DE3340198A1 - Oil-sealed sliding-vane rotary vacuum pump with drive motor in a housing - Google Patents

Oil-sealed sliding-vane rotary vacuum pump with drive motor in a housing

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Abstract

The invention describes a sliding-vane rotary vacuum pump in which the pump system and the electric drive motor are located in a housing and are covered with oil. In addition to the drive motor, the pump shaft is also fitted with an electric generator. This generator supplies signals which control an automatic switch-off mechanism, by means of which a start-up condenser is switched off when a rotational speed is reached at which the break-down torque of the drive motor is exceeded.

Description

— Tf —- Tf -

ARTHUR PFEIFFER VAKUUMTECHNIK WETZLAR GMBHARTHUR PFEIFFER VAKUUMTECHNIK WETZLAR GMBH

ölgedichtete Drehschiebervakuumpumpe mit Antriebsmotor in einem Gehäuseoil-sealed rotary vane vacuum pump with drive motor in one housing

Die Erfindung betrifft eine ölgedichtete Drehschiebervakuumpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, bei der zur Optimierung des Antriebsmotors der Anlaufkondensator nach Überschreiten des Kippmomentes abgeschaltet wird.The invention relates to an oil-sealed rotary vane vacuum pump according to the preamble of claim 1, at which switches off the starting capacitor to optimize the drive motor after the breakdown torque is exceeded will.

In der DE OS 26 20 375 wird eine Drehschiebervakuumpumpe beschrieben, die mit Öl abgedichtet ist und durch einen direkt gekuppelten Antriebsmotor angetrieben wird. Dabei sind das Pumpsystem und der elektrische Antriebsmotor in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, welches soweit mit öl gefüllt ist, daß beide Aggregate im öl laufen. Zur Überwachung der Drehzahl ist auf der Pumpenwelle zusätzlich ein elektrischer Generator angebracht.In DE OS 26 20 375 a rotary vane vacuum pump is described which is sealed with oil and by a directly coupled drive motor is driven. This includes the pumping system and the electric drive motor housed in a common housing which is filled with oil to such an extent that both units are in the oil to run. An electric generator is also attached to the pump shaft to monitor the speed.

Für den Hochlauf der Pumpe wird allein schon zur Beschleunigung der rotierenden Teile ein höheres Drehmoment benötigt als dies für den Betrieb bei Nenndrehzahl der Fall ist, Wenn aber das Pumpsystem und der Antriebsmotor wie im hier beschriebenen Falle völlig von öl überdeckt sind und somit alle rotierenden Teile im Öl laufen, ist ein beträchtlichesFor the pump to run up, a higher torque is required to accelerate the rotating parts than is the case for operation at nominal speed, but if the pumping system and the drive motor as in here are completely covered by oil and thus all rotating parts run in the oil, is a considerable case

zusätzliches Drehmoment für den Hochlauf notwendig, um die Zähigkeit des Öles zu überwinden.additional torque required for run-up in order to overcome the viscosity of the oil.

Dies macht sich noch verstärkt im kalten Zustand bemerkbar, wenn die Zähigkeit des Öles besonders groß ist. Einen Antriebsmotor, insbesondere einen Wechselstrommotor, nur für die kurze Zeitspanne des Hochlaufes auszulegen, würde eine starke Überdimensionierung, bezogen auf den Dauerbetrieb der Pumpe, bedeuten. Neben den Nachteilen einer räumlich ungünstigeren Bauweise, höheren Kosten, gesteigertem Energieverbrauch und größerer Lärmbelästigung tritt hierbei besonders des Problem einer zu großen Wärmeentwicklung auf. Mit Rücksicht auf das verwendete Öl darf eine bestimmte Temperatur (z.B: 1000C) nicht überschritten werden.This is even more noticeable in the cold state, when the viscosity of the oil is particularly high. Designing a drive motor, in particular an alternating current motor, only for the short period of start-up would mean a significant oversizing, based on the continuous operation of the pump. In addition to the disadvantages of a spatially less favorable construction, higher costs, increased energy consumption and greater noise pollution, the problem of excessive heat generation occurs in particular. With regard to the oil used, a certain temperature (eg: 100 ° C.) must not be exceeded.

Um das Drehmoment eines Wechselstrommotores, der für den Dauerbetrieb ausgelegt ist, während der Hochlaufzeit der Pumpe zu erhöhen, kann man einen zusätzlichen Anlaufkondensator dem Betriebskondensator parallel schalten (s. AEG-Telefunken-Handbücher 4 "Einphasenmotoren"). Nach Überschreitung des Kippmomentes des Antriebsmotores, das dem höchsten Drehmoment entspricht, das dieser kurzzeitig aufbringen kann, wird der Anlaufkondensator wieder abgeschaltet, um eine Überhitzung des Motors zu vermeiden.To increase the torque of an AC motor designed for continuous operation during the run-up time of the To increase the pump, an additional starting capacitor can be connected in parallel with the operating capacitor (See AEG Telefunken manuals 4 "Single-phase motors"). After exceeding the overturning moment of the drive motor, that corresponds to the highest torque that it can briefly generate, becomes the starting capacitor again switched off to avoid overheating of the motor.

