DE2821903A1 - Waelzkolbenpumpe - Google Patents

Waelzkolbenpumpe

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DE2821903A1 DE19782821903 DE2821903A DE2821903A1 DE 2821903 A1 DE2821903 A1 DE 2821903A1 DE 19782821903 DE19782821903 DE 19782821903 DE 2821903 A DE2821903 A DE 2821903A DE 2821903 A1 DE2821903 A1 DE 2821903A1
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Description

BALZERS HOCHVAKUUM GMBH
Siemensstrasse 11
D-6200 Wiesbaden-Nordenstadt
Wälzkolbenpumpe
PUr die Absaugung grosser Gasmengen, insbesondere zur Vakuumerzeugung in der chemischen und metallurgischen Verfahrenstechnik werden heute vorzugsweise mehrstufige Wasserdampfstrahlsauger eingesetzt. Mit entsprechender Stufenzahl kann der Druckbereich von Atmosphärendruck bis zu Drücken unter 10 ^ mbar überstrichen werden. Sie sind robust und unempfindlich gegen Verschmutzung, setzen aber voraus, dass Wasserdampf von genügend hohem Druck und Kühlwasser zur Kondensation des Dampfes zur Verfügung stehen.
Die Aufstellung einer solchen Pumpanlage und die Steuerung der verschiedenen Stufen in Abhängigkeit vom Ansaugdruck erfordern,
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besonders wenn ein separater Dampferzeuger benötigt wird hohe Anschaffungs- und Installationskosten. Auch die Betriebskosten für die aufzuwendende Energie und für die Wasserversorgung und Reinigung des Abwassers sind erheblich.
In dieser Hinsicht sind mechanische Pumpsysteme vorteilhafter. Sie wurden jedoch bisher nur wenig berücksichtigt. Die wesentlichen Gründe waren Bedenken hinsichtlich ihrer Zuverlässigkeit bei hohem Schmutzanfall bedingt durch ihren komplizierten Aufbau, und die Tatsache, dass bis heute keine genügend grossen Einheiten zur Verfügung standen. Es war deshalb bisher die Parallelschaltung mehrerer Pumpen notwendig, so dass die Investitions- und Installationskosten nicht viel niedriger waren als bei Dampfstrahlsaugern. Bei den steigenden Kosten für Energie und Gebrauchswasser kommen jedoch die Vorteile der mechanischen Pumpsysteme, d.h. ihr höherer Wirkungsgrad, ihr geringerer Kühlwasserbedarf und ihre einfachere Steuerung, immer mehr zur Geltung, und die Lösung des Problems der Entwicklung grösserer Einheiten mit hoher Betriebssicherheit wird deshalb immer aktueller.
Wenn ein hohes spezifisches Saugvermögen, d.h. ein günstiges Preis/Leistungsverhältnis bei rotierenden Pumpen erreicht werden soll, müssen hohe Drehzahlen möglich sein. Diese sind nur erreich-
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bar, wenn die inneren Reibungsverluste klein sind, eine Bedingung, die bisher am Besten durch die trocken laufenden Wälzkolbenpumpen vom Roots-Typ mit Rotoren, die ein Lemniskaten-Profil besitzen, erfüllt wird. Da der Kompressionsfaktor dieses Pumpentyps gegen Atmosphärendruck zu gering ist, können sie jedoch nur in Kombination mit anderen Pumpentypen, die höhere Kompressionsfaktoren haben bei den in der Verfahrenstechnik üblichen Arbeitsdrücken eingesetzt werden.
