DE2858339C2

DE2858339C2 -

Info

Publication number: DE2858339C2
Application number: DE19782858339
Authority: DE
Inventors: Heinz 5000 Koeln De Frings; Karl-Heinz 5352 Zuelpich De Ronthaler
Original assignee: Leybold AG
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1978-10-09
Filing date: 1978-10-09
Publication date: 1990-09-27
Anticipated expiration: 1998-10-10

Description

Die Erfindung betrifft eine Wälzkolben-Vakuumpumpe mit einer Verbindungsleitung zwischen der Saugseite und der Druckseite der Pumpe sowie mit einem in dieser Verbindungsleitung angeordneten, bei Überschreitung einer maximal zulässigen Druckdifferenz öffnenden Ventil, das ein Verschlußelement aufweist, welches mit Hilfe einer Lagerbuchse und eines Lagerzapfens geführt ist, und bei dem der von dem Verschlußelement, der Lagerbuchse und dem Lagerzapfen gebildete Raum bis auf den Lagerspalt nach außen hin abgeschlossen ist. Mit einem solchen Ventil kann eine thermische oder mechanische Überlastung der Pumpe vermieden werden, die bei Wälzkolben-Vakuumpumpen eintritt, wenn eine maximal zulässige Druckdifferenz zwischen Saug- und Druckseite überschritten wird.The invention relates to a Roots vacuum pump with a Connection line between the suction side and the pressure side of the Pump and with one arranged in this connecting line, if a maximum permissible pressure difference is exceeded opening valve, which has a closure element which with Help is guided by a bearing bush and a bearing pin, and in which the of the closure element, the bearing bush and the Spigot formed space up to the bearing gap to the outside is completed. With such a valve, a thermal or mechanical overloading of the pump can be avoided Roots vacuum pumps occur when a maximum allowable Pressure difference between the suction and pressure side is exceeded.

Es ist bekannt, federbelastete oder gewichtsbelastete Ventile in die Überströmleitung von Wälzkolben-Vakuumpumpen einzusetzen. Vornehmlich federbelastete Ventile haben aber bei der Verwendung als Überströmventile erhebliche Nachteile. Bei Wälzkolbenpumpen mit einer Umwegleitung treten häufig sehr starke selbstangefachte Strömungspulsationen in dem System Wälzkolbenpumpe - Überstrom leitung auf, die bei einem federbelasteten Überströmventil nicht nur starke Geräusche, sondern auch erhebliche Schwingungen und ein Hämmern des Ventils bis zur Zerstörung von Pumpe und Ventil zur Folge haben können. Das liegt offensichtlich daran, daß eine Wälzkolbenpumpe mit einer Überströmleitung wie ein Verstärker mit Rückkopplung wirken kann. Die Wälzkolbenpumpe bildet dabei den Verstärker, die Überströmleitung mit dem federbelasteten Über strömventil die Rückkopplung. It is known to have spring loaded or weight loaded valves in use the overflow line of Roots vacuum pumps. Predominantly spring-loaded valves have when used as overflow valves considerable disadvantages. For Roots pumps with a detour line very strong self-ignited often occur Flow pulsations in the Roots pump system - overcurrent line, which is not the case with a spring-loaded relief valve only strong noises, but also significant vibrations and hammering the valve until the pump and valve are destroyed can result. This is obviously because one Roots pump with an overflow line like an amplifier with Feedback can act. The Roots pump forms the Amplifier, the overflow line with the spring-loaded over flow valve the feedback.

