DE3007267A1

DE3007267A1 - Helical rotor type vacuum pump - has packed type seals on rotor shafts with liquid cooling

Info

Publication number: DE3007267A1
Application number: DE19803007267
Authority: DE
Inventors: Heinz Frings; Hans-Peter Dipl Ing D Kabelitz
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1980-02-27
Filing date: 1980-02-27
Publication date: 1981-09-03

Abstract

The pump has two meshing rotors (4) within a casing (6). The rotor shafts (2) extend through side walls (11,12) into oil filled side chambers (15,16) which house the gears (18). The shaft seals through the side walls are formed by annular packings (23,24;25,26). Each packing is dished and the two packings in each seal have the dished edges facing each other with an annular space (27,28) between them. Flow and return passages (29,31;32,33) through the casing allow cooling liquid to circulate through the annular space in each seal. This gives the advantages of stuffing boxes without any risk of overheating.

Description

Wellendichtung für WälzkolbenpumpenShaft seal for Roots pumps

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wellendichtung für Wälzkolbenpumpen, vorzugsweise Wälzkolben-Vakuumpumpen, deren Kolben mindestens einseitig in einer Trennwand zwischen dem Schöpfraum und einem ölgefüllten Seitenraum gelagert und abgedichtet sind.The invention relates to a shaft seal for Roots pumps, preferably Roots vacuum pumps with pistons at least on one side in a Partition wall between the pump chamber and an oil-filled side space and stored are sealed.

Kennzeichnend für Wälzkolbenpumpen sind zwei im wesentlichen symmetrisch gestaltete Rotoren oder Kolben, die sich wie Zahnräder gegeneinander drehen und dadurch eine Förderwirkung erzeugen. Die Kolben laufen gegeneinander und gegenüber der Schöpfraumwand berührungsfrei, so daß Pumpen dieser Art ohne mechanischen Verschleiß mit hohen Drehzahlen betrieben werden können.Roots pumps are characterized by two essentially symmetrical ones designed rotors or pistons that rotate against each other like gears and thereby generate a promotional effect. The pistons run against each other and opposite the pump chamber wall without contact, so that pumps of this type without mechanical wear can be operated at high speeds.

Es ist allgemein üblich (vgl. DE-OS 27 25 299), die in der Trennwand zwischen dem Schöpfraum und den ölgefüllten Seitenräumen befindlichen Wellendichtungen als Labyrinthdichtungen auszuführen. Dadurch stellt sich in den Seitenräumen ein mittlerer Förderraumdruck ein. Nachteilig daran ist, daß bei Druckänderungen im Förderraum ein Gas- oder Dampf austausch stattfinden kann, d. h., es können öldämpfe aus den Seitenräumen in den Förderraum oder - umgekehrt - Dämpfe des geförderten Mediums in die Seitenräume gelangen. Da immer häufiger aggressive Medien gefördert werden müssen, besteht für das in den Seitenräumen befindliche Öl die Gefahr einer schnellen Verunreinigung oder Zersetzung, was Schäden an den Wellenlagerungen zur Folge hat.It is common practice (see. DE-OS 27 25 299) that in the partition shaft seals located between the pump chamber and the oil-filled side chambers to be carried out as labyrinth seals. This results in the side rooms mean delivery chamber pressure. The disadvantage is that with changes in pressure in the Conveying space a gas or steam exchange can take place, d. i.e., oil vapors can occur from the side rooms into the conveying area or - vice versa - vapors of the conveyed Medium get into the side rooms. Since more and more aggressive media are being promoted have to be, there is a risk of the oil in the side spaces rapid contamination or decomposition, resulting in damage to the shaft bearings Consequence.

Die Verwendung von Wellendichtringen erschien bisher bei Wälzkolbenpumpen als nicht geeignet, da zeitweise, z. B. bei hohen Druckdifferenzen, Temperaturen auftreten, die über der Grenze der zulässigen Temperaturbelastung bekannter Wellendichtringe liegen. Auch Wellendichtringpaare mit ölgefüllten Zwischenräumen, wie sie z. B. aus der DE-OS 26 25 153 vorbekannt sind, haben sich aus diesen Gründen bei Wälzkolbenpumpen bisher als nicht geeignet erwiesen.So far, the use of shaft seals appeared in Roots pumps as unsuitable because at times, e.g. B. at high pressure differentials, Temperatures occur which are known to be above the limit of the permissible temperature load Shaft seals. Also shaft seal pairs with oil-filled spaces, how they z. B. from DE-OS 26 25 153 are known for these reasons not yet proven to be suitable for Roots pumps.