Die Kompression, der von der Wälzkolbenpumpe geförderten Gase auf Atmosphärendruck, wird bisher durch Wasserringpumpen oder ölgedichtete Vorpumpen übernommen. Wasserringpumpen können bei den heutigen hohen Betriebswasserkosten kaum mehr in Betracht gezogen werden. Sie haben auch den Nachteil, dass wegen ihres relativ hohen Enddruckes meistens zweistufige Wälzkolbenpumpenaggregate verwendet werden müssen. Es bleiben also die ölgedichteten Sperrschieber-, Drehschieber-, Vielschieber- oder Trochoidenpumpen/ sie müssen wegen ihrer hohen Reibungsverluste, um die Erwärmung in den zulässigen Grenzen zu halten, jedoch im Vergleich zu Wälzpumpen bei vergleichbarem Saugvermögen mit niedrigerer Drehzahl betrieben werden und besitzen deshalb ein wesentlich ungünstigeres Frei s/Lei s tungsverhältni s♦
Wünschbar wäre ein trocken laufendes, auf Atmosphärendruck verdichtendes Pumpsystem, das mit wenig Stufen einen hohen Kompressionsfaktor erreicht und mit hoher Drehzahl betrieben werden kann.
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Es sollte mögllohst so beschaffen sein, dass sich alle Stufen auf einer Achse in einem gemeinsamen Gehäuse befinden und nur ein Antriebsmittel erforderlich ist. Die vorliegende Erfindung hat sich die Lösung dieser Aufgabe zum Ziel gesetzt.
Die Begrenzung der Einsatzmöglichlceit von Wälzkolbenpumpen der oben beschriebenen Bauart als Vakuumpumpe entsteht dadurch, dass im Innern der Pumpe keine Kompression stattfindet. Es wird vielmehr das von der Ansaugseite her geförderte Gasvolumen, sobald es mit der Ausstosseite kommuniziert auf den Ausstossdruck aufgefüllt und muss dann gegen diesen Druck aus dem Pumpenraum ausgeschoben werden. Dabei wird wesentlich mehr Verdichtungsarbeit geleistet als bei den vorhin genannten Pumpen mit innerer Verdichtung. Ausserdem werden, weil an den Dichtungsspalten praktisch dauernd die volle Druckdifferenz zwischen Ausstoss- und Ansaugdruck herrscht, die RuckströmungsVerluste sehr hoch. Sie führen zu einer weiteren Verschlechterung des Wirkungsgrads und beeinträchtigen vor allem den Kompressionsfaktor bei höheren Drücken. Eine Wälzkolbenpumpe der Roots-Bauart hat deshalb gegen Atmosphärendruck, selbst wenn das Saugvermögen gegen Null geht, nur einen Verdichtungsfaktor von etwa 5 und erzeugt dabei eine so grosse Kompressionswärme, dass sie ohne zusätzliche Kühleinrichtung im Dauerbetrieb nicht eingesetzt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Weg zu finden, dass
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eine innere Verdichtung auf wesentlich höhere Verdichtungsfaktoren, ähnlich wie bei den erwähnten Vorpumpen, möglich wird, so dass nur kurzzeitig die volle Druckdifferenz zwischen Ausstossund Ansaugdruck an den Dichtungsspalten wirksam wird. Dabei sollte die Eigenschaft der Wälzkolbenpumpe, dass sie keinen schädlichen Totraum besitzt, der zur Ueberführung eines Teils der verdichteten Gase auf die Ansaugseite (neben den Spaltverlusten) führen würde, beibehalten werden.
Die erfindungsgemässe Wälzkolbenpumpe mit zwei parallelen sich berührungslos aufeinander abwälzenden Kolben, die über ein Zahnradpaar synchronisiert sind, mit mindestens zwei symmetrisch auf dem Kolbenumfang verteilten Zahnleisten und entsprechenden Vertiefungen im Gegenkolben, ist'dadurch gekennzeichnet, dass der Ausstoss des komprimierten Gases durch die in Pörderrrichtung vorne liegende Stirnseite der Zahnleisten erfolgt.
