DE2607640C2 - Einlaßventil für eine Schubkolbenvakuumpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Einlaßventil für eine Schubkolbenvakuumpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein derartiges Einlaßventil ist in der DE-PS 2 72 302 beschrieben.

Dieses bekannte Einlaßventil ist in einem Steigrohr angeordnet, welches mit dem Arbeitsraum der zugeordneten Schubkolbenvakuumpumpe in Verbindung steht. Beim Bewegen des Kolbens der Pumpe in Richtung auf den oberen Tot; unkt steigt der Spiegel der Dichtflüssigkeit im Steigrohr an und errc'cht den Schwimmer, welcher durch Auftrieb bei weiterem Ansteigen des Dichtflüssigkeitsspiegels von der Dichtflüssigkeit mitgenommen wird. Auf diese Weise wird der Ventilkörper des Einlaßventiles zwangsweise gegen den zugeordneten Ventilsitz bewegt und das Einlaßventil beim Kompressionshub geschlossen.

Das Beweger, des Ventilkörpers des Einlaßventiles erfolgt somit durch eine quasistatische Kraft, nämlich den Auftrieb des mit dem Ventilkörper verbundenen Schwimmers in der Dichtflüssigkeit. Infolgedessen wi/d bet hohen Arbeitsfrequenzen der Schubkolbenvakuumpumpe ein verzögertes Schließen und öffnen des Einlaßventiles erhalten.

Durch die vorliegende Erfindung soll daher ein Einlaßventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 so weitergebildet werden, daß ein rascheres zwangsweises Schließen und öffnen in Abhängigkeit von Änderungen des Dichtflüssigkeitsspiegels erhalten wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Einlaßventil gemäß Anspruch 1.

Bei dem erfindungsgemäßen Einlaßventil taucht die Anslrömplatte in den ansteigenden Dichtflüssigkeitsspiegcl schon ein, bevor dieser den Schwimmer erreicht, und taucht in den abfallenden Dichtflüssigkeitsspiegel noch ein, wenn der Schwimmer schon völlig aus der Dichtflüssigkeit ausgetaucht ist. Auf den Ventilkörper wirkt also beim Schließen schon früher und beim öffnen noch später eine Antriebskraft ein als bei dem bekannten Einlaßventil.

Wichtig ist in diesem Zusammenhang, daß diese beim erfindungsgemäßen Einlaßventil erhaltene zusätzliche Antriebskraft auf den Ventilkörper eine die Dynamik der Arbeitsbedingungen widerspiegelnde Kraft ist. Bei raschen Änderungen im Dichtflüssigkeitsspiegel erfolgt eine entsprechend rasche Mitnahme der Anströmplatte, man erhält also eine kürzere Ansprechzeit des Einlaßventiles, und zwar sowohl in öffnungsrichtung als auch in Schließrichtung. Da diese dynamische Zusatzkraft und der Auftrieb des Schwimmers zusammenwirken, erhält man insgesamt ein rasches und doch gleichmäßiges bzw. ruckfreies und leichtes öffnen und Schließen des Einlaßventiles.

In der AT-PS 15 967 ist ferner ein Schubkolbenkompressor beschrieben, welcher mit Dichtflüssigkeit gefüllte Arbeitsräume aufweist. Diese Arbeitsräume stehen jeweils über ein federvorgespanntes Auslaßventil mit einer gemeinsamen Auslaßleitung und über durch Federn in den Schließzustand vorgespanntes Einlaßventil mit der Atmosphäre in Verbindung. Bei ansteigendem Flüssigkeitsspiegel in einem der Arbeitsräume, d. h. bei Erhöhung des Druckes in diesem Arbeitsraum über der. atmosphärischen Druck wird so das zugeordnete Einlaßventil selbsttätig geschlossen. Man hat also bei diesem bekannten Schubkolbenkompressor keine direkte Zwangssteuerung des Einlaßventiles.

Bei dem erfindungsgemäßen Einlaßventil wird der Veniilkörper dagegen sowohl in öffnungsrichiung ais auch in Schließrichiung gemäß Änderungen des Dichtflüssigkeitsspiegels zwangsweise verlagert, und zwar sowohl durch eine quasistatische als auch durch eine dynamische Kraft.

Nachstehend wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiefe unter Bezugnahme auf die Zeichn.ung näher erläutert In dieser zeigt

Fig. 1 eine seitliche Ansicht einer Schubkolbenvakuumpumpe, teilweise im axialen Schnitt; und

F i g. 2 einen axialen Schnitt durch eine abgewandelte Schubkolben vakuumpumpe.

