-
Drehsch ieber-Vakuumpume
-
Die Erfindung betrifft eine Drehschieber-Vakuumpumpe mit einem Gehäuse,
das einen zylindrischen Innenraum aufweist, einem in diesem Innenraum exzentrisch
gelagerten Rotor, dessen in Schieberschlitzen angeordnete Schieber radial nach außen
gedrückt werden, einer Eintritts- und einer Austrittsöffnung für das zu fördernde
Medium, insbesondere Gas, zwischen denen ein Arbeitsraum im Innenraum des Gehäuses
liegt.
-
Bei derartigen Drehschieber-Vakuumpumpen wird das zu fördernde Medium,
insbesondere Gas, über die Eintrittsöffnung angesaugt, verdichtet und aus dem Arbeits-
bzw. Verdichtungsraum über die Austrittsöffnung ausgestoßen. Die im betrieblichen
Einsatz evakuierten Medien, insbesondere Gase, werden oft mit hohen Temperaturen
durch die Pumpe gefahren.
-
Dies hat zur Folge, daß die innenliegenden Pumpenteile hohen thermischen
Belastungen ausgesetzt sind. Hinzu kommt die durch den Betrieb eigenerzeugte Wärme
beim Verdichten der Gase und durchauftretende Reibungen.
-
Überhöhte thermische Belastungen sind für die Pumpe sowie für viele
Arbeitsprozesse äußerst schädlich. Sie führen zu
Veränderungen in
den Schieberspielen, Längsspielen und im Radialspiel. Alle diese vorgegebenen Spiele
haben einen relativ engen Tolerenzbereich und sind deshalb für ein gutes Funktionieren
der Pumpe sowie für ein gutes Vakuum sehr wichtig. Ein Verklemmen der Schieber in
den Schieberschlitzen des Rotors sowie ein Verklemmen des Rotors im Radialspiel
bzw. Längsspiel führt zwangsläufig zum Blockieren der Maschine. Ein weiterer entscheidend
wichtiger Punkt ist die sogenannte "Verkokung" des Schmieröls. Bei überhöhten Temperaturen
verbrennt das Ö1, und die Rückstände (Ö1, Kohle) führen zur Verklemmung der Schieber.
Unkontrollierbare Temperaturen sind auch schädlich für die zu evakuierenden Gase
selbst. Je nach Eigenart der Gase kann es zur Kondensatbildung oder zur Polymerisation
innerhalb der Pumpe kommen.
-
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Drehschieber-Vakuumpumpe
der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der auch bei hohen thermischen Belastungen
der Pumpeninnenteile eine einwandfreie Schmierung, insbesondere der Schieber, erzielt
wird.
-
Diese Aufgabe wird bei der Drehschieber-Vakuumpumpe der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rotor einen Hohlraum aufweist, in den
über eine Einlaßleitung in einer an einer Maschinenseite vorgesehenen
Dreheinführung
mittels eines in den Hohlraum ragenden Rohres ein Kühlmittel eingeleitet ist, das
über eine in der Dreheinführung vorgesehene Auslaßleitung herausgeführt wird und
daß ein Schmiermittel, welches an der gleichen Maschinenseite, an der die Dreheinführung
vorgesehen ist, durch die Rotor lagerung an dieser Maschinenseite eingeleitet wird
und über um den Hohlraum im Rotor angeordnete Verteilerkanäle in die unter den Schiebern
befindlichen Bodenräume der Schieberschlitze zugeführt ist.
-
In vorteilhafter Weise wird bei der Erfindung erzielt, daß der Rotor
einen Kühlraum in seinem Innern aufweist, durch den ein Kühlmittel strömt, wodurch
die Rotorwandung, in welcher die Verteilerkanäle für das Schmiermittel, insbesondere
Schmieröl, zu den Bodenräumen der Schieberschlitze geführt ist, gekühlt wird. Hierdurch
wird eine Überhitzung des Schmieröls vermieden. Dieses Schmieröl wird unter Druck
in die Bodenräume der Schieberschlitze eingebracht, so daß das Öl auch zwischen
den Schiebern und den Wänden der Schieberschlitze vorhanden ist und das von dort
in den Arbeitsraum der Pumpe gelangende Öl durch nachgebrachtes Öl immer wieder
ersetzt wird.
-
Auf diese Weise wird eine ständige Spülung in den zu schmierenden
Räumen, insbesondere in den Schieberschlitzen,
erzielt. Rückstände
werden dabei mitgespült und aus dem Arbeitsraum der Pumpe ausgetragen. Das zugeführte
01 wird im Rotorkörper gekühlt, weil das Kühlmittel im Rotor innern dem Rotorkörper
Wärme entzieht und diese Wärme durch die erste Dreheinführung nach außen transportiert.