Nachteile dieser Art haben auch gewichtsbelastete Überströmven tile, wie sie zum Beispiel aus dem Katalog der Balzers AG "Kom ponenten für die Vakuumtechnik", Ausgabe 1977, Seite C 8, bekannt sind. Es ist auch bereits vorgeschlagen worden (DE-OS 25 43 319), ein gewichtsbelastetes Ventil mit einer Schwingungsdämpfung auszurüsten. Bei diesem Ventil wird die Schwingungsdämpfung dadurch erreicht, daß dem Verschlußorgan beim Öffnen und Schließen neben der lotrechten Bewegung eine Drehbewegung aufgezwungen wird. Dazu ist es erforderlich, den feststehenden Zapfen mit einer relativ steilen Spiralnut auszurüsten, was fertigungs technisch aufwendig ist. Auch die Wahl der Steigung der Spiralnut ist kritisch, da bei einer zu flachen Nut eine Selbsthemmung auftritt, die auf jeden Fall zu vermeiden ist.Disadvantages of this type also have weight-loaded overflow valves tile, as for example from the catalog of Balzers AG "Kom components for vacuum technology ", edition 1977, page C 8, known are. It has also already been proposed (DE-OS 25 43 319), a weight-loaded valve with vibration damping equip. With this valve the vibration damping thereby achieved that the closure member when opening and closing in addition to the vertical movement, a rotary movement is imposed becomes. For this it is necessary to use the fixed pin to equip a relatively steep spiral groove, which is manufacturing is technically complex. Also the choice of the slope of the spiral groove is critical because if the groove is too flat, it will lock itself occurs, which should definitely be avoided is.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vakuumpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die geschilderten Ventilschwingungen mit relativ einfachen Mitteln vermieden sind.The present invention has for its object a To create a vacuum pump of the type mentioned, in which the described valve vibrations with relatively simple means are avoided.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein maximaler Lagerspalt von wenigen Hundertstel Millimetern zwischen der Lagerbuchse und dem Lagerzapfen mit Trockenlaufeigenschaften gebil det werden, indem eine der beiden Lagerflächen aus Polytetra fluoräthylen und die andere Lagerfläche aus einem Material mit glatter Oberfläche, vorzugsweise Aluminium, besteht.According to the invention this object is achieved in that a maximum storage gap of a few hundredths of a millimeter between the bearing bush and the bearing journal with dry running properties by one of the two polytetra bearing surfaces fluorethylene and the other bearing surface made of one material smooth surface, preferably aluminum.

Bei einem in dieser Weise ausgebildeten Ventil tritt bei einer Bewegung des Verschlußelementes eine stoßdämpfende Wirkung ein, da das noch vorhandene Gas nur mit relativ großem Widerstand durch den engen Lagerspalt gedrückt oder gesaugt werden kann. Die beschriebenen Schwingungen der Ventile nach dem Stand der Technik treten nicht mehr auf. Die Ausrüstung von Bauteilen mit Spiral nuten ist nicht erforderlich.
In a valve designed in this way, a shock-absorbing effect occurs when the closure element moves, since the gas still present can only be pressed or sucked through the narrow bearing gap with relatively great resistance. The described vibrations of the valves according to the prior art no longer occur. It is not necessary to equip components with spiral grooves.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden. Es zeigtFurther advantages and details of the invention will be explained with reference to exemplary embodiments shown in FIGS. 1 to 3. It shows

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Wälzkolbenpumpe, senkrecht zu den Achsen der Wälzkolben, mit vertikaler Förderrichtung, Fig. 1 shows a cross section of a Roots pump, perpendicular to the axes of the rolling piston, with a vertical conveying direction,

Fig. 2 die Wälzkolbenpumpe nach Fig. 1 bei einer Einbaulage mit horizontaler Förderrichtung und Fig. 2 shows the Roots pump of FIG. 1 in an installed position with a horizontal delivery direction and

Fig. 3 vergrößert dargestellt, ein Überströmventil nach der Erfindung. Fig. 3 shown enlarged, an overflow valve according to the invention.

In den Fig. 1 und 2 sind das Gehäuse der Pumpe mit 1, die Saugseite mit 2, die Druckseite mit 3 und die Verbindungsleitung zwischen der Saugseite 2 und der Druckseite 3 mit 4 bezeichnet. Im Schöpfraum 5 der Pumpe befinden sich zwei Drehkolben 6 und 7, die sich um die parallelen Achsen 8 und 9 wie Zahnräder drehen und dadurch die Förderung bewirken. Die Drehkolben laufen gegeneinander und gegenüber der Gehäusewand berührungsfrei. Die Förderrichtung ist jeweils durch die gestrichelte Linie 10 und die Pfeile 11 gekennzeichnet.In Figs. 1 and 2, the pump housing 1, the suction side by 2, the pressure side 3 and the connecting line between the suction side and the pressure side 2 3 4 are designated. In the pump chamber 5 of the pump there are two rotary pistons 6 and 7 , which rotate about the parallel axes 8 and 9 like gears and thereby effect the delivery. The rotary lobes run against each other and against the housing wall without contact. The direction of conveyance is indicated in each case by the dashed line 10 and the arrows 11 .

