DE3216990A1 - ROLLING PISTON PUMP - Google Patents

ROLLING PISTON PUMP

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Christian Dipl.-Ing. 2211 Kremperheide Dahmlos
Erwin Dipl.-Ing. 2111 Oldendorf Holthusen
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Sihi GmbH and Co KG
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    • F04C27/008—Sealing arrangements in rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids for other than working fluid, i.e. the sealing arrangements are not between working chambers of the machine
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Abstract

A rotary piston compressor, which is preferably a rotary piston vacuum pump has two shafts which are supported at least in a separation wall or in a separation housing arranged between the section chamber and the adjacent pumping chamber partially filled with oil. The sealing is achieved by a slide ring sealing. A pump fitted on the shaft of the rotary piston is used for its lubrication; its discharged side is connected with the chambers of the slide ring sealing.

Description

GLAWE, DELFS, MOLL & PARTNER: : ··. .GLAWE, DELFS, MOLL & PARTNER:: ··. .

EUGE1*\SS8NE VIHbI BBM EUROPÄISCHEN PATENfTAM'EUGE1 * \ SS8NE VIHbI BBM EUROPEAN PATENTAM '

Sihi GmbH & Co KG ItzehoeSihi GmbH & Co KG Itzehoe

WaIzkolbenpumpePiston pump

ρ 10399/82
D/mqρ 10399/82
D / mq

Beschreibungdescription

RICHAFDGLAWERICHAFDGLAWE KLAUS DELFSKLAUS DELFS DR-ING.DR-ING. DIPL-INGDIPL-ING ULRICH MENGDEHLULRICH MENGDEHL WALTERMOU.WALTERMOU. DIPL-CHEM. DR. RER '«*TDIPL-CHEM. DR. RER '«* T D)PL-PHYS DR. RER NATD) PL-PHYS DR. RER NAT HBNRICH NIEBUHRHBNRICH NIEBUHR OFF BEST. DOLMETSCHEROFF BEST. INTERPRETER DIPL-PHYS. DR PHIL -lABILDIPL-PHYS. DR PHIL -lABIL 8000 MÜNCHEN 268000 MUNICH 26 2000 HAMBURG 132000 HAMBURG 13 POSTFACH 162PO Box 162 POSTFACH 25 70PO Box 25 70 LIEBHERRSTR 20LIEBHERRSTR 20 ROTHENBAUM-ROTHENBAUM- TEL (0 89) 22 65 48TEL (0 89) 22 65 48 CHAUSSEE 58CHAUSSEE 58 TELEX 5 22 505 SPEZTELEX 5 22 505 SPEC TEL. (040)4 102008TEL. (040) 4 102008 TELECOPIER (0 89) 22 39 38TELECOPIER (0 89) 22 39 38 TELEX 21 29 21SPEZTELEX 21 29 21 SPEC HAMBURGHAMBURG

SIHI GmbH & CO KG
Wälzkolbenpumpe SIHI GmbH & CO KG
Roots pump

Die Erfindung bezieht sich auf Wälzkolbenverdichter vorzugsweise Wälzkolbenvakuumpumpen deren Wellen mindestens einseitig in einer Trennwand bzw. einem Trenngehäuse zwischen dem Schöpfraum und dem teilweise mit öl gefüllten seitlich dazu liegendem Getrieberaum gelagert und mit Dichtorganen versehen sind.The invention relates to Roots compressors, preferably Roots vacuum pumps, the shafts of which at least on one side in a partition wall or a partition housing between the suction chamber and the partially oil-filled side to it are stored horizontally and provided with sealing elements.

BANK: DRESDNER BANK. HAMBURd. 4 030448 (BU 200 800 00) POSTSCHECK: HAMBURG 1476 07-200 (BLZ 200 100 201 TELEGRAMM: SPECHTZIESBANK: DRESDNER BANK. HAMBURd. 4 030448 (BU 200 800 00) POST CHECK: HAMBURG 1476 07-200 (BLZ 200 100 201 TELEGRAM: SPECHTZIES

9. Wälzkolbenverdichter nach Anspruch 2-8 dadurch gekennzeichnet, daß eine gemeinsame Auffüllbohrung für die Flüssigkeitspumpe und die Getrieberäume an dem Verdichter angeordnet ist.9. Roots compressor according to claim 2-8, characterized in that a common filling hole for the liquid pump and the gear rooms is arranged on the compressor.

