet die Flügelringpumpe nach dem System der Flügelzellenpumpen, wobei jedoch anstelle der zur Abdichtung der Flügelspitzen am Gehäuse erforderlichen radiälbeweglichen Lagerung der Flügel eine wesentlich einfachere feste Lagerung der Flügel am Flügelrad vorgesehen ist und die Flügel statt dessen unterschiedlich weit in den umfangsseitigen

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Flüssigkeitsring eintauchen, um so die volumenveränderbaren Zellen zu bilden.

Bisher wurde angenommen, daß eine Begrenzung des durch die Pumpe erzielbaren Unterdruckes durch das Kompressionsverhältnis gegeben ist. Bei einer einstufigen Pumpe kann am Auslaß ein Druck von etwa 760 Torr (1 Atmosphäre) vorliegen. Mit der Absenkung des Druckes im Bereich der Saugöffnung wird ein Punkt erreicht, an dem eine solche Druckdifferenz vorliegt, daß das Gas an der Auslaßöffnung in einer Leckströmung über die Flüssigkeitsdichtung hinweg in den Bereich der Saugöffnung gelangt. Die Pumpe kann dann keine niedrigeren Drücke mehr erzeugen. Wenn jedoch eine zweistufige Pumpe verwendet wird, so braucht der Druck an der Auslaßöffnung der ersten Stufe nur etwa um 50 Torr höher liegen als der Druck an der Saugöffnung der ersten Stufe. Dieser geringe Druckabfall zwischen Auslaßöffnung und Saugöffnung reicht zur Erzeugung einer Rückströmung zur Saugströmöffnung hin nicht aus. Daher ist das !Compress ions verhältnis keine wesentliche Begrenzung, die einer Erzielung höherer Unterdrücke entgegensteht.

Eine weitere Grenze für den mit einer solchen Flügelringpumpe erzeugbaren Unterdruck wird im Dampfdruck der Arbeitsflüssigkeit gesehen, die den Flüssigkeitsring bildet. Wenn der Druck im Bereich der Saugöffnung sehr gering wird, sich also dem Dampfdruck der Flüssigkeit nähert, so geht die Flüssigkeit des Flüssigkeitsringes in die Dampfphase über und füllt das Volumen im Luftraum an der Saugöffnung aus. Dadurch wird die Zufuhr der Arbeitsströmung zum Luftraum blockiert. Mit der Drehung des Flügelrades wird der Dampf wieder unter Druck gesetzt und verflüssigt,* geht jedoch im Bereich der Strömung an der Saugöffnung erneut in die Dampfphase über. Daher ist der Dampfdruck der Arbeitsflüssigkeit eine untere Grenze für den Druck, der durch

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die Saugwirkung der Pumpe erzeugt werden kann, da dann die Pumpengeschwindigkeit oder Förderleistung (tatsächliches Volumen der an der Saugöffnung eintretenden Arbeitsströmung) bei diesem Druck zwangsläfig Null ist.

Bekannte Flügelringpumpen mit einer ölhaltigen Arbeitsflüssigkeit mit einem Dampfdruck von 0, OOOO^orr können lediglich einen Unterdruck von etwa 2 Torr erzielen. Auch unter Berücksichtigung einiger Verluste im Pumpenbetrieb ist bis jetzt nicht klar, warum die Pumpe nicht bis auf einen viel näher am Dampfdruck liegenden Wert evakuieren kann.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist nun erkannt worden, daß ein Hauptgrund dafür, daß die Flügelringpumpe nicht bei besonders niedrigen Drücken arbeiten kann, in der Luftlöslichkeit der Arbeitsflüssigkeit liegt, die zur Bildung des Ringes in die Pumpe eingesaugt wird. Wenn die Flüssigkeit, die Luft mitführt, in eine Niederdruckzone kommt, so wird die mitgeführte Luft freigesetzt und nimmt den mittleren Kernraum ein, so daß die Prozeßströmung in diesen Raum nicht mehr eindringen kann. Durch Absenkung der Menge der zusammen mit der Arbeitsflüssigkeit in die Pumpe mit eingesaugten Luft können höhere Unterdrücke erzielt werden.