Als Kühlmittel eignet sich z.B. Wasser. Das Kühlmittel kann im Kreislauf über eine
Pumpe oder im Schwerkraftprinzip transportiert werden.
-
Bei der Drehung des Rotors treten Fliehkräfte auf, die auf die Schieber
wirken, wodurch die Schieber radial nach außen gedrückt werden.
-
Die Dreheinführung für das Kühlmittel läßt sich an der einen Stirnseite
des Gehäuses bevorzugt in Höhe der Achse des Rotors anordnen. Die Dreheinführung
besitzt einen bekannten Aufbau und ist auf dem Markt erhältlich.
-
Eine raumsparende Anordnung bei der Zuführung des Kühlmittels über
die Dreheinführung läßt sich dadurch erzielen, daß das Rohr, insbesondere Syphonrohr,
durch eine axiale Bohrung in der an den Rotor angeformten und durch die eine Stirnseite
des Gehäuses nach außen ragenden Rotorwelle in den Hohlraum des Rotors geführt wird.
-
Das Herausführen des Kühlmittels kann aus dem Hohlraum so erfolgen,
daß zwischen dem Syphonrohr und der Bohrung in der Rotorwelle ein Zwischenraum vorhanden
ist, der in die in der Dreheinführung vorhandene Auslaßleitung mündet.
-
Eine Kühlwirkung auf das Schmieröl läßt sich vorteilhafterweise dadurch
unterstützen, daß die mit den Bodenräumen in den Schieberschlitzen verbundenen Verteilerkanäle
im Rotorkörper in konstanten Winkelabständen voneinander verteilt um den mit dem
Kühlmittel beaufschlagten Hohlraum im Rotor angeordnet sind. In bevorzugter Weise
erstreckten sich dabei die Verteilerkanäle parallel zu dem als Kühlraum ausgebildeten
zylindrischen Hohlraum im Rotor.
-
Dadurch, daß das Schmiermittel und das Kühlmittel von einer Maschinenseite
her in die Pumpe eingeleitet werden, wird eine freie Pumpenseite geschaffen, wodurch
die Wartung, insbesondere der Schieberwechsel und die Rotor- und Zylinderlaufbahnkontrolle
erleichtert wird.
-
Falls es erforderlich ist, daß das Schmiermittel für die Lagerung
des Rotors bzw. der Rotorwelle und für die Lagerung der Schieber verschieden sein
müssen, beispielsweise bei einem Einsatz der Pumpe in bestimmten chemischen Prozessen,
kann das Schmiermittel durch eine die Rotorwelle umfassende
Wellendichtung
und durch die Rotorwelle den Verteilerkanälen im Rotor zugeführt werden. Hierzu
eignet sich in vorteilhafter Weise eine aus zwei Wellendichtringen gebildete Wellendichtung,
welche zwischen sich einen die Rotorwelle umfassende Ringraum bilden, in den die
durch das Gehäuse geführte Schmiermittelzuführung einmündet und von dem die Schmiermittelführungskanäle
in der Rotorwelle zu den Verteilerkanälen im Rotor wegführen.
-
Es ist jedoch auch möglich, daß das Schmiermittel für die Schieber
die Lagerung der Rotorwelle durchflutet. Um bei dieser Ausführungsform den Axialspalt
zwischen Rotor und Gehäuseinnenwand bzw. Deckelinnenwand zur Vermeidung von Leckverlusten
abzudichten, kann ein Gleitring federnd gegen die entsprechende Rotorstirnseite
gedrückt werden.
-
In den beiliegenden Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt. Anhand dieser Figuren wird die Erfindung nochnäher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Drehschieber-Vakuumpumpe;
Fig. 2 einen Querschnitt durch das in der Fig.l dargestellte Ausführungsbeispiel
entlang der
Schnittlinie II-II, und Fig. 3 einen Längsschnitt durch
ein weiteres Ausführungsbeispiel.
-
Die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele einer Drehschieber-Vakuumpumpe
besitzen ein Gehäuse 1 mit einem zylindrischen Innenraum, in welchem ein Rotor 2
exzentrisch gelagert ist. An den beiden Stirnseiten ist das zylindriche Gehäuse
1 geschlossen durch seitliche Verschlußdeckel 3. Der Rotor 2 ist in diesen Deckeln
3 gelagert. Der Rotor 2 besitzt mehrere Schieber 4, die in Schieberschlitzen angeordnet
sind.
-
Die Schieber 4 erstrecken sich in den Schieberschlitzen radial nach
außen und sind bei den dargestellten Ausführungsbeispielen in gleichen Winkelabständen
voneinander um die Rotorachse angeordnet. Die dargestellten Ausführungsbeispiele
besitzen sechs Schieber. Der Antrieb des Rotors 2 erfolgt über einen Motor, bevorzugt
über einen Elektromotor, der nicht näher dargestellt ist.