In der Überströmleitung 4 ist das allgemein mit 13 bezeichnete Überströmventil angeordnet. Es umfaßt die zu verschließende Öffnung 14 und das Verschlußelement 15. Am Verschlußelement 15 ist eine Lagerbuchse 16 befestigt, der ein Lagerzapfen 17 zugeordnet ist. Der Lagerzapfen 17 ist an einem deckelartigen Gehäuseteil 18 befestigt, so daß das Ventil für Wartungsarbeiten leicht zugänglich ist. The overflow valve, generally designated 13, is arranged in the overflow line 4 . It includes the opening 14 to be closed and the closure element 15 . At the closure element 15 is a bush 16 is attached, which is associated with a bearing journal 17. The bearing pin 17 is fastened to a cover-like housing part 18 , so that the valve is easily accessible for maintenance work.

Um eine einwandfreie Funktion des unter 45° angeordneten Ventils 13 sicherzustellen, müssen die Lagerflächen gute Laufeigenschaften, vorzugsweise Trockenlaufeigenschaften, haben. Das kann dadurch erreicht werden, daß eine dafür geeignete Materialpaarung gewählt wird. Bei einer zweck mäßigen Paarung besteht eine der beiden gegeneinander gleitenden Flächen aus Polytetrafluoräthylen (PTFE), während als Werkstoff für die Gegenfläche ein Material mit glatter Oberfläche, z. B. Aluminium, gewählt ist. In den Fig. 1 und 2 ist eine derartige Materialpaarung angedeutet. Dazu trägt die Lagerbuchse 16 an ihrer Innen seite einen die Lauffläche bildenden Ring 21 aus PTFE. Der Lagerzapfen 17 selbst besteht aus Aluminium. Auch ein möglichst großer Durchmesser der zylindrischen Lager flächen, z. B. etwa gleich oder größer als die zu ver schließende Öffnung 14, dient der sicheren Funktion.In order to ensure proper functioning of the valve 13 arranged at 45 °, the bearing surfaces must have good running properties, preferably dry running properties. This can be achieved by choosing a suitable material pairing. In an appropriate pairing one of the two sliding surfaces made of polytetrafluoroethylene (PTFE), while a material with a smooth surface, for. B. aluminum is selected. Such a material pairing is indicated in FIGS. 1 and 2. For this purpose, the bearing bush 16 carries on its inside a ring 21 made of PTFE which forms the tread. The bearing pin 17 itself is made of aluminum. Also the largest possible diameter of the cylindrical bearing surfaces, for. B. approximately equal to or larger than the opening 14 to be closed , serves the safe function.

Mit Lagerflächen dieser Art kann das Verschlußstück mit äußerst geringem Spiel, z. B. mit einem Lagerspalt in der Größenordnung von einigen Hundertstel Millimetern gelagert werden. Sorgt man bei einer solchen Lagerung dafür, daß der von dem Verschlußstück, der Lagerbuchse und dem Lager zapfen gebildete Raum bis auf den Lagerspalt nach außen hin abgeschlossen ist, dann wird gleichzeitig mit einer Bewegung des Verschlußstückes die Wirkung eines Stoß dämpfers erzielt, da das noch vorhandene Gas nur mit großem Widerstand durch den Lagerspalt gedrückt oder gesaugt werden kann. Gleichzeitig kann das Lager als Reibungsbremse wirken, wenn man dafür sorgt, daß die Eigenschaften dieser Bremse nicht durch Werkstoffabtrag unwirksam wird oder komplizierte Nachstellvorrichtungen vorhanden sein müssen. Mit der erwähnten Materialpaarung PTFE-Aluminium kann erreicht werden, daß der Abrieb in der Lagerbuchse klein bleibt und das weichere Lagermaterial auf den härteren Lagerzapfen aufgetragen wird, so daß sich der Spalt zwischen Lagerbuchse und Lagerzapfen effektiv nicht verändert. With storage surfaces of this type, the closure piece can be used extremely little play, e.g. B. with a bearing gap in the On the order of a few hundredths of a millimeter will. If you take care of such storage that the of the locking piece, the bearing bush and the bearing tap space formed to the outside except for the bearing gap is completed, then at the same time with a Movement of the closure piece the effect of a shock damper achieved because the gas still present only with large Resistance can be pressed or sucked through the bearing gap can. At the same time, the bearing can act as a friction brake work if you ensure that the properties of this Brake does not become ineffective due to material removal or complicated adjustment devices must be available. With the mentioned material pairing PTFE-aluminum can achieved that the abrasion in the bearing bush is small remains and the softer bearing material on the harder Bearing journal is applied so that the gap between Bearing bush and bearing journal effectively not changed.

