DE3321718A1 - Waelzkolbenpumpe - Google Patents

Description

ARTHUR PFEIFFER VAKUUMTECHNIK WETZLAR GMBH Wä1zkolbenpumpe

Die Erfindung betrifft eine Wälzkolbenpumpe mit zwei oder mehr Rotoren in einem Gehäuse.

Bei bekannten Wälzkolbenpumpen rotieren zwei oder mehr Rotoren aus Stahl oder Grauguß in einem Pumpengehäuse. Das Pumperigehäuse besteht ebenfalls aus Stahl oder Grauguß. Auch Ausführungen aus Aluminium sind bekannt. Unter gegenläufiger Rotation erfolgt ein Aufeinanderabwickeln der Metallrotoren ohne gegenseitige Berührung bei gleichzeitiger linien- oder flächenförmiger Abdichtung der Saugseite gegenüber der Ausstoßseite. Diese Bewegung wird durch Getriebe bewirkt, die sich in einem besonderen Gehäuse, welches am Pumpengehäuse angeflanscht ist, befinden. Die Rotoren sind auf beiden Seiten gelagert. Die Getriebe befinden sich außerhalb der Lagerung auf den Wellenenden der Rotoren.

Derartig aufgebaute Wälzkolbenpumpen weisen im allgemeinen, besonders jedoch in speziellen Anwendungsfällen, große Nachteile auf. Zum Beispiel kommt es vor, daß bei übermäßiger Wärmebelastung, bei Einklemmen von Fremdkörpern oder bei Verstellung der Getriebezahnräder sich die Rotoren berühren oder Berührung zwischen Rotoren und Pumpengehäuse auftritt. Dabei kommt es zur Funkenbildung und zu sehr .starker örtlicher Erwärmung, was ein Verschweißen der Rotoren untereinander oder der Rotoren mit dem Pumpengehäuse zur Folge haben kann. Besonders kritisch wird es, wenn sich im Pumpengehäuse explosive Gase oder Gasgemische befinden. Die Funkenbildung oder auch starke örtliche Erhitzug kann zur Explosiion und so zur Zerstörung der Pumpe oder gar zu noch größeren Schäden führen.

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Ein weiterer Nachteil besteht bei Rotoren aus Metallwerkstoffen in ihrer großen Masse. Die damit verbundenen hohen Trägheitsmomente erfordern beim Hochlauf beträchtliche Drehmomente. Zusätzliche Probleme treten bei der Drehzahlregelung und bei der Beseitigung von Umwuchten auf-. Weiterhin ist aus Gründen der Festigkeit der Rotoren eine bestimmte Wandstärke der Taille nötig/ wodurch der Schöpfraum der Pumpe eingeschränkt wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Wälzkolbenpumpe vorzustellen, deren spezifisches Saugvermögen, d.h. Saugvermögen, bezogen auf die Masse der Pumpe und auf ihren Raumbedarf, gegenüber den herkömmlichen Konstruktionen erheblich verbessert ist. Vor allem wird aber eine höhere Betriebssicherheit angestrebt, insbesondere dann, wenn explosive Gase gepumpt werden. Dazu muß verhindert werden, daß es bei Berührung der Rotoren untereinander oder bei Berührung der Rotoren mit dem Gehäuse zu Funkenbildung kommt.

Eine Lösung dieser Aufgabenstellung darf keine sonstigen Nachteile für den Pumpenbetrieb mit sich bringen. Dies bedeutet u.a., daß die Eigenschaften der verwendeten Werkstoffe den hohen Anforderungen, die durch den Betrieb und den Einsatz der Pumpe gegeben sind, genügen müssen.

Die Aufgabe wird bei der erfindunsgemäßen Pumpe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Um die Eigenschaften der Wälzkolbenpumpe als Vakuumpumpe zu verbessern, werden Werkstoffe mit niedriger Entgasungsrate gewählt. Kunststoff mit Füllmaterial aus Faserwerkstoff oder auch Faser-Verbundmaterial in Wickeltechnik hergestellt, eignen sich als Werkstoffe für die Rotoren, die den in der Aufgabenstellung geforderten Anforderungen entsprechen. Auch das Pumpengehäuse kann aus nichtmetallischen Werkstoffen hergestellt werden.