Die F i g. 1 zeigt eine Schubkolbenvakuumpumpe, bei welcher zwei flüssigkeitsgefüllte Außenzylinder 35 vorgesehen sind, deren Außen-Manteiflächen jeweils mit einem Isoliermaterial 35' verkleidet und die oberseitig mit je einer Lufteinlaß- bzw. -ansaugöffnung 36 versehen sind. An der Unterseite jedes Außenzylinders 35 ist ein Einlaß 37 vorgesehen, und diese Einlasse stehen mit den beiden Seiten eines Flüssigkeitsbehälters 39 in Verbindung, in welchem ein Zylinder 38 angeordnet und welcher durch einen im Zylinder 38 geführten Kolben 40 in zwei Teile unterteilt ist.

Flüssigkeitsgefüllte Innenzylinder 41, die jeweils wendelförmig verlaufende Wärmetauscherrippen 41' aufweisen, sind in die Außenzylinder 35 eingesetzt. Zwischen dem Boden des Innenzylinders und dem Flüssigkeitsbehälter 39 ist eine Mehrzahl von Auslaßstutzen 42 um die Einlaßöffnung 37 herum angeordnet, während ein mit einem die Auslaßstutzen 42 überragenden Flansch 44 versehener Leitzylinder 45 an einem Abdeckzylinder 43 befestigt ist, der im Mittelteil des Bodens angeordnet ist. Ein im Leitzylinder 45 aufwärts und abwärts bewegbares, ringförmiges Auslaßventil 46 wird unter dem Flüssigkeitsdruck zum öffnen und Schließen den Auslaßstutzen 42 aufwärts und abwärts verlagert. Eine am oberen Ende eines Einlaßventils 47 zum öffnen und Schließen der Einlaßöffnung 37 angeordnete Stange 48 ist durch eine Feder 49 aufwärts vorbelastet und innerhalb des Abdeckzylinders 43 lotrecht bewegbar in den Unterteil des Innenzylinders 41 eingesetzt. Das Einlaßventil 47 ist hohl oder aus einem schwimmfähigen Material ausgebildet, und an seiner Unterseite ist eine Anströmplatte 50 angebracht. Je eine Li'fttrennkammer 51 ist mit ihrer unteren Hälfte in den Innenzylinder 41 eingesetzt, während ihre

obere Hälfte in eine über den beiden Außenzylindern 35 angeordnete Kühiwasserkammer 52 hineinreicht. Die oberen Enden der Kammern 51 sind jeweils mit einer Lufiablaßöffnung 55 versehen, die durch ein mit Schwimmer 53 versehenes öffnungs- und Schließventil -> 54 geöffnet und geschlossen werden kann. In einem Mittelteil ist eine mit dem Innenzylinder 41 in Verbindung stehende Überlauföffnung 56 vorgesehen, während im Unterteil ein Flüssigkeitsaustrittsrohr 57 angeordnet ist, dessen anderes Ende zur Kühlwasser- w kammer 52 hi), offen ist. Eine an eine Gefriereinrichtung angeschlossene Kühlschlange 58 im Mittelteil der Kühlwasserkammer 52 dient zum Kühlen der in dieser Kammer enthaltenen Flüssigkeit Über der Kühlschlange 58 ist ein Luftablaß vorgesehen, während an ihrer Seite ein Überlaufflüssigkeit-Auslaßrohr 6C vorhanden ist. Die einander gegenüberliegenden unteren Abschnitte der Kühlwasserkammer 52 und die beiden (End-)Abschnitte des Flüssigkeitsbehälters 39 sind durch Umwälzrohre 62 miteinander verbunden, in denen jeweils ein Rückschlagventil 61 zur Verhinderung eines Rückstroms von Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter 39 angeordnet ist. in F i g. 1 ist weiterhin eine 'iber einer Überlauföffnung 56 im Innenzylinder 41 angeordnete Luftpufferkammer 63, eine Kolbenstange 64, ein an einem Umwälzrohr 62 angebrachtes Strömungsregelventil 65, eine in der Kühlwasserkammer 52 angeordnete Trennplatte 66, ein Isoliermaterial 67 für die Kühlwasserkammer 52 und den Flüssigkeitsbehälter 39 sowie ein Tragrahmen 68 für das Einlaßventil 47 v> dargestellt.

Wenn bei der vorstehend beschriebenen Pumpe der betreffende Lufteinlaß 36 z. B. mit einer zu evakuierenden Nahrungsmittel-Vakuumtrocknungskammer verbunden ist und die Kolbenstange 64 zur geradlinigen Bewegung des Kolbens 40 angetrieben wird, werden die im linken und rechten Außenzylinder 35 und in den Innenzylindern 41 enthaltenen Flüssigkeiten unter der Ansaug- und Ausstoßwirkung des Flüssigkeitsbehälters 39 über das betreffende Einlaßventil 47 und das betreffende Auslaßventil 46 abwechselnd angesaugt und ausgestoßen, so daß die Luft abgesaugt und ausgetrieben wird.