In der Fig. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel für ein Überströmventil dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Verschlußstück 15 im wesentlichen kolbenförmig ausgebildet. An seiner einen, der Öffnung 14 zugewandten Stirnseite ist ein Dichtring 23 eingelassen. Eine dem Dichtring 23 zugewandte, die Öffnung 14 umgebende Ein drehung 24 bildet den Ventilsitz. Das kolbenförmige Verschlußelement 15 ist in einem Zylinder 25 geführt, der seinerseits mit dem deckelartigen Gehäuseteil 18 verbunden ist. Die Achse 19 des Zylinders 25 und damit des Ventils 13 bildet mit der Vertikalen den Winkel β gleich 45°.In FIG. 3, another embodiment is shown for an overflow valve. In this embodiment, the closure piece 15 is substantially piston-shaped. A sealing ring 23 is embedded in one end face facing the opening 14 . A facing the sealing ring 23 , the opening 14 surrounding a rotation 24 forms the valve seat. The piston-shaped closure element 15 is guided in a cylinder 25 , which in turn is connected to the cover-like housing part 18 . The axis 19 of the cylinder 25 and thus of the valve 13 forms the angle β equal to 45 ° with the vertical.

Die Lagerflächen dieses Überströmventils werden gebildet von der Mantelfläche des Kolbens 15, welcher zweckmäßiger weise aus Aluminium besteht, und der Innenfläche eines Lagerringes 26 aus PTFE, welcher von der Innenseite des Zylinders 25 getragen wird. Auch bei diesem Ausführungs beispiel besteht außer über den Lagerspalt keine Verbindung des Innenraumes des Zylinders 25 nach außen, so daß auch bei diesem Ventil die Stoßdämpfwirkung realisiert ist.The bearing surfaces of this overflow valve are formed by the outer surface of the piston 15 , which expediently consists of aluminum, and the inner surface of a bearing ring 26 made of PTFE, which is carried by the inside of the cylinder 25 . In this embodiment, too, there is no connection of the interior of the cylinder 25 to the outside except via the bearing gap, so that the shock-absorbing effect is also realized in this valve.

Claims

1. Roots vacuum pump ( 1 ) with a connecting line ( 4 ) between the suction side ( 2 ) and the pressure side ( 3 ) of the pump as well as with a valve ( 13 ) arranged in this connecting line and opening when a maximum permissible pressure difference is exceeded, which has a closure element ( 15 ) which is guided with the aid of a bearing bush ( 25 ) and a bearing journal, and in which the space formed by the closure element, the bearing bush and the bearing journal is closed to the outside except for the bearing gap, characterized in that that a maximum bearing gap of a few hundredths of a millimeter between the bearing bush ( 16, 15 ) and the bearing pin ( 17 ) is provided and that the bearing surfaces are formed from materials with dry-running properties by one of the two bearing surfaces made of polytetrafluoroethylene and the other bearing surface from one Material with a smooth surface, preferably aluminum.

2. Pump according to claim 1, characterized in that the bearing bush ( 16 ) on the closure element ( 15 ) of the valve ( 13 ) and the bearing pin on a component ( 18 ) of the pump housing ( 1 ) is attached.

3. Pump according to claim 1, characterized in that the valve has a substantially piston-shaped, even the bearing pin forming closure piece ( 15 ) which is held in a component ( 18 ) of the pump housing, the bearing bush forming cylinder ( 25 ) is led.

4. Pump according to one of claims 1 to 3, characterized in that the bearing pin ( 17 ) or the cylinder ( 25 ) on a cover-like housing part ( 18 ) are attached.

5. Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the diameter of the valve opening ( 14 ) is approximately equal to or smaller than the diameter of the cylindrical bearing surfaces.