Das Problem wird erfindungsgemäss also dadurch gelöst, dass von den bekannten Wälzkolbenpumpen, mit sich berührungslos gegeneinander abwälzenden, durch Zahnräder miteinander synchronisierten Rotoren ausgegangen wird. Dabei werden vorzugsweise jedoch nicht zwei gleichartige Kolben mit dem erwähnten lemniskatenförmigen Profil verwendet, sondern Kolben mit zwei verschiedenartigen Abwälzprofilen. Einer dieser Wälzkolben trägt zwei oder mehrere auf dem Umfang eines zylindrischen Kerns parallel zur Achse in gleichen Abständen
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angeordnete Zahnleisten, die periodisch in entsprechende Vertiefungen des zweiten synchron mitlaufenden Wälzkolbens eintauchen. Das Neue ist, dass hierbei das komprimierte Gas nicht wie bisher durch einen Ausstosskanal im peripheren Pumpengehäuse nach aussen geleitet wird, sondern durch Oeffnungen auf den in Förderrichtung liegenden Flanken der Zahnleisten in das Innere der Zahnleiste ausgestossen wird und das verdichtete Gas vorzugsweise über eines oder mehrere Ventile durch Kanäle zum Zentrum des Wälzkolbens geleitet und parallel zur Achse ausgestossen wird.
Durch entsprechende Formgebung des Zahnprofils und des Gegenprofils und durch die Anbringung des Ausstossventils nahe an der Oberfläche der Zahnflanke lässt sich der Totraum, auch ohne Oelüberschichtung so weit verkleinern, dass er in der Grössenordnung von einem Tausendstel des Fördervolumens liegt, also im Vergleich zum rückströmenden Gasvolumen fast vernachlässigbar wird. Durch zweckmässige Formgebung kann auch vermieden werden, dass bereits verdichtetes Gas wieder in den dahinter liegenden Förderraum zurückströmt und dadurch zusätzliche Ruckströmungsverluste verursacht.
Auf diese Weise gelingt es, eine vollkommene innere Verdichtung zu verwirklichen und auch bei Verdichtung auf Atmosphärendruck den Leistungsbedarf niedrig zu halten und eine zu starke Erwärmung der Pumpe zu vermeiden.
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Im folgenden wird die erfindungsgemässe Pumpe näher beschrieben:
Figur 1 zeigt einen Schnitt senkrecht zur Achse des Gehäuses und Figur 2 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe einstufige Pumpe, bei der die Drehzahlen der beiden Wälzkolben sich wie 2 und 3 verhalten. Figur 1 entspricht der Schnittlinie AA1 in Figur 2 und Figur 2 der Schnittlinie BB1 in Figur 1. In Figur 1 hat der Wälzkolben 1 drei Zahnleisten 3 j die in Schlitzen des Rotors mit Sicherungsbolzen 4 festgeklemmt sind. Das Gas wird bei 5 angesaugt, wird im Raum 6 verdichtet und über Bohrungen oder Längsschlitze in der in Förderrichtung liegenden Stirnseite der den Kompressionsraum begrenzenden Zahnleiste ausgestossen.
Figur 3 zeigt einen Schnitt durch eine Zahnleiste 3 in grösserem Massstab. Die Eintrittsöffnung 7 ist hier nach innen durch eine halbrohrförmige, dünne, federnde Ventilplatte 8 abgedeckt, die innerhalb des Kanals 9 mittels einer Klemmleiste 10 befestigt ist. Sobald die Verdichtung im Raum 6 (s. Fig. 1) und anschliessend beim Eintauchen der Zahnleiste in den Gegenkolben 2 (s. Fig. l) einen höheren Druck als im Raum 9 erreicht, öffnet sich das Ventil. Das Gas wird durch die Bohrungen 11 zur Bohrung 12 in der Wälzkolbenachse ausgestossen und gelangt schliesslich zum Auspuff 13 (s. Fig. 2).
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In Figur 2 ist links vom Pumpengehäuse im Baum l4 das Getriebe mit den Zahnrädern 15 und 16 untergebracht. Es bewirkt die synchrone Drehung der beiden Wälzkolben 1 und 2. Der Antrieb erfolgt über die Achse 17.