OR5QINAL INSPECTEDOR5QINAL INSPECTED

Die Abdichtung zwischen Schöpfraum und Getriebe dient bei diesen Pumpen dazu einmal ein übertreten des Fördergases in den Getrieberaum zu verhindern - insbesondere bei Verdichtern, die gegen Überdruck arbeiten - und darüber hinaus um ein Eintreten des Öles aus dem Getrieberaum, das hier zur Schmierung der Zahnräder dient, in den Schöpfraum zu verhindern. Bekannt sind hier einfache Wellenabdichtungen in Form von Lippendichtungen, Rechteckringdichtung oder aber auch wie iri der erfindungsgemäßen Ausführung mittels Gleitringdichtungen.The seal between the pump chamber and the gearbox is used these pumps to prevent the conveying gas from entering the gear housing - especially in the case of compressors, that work against overpressure - and also to prevent the oil from entering the gear housing, the serves here to lubricate the gears, to prevent them from entering the pump chamber. Simple shaft seals are known here in the form of lip seals, rectangular ring seals or as in the embodiment according to the invention by means of mechanical seals.

Lippendichtungen sind wegen der geringen Temperaturbelastunc^ der Störanfälligkeit und Lebensdauer nur bei geringen Druckdifferenzen einsetzbar.Lip seals are because of the low temperature loadunc ^ the susceptibility to failure and service life can only be used with low pressure differences.

Rechteckdichtungen lassen noch einen geringen Gasaustausch zwischen Schöpfraum und Getriebraum zu, sind also nicht absolut dicht, und darüber hinaus wegen der begrenzten Werkstoffauswahl nicht immer gegen etwas aggressive Medien einsetzbar.Rectangular seals still allow a small amount of gas to be exchanged between the pump chamber and the gear chamber so not absolutely tight, and also not always against something because of the limited choice of materials aggressive media can be used.

Gleitringdichtungen dagegen bieten einen sehr hohen Dichtheitsgrad, sind in vielen auch chemisch beständigen Werkstoffausführungen verfügbar und besitzen eine hohe Lebensdauer, benötigen aber für den Betrieb Spülflüssigkeit, einmal zum Abführen der Reibungswärme und auch zum Aufbauen eines, wenn auch nur geringen Schmierfilmes zwischen den Gleitflächen. Bei bekannten Ausführungen wird zur Erzeugung und Aufrechterhaltung dieses Kühl- und Spülstromes für die Gleitringdichtungen das im Getrieberaum befindliche öl verwendet. Mittels einer separat zum Wälzkolbenverdichter aufgestellten Flüssigkeitspumpe wird es in einen gesonderten Kreislauf dem Seitenraum entnommen und wieder in den Wälzkolbenverdichter zurückgeführt an die Stelle der Gleitringdichtungen. Diese Ausführungsform ist aufwendig. Sie erfordert die Installation einer getrennten Flüssigkeitspumpe mit gesonderten Antrieb und dazu mindestens einer zusätzlichen Wellendichtung an der FlüssigkeitspumpeMechanical seals, on the other hand, offer a very high degree of tightness, are available in many also chemically resistant material versions and have a high Lifespan, but require flushing liquid for operation, once to dissipate the frictional heat and also to Build-up of a lubricating film, even if only a small one, between the sliding surfaces. With known designs is used to generate and maintain this cooling and flushing flow for the mechanical seals in the gearbox used oil. By means of a liquid pump set up separately from the Roots compressor it is removed in a separate circuit from the side chamber and back into the Roots compressor returned to the place of the mechanical seals. This embodiment is complex. It requires the installation of a separate liquid pump with a separate drive and at least one additional shaft seal on the liquid pump

