DE3730685A1 - Druckoelschmierung fuer drehschieber-vakuumpumpen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckölschmierung von Drehschieber- Vakuumpumpen. Alle derartigen Vakuumpumpen können unabhängig von ihrem Einsatzgebiet mit der erfindungsgemäßen Drucköl­ schmierung ausgerüstet werden.

Druckölschmierungen für rotierende Vakuumpumpen sind z. B. aus der DE-OS 27 58 120, 28 57 494, 29 52 401 und der DD-PS 2 23 329, alle F 04 C-29/02, bekannt. Dieses Schmierprinzip ermöglicht den Dauerbetrieb von Vakuumpumpen im Grobvakuumbereich und garantiert eine bessere Schmierung aller gleitenden Teile. Weiterhin benötigen derart geschmierte Pumpen einen geringeren Ölvorrat. In der DE-OS 31 50 000, F 04 C-27/02 wird ein Öl­ kreislauf beschrieben, der sich aus dem Ölvorrat, der Saug­ leitung, der Ölpumpe, der Druckleitung, Abzweigungen der Druck­ leitung zu den Lagerstellen, einer Druckstufe am Ende der Druckleitung und vor der Eintrittsstelle in den Pumpenraum und in den Ölvorrat rückführenden Wegen zusammensetzt. Die Druckstufe und/oder die Eintrittsstelle in den Pumpenraum sind als Düse ausgeführt, wodurch eine bestimmte Ölmenge in den kompressionsseitigen Schöpfraum eingespritzt wird. Außerdem ge­ langt Betriebsöl von den Zapfenlagern in den Schöpfraum. Die Ölzuführung erfolgt so ausschließlich extern durch die Ölpumpe, ohne Unterstützung durch die Vakuumpumpe selbst. Die Ölversor­ gung des Rotorschlitzes und der Schieber ist zu gering, so daß die Schmierung der Schieber und die Abdichtung zwischen Schie­ ber und Rotorschlitz unzureichend sind. Weiterhin sind dadurch die Kühlwirkung des Betriebsöl im Schlitz bei hoher Kompres­ sionsarbeit und der Selbstreinigungseffekt bei robustem Indu­ strieeinsatz zu schwach ausgeprägt.

Ziel der Erfindung ist es, die Schmierung der Schieber und die Abdichtung des Rotorschlitzes zu verbessern, eine ausreichende Kühlwirkung bei hoher Kompressionsarbeit zu sichern und den Selbstreinigungseffekt im Rotorschlitz durch das Betriebsöl bei robustem Industrieeinsatz zu gewährleisten.

Der Erfindung lag die Aufgabe, eine Druckölschmierung für Drehschieber-Vakuumpumpen zu schaffen, die mit Unterstüt­ zung der Vakuumpumpe selbst mehr Betriebsöl in den Rotorschlitz fördert und dadurch eine bessere Schmierung der Schieber, eine bessere Abdichtung des Rotorschlitzes, eine höhere Kühlwirkung bei hoher Kompressionsarbeit und einen guten Selbstreinigungs­ effekt im Rotorschlitz bei robustem Industrieeinsatz bewirkt.

Die Lösung dieser Aufgabe schließt als bekannte Elemente ein:
eine Ölpumpe, eine Saugleitung in den Ölvorrat und ein Druck­ kanal zu den Zapfenlagern. Erfindungsgemäß ist weiterhin vor­ gesehen:

Der Druckkanal besteht aus in den Lagerschilden verlaufenden Abschnitten, aus in den Lagerzapfen angeordneten Abschnitten und aus einem im Rotorschlitz zwischen den Schiebern befind­ lichen Abschnitt. Die Abschnitte in den Lagerzapfen verlau­ fen zwischen einer stirnseitigen Öffnung des Lagerzapfens in den Schieberzwischenraum und einer Öffnug am Zapfenumfang. Die Öffnungen am Zapfenumfang liegen in derselben radialen Ebene wie die zapfennahen Öffnungen der Abschnitte in den La­ gerschilden. Sie sind von flachen Einsenkungen in den Zapfen umgeben. Die der Ölpumpe im Druckkanal am nächsten gelegene zapfennahe Öffnung im Lagerschild ist während der Vergrößerung des Schieberzwischenraumes mit der Öffnung am Umfang des zuge­ hörigen Lagerzapfens verbunden. Die andere zapfennahe Öffnung im anderen Lagerschild ist während der Verringerung des Schie­ berzwischenraumes mit der Öffnung am Umfang des zugehörigen Lagerzapfens verbunden.

Die inneren Ecken der Schieber sind ausgespart. In den der Öl­ pumpe am nächsten gelegenen Abschnitt des Lagerschildes ist eine Düse eingesetzt.

Zweckmäßige Ausgestaltungen werden nachstehend in einem Aus­ führungsbeispiel beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 den Längsschnitt einer Drehschieber-Vakuumpumpe mit der erfindungsgemäßen Druckölschmierung,

Fig. 2 den Schnitt A-A nach Fig. 1,

Fig. 3 den Schnitt B-B, kombiniert mit Schnitt C-C nach Fig. 1,

Fig. 4 die Schnitte C-C nach Fig. 1 für charakteristische Zapfen- und Schieberstellungen,
a) Beginn des Einlaßvorganges,
b) Ende des Einlaßvorganges
c) d) Einlaß gesperrt,

Fig. 5 die Schnitte D-D nach Fig. 1 für charakteristische Zapfen- und Schieberstellungen,
a) Auslaß gesperrt,
b) Auslaß gesperrt,
c) Beginn des Auslaßvorganges,
d) Ende des Auslaßvorganges.

Die Pumpstufe ist teilweise vom Ölvorrat 2 umgeben im Ölgehäu­ se 1 angeordnet. Sie setzt sich aus dem Pumpengehäuse 3, dem exzentrisch in diesem angeordneten Rotor 4 mit zwei in seinem Schlitz 5 gleitenden Drehschiebern 6, 7 und den Lagerschilden 8, 9 zusammen. Der Rotor 4 ist mit seinem Lagerzapfen 10, 11 in den Lagerschilden 8, 9 gelagert. Der zwischen dem Pumpenge­ häuse 3 und dem Rotor 4 verbleibende Pumpen- oder Schöpfraum wird durch die Schieber 6, 7 in zwei sichelförmige Förderzellen unterteilt: in den Saugraum 12, der mit dem Ansaugkanal 13 in Verbindung steht, und in den Kompressionsraum 14, der durch ein in dem Auslaßkanal 15 angeordnetes Auslaßventil 16 abgeschlos­ sen wird. Beide Förderzellen verändern während der Drehung des Rotors 4 ständig ihren Querschnitt und damit ihr Volumen. Das zu fördernde Medien, z. B. Luft, wird im Kompressionsraum 14 verdichtet und über das Auslaßventil 16 ausgestoßen.

Mit den Lagerzapfen 11 ist der Rotor 17 der Ölpumpe 18 fest verbunden, deren Gehäuse in dem Lagerschild 9 eingearbeitet ist. Sie ist ebenfalls eine Drehschieberpumpe. Ihr oberhalb des Öl­ spiegels endender Ansaugkanal 19 ist mit einem Saugrohr 20 ver­ bunden, dessen Eintrittsöffnung sich dicht über dem Ölgehäuse­ boden befindet (Fig. 2). Der sich an den Kompressinsraum der Ölpumpe 18 anschließende Druckkanal setzt sich aus mehreren Ab­ schnitten zusammen, die in den Lagerschilden 8, 9, den Lager­ zapfen 10, 11 und im Schlitz 5 des Rotors 4 liegen und zumeist selbst aus Teilstücken bestehen.