Rechts vom Pumpgehäuse ist der Ausstossraum l8. Die Räume 14 und 18 enthalten einanOelsumpf. Sie kommunizieren über die Bohrung 19 (s. Fig. 1). Mit Schleuderscheiben 20 und 21 wird das OeI zu den Lagern und Zahnrädern transportiert. Weitere Schleuderscheiben 22, 2}, 24, 25 und Schikanen, sowie ölabweisende Teflonringe 26 sorgen dafür, dass kein OeI in den Pumpraum gelangen kann. Für eine noch bessere OeI- und Vakuumabdichtung können auch Gleitringdichtungen am Wellendurchtritt aus dem Pumpenraum eingebaut werden. Mittels Bohrungen 27 wird ein Druckausgleich zwischen den Räumen 14 und 18 erreicht.
In Figur 4 sind verschiedene Phasen des VerdichtungsVorgangs dargestellt. Die Positionen a, b, c, d, e, f, der Zahnachse entsprechen den Positionen a1, b', c', d1, e', f1, der entsprechenden Vertiefung im Gegenkolben. Man sieht, dass der Zahn in Position a, sobald er das Ende 28 des ringförmigen Förderraumes 6 erreicht hat, sofort mit der gegenüberliegenden Vertiefung (Position a1) in Eingriff kommt, so dass das im Raum 29 verdichtete Gas nicht mehr in den dahinterliegenden Raum 6 zurückströmen kann.
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Das Gasvolumen 29 wird weiter verdichtet. In Position e, e' ist die Verdichtung abgeschlossen. Bis zur Position f, f' ist der Ansaugraum 30 durch die Zahnflanke vom Verdichtungsraum 6 getrennt. Von da an wird die Abdichtung wieder durch die Spaltdichtung der beiden Wälzkolben bei 31 übernommen.
Bis kurz vor Position e, e1 kommuniziert der Raum auf der Rückseite des Zahnes mit 6, in dem zu diesem Zeitpunkt nur eine geringe Verdichtung eingetreten ist, so dass nach Überschreiten der Position f, f' keine nennenswerte Gasmenge aus diesem Raum zur Ansaugseite herübergefördert werden kann.
Aus Flg. 4 ist weiter ersichtlich, dass wenn die Pumpe bei Erreichung des Enddrucks auf Atmosphärendruck verdichtet, nur in einem sehr kurzen Moment, in den Positionen d, d' bis e, e' eine hohe Druckdifferenz zwischen Ausstoss- und Ansaugseite erreicht wird. Dementsprechend gering ist auch die rückströmende Gasmenge und dementsprechend nieder der erreichbare Enddruck.
Figur 5 und 6 zeigen eine 2-stufige Ausführung der erfindungsgemässen Pumpe. Die Ansaugstufe J>2 und die Ausstossstufe j53 sind in ihrem Saugvermögen im Verhältnis 5 zu 1 abgestuft. Figur 5 entspricht dem Schnitt AA1 in Figur 6 und Figur 6 dem Schnitt BB1 in Figur 5.
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-Jeff -
Die vakuumsei tige Hauptstufe 32 unterscheidet sich von der 1-stufigen Ausführung nach Figur 1 und 2 dadurch, dass an den Ausstossöffnungen in den Zahnleisten, die hier als Schlitze ausgebildet sind, keine Ventile angebracht sind. Nur die Ausstosskanäle 11 zur Achse sind mit Ventilen J>K abgedichtet, die dann in Aktion treten, wenn der Druck zwischen den beiden Pumpstufen, z.B. beim Absaugen eines Vakuumbehälters, den Atmosphärendruck übersteigt. Sobald der Ansaugdruck unter 0,2 bar fällt, bleiben diese Ventile geschlossen und der Gastransport zur Ausstossstufe erfolgt allein über die Bohrungen 35 und 36 durch die Schlitze 37 und 38 in die Kammern 39 und 40.
Aus der Kammer 39 gelangt das Gas über eine Verbindungsleitung 4l (s. Fig. 5) im Gehäuse der Hauptstufe in den Ansaugraum 42 (s. Fig. 5) der ausstosseitigen Stufe 33· Das Gas verlässt diese Stufe nach weiterer Verdichtung wieder über Ausstossventile bei 43 und gelangt schliesslich durch die Hohlachse 44 und den Raum 47 zum Ausstossstutzen 45. Getrieberaum 46 und Ausstossraum 47 kommunizieren analog wie bei der 1-stufigen Ausführung miteinander.
