DE2725299A1

DE2725299A1 - Waelzkolbenpumpe oder -verdichter

Info

Publication number: DE2725299A1
Application number: DE19772725299
Authority: DE
Inventors: Heinz Frings; Hans-Peter Dr Kabelitz
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1977-06-04
Filing date: 1977-06-04
Publication date: 1978-12-14
Also published as: FR2393174A1; CH628709A5; GB1570266A

Description

Die Erfindung betrifft eine Wälzkolbenpumpe oder einen kolbenverdichter mitpinem Schöpfraum für die Kolben,, mit in Zwischenwänden zwischen dem Schöpfraum und ölgefüllten Seiten— räumen gelagerten Kolbenwellen und mit mindestenseinem Druckausgleichskanal zwischen dem Schöpfraum und mindestens einem der Seitenräume

Wälzkolbenpumpen können sowohl als Vakuumpumpe wie auch als Verdichter eingesetzt werden. Kennzeichnend für diesen Pumpen-"-typ sind zwei Drehkolben, die parallel-achsig im Schöpfraum angeordnet sind, sich wie Zahnräder gegeneinander drehen und dadurch die Förderwirkung erzeugen. Die Wellen der beiden Drehkolben durchdringen die Zwischenwände, die den Schöpfraum begrenzen, und sind außerhalb des Schöpfraumes in den Zwischenwänden gelagert. Außerdem werden beide Kolben über ein Zahnradpaar synchronisiert. Das Zahnradpaar befindet sich in einem der beiden seitlichen Räume der Pumpe. Die Seitenräume sind teilweise mit Öl gefüllt, das der Schmierung des Zahnradpaares und der Lager dient.

Weiterhin ist charakteristisch, daß die Drehkolben gegeneinander und gegenüber der Wand berührungsfrei laufen. Im Gegen-^ satz zu anderen Drehkolbenvakuumpumpen und -Verdichtern setzt man bei Wälzkolbenpumpen kein Öl oder andere Flüssigkeiten als Dichtmittel ein. Wälzkolbenpumpen und -verdichter gelten daher als ölfreie bzw, "trockenlaufende" Pumpen.

Die Abdichtung zwischen den Seitenräumen und dem Schöpfraum der Wälzkolbenvakuumpumpen und -verdichter läßt sich mit klassischen Mitteln, wie Ölspritzringen, kombiniert mit Spaltund/od(jr Labyrinthdichtungen, so gestalten, daß bei stationären Ansaug- und Verdichtungszuständen praktisch kein Ölübertritt von den Seitenräumen in den Schöpfraum auftritt. Wenn aber

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Wälzkolbenvakuumpumpen bzw. -verdichter mit einer derartigen Dichtanordnung nicht bei stationären Ansaug- oder Verdichtungszuständen arbeiten, d.h., wenn der Ansaugdruck und/oder der Verdichtungsenddruck zeitlichen Schwankungen unterliegen,läßt sich der Ölübertritt aus den Seitenräumen in den Schöpfraum nicht mehr mit Sicherheit verhindern. Ein Absinken des Ansaugdrucks oder auch des Verdichtungsenddrucks führt zu einer Absenkung des Drucks an der Wellendurchführung vom Schöpfraum zu den Seitenräumen. Der Druck in den Seitenräumen versucht dem Druck im Schöpfraum zu folgen. Dadurch können in den verbindenden Räumen zwischen den Seitenräumen und dem Schöpfraum - also im Bereich der Dichtanordnung - relativ hohe Geschwindigkeiten entstehen, die zu einem Mitreißen von Öltröpfchen und Ölnebeln in den Schöpfraum führen. Besonders ungünstig wirkt sich dabei aus, daß das aus dem Seitenraum zum Schöpfraum abströmende Gas durch das Lager hindurchströmen muß. Das Lager ist in der Regel gut geschmiert, so daß die hindurchtretende Luft gezwungen wird, Öltropfen und ölnebel aufzunehmen.