Der Abschnitt im Lagerschild 9 ist aus dem zur Ölpumpe 18 ge­ hörenden Auslaßkanal 21, einem Teilstück 22 und einer Nut 23 in einem Verbindungsdeckel 24 zusammengesetzt. Der Auslaßkanal 21 und das Teilstück 22 sind senkrecht ausgerichtet. Das Teilstück 22 liegt dabei in der Symmetrieebene des Pumpengehäuses 3. Ihre oberen Öffnungen in der Wandung des Lagerschildes 9 sind durch den Verbindungsdeckel 24 verdeckt und durch dessen Nut 23 mit­ einander verbunden. In die zapfennahe Öffnung 26 des Teil­ stückes 22 ist eine Düse 27 eingesetzt. Über eine Bohrung steht das Teilstück 22 mit dem Überdruckventil 28 in Verbindung.

Der Abschnitt im Lagerzapfen 11 ist aus einer radialen Bohrung 29 in der Ebene des Teilstückes 22 und einer axialen Bohrung 30 in der Rotor- bzw. Zapfenachse zusammengesetzt. Die Öffnung 31 der radialen Bohrung 29 am Zapfenumfang ist von einer flachen Einsenkung 32 umgeben. Die Öffnung 33 der axialen Bohrung 30 liegt in der Stirnseite des Lagerzapfens 11, an den Schieber­ zwischenraum 34 angrenzend.

Der Schieberzwischenraum 34 im Rotorschlitz 5 bildet den sich anschließenden Abschnitt. Die vier inneren Ecken der Schieber 6, 7 sind hohlkegelförmig ausgespart.

Der Abschnitt im Lagerzapfen 10 setzt sich ebenfalls aus einer radialen Bohrung 35 und einer axialen Bohrung 36 in der Rotor- bzw. Zapfenachse zusammen. Die Öffnung 37 der axialen Bohrung 36 liegt in der Stirnseite des Lagerzapfens 10, an den Schieber­ zwischenraum 34 angrenzend. Die Öffnung 38 der radialen Boh­ rung 35 am Zapfenumfang ist von einer flachen Einsenkung 39 umgeben.

Der Abschnitt im Lagerschild 8 wird durch eine in der Symmetrie­ ebene des Pumpengehäuses 3 liegende Auslaßbohrung 40 gebildet. Sie besitzt eine zapfennahe Öffnung 41 und steht im Falle einer zweistufigen Pumpe mit einer seitlichen Bohrung 42 für den An­ schluß einer Ölleitung zur weiteren Pumpstufe in Verbindung. Die radiale Bohrung 35 im Lagerzapfen 10 liegt in der Ebene der Auslaßbohrung 40.

Die radialen Bohrungen 29, 35 in den Lagerzapfen 11, 10 sind gegeneinander um 90° versetzt. Die radiale Bohrung 29 bildet mit der Symmetrieebene 25 des Rotorschlitzes 5 einen Winkel von 22,5° im Uhrzeigersinn. Die radiale Bohrung 35 dagegen verläuft unter einem Winkel von 67,5° zur Symmetrieebene 25 entgegen dem Uhrzeigersinn.

Die beschriebene Druckölschmierung hat folgende Funktionsweise:

Die Ölpumpe 18 saugt über das Saugrohr 20 und den Ansaugkanal 19 Betriebsöl aus dem Ölvorrat 2 an und drückt es in den aus den obengenannten Abschnitten bestehenden Druckkanal. Dabei kommt erfindungsgemäß kein kontinuierlicher Ölstrom zustande, weil die Abschitte des Druckkanals nicht ständig miteinander verbunden sind. Durch die Abschnitte in den Lagerzapfen 11, 10 den Schieberzwischenraum 34 und den Abschnitt im Lagerschild 8 fließt schubweise Öl. Ursachen hierfür sind die Ventilfunktio­ nen der Abschnitte in den Lagerzapfen 10, 11 und die Pumpwir­ kung der Schieber 6, 7 im Rotorspalt 5.