Das Verhältnis des Schöpfraumvolumens zum Volumen des Pumpgehäuses ist bei Pumpen dieser Bauart etwas ungünstiger als bei den bekannten Wälzkolbenpumpen mit zwei gleich grossen lemniskatenförmigen Verdrängern. Wenn man bei einem 2-stufigen Pumpsystem für Ansaugdrücke unter 10 mbar ein optimales Verhältnis zwischen
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Saugvermögen und Volumen bzw. Gewicht erreichen will, ist es deshalb, zumindest wenn ein sehr hohes Saugvermögen angestrebt wird günstiger, beide Pumpentypen miteinander zu kombinieren.
Figur 7 und 8 zeigen eine solche Kombination. Dabei entspricht Figur 7 dem Schnitt AA1 in Figur 8 und Figur 8 dem Schnitt BB1 in Figur 7· Die grössere vakuumseitige Pumpstufe 48 besitzt lemniskatenförmige Wälzkolben, während die Wälzkolben der ausstossseitigen Stufe 49 erfindungsgemäss gestaltet und auf die Wellenenden der Wälzkolben der grossen Stufe aufgeschoben sind.
Das Saugvermögen der ausstossseitigen Stufe ist etwa 8 mal kleiner
als dasjenige der grossen Stufe. Beide Stufen sind in einem einpumpen stückigen Gehäuse untergebracht. Die bei Wälzkolben/Übliche Umwegleitung zwischen Ausstoss- und Ansaugseite, die als Nebenschluss mit einem im Anpressdruck einstellbaren Ventil dazu dient, eine Ueberlastung des Antriebsmotors besonders beim Anfahrvorgang zu unterbinden, ist hier in den Gehäuseteil der kleineren Pumpstufe miteinbezogen, wodurch sich eine Gewichtsersparnis ergibt.
In Figur 8 tritt das Gas am Ansaugstutzen 50 ein. Es verlässt den Ausstossraum 51 bei 52 und gelangt in das Pumpengehäuse der zwei-
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ten Stufe 49. Figur 7 zeigt, wie das durch 52 eintretende Gas über den Kanal 53 zur Ansaugseite 54 dieser Pumpstufe gelangt, oder falls die Druckdifferenz zwischen Ansaug- und Ausstossseite der grossen Pumpstufe den Sollwert überschreitet, über das Ventil 55 mit einstellbarer Anpresskraft (s. Fig. 8) wieder zurück zur Ansaugseite dieser Stufe.
Das in der kleinen Pumpstufe auf Atmosphärendruck verdichtete Gas tritt durch die in den Zahnleisten 56 eingebauten Ventile in die zur Hohlachse führenden Radialbohrungen 11 ein und verlässt die Hohlachse durch Schlitze 57 > gelangt in den Raum 58 und schliesslich zum Ausstossstutzen 59·
Man sieht, dass nur die Verlängerung des Gehäusemittelteils und die beiden auf die Achsen aufgeschobenen Wälzkolben der kleinen Stufe erforderlich sind, um aus einer 1-stufigen Wälzkolbenpumpe des Roots-Typs ein auf Atmosphärendruck verdichtendes Pumpsystem mit hohem Wirkungsgrad herzustellen. Es ist weder eine zusätzliche Lagerung noch ein weiteres Getriebe und Antriebsaggregat erforderlich. Man benötigt auch keine vakuumdichte Durchführung für den Antrieb, da auf dieser Seite der Ausstossraum liegt. Im Vergleich zu den bisher gebräuchlichen Kombinationen von Rootspumpen und ölgedichteten Vorpumpen ergeben sich, wenn man zudem berücksichtigt, dass auch die Verbindungsleitungen zwischen den Pumpen
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entfallen, erhebliche Einsparungen an Material und Herstellkosten. Auch der Raumbedarf ist wesentlich geringer.