Die Erfindung bezieht sich daher auf eine Pumpanlage, insbesondere zur Evakuierung einer Kammer, mit einer Flügelringpumpe und einem Flüssigkeit-Gas-Abscheider, der einen unteren Abschnitt mit einem Flüssigkeitsbad und einen oberen, Gas enthaltenden Abschnitt aufweist, wobei die Flüssigkeitsringpumpe einen Pumpengaseinlaß, einen Pumpenflüssigkeitseinlaß und einen Pumpenauslaß aufweist und weiterhin ein Einlaßkanal zur Förderung einer Flüssigkeitsströmung zwischen dem Pumpenauslaß und dem Abscheider und

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ein Auslaßkanal zwischen dem unteren Abschnitt des Abscheiders und dem Flüssigkeitseinlaß der Pumpe zur Rückführung der Flüssigkeit zur Pumpe vorgesehen sind, und zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß an den oberen, gashaltigen Abschnitt des Abscheiders zur Entgasung der Flüssigkeit im Abscheider eine zusätzliche Saugeinrichtung angeschlossen ist, so daß durch Entgasung der Flüssigkeit der mit der Flüssigkeitsringpumpe erzielbare Unterdruck beträchtlich erhöht wird.

Die zusätzliche Saugeinrichtung weist in bevorzugter Weiterbildung eine Saugleitung mit einem Absperrorgan und einem Unterdruck-Rückschlagventil auf. Eine Rückschlagleitung mit einem Rückschlagventil ist mit einem Ende an die Saugleitung angeschlossen und mündet andernends in die Umgebung. Die Auslaßleitung weist eine Kreislaufförderpumpe, eine Umgehungsleitung für die Kreislaufförderpumpe und einen Wärmetauscher auf.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung, insbesondere in Verbindung mit den zusätzlichen Ansprüchen.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Pumpanlage in schaltbildlicher Darstellung, wobei die Flügelringpumpe schematisch vereinfacht konstruktiv dargestellt ist.

Eine insgesamt mit 10 bezeichnete Pumpanlage zur Evakuierung eines Kammerbereiches 11 weist eine Flügelringpumpe 12 und einen Flüssigkeit-Gas-Abscheider 30 auf. Der Abscheider 30 besitzt einen unteren Abschnitt 32 mit einem Flüssigkeitsbad und einen oberen, Gas erfüllten Abschnitt 34. Die Flüssigkeitsringpumpe 12 weist eine Pumpengaseinlaßöffnung 14,

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eine Pumpenflüssigkeitseinlaßöffnung 16 und einen Pumpenauslaß 18 auf. Durch eine Einlaßleitung 40 wird eine Arbeitsströmung von dem Pumpenauslaß 18 zum Abscheider 30 gefördert. Eine Auslaßleitung 50 zwischen dem unteren Abschnitt 32 .und dem Pumpenflüssigkeitseinlaß 16 dient zur Rückleitung der Flüssigkeit zur Pumpe 12. Eine zusätzliche Evakuier- oder Saugeinrichtung 60 ist an den oberen Abschnitt 34 angeschlossen und entgast die Flüssigkeit im Abscheider 30, um so den mit der Flügelringpumpe 12 erzeugbaren Unterdruck beträchtlich zu erhöhen bzw. zu verstärken.

Der Kammerbereich 11 stellt ein Gasvolumen dar, aus dem Gas abgesaugt werden muß, um eine gewünschte Unterdruckhöhe aufrechtzuerhalten. Der Kammerbereich 11 ist über eine Leitung 13 mit dem Pumpengaseinläß 14 der an sich bekannten Pumpe 12 verbunden. Die Pumpe 12 ist bevorzugt eine Flüssigkeitsringpumpe wie beispielsweise eine Pumpe des Modells No. KLRC 150 der Firma Kinney Vaq^uum Company. In der Zeichnung ist asrareine einstufige Pumpe veranschaulicht, jedoch kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch eine Flüssigkeitsringpumpe mit einer beliebigen Anzahl von Stufen eingesetzt werden. Die Pumpengaseinlaßöffnung 14 steht mit einem mittleren lufterfüllten Kernraum 20 über eine Saugöffnung 22 in Verbindung. Die Flügelradblätter 24, die auf einer Welle 25 befestigt sind, drehen zwar konzentrisch; jedoch ist die Welle 25 exzentrisch gegenüber dem Pumpengehäuse 26 versetzt angeordnet. Wenn die Arbeitsflüssigkeit in das Pumpengehäuse 26 über den Flüssigkeitseinlaß 16 eintritt, so wird die Arbeitsflüssigkeit radial nach außen geschleudert und bildet so einen Flüssigkeitsring 28 und den mittleren Kernraum 20. Eine Auslaßöffnung 29 verbindet den lufterfüllten Kernraum 20 mit dem Pumpenauslaß 18.