Während des Einlaßvorganges (Fig. 4a), b)) ist der sich vergrö­ ßernde Schieberzwischenraum 34 über die axiale Bohrung 30, die radiale Bohrung 29 und die flache Einsenkung 32 mit dem Teil­ stück 22 verbunden. Der Druckwirkung der Ölpumpe überlagert sich gleichwirkend die Saugwirkung der Schieber 6, 7, wodurch reichlich Betriebsöl in den Rotorschlitz 5 gelangt. Bei der weiteren Drehung des Rotors 4 und der Lagerzapfen 10, 11 wird das Öl in sich verkleinderndem Schieberzwischenraum 34 ver­ drängt, wodurch es in die Spalten zwischen den Schiebern 6, 7 und dem Rotorschlitz 5 eindringt. Dieser Vorgang wird unter­ brochen, wenn der Schieberzwischenraum 34 über die axiale Boh­ rung 36, die radiale Bohrung 35 und die flache Einsenkung 39 mit der Auslaßbohrung 40 in Verbindung tritt (Fig. 5c), d)).

Die Schieber 6, 7 drücken nunmehr Öl aus dem Schieberzwischen­ raum 34 in diese Abschnitte. Dabei tritt Öl aus der Auslaß­ bohrung 40 und fließt in den Ölvorrat 2 zurück. Einlaß- und Auslaßvorgang finden praktisch innerhalb einer Drittelumdrehung des Rotors 4 statt. Während der übrigen Zwei­ drittelumdrehung ist der Druckkanal unterbrochen, findet kein Öltransport in ihm statt.

Die Anordnung der Öffnungen 26, 41 des Teilstückes 22 und der Auslaßbohrung 40 sowie der Öffnungen 31, 38 der radialen Boh­ rungen 29, 35 gewährleistet eine ständige gute Schmierung der Lagerzapfen 10, 11. Das überschüssige Öl tritt an den Lager­ enden aus und gelangt in den Schöpfraum 12, 14, in den Ölvor­ rat 2 und auch in die Ölpumpe 18. Das in den Schöpfraum ge­ langende Öl bewirkt zusammen mit dem durch die Schieber 6, 7 aus dem Rotorschlitz 5 verdrängten Öl die Schmierung der Ro­ tor- und Schieberstirnfläche sowie der Schieberlängskanten. Das Öl bewirkt gleichzeitig eine Abdichtung des Saugraumes 12 gegenüber dem Kompressionsraum 14 und eine Kühlung der auf­ einander gleitenden Teile.

Das überschüssige Öl gelangt über den Auslaßkanal 15 und das Auslaßventil 16 in den Ölvorrat 2 zurück.

Durch Wahl der Düse 27 und der tangentialen Länge der flachen Einsenkung 32 ist die Menge des während des Einlaßvorganges übertretenden Öls beeinflußbar. Ebenso kann durch die Wahl der tangentialen Länge er flachen Einsenkung 39 Einfluß auf die in die Auslaßbohrung 40 übertretende Ölmenge genommen werden.

• Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen  1 Ölgehäuse
   2 Ölvorrat
   3 Pumpengehäuse
   4 Rotor
   5 Schlitz
   6 Schieber
   7 Schieber
   8 Lagerschild
   9 Lagerschild
  10 Lagerzapfen
  11 Lagerzapfen
  12 Saugraum
  13 Ansaugkanal
  14 Kompressionsraum
  15 Auslaßkanal
  16 Auslaßventil
  17 Rotor von 18
  18 Ölpumpe
  19 Ansaugkanal von 18
  20 Saugrohr von 18
  21 Auslaßkanal von 18
  22 Teilstück in 9
  23 Nut
  24 Verbindungsdeckel
  25 Symmetrieebene von 5
  26 Öffnung von 22
  27 Düse
  28 Überdruckventil
  29 radiale Bohrung von 11
  30 axiale Bohrung von 11
  31 Öffnung von 29
  32 flache Einsenkung
  33 Öffnung von 30
  34 Schieberzwischenraum
  35 radiale Bohrung von 10
  36 axiale Bohrung von 10
  37 Öffnung von 36
  38 Öffnung von 35
  39 flache Einsenkung
  40 Auslaßbohrung in 8
  41 Öffnung von 40
  42 seitliche Bohrung von 40