Mit der vorliegenden Erfindung wird das Ziel verfolgt, eine vollkommene Trennung des Schöpfraumes von den Seitenräumen in einer Wälzkolbenpumpe zu erreichen. Da eine solche Trennung nur mit Wellendichtringen möglich ist, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine mit Wellendichtringen bestückte Wellendichtung zu schaffen, die ohne weiteres in Wälzkolbenpumpen einsetzbar ist.The present invention aims to achieve a perfect To achieve separation of the pump chamber from the side chambers in a Roots pump. Since such a separation is only possible with shaft seals, the invention lies the task is to create a shaft seal equipped with shaft seals, which can easily be used in Roots pumps.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Wellendichtung in an sich bekannter Weise aus zwei einen im wesentlichen ringförmigen Zwischenraum bildenden Wellendichtringen mit einander zugewandten Dichtlippen besteht und daß zwecks Aufrechterhaltung einer ständigen Schmier-und Kühlmittelströmung durch den Zwischenraum hindurch mindestens je ein Zuführungskanal und ein Abführungskanal für das Schmier- bzw. Kühlmedium vorgesehen sind. Dadurch, daß in dem von den Wellendichtringen gebildeten Zwischenraum ein ständiger - vorzugsweise aus Schmieröl bestehender -Kühlmittelstrom aufrechtgehalten wird, kann sichergestellt werden, daß oberhalb der zulässigen Grenze liegende Temperaturbelastungen der Wellendichtringe nicht mehr auftreten.According to the invention this object is achieved in that the shaft seal in a manner known per se from two an essentially annular space forming shaft seals with mutually facing sealing lips and that in order to maintain a constant flow of lubricant and coolant through the Interspace through at least one feed channel and one discharge channel are provided for the lubricating or cooling medium. The fact that in that of the shaft seals formed gap a constant - preferably consisting of lubricating oil -coolant flow is maintained, it can be ensured that above the permissible limit lying temperature loads on the shaft sealing rings no longer occur.

Durch die Erfindung wird also eine wirkungsvolle und dauerhafte Abdichtung zwischen dem Förderraum und den Seitenräumen einer Wälzkolbenpumpe unter Verwendung von Wellendichtringen erreicht.The invention therefore provides an effective and permanent seal between the pumping chamber and the side chambers of a Roots pump using reached by shaft seals.

Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand eines in den Figuren 1 und 2 weitgehend schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert werden.Advantages and details of the invention are based on one in the Figures 1 and 2 largely schematically illustrated embodiment will.

Beide Figuren zeigen eine in vertikaler Richtung durchströmte Wälzkolbenpumpe 1 im Schnitt, einmal senkrecht zu den Wellen 2 und 3 der Kolben 4 und 5 (Figur 1) und einmal parallel zur und in Höhe der. Welle 2 (Figur 2). In der Figur 2 sind deshalb die Welle 3, der Kolben 5 sowie die zugehörigen Lager und Wellendichtungen nicht sichtbar.Both figures show a Roots pump through which there is flow in the vertical direction 1 in section, once perpendicular to the shafts 2 and 3 of the pistons 4 and 5 (Figure 1) and once parallel to and at the level of the. Wave 2 (Figure 2). In the figure 2 are therefore the shaft 3, the piston 5 and the associated bearings and shaft seals not visible.

Die Kolben 4 und 5 befinden sich im vom Gehäuse 6 der Pumpe 1 gebildeten Schöpfraum 7.Mit diesem Schöpfraum 7 verbunden sind der Einlaßstutzen 8 und der Auslaßstutzen 9. Seitlich vom Schöpfraum 7 befinden sich die Trennwände 11 und 12, in denen die Kolben 4 und 5 beidseitig mit ihren Wellen 2 und 3 gelagert sind. Die zugehörigen Lager der Welle 2 sind mit 13 und 14 bezeichnet. Sie befinden sich jeweils in der Nähe der Seitenräume 15 und 16, die teilweise mit Öl 17 gefüllt sind. Spritzräder 18, von denen nur das im Seitenraum 15 befindliche dargestellt ist, sorgen für eine ausreichende Ölzufuhr zu den Lagern 13 und 14. Die Welle 2 ist aus dem Lagerraum 16 nach außen herausgeführt, wo sie mit einem nicht dargestellten Antriebsmotor gekoppelt ist. Auch das bei Wälzkolbenpumpen dieser ARt notwendige Getriebe zur Synchronisation der Kolben 4 und 5 ist nicht dargestellt.The pistons 4 and 5 are located in the housing 6 of the pump 1 The intake port 8 and the pump chamber 7 are connected to this pump chamber 7 Outlet port 9. To the side of the pump chamber 7 are the partition walls 11 and 12, in which the pistons 4 and 5 are mounted on both sides with their shafts 2 and 3. the associated bearings of the shaft 2 are denoted by 13 and 14. They are each near the side spaces 15 and 16 which are partially filled with oil 17. Spray wheels 18, of which only the one located in the side space 15 is shown, provide one Adequate oil supply to bearings 13 and 14. Shaft 2 is out of the storage room 16 led out to the outside, where they are connected to a drive motor, not shown is coupled. Also the gear required for Roots pumps of this type for Synchronization of the pistons 4 and 5 is not shown.