Die Abschaltung des Anlaufkondensators geschieht nachThe starting capacitor is switched off after

dem seitherigen Stand der Technik entweder durch Fliehkraftschalter, Stromrelais oder Zeitrelais.the current state of the art either through centrifugal switches, Current relay or timing relay.

Um einen universellen Einsatz der Drehschiebervakuumpumpen zu gewährleisten, müssen diese für unterschiedliche Netzspannungen und -frequenzen geeignet sein. Diese Forderung und durch die Bauweise der Drehschiebervakuumpumpe bedingte Tatsachen führen jedoch bei Verwendung einer der drei gebräuchlichen Abschaltelemente zu folgenden Nachteilen:In order to ensure universal use of the rotary vane vacuum pumps, they must be used for different Line voltages and frequencies must be suitable. This requirement and the design of the rotary vane vacuum pump however, conditional facts lead to the use of one of the three common shutdown elements the following disadvantages:

Fliehkraftschalter:Centrifugal switch:

Die Verwendung von Fliehkraftschaltern, die unter Öl laufen, führt zu einigen Problemen. Zum Beispiel tritt eine Isolation der Kontakte durch das öl auf; weiterhin wird es schwierig, die bewegten Teile in dem Öl, bedingt durch dessen Zähigkeit, exakt zu schalten. Beim Einbau von Fliehkraftschaltern vergrößert sich der Motor in seiner Baulänge, was neben ungünstigeren räumlichen Verhältnissen auch negative Auswirkungen auf die Laufruhe hat.Using centrifugal switches that run under oil creates a number of problems. For example, one occurs Isolation of the contacts by the oil; furthermore, it becomes difficult due to the moving parts in the oil its tenacity to switch exactly. When installing centrifugal switches the engine increases in length, which is not only less favorable spatial conditions, but also negative Has an impact on smoothness.

Ein weiterer Nachteil von Fliehkraftschaltern ist, daß sie, wenn sie auf eine bestimmte Drehzahl eingestellt sind, bei dieser Drehzahl schalten, unabhängig davon, mit welcher Frequenz der Motor betrieben wird. Das Kippmoment des Motors und somit der Zeitpunkt, zu dem der Anlaufkondensator abge-Another disadvantage of centrifugal switches is that, when they are set to a certain speed, at this speed, regardless of the frequency at which the motor is operated. The breakdown torque of the motor and thus the point in time at which the starting capacitor

schaltet werden soll, ist jedoch von der Frequenz, mit der der Motor betrieben wird, abhängig.is to be switched, however, depends on the frequency with which the motor is operated.

Stromrelais:Current relay:

Die Verwendung von Stromrelais hat den Nachteil, daß für jede Spannung und Frequenz ein anderer Typ verwendet werden muß, um den Zeitpunkt der Schaltens genau einhalten zu können.The use of current relays has the disadvantage that a different type is used for each voltage and frequency must be in order to be able to adhere to the timing of the switching exactly.

Zeitrelais:Time relay:

Bei Zeitrelais treten die gleichen Nachteile wie bei Stromrelais auf, da sie ebenfalls von Spannung und Frequenz abhängig sind. Ein zusätzlicher Nachteil hierbei ist, daß die Zeit fest vorgegeben ist, d.h. wenn sich die Hochlaufzeit durch irgendwelche Randbedingungen ändert, zum Beispiel durch Temperaturänderung, kann der Schaltpunkt nicht optimal eingehalten werden. Zum Beispiel kommt es bei verspätetem Abschalten des Anlaufkondensators zur Überhitzung der Wicklung.The same disadvantages occur with timing relays as with current relays, since they are also dependent on voltage and frequency are. An additional disadvantage here is that the time is fixed, i.e. when the ramp-up time is changes due to any boundary conditions, for example due to a change in temperature, the switching point cannot be optimally maintained will. For example, if the starting capacitor is switched off too late, the winding will overheat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen bei allen Betriebszuständen optimal ausgelegten Einphasenantrieb für ölgedichtete Drehschiebervakuumpumpen mit integriertem Antriebsmotor vorzustellen. Dabei war zu berücksichtigen, daß sich Pumpsystem und Antriebsmotor in einem gemeinsamen Gehäuse befinden und von Öl überdeckt sind.The object of the invention is to provide one in all operating states Optimally designed single-phase drive for oil-sealed rotary vane vacuum pumps with integrated drive motor to introduce. It had to be taken into account that the pump system and drive motor are located in a common housing and are covered with oil.

