DE2622406A1

DE2622406A1 - Schmiersystem fuer eine vakuum-pumpe

Info

Publication number: DE2622406A1
Application number: DE19762622406
Authority: DE
Inventors: David B Webb
Original assignee: GCA Corp
Current assignee: GCA Corp
Priority date: 1975-10-20
Filing date: 1976-05-19
Publication date: 1977-04-28
Also published as: GB1522246A; FR2328865B3; JPS5251104A; FR2328865A1; US4025242A

Description

Schmiersystem für eine Vakuum-Pumpe

Die Erfindung bezieht sich auf eine mechanische Vakuumpumpe und insbesondere auf ein verbessertes Schmiersystem für die inneren umlaufenden Teile derartiger Pumpen.

Bei umlaufenden mechanischen Vakuumpumpen mit ölabdichtung befindet sich der Pumpmeehanismus in einem Ölbad, welches die Spalte zwischen den einzelnen Teilen abdichtet und die verschiedenen Lager und Verschleißflächen schmiert. Bei einer typischen Aue* =.-, , x-

bildung erfolgt das Schmieren durch in den Pumpenmeohanismus einströmendes öl, welohes durch einen Ringspalt

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zwischen der Pumpenwelle und einem umlaufenden Lager oder durch den schmalen Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator oder dem Rotor und der Endplatte zugeführt wird. Derartige Schmiersysteme sind in den US-PS 3 525 578, 3 O4o 573, 2 877 946 und 2 337 849 beschrieben. Die gemeinsamen Nachteile jeder dieser Schmiersysteme sind folgende: Es bestehen keine Möglichkeiten einer genauen Dosierung der in den Pumpenmechanismus eingeführten ölmenge und einer Unterbrechung des ölzuflusses bei stillgesetzter Pumpe.

Andere Schmiersysteme verwenden äußere Ventil-Anordnungen, deren Ventile von durch die umlaufende Pumpenwelle angetriebenen Nocken betätigt werden. Diese Systeme sind naturgemäß außerordentlich aufwendig, kostspielig und anfällig gegenüber mechanischen Störungen,

Aufgabe der Erfindung ist es, ein weitgehend wartungsfreies und kostengünstig herzustellendes Schmiersystem für eine Vakuumpumpe zu schaffen, das eine genau dosierte Schmiermittelmenge zu dem Pumpmechanismus fördert und den Schmiermittelzufluß unterbricht, sobald die Pumpe stillsteht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einer mechanischen Vakuumpumpe, bestehend aus einem hohlen Stator, einem auf einer Welle aufgezogenen und im Stator umlaufenden Rotor, einer Verkleidung für das Rotor-Stator-Paar, eine Vorrichtung zum Zuführen von Schmiermittel zu der Wellenoberfläche im Gehäuse vorgesehen ist. Die Verkleidung umfaßt eine Vielzahl von Platten, die jeweils quer zur Welle angeordnet sind und von denen eine erste Platte eine öffnung für die Welle aufweist. Bel diner derartigen Vakuumpumpe umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Zuführen des Schmier-

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mittels einen Schmiermittelkanal in der ersten Platte, die eine Plattenaußenfläche mit der die Welle aufnehmenden öffnung verbindet. Eine erste Ausnehmung ist in der Öffnungsfläche vorgesehen und erstreckt sich von einer ersten Stelle innerhalb der öffnung gegenüber dem Schmiermittelkanal in Umfangsrichtung versetzt bis zu einer zweiten Stelle am Ende der Plattenöffnung. Eine zweite Ausnehmung von vorbestimmtem Volumen ist in der Wellenoberfläche vorgesehen. Diese zweite Ausnehmung befindet sich in axialer Flucht mit dem Schmiermittelkanal und einem Teil der ersten Ausnehmung und weist eine Breite in Umfangsrichtung auf, die kleiner als die Umfangs-Versetzung zwischen dem Schmiermittelkanal und der ersten Ausnehmung ist. Dadurch kann das Schmiermittel in volumetrisch genau dosierten Mengen (bestimmt durch das Volumen in der Ausnehmung in der Welle) aus dem Sohmiermittelkanal zur ersten Ausnehmung übertragen werden, aus der es auf die Oberfläche der Welle innerhalb des Pumpenmechanismus fließt. Vorzugsweise ist diese Pumpe durch ein ölbad abgedichtet und die erste Platte so angeordnet, daß die äußere Mündung des Schmiermittelkanals sich innerhalb des Ölbades befindet, so daß ein kontinuierlicher ölzufluß durch diesen Kanal sichergestellt ist. Bei einer mehrstufigen Pumpe ist diese erste Platte vorzugsweise eine der ersten Sumpenstufe benachbarte Endplatte, wobei das auf die Wellenoberfläche der ersten Stufe zufließende Schmiermittel durch den Druckunterschied zwischen den Stufen zur nächsten Pumpstufe abgezogen wird. Weitere Ausnehmungen können in der Welle vorgesehen sein, die jeweils mit dem Schmiermittelkanal und der ersten Ausnehmung axial fluchten, durch die eine entsprechende Anzahl von genau vorbestimmten Schmiermittelmengen aus dem Schmiermittelkanal während jeder Umdrehung der Welle zu der ersten Ausnehmung ge-