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Bei Berührung der Rotoren untereinander oder bei Berührung von Rotoren und Gehäuse kommt es nicht zur Funkenbildung, wodurch das Fördern von explosiven Medien ermöglicht wird. Um statische elektrische Aufladungen, die ebenfalls zur Funkenbildung führen können, zu vermeiden, können die verwendeten Werkstoffe zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit mit einem elektrisch leitenden Füllstoff, z.B. Kohlenstoff angereichert werden. Die verwendeten Werkstoffe sind chemisch beständig gegenüber den zu fördernden Medien, insbesondere gegenüber Kohlenwasserstoffen und Wasserdampf und gegenüber Temperatüren von mehr als 200⁰C, Ebenso werden die Festigkeitseigenschaften und die Form der Rotoren nicht beeinflußt. Geringere Dichte der verwendeten Werkstoffe haben kleinere Trägheitsmomente der Rotoren zur Folge, wo durch der Hochlauf erleichtert wird. Probleme, die beim Auswuchten der Rotoren oder bei der Drehzahlregelung auftreten können, werden werden weitgehend vermieden.

Die geringere Dichte der Rotorwerkstoffe bringt außerdem den Vorteil, daß diese eine Form mit einem besseren volumetrischen Wirkungsgrad erhalten können. Das Verhältnis von Rotordurchmesser D und Achsabstand a kann größer gewählt werden, als es seither möglich war. Dadurch wird die Taille der Rotoren schmaler, wodurch der Schöpfraum vergrößert wird.

Das Verhältnis von Saugvermögen und Raumbedarf der Pumpe wird zusätzlich verbessert, indem die Rotoren und die Zahnräder zwischen den Lagern angeordnet sind. Dadurch ist ein kompakterer.Bau der Pumpe möglich und es ergibt sich für den Antriebsrotor ein sehr kurzer Hebelarm zum Lager. Die Tatsache, daß Gehäuse und Getrieberaum aus einem Teil bestehen, ermöglicht eine gegenüber herkömmlichen Konstruktionen günstigere Fertigung.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen . - -

Fig.l WaIzkolbenpumpe im Schnitt senkrecht zu den Rotoren Fig.2 Wälzkolbenpumpe im Schnitt parallel zu den Rotoren

Innerhalb des vom Pumpengehäuse 7 gebildeten Schöpfraumes 8 befinden sich die beiden Rotoren 1 und 2. Die Rotorwellen sind mit 3 und 4 bezeichnet. Sie rotieren in den Lagern 5 und 6. Die Rotorwelle 3 wird z. B. über Keilriemen angetrieben. Der Antrieb der Rotorwelle 4 erfolgt über die Getrxebezahnräder 11 und 12. Diese sind im Getrieberaum 13 untergebracht.

Die beiden Rotoren drehen sich gegenläufig im Schöpfraum 8. Dabei wird das zu fördernde Medium von der Ansaugseite 9 zur Ausstoßseite 10 befördert.

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Claims (1)

1. ARTHUR PFEIFFER Vakuumtechnik Wetzlar GmbH Wälzkolbenpumpe

   Patentansprüche:

   Wälzkolbenpumpe mit zwei oder mehr Rotoren in einem Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens 1 Rotor aus nicht-metallischem Werkstoff besteht, welcher gegenüber Kohlenwasserstoffen, Wasserdampf und Temperaturen von mehr als 200⁰C chemische Beständigkeit, Formbeständigkeit und Beständigkeit der mechanischen Festigkeit aufweist und dessen Ausdehnungskoeffizient gleich oder kleiner ist als der Ausdehnungskoeffizient des Werkstoffes, aus dem das Gehäuse besteht.

   Wälzkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstoffe, aus denen die Rotoren bestehen, eine Entgasüngsrate vo]
   Vakuum aufweisen.

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   Entgasungsrate von weniger als 1 . 10 mbar . l/s im

   3. Wälzkolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Rotoren aus Kunststoff mit Füllmaterial aus Faserwerkstoff bestehen.

   4. Wälzkolbenpumpe nach, Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Rotoren aus Faserverbundmaterial in Wickeltechnik hergestellt sind.

   5. Wälzkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 - 4_t dadurch gekennzeichnet, daß die nicht-metallischen Werkstoffe, aus denen die Rotoren hergestellt sind, zur Vermeidung von statischen, elektrischen Aufladungen mit einem elektrisch leitenden Füllstoff, z. B. Kohlenstoff angereichert sind.

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   6. Wälzkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von
   Rotordürchmesser D und Ächsabstand a größer als
   ist. ·

   7. Wälzkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoren (2,3) und die Zahnräder (11,12) zwischen den Lagern (5,6) angeordnet sind.

   8. Wälzkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse vom Schöpfraum (8) und Getrieberaum (13) aus einem Teil bestehen.

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