ORiGiNAL INSPECTEDORiGiNAL INSPECTED

321321

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, hier eine wesentliche Vereinfachung zu schaffen, was erfindungsgemäß dadurch erreicht wird, daß man in bekannter Weise die Abdichtung mittels einer'Gleitringdichtung vornimmt und und daß darübernhinaus eine Flüssigkeitspumpe auf der Welle eines der Wälzkolben angeordnet ist und die Druckseite der Flüssigkeitspumpe direkt verbunden ist mit dem Gleitringdichtungsräumen-. Man spart auf diese Weise den vorher beschriebenen aufwendigen gesonderten Kreislauf mit außerhalb des Verdichters angeordneten Pumpe und Motor.The invention is based on the idea of creating a substantial simplification here, which according to the invention thereby what is achieved is that the seal is made in a known manner by means of a sliding ring seal and that in addition a liquid pump on the Shaft of one of the Roots pistons is arranged and the pressure side of the liquid pump is directly connected with the mechanical seal chambers. In this way, the previously described expensive separate circuit is saved with pump and motor arranged outside the compressor.

Weiter ist es zweckmäßig, wie erfindungsgemäß vorgeschlagen die Flüssigkeitspumpe als selbstansaugende Seitenkanalpumpe auszubilden. Der Vorteil dieser Ausführung ist darin zu sehen, daß diese Pumpe bei entsprechender Anordnung von Saug- und Druckschlitzen jederzeit in der Lage ist, das öl auch dann anzusaugen, wenn der Flüssigkeitsspiegel im Getrieberaum unterhalb der Flüssigkeitspumpe liegt. Bei Verwendung einer nicht selbstansaugenden Pumpe müßte man durch entsprechende Ventile auf Saug- oder Druckseite in den Zu- und Abführungsleitungen der Flüssigkeitspumpe dafür sorgen, daß in diese Flüssigkeitspumpe beim Stillstand des Wälzkolbenverdichters keine Luft eintreten kann, da sonst möglicherweise bei Wiederinbetriebnahme die Pumpe nicht in der Lage ist, aus einem tiefer gelegenen ölspiegel selbst anzusaugen und damit wieder funktionsfähig zu werdenIt is also expedient, as proposed according to the invention, to use the liquid pump as a self-priming side channel pump to train. The advantage of this design is to be seen in the fact that this pump with the appropriate arrangement of suction and pressure slots is able to suck in the oil at any time, even when the liquid level lies in the gear compartment below the liquid pump. When using a non-self-priming pump one would have to by means of corresponding valves on the suction or pressure side in the supply and discharge lines of the liquid pump ensure that no air can enter this liquid pump when the Roots compressor is at a standstill, otherwise the pump may not be able to pull from a lower oil level when it is started up again sucking in and thus becoming functional again

Wegen der teilweise doch erheblichen Erwärmung der Wälzkolbenverdichter hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Flüssigkeitspumpe nahe dem als Axiallager dienenden Lager anzuordnen, da in diesem Bereich nur geringfügige axiale Wärmeausdehnungen zu warten sind, selbst bei stärkerer \ Erwärmung des Verdichters.Because of the sometimes considerable warming of the Roots compressors it has proven to be advantageous to place the liquid pump close to the bearing serving as a thrust bearing to be arranged, since only slight axial thermal expansions have to be maintained in this area, even with greater \ Compressor heating.

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

Um eine möglichst gleichmäßige Verteilung für alle Gleitringdichtungen in der Pumpe zu erreichen, wird weiter gemäß Erfindung vorgeschlagen, in der Zuführung zu jeder Gleitringdichtung kurz vor Eintritt in den DichtungsraumIn order to achieve the most even distribution possible for all mechanical seals To achieve in the pump is further proposed according to the invention, in the supply to each Mechanical seal just before entering the seal chamber

eine Drossel anzuordnen. Diese Drossel kann in einer einfachen Blende bestehen. Durch die entsprechende Wahl des Durchmessers der öffnung kann man erreichen, daß die Druckverteilung in dem gesamten Zuführungssystem zwischen Flüssigkeitspumpe und Gleitringdichtungen nahezu konstant ist und daß durch die gleiche Wahl des Bohrungsdurchmessers in der Drossel auch alle Gleitringdichtungen gleichmäßig mit Flüssigkeit versorgt werden.to arrange a throttle. This choke can consist of a simple diaphragm. By choosing the The diameter of the opening can be achieved that the pressure distribution is almost constant in the entire supply system between the liquid pump and mechanical seals and that the same choice of bore diameter in the throttle means that all mechanical seals are uniform be supplied with fluid.