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fördert werden.

Das erfindungsgemäße System dient somit·zum genau dosierten Schmieren der Wellen- und Rotorflächen einer mechanischen Vakuumpumpe. Diese Pumpe besitzt eine Endplatte, in deren zylindrischer öffnung die Pumpenwelle aufgenommen ist und ein Schmiermittelkanal mündet. Gegen diese Mündung des Schmiermittelkanals in Umfangsrichtung versetzt ist in der zylindrischen Fläche der öffnung eine sich bis an den auf der Welle drehfest aufgezogenen Pumpenrotor erstreckende Ausnehmung eingearbeitet. In der Welle selbst sind eine oder mehrere Ausnehmungen vorgesehen, die jeweils axial mit dem Schmiermittelkanal und zumindest einem Teil der öffnung in der zylindrischen Plattenfläche fluchten. Bei einer Rotation des Welle gelangen diese Ausnehmungen in der Welle in eine Strömungsverbindung mit dem Schmiermittelkanal und übertragen vorbestimmte Schmiermittelmengen in die Ausnehmung der Platte. Bei mehrstufigen Pumpen ist der Schmiermittelkanal in der die erste. Pumpenstufe begrenzenden Endplatte angeordnet, so daß das Schmiermittel von Stufe zu Stufe unter der Wirkung der Druckdifferenz zwischen diesen Stufen abgezogen wird und damit eine vollständige Schmierung der Welle und jedes Rotors durch ein einziges Zuführsystem gewährleistet.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilgeschnittene Seitenansicht einer

mechanischen Vakuumpumpe mit dem verbesserten Schmiersystem,

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Fig. 2A-D verschiedene Betriebszustände der

Pumpe in Ausschnitten längs der Sfahnittlinie 2-1 in Fig. 1.

InfFig. 1 ist eine zweistufige mechanische Vakuumpumpe 10 mit öl-Dichtung ausgebrochen und schematisiert dargestellt. Zum Verständnis der Erfindung nicht notwendige Teile derartiger bekannter Pumpen, z. B. die Luftkanäle vom Pumpeneinlaß 12 über die erste Pumpenstufe 14, die zweite Pumpenstufe 16 zum Pumpenauslaß l8_# sind in dieser Figur nicht im einzelnen dargestellt, weil sie die Zeichnung und die Beschreibung nur unnötig komplizieren würden. Die Pumpe 10 besteht im wesentlichen aus einem in einem flüssigkeitsdichten Gehäuse 22 aufgenommenem Pumpenmechanismus 20, der vollständig von dem im Gehäuse 22 bis zu einem Pegel 24 eingeschlossenen öl umgeben, ist. Das Gehäuse weist einen verschließbaren Einfüllstutzen 26 für das öl, ein transparentes Fenster 28 zur Überwachung des ölpegels und einen ölablauf mit einem Ventil 30 auf.

Der Pumpmechanismus 20 umfaßt eine Welle 32, deren eines Ende durch das Gehäuse 22 über eine abgedichtete Lageranordnung nach außen geführt ist und entweder direkt oder über einen Riementrieb von einem Motor angetrieben wird. Zwei Rotoren J>k und J>6 - entsprechend den Pumpstufen 14 und 16 - sind durch Keilnutverbindungen 38, 4o auf der Welle 32 aufgezogen. Die Rotoren 34, 36 sind in den Kammern von hohlen Statoren 42 und 44 exzentrisch angeordnet. Jeder Rotor besitzt eine Vielzahl von Flügeln, die mit der Innenwand des jeweiligen Stators zusammenwirken. Eine Serie von vertikal angeordneten Platten 46, 48, 50 ist quer zur Wellenachse 32 angeordnet, wobei die Welle durch öffnungen in jeder dieser Platten hindurchragt. Die Platten in