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Ein üblicher Fltissigkeit-Gas-Abscheider 30 ist mittels einer Abscheiderleitung 40, die als Einlaßleitung zum Abscheider dient, an die Flügelringpumpe 12 angeschlossen. Das Gehäuse 35 des Abscheiders kann ein vertikales Einlaßrohr 36 besitzen. Oberhalb des vertikalen Einlaßrohres 36 kann eine Ablenkplatte 37 angeordnet sein, die auf geeignete Weise, beispielsweise mittels dreier am Umfang mit Abstand voneinander liegender Streben (von denen in der Zeichnung eine sichtbar ist) gegen das Rohr 36 festgelegt ist. Das Gehäuse 35 des Abscheiders ist im wesentlichen luftdicht ausgeführt und weist zwei Auslaßöffnungen 38 und 39 auf. Die Auslaßöffnung 39 ist im unteren Abschnitt 32 des Gehäuses 34 vorgesehen und mit einer Auslaßleitung 50 verbunden. Die Auslaßöffnung 38 ist im oberen Abschnitt des Gehäuses 35 vorgesehen und mit der zusätzlichen Saugeinrichtung 60 verbunden. In der Zeichnung ist zwar ein für die Wiedergewinnung von Öl geeigneter Flüssigkeit-Gas-Abscheider veranschaulicht, jedoch ist die Erfindung nicht auf diese Art eines Abscheiders beschränkt, sondern kann vielmehr jeglicher beliebige Flüssigkeit-Gas-Abscheider verwendet werden.

Ein üblicher Wärmetauscher32 kann in die Auslaßleitung 50 eingeschaltet sein. Der Wärmetauscher 52 kann in irgendeiner bekannten Bauart ausgeführt werden, wobei Kühlwasser über Leitungen 53 und 54 zu- bzw. abgeführt wird. Dadurch wird die durch den Wärmetauscher 52 hindurchgeleitete Arbeitsflüssigkeit ausreichend abgekühlt, wenn die Pumpenanlage 7.0 keine eigene Kühlung für die Flüssigkeit im erforderlichen Umfang ermöglicht.

Die Auslaßleitung 50, die ebenso wie die Einlaßleitung 40 bevorzugt als Rohr ausgebildet ist, besitzt auch eine übliche Kreislaufförderpumpe 56, beispielsweise eine Pumpe des Modells No. 2LFD der Firma Tuthill Corporation. Diese Pumpe

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kann beispielsweise im Sinne einer Förderung von Arbeitsflüssigkeit 15 vom Abscheider zur Pumpe 12 mit einer Fördermenge von etwa 11 Litern pro Minute (3 Gallonen pro Minute) betrieben werden. Mit Rücksicht auf den am Wärmetauscher 52 auftretenden Druckabfall können in der Pumpe 56 Kavitationserscheinungen durch ungenügende Zuführung von Flüssigkeit 15 auftreten. Daher kann es im Einzelfall zweckmäßig sein, die Pumpe 56 stromauf des Wärmetauschers anzuordnen.

Die Auslaßleitung 50 kann weiterhin eine Umgehungsleitung 58 aufweisen, die zu beiden Seiten der Kreislaufförderpumpe 56 angeschlossen ist. Die Umgehungsleitung 58 kann ein Rückschlagventil 59 aufweisen, welches eine Strömung der Flüssigkeit vom unteren Abschnitt 32 zur Flüssigkeit-Flügelring-Pumpe 12 zuläßt, wenn der Druck in dem oberen Abschnitt eine Flüssigkeitsströmung in der Auslaßleitung 50 erzeugt, welche über der von der Pumpe 56 verarbeitbaren Flüssigkeitsmenge liegt.