Weiterhin sollte eine minimale Baugröße und eine möglichst geringe Leistungsaufnahme angestrebt werden. Die Pumpe soll fürFurthermore, a minimum size and as small as possible Power consumption should be aimed for. The pump is designed for

unterschiedliche Betriebsbedingungen (z.B. verschiedene Netzspannung und -frequenz, verschiedene Umgebungstemperaturen) einsatzbereit sein.different operating conditions (e.g. different mains voltage and frequency, different ambient temperatures).

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The object of the invention is achieved by the characterizing features of claim 1.

Zur Erhöhung des Anlaufmomentes eines Wechselstromotors wird parallel zum Betriebskondensator ein Anlaufkondensator geschaltet. Hat die Pumpe eine Drehzahl erreicht, bei der das Kippmoment des Motors überschritten ist, wird der Anlaufkondensator abgeschaltet. Das Signal zur Abschaltung (in Form einer Frequenz oder einer Spannung) wird von einem Generator geliefert, der sich auf der Pumpenwelle befindet. Die Steuerung besteht aus einem Netzteil, einem Elektronikteil und aus einem Leistungsteil. Das Netzteil ist so ausgelegt, daß alle Funktionen der Elektronik in den Bereichen von 90V bis 130V und von 180V bis 360V sicher geschaltet werden, wobei der Trafo im ersten Fall primärseitig umgeschaltet wird. Dies gilt auch für die Netzfrequenzen 50 Hz und 60 Hz, wobei die Umschaltung automatisch oder von Hand erfolgen kann. Läuft der Motor hoch, so gibt der auf der Pumpenwelle sitzende Generator eine etwa sinusförmige Spannung ab, deren Frequenz von der Drehzahl der Pumpenwelle abhängig ist. Diese Generatorspannung und -frequenz werden von der Elektronik so verarbeitet, daß bei Erreichen einerTo increase the starting torque of an AC motor a starting capacitor is connected in parallel to the operating capacitor. When the pump has reached a speed When the breakdown torque of the motor is exceeded, the starting capacitor is switched off. The signal for Shutdown (in the form of a frequency or a voltage) is provided by a generator based on the Pump shaft is located. The control consists of a power supply unit, an electronics unit and a power unit. The power supply is designed so that all functions of the electronics in the ranges from 90V to 130V and from 180V to 360V can be safely switched, whereby the transformer is switched on the primary side in the first case. this applies also for the mains frequencies 50 Hz and 60 Hz, whereby the Switching can be done automatically or manually. When the motor starts up, it gives on the pump shaft The generator generates an approximately sinusoidal voltage, the frequency of which depends on the speed of the pump shaft is. This generator voltage and frequency are processed by the electronics so that when a

bestimmten Drehzahl der Pumpenwelle, bei der das Kippmoment des Antriebsmotors überschritten ist, ein Signal zum Abschalten des Anlaufkondensators geliefert wird, unabhängig von der Netzfreguenz. Die Elektronik ist so ausgelegt, daß bei Änderung der Netzfrequenz die Drehzahl, bei der die Abschaltung erfolgen soll, dem zu der jeweiligen Netzfrequenz gehörenden Kippmoment automatisch oder manuell zugeordnet werden kann. Das Signal kann sowohl durch die Generatoffrequenz als auch durch die Generatorspannung gesteuert werden.certain speed of the pump shaft at which the breakdown torque of the drive motor is exceeded, a signal to Shutdown of the starting capacitor is supplied independently from the mains frequency. The electronics are designed in such a way that when the mains frequency changes, the speed, at which the shutdown is to take place, automatically or manually according to the breakdown torque associated with the respective grid frequency can be assigned. The signal can be generated both by the generator frequency and by the generator voltage being controlled.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß der Anlaufkondensator durch Signale des Generators, der sich auf der Pumpenwelle befindet, bei einer dem Kippmoment des Motors zugeordneten Drehzahl sicher abgeschaltet werden kann, und zwar unabhängig von der Netzspannung, der Netζfrequenz und von anderen äußeren Betriebsbedingungen, wie z.B. Temperatur. Dabei werden optimale Baugröße und Betriebsdaten der Pumpe erreicht. Der Motor kann für den Dauerbetrieb ausgelegt werden und muß nicht für die ein wesentlich höheres Drehmoment erfordernde kurze Hochlaufzeit ausgelegt werden.The advantages achieved with the invention are that the starting capacitor by signals from the generator, which is located on the pump shaft, is safely switched off at a speed assigned to the breakdown torque of the motor independent of the mains voltage, the mains frequency and other external operating conditions, such as temperature. In doing so, the optimal size and operating data of the pump are achieved. Of the The motor can be designed for continuous operation and does not have to be designed for those requiring a significantly higher torque short run-up times.