-
Das zu pumpende Medium wird über eine Eintrittsöffnung in einem am
Gehäuse 1 angeformten Eintrittsflansch 20 in Richtung eines Pfeiles A (Fig.2) angesaugt.
In einem Arbeitsraum 21 bzw. Verdichtungsraum wird das angesaugte Medium verdichtet
und über eine in einem an das Gehäuse 1 angeformten
Austrittsflansch
22 vorgesehene Austrittsöffnung in Richtung eines Pfeiles B (Fig. 2) ausgestoßen.
-
Das Gehäuse 1 sowie die seitlichen Deckel 3 können hohl ausgebildet
sein und ein Kühlmittel 23, insbesondere Kühlflüssigkeiten aufweisen, das an ein
nicht näher dargestelltes Kühlsystem angeschlossen ist. Das Kühlmittel 23 kann in
die Hohlräume des Gehäuses 1 und der Deckel 3 eingebracht und von dort wieder wegtransportiert
werden.
-
Der Rotor 2 des dargestellten Ausführungsbeispiels besitzt einen zylindrischen
Hohlraum 11, welcher über ein in diesen Hohlraum 11 ragendes als Syphonrohr 6 ausgebildetes
Rohr mit einem Kühlmittel beaufschlagt wird. Das über das Syphonrohr 6 in den zylindrischen
Hohlraum 11 eingebrachte Kühlmittel fließt in Richtung der in der Fig. 1 dargestellten
Pfeile durch den zylindrischen Hohlraum 11 und wird aus dem Hohlraum 11 wieder entfernt.
Dabei wird dem Rotorkörper Wärme entzogen.
-
Zum Einbringen des Kühlmittels in den Hohlraum 11 dient eine Dreheinführung
5 bekannter Bauart. Diese Dreheinführung 5 besitzt eine Einlaßleitung 12 und eine
Auslaßleitung 13. Die Einlaßleitung 12 ist an das Syphonrohr *6 angeschlossen. Die
Dreheinführung 5 besitzt einen Anschlußstutzen 24,.der in das
vordere
Ende einer an dem Rotor 2 in Form eines Zapfens 17 angeformten Rotorwelle ragt.
Dieser Zapfen 17 kann der Lagerzapfen für den Rotor 2 im stirnseitigen Deckel 3
sein.
-
Beim Ausführungsbeispiel der Fig.l und 2 ist der Zapfen 17 dicht am
Anschlußstutzen 24 gelagert und kann sich gegenüber diesem drehen. Durch eine Bohrung
16, die in den Zapfen 17 eingeformt ist, ragt das Syphonrohr 6 in den Hohlraum 11.
Das Syphonrohr 6 ist im Kopf der Dreheinführung 5 an die Einlaßleitung 12 angeschlossen.
-
Zum Herausführen des Kühlmittels aus dem Hohlraum-ll ist zwischen
der Wandung der Bohrung 16 und dem Außenmantel des Syphonrohres 6 ein Zwischenraum
25 vorgesehen, durch den das Kühlmittel in die Auslaßleitung 13 der Dreheinführung
5 gelangt.
-
Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die
Schmiermittelzuführung für die Schieber 4 getrennt von der Lagerung (Wälzlager 35)
der Rotorwelle.
-
Hierzu ist eine aus zwei Wellendichtringen 29 und 30 gebildete Wellendichtung
26 vorgesehen, die einen die Rotorwelle 17 umfassenden Ringraum 19 aufweist. Dieser
Ringraum 19 wird gebildet zwischen den beiden Wellendichtringen 29 und 30. In den
Ringraum 19 mündet eine Bohrung 17, welche sich durch eine
Lagerbuchse
18, in welcher die Rotorwelle 17 gelagert ist, erstreckt. In der Rotorwelle 17 ist
bzw. sind eine oder mehrere radiale Zuführkanäle 27 vorgesehen. Diese stehen in
Verbindung mit dem Ringraum 19. Ferner sind in der Rotorwelle 17 axiale Zufuhrkanäle
28 vorgesehen. Es kann sich hierbei auch um einen einzelnen Zufuhrkanal handeln,
beispielsweise um einen ringförmigen Zufuhrkanal in der Rotorwelle. Der bzw.
-
die axialen Zufuhrkanäle 28 werden beim dargestellten Ausführungbeispiel
der Fig. 1 gebildet zwischen der Innenwand eines hohlen Lagerzapfens 31, welcher
Bestandteil der Rotorwelle 17 ist, und dem Mantel eines dicht in den hohlen Lagerzapfen
31 eingeschobenen Hohlzylinders 32. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind
in der Mantelfläche des Hohlzylinders 32 entsprechende Ausnehmungen vorgesehen,
die den axialen Zufuhrkanal bzw. die axialen Zufuhrkanäle 28 in der Rotorwelle 17
bilden. Es ist jedoch auch möglich, daß diese Ausnehmungen in der Innenwand 16 des
hohlen Lagerzapfens 31 vorgesehen sind.