Wesentlich für die Erfindung ist die zusätzliche Saugeinrichtung 60 zu der Evakuiervorrichtung für die Kammer 11, wie es weiter oben beschrieben ist. Die zusätzliche Saug— einrichtung 60 weist eine Saugleitung 62 zwischen dem oberen Abschnitt 34 und einer HiIfssaugpumpe 66 auf. Die Pumpe 66 kann irgendeine geeignete Saugpumpe sein, beispielsweise eine übliche einstufige mechanische Saugpumpe wie etwa die Pumpe Modell No. KD-30 der Firma Kinney Vacuum Company.

Die Saugleitung 62 kann ein übliches handbetätigbares Absperrorgan 68 aufweisen. Bei bestimmten Betriebsbedingungen, wenn etwa für den Betrieb der Flüssigkeits-Flügelringpumpe 12 die Hilfspumpe 66 nicht benötigt wird und daher nicht in Betrieb ist, kann das Absperrorgan 68 abgeschlossen werden,

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um so die Pumpe 66 von der Pumpanlage 10 abzutrennen.

Zwischen dem Absperrorgan 68 und der Hilfspumpe 66 kann ein Saugrückschlagventil 70 üblicher Bauart angeordnet sein. Das Rückschlagventil 70 unterbindet eine Rückströmung von der Hilfspumpe 66 zum Abscheider 30 für den Fall besonderer Betriebszustände oder Betriebsstörungen, wie etwa einem Energieausfall oder einer sonstigen Betriebsstörung in der Pumpanlage 10.

Eine Überdruck- oder Rückschlagleitung 72 ist mit einem Ende an die Saugleitung 62 angeschlossen und mündet andernends in die Umgebung. Die Rückschlagleitung 72 weist ein übliches Rückschlagventil 74 auf, welches überschüssige Gasmengen aus dem Abscheider 30 in die Umgebungsatmosphäre abläßt.

Wie weiter oben bereits erläutert ist, ist in der Arbeitsflüssigkeit, die vom unteren Abschnitt 32 des Abscheiders 30 zur Bildung des Flüssigkeitsringes 28 in die Pumpe 12 eingeführt wird, mitgeführte Luft enthalten. Wenn die Flüssigkeit in eine Niederdruckzone im lufterfüllten Kernraum 20 eintritt, so wird die mitgeführte Luft freigesetzt und nimmt den Raum zwischen dem Flüssigkeitsring 28 und den Flügeln 24 ein. Dies führt dazu, daß keine Arbeitsströmung aus dem Kammerbereich 11 in diesen bereits ausgefüllten Raum eindringen kann.

Die zusätzliche Saugeinrichtung 60 erzeugt einen Unterdruck im oberen Abschnitt 34 des Flüssigkeit-Gas-Abscheiders und dient somit zu einer Freisetzung von im Flüssigkeitsbad im unteren Abschnitt 32 enthaltener Luft, die über die Saugleitung 62 aus dem Abscheider 30 entweichen kann.

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Um die Auswirkungen der Löslichkeit der Luft in Flüssigkeit einer Saugpumpanlage zu veranschaulichen, wird diese Auswirkung am nachstehenden Beispiel näher erläutert. In einer Flüssigkeit-Flügelringpumpe mit einer Fördermenge von 2832 l/min (100 Kubikfuß pro Minute) mögen etwa 28 l/min (7 Gallonen pro Minute) an Öl zirkulieren, also etwa ein ölvolumen entsprechend dem hundertsten Teil des Luftdurchsatzvolumens. Mit Rücksicht auf die Löslichkeit von Luft in öl von etwa 10 %, treten bei 760 Torr 2,8 l/min (0,1 Kubikfuß pro Minute) an Luft in die Pumpe ein. Der Massendurchsatz Q der mit dem Öl in die Pumpe eintretenden Luft errechnet sich daher zu:

Q = 760 Torr χ 2,8 l/min

Der Massendurchsatz Q beträgt somit etwa 2150 Torr l/min. Bei der Strömung des Öles in die Pumpe wird die Luft freigesetzt, wenn die Strömung in den Niederdruckbereich am lufterfüllten Kernraum gelangt. Der niedrigste Druck, bei dem die Pumpe arbeiten kann, ergibt sich aus der Gleichung:

(vgl. Vacuum Science & Engineering von Van Alta, 1965, McGraw-Hill-Verlag, Formel 2-^-5).