Claims (5)

1. Druckölschmierung für Drehschieber-Vakuumpumpen mit einer Öl­ pumpe, einer Saugleitung in den Ölvorrat und einem Druck­ kanal zu den Zapfenlagern, gekennzeichnet dadurch, daß der Druckkanal aus in den Lagerschilden (8, 9) verlaufenden Ab­ schnitten (40), (21, 22, 23), aus in den Lagerzapfen (10, 11) angeordneten Abschnitten (35, 36), (29, 30) und aus einem im Rotorschlitz (5) zwischen den Schiebern (6, 7) befindlichen Abschnitt (34) besteht, die Abschnitte (35, 36), (29, 30) in den Lagerzapfen (10, 11) zwischen einer stirnseitigen Öff­ nung (37, 33) der Lagerzapfen (10, 11) in den Schieberzwi­ schenraum (34) und einer Öffnung (38, 31) am Zapfenumfang verlaufen, die Öffnung (31, 38) im Zapfenumfang in derselben radialen Ebene wie die zapfennahen Öffnungen (26, 41) der Ab­ schnitte (22), (40) in den Lagerschilden (9, 8) liegen und von flachen Einsenkungen (32, 29) umgeben sind, die der Öl­ pumpe (18) im Druckkanal am nächsten gelegene zapfennahe Öffnung (26) im Lagerschild (9) während der Vergrößerung des Schieberzwischenraumes (34) mit der Öffnung (31) am Umfang des zugehörigen Lagerzapfens (11) verbunden ist, die andere zapfennahe Öffnung (41) im anderen Lagerschild (8) während der Verringerung des Schieberzwischenraumes (34) mit der Öffnung (38) am Umfang des zugehörigen Lagerzapfens (10) verbunden ist, die inneren Ecken der Schieber (6, 7) ausge­ spart sind und in den der Ölpumpe (18) am nächsten gelegenen Abschnitt (22) eine Düse (27) eingesetzt ist.

2. Druckölschmierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Abschnitte (40), (22) in den Lagerschilden (8, 9) in der Symmetrieebene des Pumpengehäuses (3) liegen und die Abschnitte in den Lagerzapfen (10, 11) aus einer radialen Bohrung (35, 29) und einer axialen Bohrung (36, 30) zusam­ mengesetzt sind.

3. Druckölschmierung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet da­ durch, daß die der Ölpumpe (18) im Druckkanal am nächsten gelegene radiale Bohrung (29) um 22,5° im Uhrzeigersinn ver­ setzt gegenüber der Symmetrieebene (25) des Rotorschlitzes (5) und die andere radiale Bohrung (35) um 67,5° entgegen dem Uhrzeigersinn versetzt gegenüber dieser Symmetrieebene (25) angeordnet sind.

4. Druckölschmierung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß der an die Ölpumpe (18) angeschlossene Abschnitt, in dem die Ölpumpe (18) aufnehmenden Lagerschild (9) aus dem Auslaßkanal (21) der Ölpumpe (18), einer Nut (23) in einem auf dem Lagerschild (9) befestigten Verbindungsdeckel (24) und einem Teilstück (22) zusammengesetzt ist.

5. Druckölschmierung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet da­ durch, daß der in dem anderen Lagerschild (8) gelegene Ab­ schnitt (40) im Falle einer zweistufigen Pumpe mit einer seitlichen Bohrung (42) für den Anschluß einer Ölleitung zur zweiten Pumpstufe versehen ist.