Anahnd der folgenden Abbildung soll die Erfindung näher erläutert werden.The invention is to be explained in more detail on the basis of the following figure.

Der Rotor der Drehschiebervakuumpumpe 1, der Antriebsmotor 2 und der Generator 3 sind auf einer gemeinsamen Welle angeordnet. Im Klemmenkasten 4 des Antriebsmotors sind die Wicklungsenden des Antriebsmotors 2 und des Generators 3 sowie die Anschlüsse der Kondensatorabschaltelektronik 5 elektrisch verbunden.The rotor of the rotary vane vacuum pump 1, the drive motor 2 and the generator 3 are arranged on a common shaft. In terminal box 4 of the drive motor are the winding ends of the drive motor 2 and of the generator 3 as well as the connections of the capacitor switch-off electronics 5 electrically connected.

Legt man die entsprechende Netzspannung 6 im Klemmenkasten 4 an, beginnt der Hochlauf des Antriebsmotors 2. Um das erforderliche hohe Anlaufmoment beim Antriebsmotor zu erreichen, sind der Anlaufkondensator 7 und Betriebskondensator 8 in der Hochlaufphase durch die Kondensatorschaltelektronik 5 parallel geschaltet. Bei Erreichen einer dem Kippmoment des Antriebsmotors zugeordneten Drehzahl gibt der Generator 3 eine bestimmte Spannung bzw. Frequenz ab, welche von der Kondensatorabschaltelektronik so verarbeitet wird, daß dies die Abschaltung des Anlaufkondensators 7 zur Folge hat. Dies geschieht, indem das Leistungsrelais 9 von der Kondensatorabschalt-Elektronik betätigt wird, und der Relaiskontakt 10 den Stromkreis öffnet, d.h. der Anlaufkondensator 7 wird abgeschaltet.If the corresponding mains voltage 6 is applied in the terminal box 4, the drive motor 2 starts to run up To achieve the required high starting torque in the drive motor, the starting capacitor 7 and operating capacitor 8 are in the run-up phase through the capacitor switching electronics 5 connected in parallel. When a speed assigned to the breakdown torque of the drive motor is reached the generator 3 emits a certain voltage or frequency, which is determined by the capacitor switch-off electronics is processed in such a way that this results in the shutdown of the starting capacitor 7. It does this by using the Power relay 9 is actuated by the capacitor shutdown electronics, and the relay contact 10 the circuit opens, i.e. the starting capacitor 7 is switched off.

AOAO

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Claims (3)

ARTHUR PFEIFFER VAKUUMTECHNIK WETZLAR GMBH Ölgedichtete Drehschiebervakuumpumpe mit Antriebsmotor in einem Gehäuse Patentansprüche;ARTHUR PFEIFFER VAKUUMTECHNIK WETZLAR GMBH Oil-sealed rotary vane vacuum pump with drive motor in a housing Claims; 1. ölgedichtete Drehschiebervakuumpumpe, bei der sich das Pumpsystem und der elektrische Antriebsmotor, insbesondere ein Wechselstrommotor, in einem Gehäuse befinden und mit öl überdeckt sind und bei der auf der Pumpenwelle außer dem Antriebsmotor ein elektrischer Generator angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale, die dieser Generator in Abhängigkeit von der Drehzahl der Pumpenwelle erzeugt, benutzt werden, um eine Abschaltautomatik zu steuern, die ihrerseits einen Anlaufkondensator bei Erreichen einer Drehzahl, bei der das Kippoment des Antriebsmotors überschritten ist, abschaltet.1. Oil-sealed rotary vane vacuum pump in which the pump system and the electric drive motor, in particular an AC motor, in one housing are located and are covered with oil and in the case of the pump shaft, in addition to the drive motor, there is an electric Generator is attached, characterized in that the signals that this generator is dependent on generated by the speed of the pump shaft, can be used to control an automatic switch-off, which in turn a starting capacitor when a speed is reached at which the breakdown torque of the drive motor is exceeded is, turns off. 2. ölgedichtete Drehschiebervakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Signal zur Steuerung der Abschaltautomatik die von dem Generator erzeugte Frequenz verwendet wird.2. Oil-sealed rotary vane vacuum pump according to claim 1, characterized in that the signal generated by the generator is used to control the automatic switch-off Frequency is used. 3. Ölgedichtete Drehschiebervakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Signal zur Steuerung der Abschaltautomatik die von dem Generator erzeugte Spannung verwendet wird.3. Oil-sealed rotary vane vacuum pump according to claim 1, characterized in that the voltage generated by the generator is used as a signal for controlling the automatic switch-off.
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