Hierin bedeuten

P den Gasdruck an dem Punkt, an dem die Pumpengeschwindigkeit bzw. Fördermengenleistung bestimmt ist,

Q den Gasstrom im System und

S das Gasvolumen pro Zeiteinheit, welches die Pumpe bei dem am Pumpengaseinlaß vorliegenden Druck aus dem Kammerbereich absaugt.

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Hieraus ergibt sich:

ρ 2150 Torr l/min
* ~ 2Ö32 l/min

ρ s 0,76 Torr

Ohne die erfindungsgemäßen Maßnahmen kann somit eine derartige Pumpe nur bis zu einem Druck von 0,76 Torr evakuieren. Durch Absenkung der in die Pumpe eingesaugten gelösten Luft in der erfindungsgemäßen Weise kann ein Druck von annähernd 0,02 Torr mit demselben öl erzielt werden.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in einer Absenkung der Leistungsaufnahme der Flügelringpumpe in Betrieb. Da wegen der zusätzlichen Saugeinrichtung 60 ein geringerer Druckabfall über die Pumpe 12 herrscht, sinkt der Leistungsbedarf zur Evakuierung des Kammerbereiches 11 um etwa 2>0 % ab. Darüberhinaus vermindert der reduzierte Druckabfall die auf dem Flüssigkeitsbad in dem unteren Abschnitt 32 des Abscheiders liegende Druckhöhe, so daß eine geringere Menge an Arbeitsflüssigkeit in Abhängigkeit von der Förderung der Kreislaufförderpumpe 56 die Pumpe durchsetzt. Da eine geringere Leistung zur Drehung der Flügelradblätter 34 in der Flüssigkeit 15 erforderlich ist, wird der Leistungstelarf nochmals um etwa 10 % verringert. Somit führt die Verwendung der zusätzlichen Saugeinrichtung 60 zu einer Verminderung des Leistungsbedarfes von insgesamt etwa 40 %. Dabei ist zu beachten, daß die Hilfspumpe 66, die zusätzlich an der Pumpanlage vorgesehen ist, nur etwa ein Zehntel der Größe der Flügelringpumpe besitzt, so daß sowohl die Anlagekosten als auch die Betriebskosten für die Hilfspumpe die Einsparungen durch den geringeren Leistungsbedarf der Flügelringpumpe bei weitem nicht ausgleichen.

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Mit der vorliegenden Erfindung wird darüber hinaus auch noch der Vorteil erreicht, daß Kavitationserscheinungen ■ in der Flügelringpumpe 12 minimiert werden. Da die Druckdifferenz zwischen dem Pumpengaseinlaß 14 und dem Pumpenauslaß 18 sehr gering ist, treten keine Kavitationserscheinungen in der Arbeitsflüssigkeit 15 auf, wenn der Dampfdruck der Flüssigkeit erreicht ist. Dies vermindert den Verschleiß der Pumpe, wodurch unter Umständen weitere Betriebskosten eingespart werden. Darüber hinaus führt Kavitation zu starker Geräuschentwicklung, die eine akustische Kapselung der Pumpe erfordern kann. Die Verminderung dieser Geräuschentwicklung durch Verminderung der Kavitation selbst führt somit auch insoweit zu Einsparungen, als eine solche Kapselung entfallen kann.