Da Wälzkolbenverdichter meistens beidseitig gelagert sind, ist es weiterhin erfindungsgemäß zweckmäßig, beide Getrieberäume im geodätisch unteren Bereich miteinander zu verbinden, damit ein Rückfluß eines Teiles des Öles vom zweiten Getrieberaum in den Getrieberaum, in dem die Flüssigkeitspumpe arbeitet, ermöglicht wird. Diese Verbindung kann innerhalb oder außerhalb der Pumpe vorgesehen sein.Since Roots compressors are usually mounted on both sides, it is also expedient according to the invention to have both gear chambers to connect with each other in the geodetically lower area, thus a return flow of part of the oil from the second Gear space in the gear space in which the liquid pump works, is made possible. This connection can be within or be provided outside the pump.

Zur Erhaltung eines gewissen nicht zu hohen Temperaturniveaus im ölkreislauf bzw. auch in den Getrieberäumen kann es notwendig sein, daß öl zum mindesten etwas zu kühlen, und es wird erfindungsgemäß hier vorgeschlagen, einen Wärmetauscher in eine außerhalb des Verdichtergehäuses verlaufende Verbindungsleitung des Verdichterölkreislaufes einen Wärmetausch anzuordnen.It may be necessary to maintain a certain temperature level that is not too high in the oil circuit or in the gear rooms be that oil at least to cool something, and it is proposed here according to the invention, a heat exchanger a heat exchange occurs in a connecting line of the compressor oil circuit that runs outside the compressor housing to arrange.

Als besondexe einfache und trotzdem sehr wirkungsvolle Form kann man erfindungsgemäß ein extern liegendes Verbindungsrohr mit entsprechenden Kühlrippen versehen. As a particularly simple and nevertheless very effective form, according to the invention, an externally located connecting pipe can be provided with appropriate cooling fins.

Bei Verwendung einer selbstansaugenden Seitenkanalpumpe wird erfindungsgemäß weiter vorgeschlagen, Saug- und Drucköffnung der Stufe im geodätisch oberhalb der Pumpenwelle liegenden Bereich anzuordnen. Dadurch wird gewährleistet, daß ausreichend Flüssigkeit in der Pumpe zurückbleibt und bei Inbetriebnahme des Wälzkolbenverdichters unmittelbar nach demWhen using a self-priming side channel pump, the invention further proposes a suction and pressure opening of the step in the area geodetically above the pump shaft. This ensures that sufficient Liquid remains in the pump and when the Roots compressor is started up immediately after

ORiGINAL INSPECTED COPY . · ·5ORiGINAL INSPECTED COPY. · · 5

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Einschalten auch die Gleitringdichtungen voll mit Spülflüssigkeit: beaufschlagt werden.Also switch on the mechanical seals full of flushing liquid: be applied.

Eine weitere besonders vorteilhafte und einfache Ausführung wird erfindungsgemäß darin gesehen, daß Auffüllbohrung für die Flüssigkeitspumpe - die ja in jedem Fall vor der ersten Inbetriebnahme mit Flüssigkeit zum mindesten teilweise gefüllt werden muß - und Auffüllbohrung für das Getriebegehäuse zusammengefaßt werden. Diese vorteilhafte Kombination läßt sich allerdings nur dann anwenden, wenn eine Seitenkanalpumpe als Flüssigkeitspumpe Verwendung findet, da dann in den Zu- und Abführungsleitungen dieser Pumpe keine entsprechenden Absperr- bzw. Rückschlagventile angeordnet werden, die nachher für den ordnungsgemäßen Betrieb der Flüssigkeitspumpe notwendig sind.Another particularly advantageous and simple embodiment is seen according to the invention that the filling hole for the liquid pump - which in any case is at least partially filled with liquid before the first start-up must be - and the filling hole for the gearbox housing must be combined. This beneficial combination can only be used, however, if a side channel pump is used as a liquid pump, because then no corresponding ones in the supply and discharge lines of this pump Shut-off or check valves are arranged, which afterwards for the proper operation of the liquid pump are necessary.