Der Abdichtung des Seitenraumes 16 nach außen im Bereich der Welle 2 dient der Wellendichtring 19.The sealing of the side space 16 to the outside in the area of the shaft 2 the shaft seal 19 is used.

Zwischen den Lagern 13 bzw. 14 und dem Schöpfraum 7 befinden sich die erfindungsgemäßen Wellendichtungen 21 und 22. Sie bestehen jeweils aus einem Wellendichtringpaar (Wellendichtringe 23 und 24 bzw. 25 und 26) und bilden dadurch die im wesentlichen ringförmig gestalteten Zwischenräume 27 bzw. 28.Between the bearings 13 and 14 and the pump chamber 7 are located the shaft seals 21 and 22 according to the invention. They each consist of one Shaft sealing ring pair (shaft sealing rings 23 and 24 or 25 and 26) and thereby form the essentially ring-shaped intermediate spaces 27 and 28, respectively.

Die Dichtlippen der Wellendichtringpaare sind jeweils einander zugewandt. In die Zwischenräume 27 und 28 münden jeweils zwei nach außen führende Kanäle 29 und 31 bzw. 32 und 33, und zwar derart, daß ihre Mündungen einander gegenfieber liegen. Diese Kanäle ermöglichen es, daß in den Zwischenräumen 27 und 28 eine Flüssigkeitsströmung aufrechterhalten werden kann, die gleichzeitig-der Schmierung Kühlung und Abdichtung der Wellendichtringe 23 bis 26 dient.The sealing lips of the pairs of shaft seals face each other. Two outwardly leading channels 29 each open into the spaces 27 and 28 and 31 or 32 and 33, in such a way that their mouths feverish against each other lie. These channels make it possible that in the spaces 27 and 28 a flow of liquid maintain can be that at the same time-the lubrication cooling and sealing of the shaft seals 23 to 26 is used.

Der Aufrechterhaltung des Flüssigkeitsstromes dienende Mittel sind nur schematisch dargestellt. Sie bestehen aus einem der Zuführung der Flüssigkeit dienenden Leitungssystem 34, das an die Kanäle 29 und 32 angeschlossen ist.Means serving to maintain the flow of liquid are only shown schematically. They consist of one of the feeding of the liquid Serving line system 34, which is connected to the channels 29 and 32.

Mittels der Förderpumpe 35 wird aus einem Speicher 36 ständig der'gewünschte Flüssigkeitsstrom in den Kanälen 29 und 32 und damit in den Zwischenräumen 27 und 28 aufrechterhalten. Der Ableitung der Flüssigkeit dienen die Kanäle 31 und 33. Diese sind an ein weiteres Leitungssystem 37 angeschlossen, mit dem die Flüssigkeit zum Speicher 36 zurückgeführt wird. Falls erforderlich, kann in dem außerhalb der Wälzkolbenpumpe 1 liegenden Flüssigkeitskreislauf noch ein Kühler angeordnet sein. Dieser ist gestrichelt dargestellt und mit 38 bezeichnet.By means of the feed pump 35, the desired one is constantly obtained from a storage tank 36 Liquid flow in the channels 29 and 32 and thus in the spaces 27 and 28 upheld. The channels 31 and 33 serve to drain off the liquid. These are connected to a further line system 37 with which the liquid is returned to the memory 36. If necessary, the outside of the Roots pump 1 lying liquid circuit still be arranged a cooler. This is shown in dashed lines and denoted by 38.

Claims

Shaft seal for Roots pumps claims C. Shaft seal for Roots pumps, preferably Roots vacuum pumps, with pistons at least on one side in a partition between the pump chamber and an oil-filled side chamber are stored and sealed, characterized in that the shaft seal (21, 22) in a manner known per se from two an essentially annular space (27, 28) forming shaft seals (23, 24 and 25, 26) facing each other There is sealing lips and that in order to maintain a constant lubrication and Coolant flow through the space through at least one supply channel (29, 32) and a discharge channel (31, 33) are provided for the lubricating or cooling medium are.

2. Shaft seal according to claim 1, characterized in that the Mouth of the feed channel (29, 32) in the space (27, 28) of the mouth of the Discharge channel (31, 33) is opposite.

3. Shaft seal according to claim 1 or 2, characterized in that that a liquid circuit to maintain the desired liquid flow is provided, the line systems located outside the Roots pump (34, 37), a liquid reservoir (36) and a feed pump (35).

4. Roots pump according to claim 3, characterized in that the Liquid circuit additionally has a liquid cooler (38).

5 .. Shaft seal according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the fluid pressure in that formed by the shaft seals Gap (27, 28) is always greater than the pressure in the adjacent spaces (Side spaces 15, 16, suction space 7).