Die erfindungsgemässe Pumpe kann selbstverständlich auch als ölgedichtete Pumpe eingesetzt werden, wobei allerdings wegen der Reibungsverluste die Drehzahl herabgesetzt werden muss. Man erreicht aber durch die völlige Vermeidung eines schädlichen Totraums und geringere Ruckströmungsverluste einen noch höheren Kompressionsfaktor und damit auch einen tieferen Enddruck.
Der Vorteil einer derartigen ölgedichteten Pumpe im Vergleich zu den bekannten liegt darin, dass sie schon durch ihre Geometrie statisch und dynamisch ausgewuchtet ist, dass keine schwierigen Bearbeitungsvorgänge erforderlich sind und keine unter hohem Druck aufeinander gleitenden Flächen vorhanden sind. Die Pumpe kann deshalb, ohne dass eine störende Abnützung zu befürchten ist, auch aus Leichtmetall gebaut werden. Besonders vorteilhaft ist es dabei, einerlei ob mit oder ohne Oelabdichtung, den Unterschied der Ausdehnungskoeffizienten von Aluminiumlegierungen und Stahl auszunützen und nur das Gehäuse aus Leichtmetall herzustellen. Die Ausdehnung der aus Stahl oder Grauguss hergestellten Wälzkolben ist dann, trotz ihrer im Vergleich zum Gehäuse höheren Temperatur, nicht wesentlich grosser als diejenige des Gehäuses. Man kann somit kleinere Spaltweiten zulassen und dadurch die Rückströmungsverluste verringern oder die Pumpe ohne spezielle Massnahmen zur Kühlung höher belasten.
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Ein Kompromiss zwischen den beiden Betriebsarten mit und ohne Oeldichtung ergibt sich, wenn so geringe Oelmengen eingespritzt werden, dass gerade noch der schädliche Totraum vollends beseitigt wird, und die Zahnschneide abgedichtet aber die seitlichen Dichtungsspalte noch nicht ausgefüllt werden. Auch dann wird der Kompressionsfaktor bereits beträchtlich erhöht und es sind immer noch relativ hohe Drehzahlen zulässig.
Die erfindungsgemässe Wälzkolbenpumpe kann nicht nur zur Vakuumerzeugung sondern auch zur Erzeugung von Ueberdruck eingesetzt werden. Das eingangs erwähnte Problem, das beim Einsatz von Wälzkolbenpumpen des Roots-Typs bei höheren Ausstossdrücken auftritt, nämlich die erhöhte Verdichtungsarbeit durch mangelnde innere Kompression tritt auch mehr oder weniger bei den bekannten Wälzkolbenkompressoren auf. Die vorgeschlagene neuartige Wälzkolbenpumpe bringt deshalb auch auf diesem Anwendungsgebiet wichtige Vorteile. Bei hohen Arbeitsdrücken ist es jedoch empfehlenswert, wie in Figur 9 dargestellt, die Zahnleiste in Richtung des Umfangs zu verbreitern, so dass ein längerer Abdichtungsspalt zwischen Zahn und Gehäuse entsteht, oder zumindest eine bewegliche Dichtleiste in die Zahnschneide einzulassen, die durch die Fliehkraft an die innere Gehäuseoberfläche angepresst wird und deshalb aus einem Kunststoff mit selbstschmierenden Eigenschaften bestehen sollte. Diese Ausführungsformen sind auch für die Förderung grosser Gasmengen bei massigem Unterdruck besonders geeignet.
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In Figur 9 besteht die Zahnleiste 60 aus einem Ringabschnitt, der mit dem Rotor verstiftet und mit Schrauben'6l befestigt ist. Das Gas verlässt den Kompressionsraum über den Austrittsschlitz 62, die Bohrungen 63 und die durchgehende Lochplatte 64 und das Ventil 65. Von dort gelangt das Gas in den Schlitz 66 und in die Ausstossbohrungen 67 zum Zentrum des Wälzkolbens. Bei den grossen zu fördernden Gasmengen müssen die Abgasleitungen grosse Querschnitte besitzen. Dies wird durch die Verbreiterung des Zahn-. profils erleichtert. Aus diesem Grund wird auch das Ventil 65 zweckmässig mehr nach Innen verlegt, wo eine grössere Ventilfläche untergebracht werden kann. Das Ventil kann z.B. aus einer Gummiplatte mit Gewebeeinlage bestehen, die durch die Zentrifugalkraft an die Lochplatte angepresst wird. Sie ist mit einer Leiste im Ausstosskanal 66 befestigt. Der Totraum ist hier zwar grosser als'bei der Ausführung nach Figur 25. Bei kleinen Kompressionsfaktoren, wie sie beim Betrieb als Kompressor oder bei massigem Unterdruck auftreten, spielt er jedoch keine so wichtige Rolle.