Zur weiteren Verdeutlichung sei nachstehend noch die Arbeitsweise einer erfindungsgemäßen Pumpanlage erläutert. Die Flügelradblätter 24 werden durch die Welle 25 im Uhrzeigersinn gedreht, wobei der Flüssigkeitsring 28 aus Arbeitsflüssigkeit 15 gebildet wird, die in das Pumpengehäuse durch den Pumpenflüssigkeitseinlaß 16 eintritt. Da die Flügel 24 exzentrisch zur Mittelachse des Gehäuses 26 angeordnet sind, vergrößert sich das Volumen zwischen den Flügeln 24 und dem Flüssigkeitsring 28 an der Oberseite der Saugöffnung 22. Diese Volumenvergrößerung führt zu einem Druckabfall im Volumen, so daß das Gas in dem Kammerbereich 11 in einer Arbeitsströmung in Richtung auf die dadurch gebildete Unterdruckzone fließt. Auf diese Weise wird eine Arbeitsströmung, die Gas wie beispielsweise Luft- und Wasserdampf enthält, aus dem Kammerbereich 11 abgesaugt und fließt durch die Leitung 13 in den Pumpengaseinlaß 14. Die Arbeitsströmung fließt sodann durch die Saugöffnung und tritt in den sich erweiternden Raum zwischen den Flügeln 24 ein. Durch die Drehung des Flügelrades wird das Arbeits-

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oder Pumpengas zunächst expandiert und sodann wieder komprimiert und tritt sodann zusammen mit einer kleinen Menge an Arbeitsflüssigkeit 15 in die Auslaßöffnung 29 ein und durch den Pumpenauslaß 18 aus der Pumpe 12 aus.

Die Arbeitsströmung fließt sodann über die Einlaßleitung 40 in den Flüssigkeits-Gasabscheider. Wenn die Strömung aus dem vertikalen Einlaßrohr 36 austritt, so trifft sie auf die Ablenkplatte 37 und wird in Flüssigkeit und Gas aufgeteilt. Die Flüssigkeit fällt in den unteren Abschnitt 32 während der überwiegende Anteil des Gases in dem oberen Abschnitt 34 bleibt.

Sodann wird das Gas aus dem oberen Abschnitt 34 durch die Saugpumpe 66 abgesaugt, die über die Saugleitung 62 mit der Auslaßöffnung 38 verbunden ist. Die Pumpe 66 erzeugt bei ihrem Betrieb im oberen Abschnitt 35 einen Unterdruck in Höhe von etwa 50 Torr. Wenn die Pumpe 12 zu arbeiten beginnt, so kann der Kammerbereich 11 eine große Gasmenge enthalten, welche den oberen Abschnitt 35 mit mehr Gas anfüllt, als die Saugpumpe 66 verarbeiten kann. Unter derartigen Betriebsbedingungen kann überschüssiges Gas über die Überdruck- oder Rückschlagleitung 72 und das Rückschlagventil 74 in die Umgebung austreten. Auch dann, wenn das Absperrorgan 68 geschlossen ist, kann Gas aus dem Abscheider 30 über das Rückschlagventil 34 in die Umgebungsatmosphäre entweichen.

Die Arbeitsflüssigkeit 15 bildet ein Flüssigkeitsbad im unteren Abschnitt 32 des Abscheiders 30 und wird in die Flügelringpumpe 12 zur Bildung des Ringes 28 zurückgeführt. Die Arbeitsflüssigkeit 15 kann aus einem Fluidum mit niedrigem Dampfdruck bestehen, wie beispielsweise Polyglykol, Phosphatester, synttetischen Estern, Öl oder Kerosin. Dabei

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ist nicht zwingend erforderlich, daß die Flüssigkeit einen niedrigen Dampfdruck besitzt, vielmehr kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung jede gewünschte Flüssigkeit eingesetzt werden.