-
Wie aus der Fig. 1 zu ersehen ist, steht der axiale Zufuhrkanal 28
mit den Verteilerkanälen 15 im Rotor 2 in Verbindung.
-
Zwischen der Innenwand des Hohlzylinders 32 und dem Syphonrohr 6 ist
ein Zwischenraum 25 gebildet, der mit der Rückführleitung
13 in
der Dreheinführung 5 in Verbindung steht.
-
Durch diesen Zwischenraum 25 wird das Kühlmittel aus dem Hohlraum
11 des Rotors 2 wieder nach außen gebracht.
-
Durch die Bohrung 7 in der Lagerbuchse 18 des seitlichen Deckels 3,
an welchem die Dreheinführung 5 vorgesehen ist, wird Schmiermittel, z.B. Schmieröl
über den die Rotorwelle 17 umfassenden Ringraum 19 der Wellendichtung 26, den radialen
und axialen Zuführkanälen 27 und 28 in der Rotorwelle 17 in die Verteilerkanäle
15 und von dort in die Bodenräume 14 der Schieberschlitze im Rotor 2 unter Druck
eingebracht.
-
Die Verteilerkanäle 15 erstrecken sich durch den Rotorkörper und liegen
parallel zum zylindrischen Hohlraum 11. Die Verteilerkanäle 15 sind in gleichen
Winkelabständen voneinander um den Hohlraum lt verteilt, so daß eine möglichst effektive
Kühlwirkung auf das Schmieröl ausgeübt wird.
-
Das zugeführte Schmieröl wird unter Druck in die Bodenräume 14 der
Schieberschlitze eingedrückt und gelangt entlang der Wände der Schieberschlitze
in den Arbeitsraum 21 der Pumpe.
-
Dabei werden mögliche Ablagerungen von Feststoffen durch den Fluß
des Schmieröls in den Gasstrom der Pumpe befördert und ausdem Arbeitsraum 21 ausgespült.
Durch die Kühlung des Rotors 2 und die damit verbundene Kühlung des durch den
Rotor
2 zugeführten Schmieröls wird die Bildung von Ölrückständen aufgrund von "Verkokung"
oder Einwirkung überhöhter Temperaturen verhindert. Es wird damit eine einwandfreie
Schmierung der Schieber 4 in den Schieberschlitzen des Rotors 2 erzielt.
-
Die Drehschieber-Vakuumpumpe nach dem zweiten Ausführungsbeispiel,
das in der Fig. 3 dargestellt ist, besitzt im wesentlichen den gleichen Aufbau wie
das in der Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel. Lediglich die Zuführung des
Schmieröls erfolgt beim zweiten Ausführungsbeispiel derart, daß auch die Lagerung
bzw. das Wälzlager 35 vom Schmiermittel für die Schieber 4 durchströmt wird. Durch
das Wälzlager 35 ist die Rotorwelle 17 gegenüber der Lagerbuchse 18 unter Bildung
eines ringförmigen Zwischenraumes 37 zwischen einem Teil der Mantelfläche der Rotorwelle
17 und der Innenwand der Lagerbuchse 18 abgestützt. Zur Abdichtung der Stirnseite
des Rotors gegen die Gehäuseinnenwand bzw. Innenwand des Verschlußdeckels 3 ist
ein Gleitring 33 vorgesehen, der mit Hilfe einer Feder 38 gegen die Stirnfläche
des Rotors 2 gedrückt wird. Die Feder 38 stützt sich über eine Hülse 34 gegen den
Außenring des Wälzlagers 35 ab. In der Hülse 34 ist eine Bohrung 36 vorgesehen,
durch welche das Schmiermittel aus der Bohrung 7 in den ringförmigen Zwischenraum
37 gelangt. Der ringförmige Zwischenraum 37 steht in Verbindung mit dem Wälzlager
35,
so daß das Schmieröl auch das Wälzlager 35 durchdringen kann.
-
Ferner steht der ringförmige Zwischenraum 37 in Verbindung mit den
Verteilerkanälen 15, welche radial innerhalb des Gleitringes 33 in den ringförmigen
Zwischenraum 37 münden.
-
Die Rückführung des Kühlmittels aus dem Hohlraum 11 erfolgt bei dem
in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeipiel durch den Zwischenraum 25, welcher
als Bohrung in der Rotorwelle 17 ausgebildet ist. Dieser Zwischenraum 25 steht wie
beim ersten Ausführungsbeispiel mit der Auslaßleitung 13 in der Dreheinführung 5
in Verbindung.