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Verbindung mit den äußeren Statorflächen bilden eine Verkleidung für den Pumpmechanismus, wobei jede Pumpstufe hintereinander zwischen einem Paar derartiger Platten angeordnet ist (der die Pumpstufe 14 bildende Rotor 34 mit seinem Stator 32 werden von der Endplatte 46 und der Mittelplatte 48 stirnseitig begrenzt). Die - nicht dargestellten - Luftkanäle zwischen den beiden Stufen 14 und 16 verlaufen in der Mittelplatte 48. Ein an der Außenfläche der Endplatte 46 befestigter Deckel 52 dichtet die zylindrische öffnung 54 in der Endplatte 46 ab, in welcher die Welle 32 aufgenommen ist. Eine Serie von die Platten und die Statoren durchragenden Bolzen 55 verbindet den Pumpenmeohanismus 20 zu einer im wesentlichen flüssigkeitsdichten Einheit.

In der Endplatte 46 verläuft vertikal ein Schmiermittelkanal 56 von der Endfläche 58 zu der Umfangsflache der zylindrischen öffnung 54. Eine erste als Axialnut oder Axialschlitz 60 ausgebildete Ausnehmung ist in der zylindrischen Fläche der öffnung 54 gegenüber der Mündung des Kanals 56 in Umfangsrichtung versetzt, d. h. diametral gegenüberliegend, angeordnet. Die Axialnut erstreckt sich von der Mündung des Schmiermittelkanals 56, d. h. von der Mittelebene der Endplatte 46. bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, bis zum axialen Ende dieser zylindrischen öffnung 54, d. h. bis zur Stirnfläche des Rotors 34 der ersten Stufe 14, d. i. die innere Stirnfläche der Endplatte 46. Zwei Ausnehmungen 62 und 64 von halbzylindrischer Form sind in der Oberfläche der Welle 32 in einem mit der Mündung des Schmiermittelkanals 56 und einem Teil des Schlitzes 60 fluchtenden axialen Bereich vorgesehen. Bei der dargestellten Ausführung sind diese Ausnehmungen 62 und 64 gegeneinander um l8o^oöversetzt in der Welle 32 angeordnet.

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Die Wirkungsweise des beschriebenen Schmiermittelsystems ist folgende: Da die Umfangsflache 58, in welcher der Schmiermittelkanal 56 mündet, sich im Ölbad innerhalb des Gehäuses 20 befindet, fließt Öl kontinuierlich durch die Leitung 56 zu. Im Pumpbetrieb wird - wie in den Fig. 2Ä bis 2D gezeigt - durch die umlaufende Welle 52 jede Ausnehmung 62, 64 nacheinander mit einer vorbestimmten ölmenge aus dem Schmiermittelkanal 56 gefüllt. Nach einer Verdrehung der Welle um l8o° wird diese ölmenge an die Ausnehmung 60 abgegeben. In dieser Ausnehmung 60 strömt das Öl parallel zur Welle 32 bis zum Rotor 34. Ein Teil dieser ölmenge dient dabei zum Schmieren des Spaltes zwischen der Endplatte 46 und dem Rotor 34. Die leilnutverbindung 38 bildet eine Strömungsbahn für das Öl durch den Rotor 34 hindurch - in Fig. 1 nach rechts - zum Schmieren des Spaltes zwischen dem Rotor 34 und der Mittelplatte 48 ebenso wie zum Schmieren der Lager und der weiteren Verschleißflächen der zweiten Pumpstufe l6.

Das beschriebene Schmiersystem liefert somit genau bemessene ölmengen zu den Verbraucherstellen, wobei die Größe dieser Mengen und die Zeitabstimmung ihrer Zuströmung auf einfache Weise durch entsprechende Wahl der Anzahl der Ausnehmungen in der Welle 32, entsprechender Volumina und/oder ihrerUmfangs-Anordnung bezogen auf die Keilnut der Verbindungen 38 optimiert werden können. Solange ferner keine Ausnehmung in der Welle 32 eine gleiche Umfangserstreckung wie der Umfangsabstand zwischen dem Kanal 58 und dem Schlitz 60 hat (d. h. l8o° bei der Ausführung nach Fig. 1), wird die ölzuführung zu den Innenflächen des Pumpmechanismus 20 unterbrochen, sobald die Rotation der Welle 32 aufhört.