In Figur 9 ist gestrichelt bei 69 und 70 auch die Lage des Zahnprofils und der gegenüberliegenden Vertiefung nach Beendigung des Ausstosszyklus eingezeichnet. Man sieht, dass der Verdichtungsraum 6 und der Ansaugraum j50 in jeder Phase durch hohe Strömungs*· widerstände getrennt sind.
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Claims (9)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    /1Λ Wälzkolbenpumpe mit zwei parallelen sich berührungslos aufeinander abwälzenden Kolben, die über ein Zahnradpaar synchronisiert sind, mit mindestens zwei symmetrisch auf dem Kolbenumfang verteilten Zahnleisten und entsprechenden Vertiefungen im Gegenkolben, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausstoss des komprimierten Gases durch die in Förderrichtung vorne liegende Stirnseite der Zahnleisten erfolgt.
  2. 2. Wälzkolbenpumpe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnprofil und das Gegenprofil so ausgebildet sind, dass sie bei Erreichung des Endes des ringförmigen Teils des Verdichtungsraumes sofort miteinander in Eingriff kommen und damit die Rückströmung des geförderten und komprimierten Gasvolumens in das nachfolgende Fördervolumen verhindert wird.
  3. 3. Wälzkolbenpumpe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass hinter den Ausstossöffnungen der Zahnleisten Ventile angeordnet sind.
  4. 4. Wälzkolbenpumpe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Trockenläufer ausgebildet ist.
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    ORIGINAL INSPECTED
    2821933
  5. 5. Wälzkolbenpumpe nach Patentanspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass sie ölgedichtet ist.
  6. 6. Wälzkolbenpumpsystem dadurch gekennzeichnet, dass eine Wälzkolbenpumpe gemäss Patentanspruch als Ausstossstufe mit einer Wälzkolbenpumpe des Roots-Typs, die Wälzkolben mit 1emniskatenähnlichen Profilen besitzt und als ansaugsei ti ge Stufe dient, kombiniert ist.
  7. 7. Wälzkolbenpumpsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass beide Stufen ein gemeinsames Gehäuse, gemeinsame Lagerung und Getriebe besitzen.
  8. 8. Wälzkolbenpumpsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkolben der Ausstossstufe auf die Achse der Ansaugstufe aufgeschoben sind.
  9. 9. Wälzkolbenpumpsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil des Pumpengehäuses in dem die Wälzkolbenpumpe nach dem Patentanspruch untergebracht ist, auch die Umwegleitung für die vakuumseitige Stufe enthält.
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    PR 7777
DE19782821903 1977-06-06 1978-05-19 Waelzkolbenpumpe Withdrawn DE2821903A1 (de)

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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2088957B (en) * 1980-12-05 1984-12-12 Boc Ltd Rotary positive-displacement fluidmachines
WO1983001491A1 (en) * 1981-10-16 1983-04-28 Roger Boyd Walker Rotary piston compressors and expanders
US4761123A (en) * 1987-06-11 1988-08-02 Ingersoll-Rand Company Lubrication arrangement, in an air compressor
DE4232119A1 (de) * 1992-09-25 1994-03-31 Mes Und Regeltechnik Geraeteba Regelung einer Wälzkolbenpumpe
DE4244063A1 (de) * 1992-12-24 1994-06-30 Balzers Pfeiffer Gmbh Wälzkolben-Vakuumpumpe
CN115434902B (zh) * 2022-11-07 2022-12-30 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 一种大流量高真空抽气系统的设计方法

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