Der Ölübertritt bei instationärem Betrieb läßt sich erheblich reduzieren, wenn man zusätzlich einen Druckausgleichskanal zwischen Schöpfraum und Seitenraum vorsieht. Ein solcher Druckausgleichskanal ist aus der DT-OS 1 939 717 bekannt.Die dort vorgesehenen zwei Ausgleichsleitungen reichen vom Innenraum der jeweiligen Seitenkammern bis in den Bereich des Ansaugquerschnittes. Der Leitwert derartiger Druckausgleichskanäle ist erheblich höher einzustellen als der Leitwert der Wellenabdichtung, Die damit betriebene Anordnung hat zwar den

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Vorteil, daß bei instationärem Betrieb der Ölübertritt erheblich reduziert werden kann. Bei stationärem Betrieb wirkt diese Lösung jedoch noch schlechter als die Lösung ohne Druckausgleichsleitung. Da im Schöpfraum am Ort des Wellendurchtritts und am Mündungsort der Druckausgleichsbohrung verschiedene Drücke herrschen, stellt sich bei stationären Betriebszuständen eine ständige Gasströmung durch die Seitenräume ein. Das durch die Seitenräume strömende Gas sättigt sich mit Öldampf, wird mit Ölnebel angereichert und tritt dann in den Schöpfraum zurück. Insbesondere beim Betrieb als Vakuumpumpe werden auf diesem Wege in Wälzkolbenpumpen leicht unerwünscht hohe Ölkonzentrationen im Fördermedium erzeugt. Außerdem tritt u.U. ein unerwünscht hoher Ölverbrauch auf.

Damit stellt sich die Aufgabe, eine verbesserte Abdichtung zwischen den Seitenräumen und dem Schöpfraum zu finden, die die Nachteile der vorbekannten Lösungen vermeidet. Allerdings sollten aus Gründen der einfachen und billigen Herstellung keine prinzipiell anderen Abdichtungselemente eingesetzt werden. Auch aus Gründen der Verschleißfreiheit und wegen der hohen Standzeiten ist eine berührungsfreie Abdichtung über Spalt- und Labyrinthdichtungen vorzuziehen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Wälzkolbenpumpe oder einem Wälzkolbenverdichter mit einem Schöpfraum für die Kolben, mit in Zwischenwänden zwischen dem Schöpfraum und ölgefüllten Seitenräumen gelagerten Kolbenwellen und mit mindestens einem Druckausgleichskanal zwischen dem Schöpfraum und mindestens einem Seitenraum, dadurch gelöst, daß die schöpfraum.^c°i tige Mündung des Druckausgleichskanals im unmittelbaren Bereich des Wellendurchtritts durch die Zwischenwand liegt.

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Mit diesen Maßnahmen wird erreicht, daß bei Druckausgleichsvorgängen zwischen Seitenraum und Schöpfraum die Gas- bzw. Luftströmung nicht das Lager und die anderen mit Ölnebel gefülltenpereiche der Wellendurchführung durchströmt. Außerdem kann zwischen dem Wellendurchtritt und der Mündung der Druckausgleichsbohrung im Schöpfraum keine Druckdifferenz auftreten, die eine ständige Durchströmung der Seitenräume zur Folge hat.

Eine im Rahmen der Erfindung besonders günstige Lösung besteht darin, daß die schöpfraumseitige Mündung des Druckausgleichskanals mit dem Ort der Wellendurchführung zusammenfällt.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von in den Figuren 1 bis 3 dargestelltenjftusführungsbeispielen erläutert werden.

In den Figuren ist jeweils nur eine Seite einer Wälzkolbenpumpe oder eines Wälzkolbenverdichters im Schnitt schematisch dargestellt. Das Gehäuse ist jeweils mit 1 bezeichnet. Es enthält jeweils den Schöpfraum 2, in dem sich die Kolben 3 (nur einer ist sichtbar) befinden. Die Welle 4 des sichtbaren Kolbens 3 ist in einer Zwischenwand 5 gelagert, die den Schöpfraum 2 von einer teilweise mit Öl gefüllten Kammer 7 trennt. Zur Bildung der Seitenkammer 7 sind Gehäusekappen 8 an der Zwischenwand 5 in nicht näher dargestellter Weise gehalfeert. Dargestellt ist jweils nur die sogenannte räderseitige, teilweise mit öl gefüllte Seitenkammer 7. Das ist daran erkennbar, daß das in die Kammer 7 hineinragende Ende der Drehkolbenwelle mit einem Zahnrad 9 versehen ist. Dieses Zahnrad treibt über ein weiteres nicht sichtbares Zahnrad den zweiten Drehkolben

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der Pumpe an. Außerdem dient dieses Zahnradpaar der Synchroni·«* sierung der beiden Kolben,