Anhand der beigefügten Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise erläutert.With reference to the accompanying drawings, the invention is exemplary explained.

Die Figur 1 zeigt einen schematischen Längsschnitt und die Figur 2 einen schematischen Querschnitt durch einen in vertikaler Richtung durchströmten Wälzkolbenverdichter mit beiseitiger Lagerung der Wellen.Figure 1 shows a schematic longitudinal section and the FIG. 2 shows a schematic cross section through a Roots compressor through which there is flow in the vertical direction two-sided storage of the shafts.

Es sind 1 und 2 die beiden Wellen, auf denen die Drehkolben 3 und 4 befestigt sind. Das Gehäuse 5 bildet zusammen mit den Drehkolben den Schöpfraum. Am Gehäuse 5 sind der Einlaßstutzen 6 und der Auslaßstutzen 7 angeordnet. Seitlich vom Gehäuse befinden sich Trennwände bzw. -gehäuse 8 und 9 mit den Lagern 10 und 11. Die Wellendurchführungen zwischen Schöpfraum und den Getrieberäumen 12 und 13 wird durch Gleitringdichtungen 14 und 15 abgedichtet. Auf der einen Verdichterwelle befindet sich erfindungsgemäß die Flüssigkeitspumpe 16.1 and 2 are the two shafts on which the rotary pistons 3 and 4 are attached. The housing 5 forms together with the rotary piston the pump chamber. The inlet connector 6 and the outlet connector 7 are arranged on the housing 5. Laterally from the housing there are partitions or housings 8 and 9 with the bearings 10 and 11. The shaft bushings between The pump chamber and the gear chambers 12 and 13 are provided with mechanical seals 14 and 15 sealed. On one compressor shaft According to the invention, the liquid pump 16 is located.

Der Saugstutzen der Flüssigkeitspumpe taucht in das Getriebeöl ein. Das öl wird Über Kanäle 17 und/oder äußere Rohrleitungen 18 den Gleitringdichtungsräumen zugeführt.The suction nozzle of the liquid pump is immersed in the gear oil. The oil is via channels 17 and / or external pipelines 18 supplied to the mechanical seal chambers.

ORIGHMAL INSPECTED COPY • · · οORIGHMAL INSPECTED COPY • · · ο

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Die beiden Getrieberäume sind durch Rohrleitungen oder Kanäle 19 miteinander verbunden, damit ein Ausgleich der Flüssigkeitsspiegel in beiden Getrieberäumen erfolgen kann.The two gear chambers are connected to one another by pipelines or channels 19 so that the liquid level is equalized can be done in both gear rooms.

In den Flüssigkeitskreislauf kann ein Wärmeaustauscher und auch ein ölvorratsbehälter eingeschaltet werden. In der Figur 1 ist der Wärmeaustauscher bzw. der ölvorratsbehälter schematisch mit der Bezeichnung 20 in eine Rohrleitung eingezeichnet, ohne damit eine besondere Lage angeben zu wollen.A heat exchanger and also an oil reservoir can be switched into the liquid circuit. In the figure 1 the heat exchanger or the oil reservoir is shown schematically with the designation 20 in a pipeline, without wanting to indicate a particular location.

Zweckmäßigerweise wird das öl den Dichtungen auf deren Getriebeseite zugeführt, damit es den Getrieberäumen frei zufließen kann und ein für die Kühlung ausreichender Strom vom Getrieberaum 13 über den Kühler 20 zum Getrieberaum 12 und damit zur Saugseite der Pumpe 16 zurückfließt.Appropriately, the oil is the seals on their gear side supplied so that it can flow freely to the gear rooms and a sufficient current for cooling from the Gear room 13 via the cooler 20 to gear room 12 and so that it flows back to the suction side of the pump 16.