Wenn der Kolben 40 z. B. aus der Position gemäß Fig. 1 nach links verschoben wird, wird die Flüssigkeit aus dem rechten Außenzylinder 35 durch Öffnen des Einlaßventils 47 aufgrund des S^gs der durch den Kolben 40 aus dem Außenzylinder 35 abgesaugten Flüssigkeit in den Flüssigkeitsbehälter 39 eingesaugt, so daß im Oberteil des Auß8nzylinders 35 ein Vakuum entsteht. Auf diese Weise wird Luft (bzw. Sattdampf) über den Lufteinlaü 36 angesaugt und durch die Wärmelauscherrippen 41' gekühlt, so daß ein Teil davon in Form von Wassertröpfchi η abgetrennt wird. Gleichzeitig wird durch den Saugdruck bzw. Sog des Kolbens 40 das Auslaßventil 46 des Innenzylinders 41' geschlossen gehalten.

Im linken Außenzylinder 35 wird gleichzeitig das Auslaßventil 46 des Auslaßzylinders 42 geöffnet, wenn das Einlaßventil 47 durch den Flüssigkeitsdruckanstieg im Flüssigkeitsbehälter 39 geschlossen wird, so daß die in letzterem links vom Kolben 40 befindliche Flüssigkeil in den innenzylinder 41 verdrängt wird. Die in den Zylinder 41 verdrängte Luft tritt in die Trennkammer 51 über die Überlauföffnung 56 ein und gelangt über die Luftablaßöffnung 55 in die Kühlwasserkammer 52, um dann über den Luftauslaß 59 abgeblasen zu werden.

Dieser Arbeitszyklus kann sich fortlaufend wiederholen, so daß die Luft abwechselnd über den rechten und den linken Lufteinlaü 36 angesaugt und dabei am Luftauslaß 59 ausgetrieben wird.

Die in die Trennkammer 51 übergelaufene Flüssigkeit bleibt auf dem Boden der Trennk_. /mer 51 zurück, so daß sie das Ventil 54 über dessen Schwimmer 53 anhebt, um den Luftauslaß 55 zu schließen und den Druck in der Trennkammer 51 ansteigen zu lassen. Durch diesen erhöhten Druck wird die auf dem Boden der Trennkammer 51 befindliche Flüssigkeil über das Flüssigkeitsaustragrohr 57 in die Kühlwasserkammer 52 zurückgedrängt. Wenn der Flüssigkeitsspiegel absinkt, öffnet das mit Schwimmer 53 versehene Öffnungs/ Schließventil 54 den Luftauslaß bzw. die Luftabblasöffnung 55, so daß die Luft in Aufwärtsrichtung aus der Kühlwasserkammer 52 austritt. Während des Saughubs des Kolbens 40 bewirkt das Umwälzrohr 62. daß die gekühlte Flüssigkeit in der Kühlwasserkammer 52 über das Rückschlagventil 61 ir? den Flüssigkeitsbehälter 39 eingesaugt wird, um die Flüssigkeit umzuwälzen und zu kühlen. Beim Ausstoßhub des Kolbens 40 verhindert das Rückschlagventil 61 einen Rückstrom der Flüssigkeit. Die über dem Innenzylinder 41 angeordnete Luiipufferkammer 63 verhindert Wasserstöße bzw. -schlage beim Ausstoßhub, weil die gekühlte Flüssigkeit über das Uinwälzrohr 62 in den Flüssigkeitsbehälter 39 eingeleitet wird.

F i g. 2 veranschaulicht eine abgewandelte Ausführungsform der Trennkammer 51 gemäß Fip. 1. Der abgewandelte Trennzylinder 69 weist dabei offene obere und untere Enden auf.

Die bei den oben beschriebenen Pumpen verwendete Dichtflüssigkeit kann Wasser, ein Gemisch aus Wasser aus Äthylenglykol, öl und dgl. sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einlaßventil für eine Schubkolbenvakuumpumpe, welche aufweist: einen mit einer Dichtflüssigkeit gefüllten Arbeitsraum, einen im letzteren hin- und herbewegbaren Kolben und einen Vorratsbehälter für die Dichtflüssigkeit, aus dem die Dichtflüssigkeit im Arbeitsraum ergänzt wird und der mit dem Arbeitsraum über ein Auslaßventil in Verbindung steht, mit einem Ventilkörper, der mit einem Schwimmer verbunden ist und so gemäß der Änderung des Dichtflüssigkeitsspiegels zwangsweise betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (47) an seinem in die Dichtflüssigkeit eintauchenden Ende eine Anströmplatte (50) trägt.

2. Einlaßventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßventilkörper über eine Feder (49) am Ventilgehäuse abgestützt ist.