Die Auslaßleitung 50 zwischen der Auslaßöffnung 39 im Abscheider 30 und dem Pumpenflüssigkeitseinlaß 16 in der Pumpe 12 dient zur Rezirkulation der Arbeitsflüssigkeit 15 zur Pumpe 12. Die Kreislaufförderpumpe 56 dient zur Erzeugung einer Strömung zwischen dem Abscheider 30 und der Pumpe 12. Wenn der Abscheider 30 eine große Gasmenge in seinem oberen Abschnitt 34 enthält, also etwa bei dem Beginn der Evakuierung des Kammerbereiches 11, so reicht die Druckhöhe auf der Flüssigkeit 15 aus, um die Flüssigkeit zur Pumpe 12 zurückzuführen. In diesem Fall ist die Pumpe 56 nicht erforderlich und kann die Strömung über die Umgehungsleitung 58 mit dem Umgehungs-Rückschlagventil 59 erfolgen. Wenn andererseits der Druck im oberen Abschnitt 34 durch die Einwirkung der Saugpumpe 66 sehr gering ist, so besitzt die Arbeitsflüssigkeit keine zur Rückförderung ausreichende Druckhöhe. Unter solchen Betriebsbedingungen, ist die Kreislaufförderpumpe 56 erforderlich. Der Wärmetauscher 52 in der Auslaßleitung 50 dient zur Kühlung der Arbeitsflüssigkeit 15.

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Claims (7)

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   Ansprüche

   Pumpanlage, insbesondere zur Evakuierung einer Kammer, mit einer Flüssigkeits-Flügelringpumpe und einem Flüssigkeit-Gas-Abscheider, der einen unteren Abschnitt mit einem Flüssigkeitsbad und einen oberen gaserfüllten Abschnitt aufweist, wobei die Flüssigkeits-Flügelringpumpe einen Pumpengaseinlaß, einen Pumpenflüssigkeitseinlaß und einen Pumpenauslaß aufweist und eine Einlaßleitung für die Förderung von Flüssigkeit zwischen dem Pumpenauslaß und dem Abscheider sowie eine Auslaßleitung zwischen dem unteren Abschnitt des Abscheiders und dem Pumpenflüssigkeitseinlaß zur Rückführung der Flüssigkeit zur Pumpe vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Saugeinrichtung (60) an den oberen Abschnitt (34) des Abscheiders (30) zur Entgasung der Flüssigkeit im Abscheider für eine beträchtliche Absenkung der Unterdruck-Arbeitsgrenze der Flügelringpumpe angeschlossen ist.
2. 2. Pumpanlage nach Anspruch 1, dadurch die gekennzeichnet, daß die zusätzliche Saugeinrichtung (60) eine Saugleitung (62) zwischen dem oberen Abschnitt (34) des Abscheiders (30) und einer Hilfssaugpumpe (66) aufweist, wobei die Saugleitung Gas aus dem oberen Abschnitt des Abscheiders der Hilfssaugpumpe zuführt.
3. 3. Pumpanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugleitung (62) ein Absperrorgan (68) für einen Betrieb der Pumpanlage (1O) ohne einen Betrieb der Hilfssaugpumpe (66) und ein Saugrückschlagventil (70) zur Verhinderung einer Riickströmung von der Hilfssaugpumpe zum Abscheider aufweist.

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4. 4. Pumpanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überdruck- oder Rückschlagleitung (72) mit einem Ende an die Saugleitung (62) zwischen dem Abscheider (30) und dem Saugrückschiagventil (70) angeschlossen ist und mit ihrem anderen Ende in die Umgebungsatmosphäre mündet, wobei in der Rückschlagleitung ein als Überdruckventil arbeitendes Rückschlagventil (74) vorgesehen ist, welches eine Abströmung überschüssiger Gasmengen in die Umgebungsatmosphäre ermöglicht.
5. 5. Pumpanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßleitung (50) eine Kreislaufförderpumpe (56) zur Rückführung der Flüssigkeit vom Abscheider (30) in die Flüssigkeits-Flügelringpumpe (12) aufweist.
6. 6. Pumpanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Auslaßlei tu^.ng (50) eine Umgehungsleitung (58) vorgesehen ist, die zu beiden Seiten der Kreislaufförderpumpe (56) angeschlossen ist und ein UmgehungsRückschiagventil (59) aufweist, welches eine Strömung vom Abscheider (30) zur Flüssigkeits-Flügelringpumpe (12) dann ermöglicht, wenn der Druck im oberen Abschnitt (34) des Abscheiders eine zu große Flüssigkeitsmenge durch die Auslaßleitung (50) drängt.
7. 7. Pumpanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß. die Auslaßleitung (50) einen Wärmetauscher (52) aufweist.

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