Claims (8)

Jatentanspottehe.» -^ Jatentanspottehe . " - ^ Wälzkolbenverdichter, vorzugsweise Wälzkolbenvakuumpumpe deren Wellen mindestens einseitig in einer Trennwand bzw. einem Trenngehäuse zwischen dem Schöpfraum und dem teilweise mit öl gefüllten seitlich dazu liegendem Getrieberaum gelagert und mit Dichtorganen versehen sind dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung zwischen Sphöpfraum und Getrieberaum in an sich bekannterweise durch Gleitringdichtungen erfolgt und daß eine Flüssigkeitspumpe auf der Welle eines Wälzkolbens angeordnet ist und die Druckseite der Flüssigkeitspumpe direkt verbunden ist mit den Gleitringdichtungsräumen.Roots compressor, preferably Roots vacuum pump Waves at least on one side in a partition wall or a partition housing between the pump chamber and the partially with oil filled gear space lying to the side and provided with sealing elements are characterized in that the seal between Sphöpfraum and transmission space in itself known to take place by mechanical seals and that a liquid pump is arranged on the shaft of a Roots piston and the pressure side of the liquid pump is directly connected to the mechanical seal chambers. 2. Wälzkolbenverdichter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, d£ die Flüssigkeitspumpe als selbstansaugende Seitenkanalpumpe ausgebildet ist.2. Roots compressor according to claim 1, characterized in that d £ the liquid pump is designed as a self-priming side channel pump. 3. Wälzkolbenverdichter nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitspumpe nahe an dem als Axiallager dienenden Lager angeordnet ist.3. Roots compressor according to claim 1 or 2, characterized in that that the liquid pump is arranged close to the bearing serving as a thrust bearing. 4. Wälzkolbenverdichter nach Anspruch 1-3 dadurch gekennzeichnet daß in der direkten Verbindung zwischen.Druckseite der Flüssigkeitspumpe und den Gleitringdichtungsräumen jeweils eine Drosse kurz vor den Dichtungsräumen angeordnet ist.4. Roots compressor according to claims 1-3, characterized that in the direct connection between the pressure side of the liquid pump and the mechanical seal chambers each have a throttle is arranged just in front of the sealing chambers. 5. Wälzkolbenverdichter nach Anspruch 1-4 dadurch gekennzeichnet daß'bei beidseitig gelagerten Wälzkolben die beiden Getrieberad miteinander verbunden sind.5. Roots compressor according to claims 1-4, characterized in that the two gear wheels are mounted on both sides of the roots are connected to each other. 6. Wälzkolbenverdichter nach Anspruch 1-5 dadurch gekennzeichnet daß in einer außerhalb des Verdichtungsgehäuse verlaufenden Vei bindungsleitung des Verdichterölkreislaufes ein Wärmetauscher a ordnet ist.6. Roots compressor according to claims 1-5, characterized in that in a Vei extending outside of the compression housing connecting line of the compressor oil circuit a heat exchanger a is arranged. 7. Wälzkolbenverdichter nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmetauscher ein mit Rippen versehenes Verbindungsrohx verwendet wird.7. Roots compressor according to claim 6, characterized in that a connection tube provided with ribs is used as a heat exchanger is used. 8. Wälzkolbenverdichter nach Anspruch 2-7 dadurch gekennzeichnet daß Saug- und Drucköffnung der Flüssigkeitspumpe geodätisch obe halb des Wellenbereiches für diese Pumpe angeordnet sind. or.QV 8. Roots compressor according to claim 2-7, characterized in that the suction and pressure opening of the liquid pump are arranged geodetically above half of the shaft area for this pump. or . QV INCOMPLETE DOCUMENT 6AQORIG1NAL1 INCOMPLETE DOCUMENT 6AQORIG 1 NAL 1
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