Die Kolbenwelle 4 ist in der Zwischenwand 5 mit Hilfe des Lagers 10 gelagert. Weiterhin sind zur Verhinderung des Ein-^ dringens von Öl in denSchöpfraum 2 ein Ölspritzring 11 und eine kombinierte Spalt- und Labyrinthdichtung 12 vorgesehen. Der erfindungsgemäße Druckausgleichskanal ist mit 13 bezeichnet, Schöpfraumseitig mündet dieser Kanal 13 jeweils in einen Ringkanal 14_f der unmittelbar im Bereich des schöpfraumseitigen Durchtritts der Welle 4 durch die Zwischenwand angeordnet ist. Bei den Ausführungsbeispielen wird der Ring— kanal 14 von einem auf die Welle 4 aufgesetzten Element 15 gebildet,das auch Bestandteil der Spaltdichtung 12 ist.

Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 wird der Druckausgleichs— kanal 13 von Bohrungen in der Zwischenwand 5 gebildet. Die Mündung in den Seitenraum 7 ist mit einer Schutzkappe 16 versehen, die verhindert, daß Ölspritzer in den Kanal 13 gelangen.

Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 wird der Druckausgleichskanal teilweise von einer nach außen geführten Leitung und teilweise von einer Bohrung in der Zwischenwand 5 gebildet. Eine solche Ausführungsform hat den Vorteil, daß in den außerhalb liegenden Teil des Druckausgleichskanals 13 eine Vorrichtung zur Abtrennung von schädlichen Bestandteilen in der Regel öl oder Öldämpfe — aus der von der Seitenkammer in den Schöpfraum 2 übertretenden Luft eingesetzt werden können.

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Ein solches Ausführungsbeispiel ist in Figur 3 dargestellt. Dort ist in den außerhalb liegenden Teil des Druckausgleichskanal ein allgemein mit 17 bezeichneter Filter eingesetzt. Ein solcher Filter kann z.B. chemisch wirken, als Zeolithfalle oder auch als Aktivkohlefilter ausgebildet sein.

Wie bereits erwähnt, ist in den Figuren jeweils nur ein Endrabschnitt einer erfindungsgemäß ausgebildeten Pumpe darge^ stellt. Auf der entgegengesetzten Seite sind die dargestellten Ausführungsbeispiele hinsichtlich der Lagerung der Welle 4 und hinsichtlich des Druckausgleichskanals 13 im wesentlichen spiegelbildlich ausgebildet, so daß auf ihre Darstellung verzichtet wurde. Zweckmäßig ist jedem der insgesamt vier Wellendurchtritte je ein Druckausgleichskanal 13 zugeordnet.

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Claims

7 7,012 LPJYBOLD-IIERAKUS Γ,ΜΒΗ & CO KG Köln-Bayental Wälzkolbenpumpe oder ^verdichter A NSPRÜCHE

1. Wälzkolbenpumpe oder -verdichter mit einem Schöpfraum für zwei Kolben, mit in Zwischenwänden zwischen dein Schöpf raum und ölgefüllten Seitenräumen gelagerten Kolbenwellen und mit mindestens einem Druckausgleichskanal zwischen dem Schöpfraum und mindestens einem der Seitenräume, dadurch gekennzeichnet, daß die schöpfraumseitige Hündung des Druckausgleichskanals (13) im unmittelbaren Bereich des Durchs tritts der Kolbenwelle (4) durch die Zwischenwand (5) liegt,

2. Wälzkolbenpumpe oder -verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schöpfraumseitige Mündung des Druckausgleichskanals (13) mit dem Ort des Durchtritts der Welle (4) durch die Zwischenwand (5) zusammenfällt.

3. Wälzkolbenpumpe oder -verdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckausgleichskanal· (13) von Bohrungen in der Zwischenwand (5) gebildet wird,

4. Wälzkolbenpumpe oder -verdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Druckausgleichs^ kanal (13) von einer -vißerhalb liegenden Leitung gebildet wird.

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ORIGINAL INSPECTED

_ 2 - I I LO LO J

5. Wälzkolbenpumpe oder -verdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den außerhalb liegenden Teil des Druckausgleichskanals (13) eine Vorrichtung (17) zur Ab-" trennung von gas-, dampfförmigen oder f lüss igen/Komponenten aus der übertretenden Luft eingesetzt ist.

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