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Leerseite

Claims

Ansprüche

Iy Schmiersystem für eine mechanische Vakuumpumpe, die einen hohlen Stator, einen auf einer Antriebswelle drehfest aufgezogenen Rotor, aus einer den Rotor und den Stator umgebenden, aus mehreren quer zur Welle angeordneten Platten gebildeten Verkleidung besteht, wobei mindestens eine der Platten eine öffnung zur Aufnahme der Welle aufweist und eine Vorrichtung zum Zuführen von Schmiermittel zu der Wellenoberfläche innerhalb der Verkleidung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sohmiermittelkanal (56) der ersten Platte (46) zwischen einer Außenfläche (58) und ihrer inneren öffnung (54) angeordnet ist, daß in der Innenwand dieser öffnung (54) eine gegenüber der Mündung des Schmiermittelkanals (56) in Umfangsriohtung versetzte Ausnehmung (60) vorgesehen ist, die sich von einem mittleren Bereich dieser öffnung (54) bis zu einem Ende erstreckt, und daß mindestens eine Ausnehmung (62, 64) von vorbeetlmmtem Volumen in der Welle (32) in axialer Fluoht mit der Mündung des Sohmierraittelkanals (56) und einem Teil dtfr Ausnehmung (60) in der Lageröffnung (54) angeordnet ist, deren Breite in Utafangerichtung geringer als der Umfange-Abetand des Sqhmiermittelkanala (56) zur ersten Ausnehmung (60) ist und die vorbestimmte SohraierölHiengen vom Sohmiermittelkanal (56) zu der ersten Ausnehmung (60) in der Platttnöffnung (54) überträgt.

2« Sch»iermit»el8TSt·» für «ine öl-abgediohtete Vakuumpumpe naoh Anspruch I₉ daduroh gekennzeichnet, daß die Außenfläche (58) der ersten Platt· (46) zur Erzielung •inta kontinuierlichen Sohaieraittel-Zufluases in der Soh»i«röll«itung (56) unterhalb d«s ölpegels (24) angeordnet ist·

ORIGINAL INSPECTED

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3. Schmierölsysteni nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ströraungsbahnen (j58, 4o) für das Schmieröl entlang der Wellenoberfläche hinter dem Rotor (j54) vorgesehen sind.

4. Schmierölsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Welle Keilnuten (38) zur Aufnahme entsprechender Keile des Rotors (j?4) vorgesehen sind, die die Strömungsbahnen zum Durchleiten des Schmiermittels durch den Rotor bilden.

5. Schmierölsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ausnehmungen (62, 64) in der Oberfläche der Welle (32) in axialer Flucht zu dem Schmierölkanal (56) und einem Teil der Ausnehmung (60) in der Platte (46) angeordnet sind, deren Breite jeweils geringer als der Umfangs-Abstand zwischen der Mündung des Schmiermittelkanals (56) und der ersten Ausnehmung (60) ist und die eine entsprechende Anzahl von Schmierölmengen aus dem Schmiermittelkanal (56) zu der ersten Ausnehmung (60) während jeder Umdrehung der Welle (52) fördern.

6. Schmierölsystem fUr eine mehrstufige mechanische Vakuumpumpe mit mehreren auf der Welle hintereinander angeordneten Rotor-Stator-Paaren und einer der Pumpstuf an entsprechenden Anzahl von Platten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Endplatz· der ersten Stufe der Schmiermittelkanal (56) angeordnet 1st und daß das auf die Wellenoberfläche in der ersten Stufe (lA) zuströmende Schmiermittel durch den Druckunterschied zwischen den Stufen zur nächsten Pampstufe (16) gefördert wird.

7. Mechanische Vakuumpumpe mit einer öl -Dichtung, einem in einer exzentrischen Kammer eines Stators umlaufenden Rotor und mindestens einer an den Rotor angrenzenden

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Endplatte, in deren zylindrischer Öffnimg die Rotorwelle gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dieser Endplatte ein Schmiermittelkanal vom äußeren Plattenende bis zu einem ersten Punkt in der Umfangsfläche der zylindrischen öffnung führt, daß in dieser Platte eine an einem zweiten Punkt in der Umfangsfläche der zylindrischen öffnung zu der inneren Stirnfläche der Platte führende Axialnut winkelversetzt und axial fluchtend zur Mündung des Schmiermittelkanals angeordnet ist und daß der in der Endplatte aufgenommene Teil der Welle eine radiale Ausnehmung aufweist, die bei einer Rotation der Welle abwechselnd in eine Strömungsverbindung mit dem Kanal und mit der Nute gelangt, wodurch vorbestimmte Schmierölmengen zum Rotor an der inneren Stirnfläche der Endplatte gefördert werden,

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