DE3842886A1

DE3842886A1 - Vacuum pump stand

Info

Publication number: DE3842886A1
Application number: DE19883842886
Authority: DE
Inventors: Werner Rietschle
Original assignee: Werner Rietschle Maschinen und Apparatebau GmbH
Current assignee: Werner Rietschle Maschinen und Apparatebau GmbH
Priority date: 1987-12-21
Filing date: 1988-12-20
Publication date: 1989-07-06

Abstract

A vacuum pump stand having a plurality of series-connected rotary piston pump stages is proposed, in which the respectively following pump stage (2), which has a lower suction capacity, is driven by a drive (4) with a freewheeling effect. There is therefore no need for a bypass valve which bridges this pump stage (2). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Vakuumpumpstand mit mindestens zwei in Reihe geschalteten Wälzkolben-Pumpstufen, wobei je weils die in Strömungsrichtung nachfolgende Pumpstufe ein ge ringeres Saugvermögen als die ihr vorausgehende Pumpstufe auf weist.The invention relates to a vacuum pumping station with at least two Roots pump stages connected in series, whereby each because the downstream pump stage is a ge lower pumping speed than the previous pump stage points.

Zur Erzielung eines niedrigen Enddrucks auf der Ansaugseite werden bei Vakuumpumpständen, die mit Wälzkolben-Vakuumpumpen ausgestattet sind, gewöhnlich mehrere Pumpstufen in Reihe ge schaltet. Das Saugvermögen jeder Pumpstufe wird entsprechend dem spezifischen Volumen des von ihr geförderten Mediums be stimmt. Eine in der Reihenanordnung nachfolgende Pumpstufe weist daher stets ein kleineres Saugvermögen als die vorausge hende Pumpstufe auf.To achieve a low final pressure on the intake side are used in vacuum pumping stations with Roots vacuum pumps are equipped, usually several pump stages in series switches. The pumping speed of each pump stage is corresponding the specific volume of the medium it supports Right. A subsequent pump stage in the row arrangement therefore always has a lower pumping speed than the previous one pump stage.

Zu Beginn eines Auspumpvorganges arbeitet jedoch die jeweils vorgeschaltete Pumpstufe auf einem relativ hohen Druckniveau. Als Beispiel sei der Fall betrachtet, daß ein unter Atmosphä rendruck stehender Rezipient gegen Atmosphäre evakuiert werden soll. Die vorgeschaltete Stufe fördert dann einen Volumen strom, den die nachgeschaltete Pumpstufe aufgrund ihres klei neren Saugvermögens nicht verarbeiten kann, ohne einen Zwi schendruck aufzubauen, der über dem Atmosphärendruck liegt. Da der Aufbau eines über Atmosphärendruck liegenden Zwischendrucks unerwünscht ist, wird die nachgeschaltete Pumpstufe durch ein Bypass-Ventil überbrückt, das den überschüssigen Volumenstrom an dieser Pumpstufe vorbeiführt.At the beginning of a pumping process, however, it works upstream pump stage at a relatively high pressure level. As an example, consider the case where an atmosphere recipient under pressure can be evacuated to atmosphere should. The upstream stage then conveys a volume current, the downstream pump stage due to its small can not process his absorbency without an intermediate build up pressure that is above atmospheric pressure. There the establishment of an intermediate pressure above atmospheric pressure is undesirable, the downstream pump stage is replaced by a Bypass valve bridges the excess flow past this pump stage.

Bei Förderung von aggressiven Medien oder solchen Medien, die Ablagerungen bilden, ist ein solches Bypass-Ventil aber ein gefährdetes Bauteil, dessen Funktion durch Korrosion oder Ab lagerungen beeinträchtigt werden kann. Durch Wartung oder Re paratur eines nicht einwandfrei funktionierenden Bypass-Ven tils werden Ausfallzeiten und Arbeitsaufwand verursacht.When promoting aggressive media or media that Such deposits form a bypass valve vulnerable component, its function due to corrosion or ab storage can be affected. By maintenance or re repair of a bypass ven that is not working properly Downtime and workload are caused.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Vakuumpump stand mit mehreren in Reihe geschalteten Wälzkolben-Pumpstufen verschiedenen Saugvermögens die Verwendung eines die jeweils nachgeschaltete Pumpstufe überbrückenden Bypass-Ventils über flüssig zu machen.The invention has for its object in a vacuum pump stood with several Roots pump stages connected in series different pumping speeds the use of one each downstream pump stage bridging bypass valve to make fluid.

Diese Aufgabe wird bei einem solchen Pumpstand erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die in Strömungsrichtung nachfolgende Pump stufe über einen Antrieb mit Freilaufwirkung angetrieben ist. Aufgrund der Freilaufwirkung können die Wälzkolben der nachge schalteten Pumpstufe durch den Gasstrom über die Antriebsdreh zahl des zugehörigen Antriebs hinaus beschleunigt werden. Da hierfür nur wenig Energie benötigt wird, baut sich ein relativ geringer Zwischendruck vor dieser nachgeschalteten Pumpstufe auf. Liegt beispielsweise eine Abstufung des Saugvermögens zwi schen einer Niederdruckpumpstufe und der ihr nachgeschalteten Hochdruckpumpstufe von 2:1 vor, so beschleunigt der Gasstrom die Wälzkolben der Hochdruckstufe auf etwa den doppelten Wert der normalen Antriebsdrehzahl, wenn die Niederdruckpumpstufe zu Beginn eines Auspumpvorganges zunächst Luft oder ein ande res Medium unter Atmosphärendruck ansaugt. Je mehr sich aber der Ansaugdruck vor der Niederdruckpumpstufe dem halben Atmo sphärendruck nähert, desto mehr nähert sich die Drehzahl der Hochdruckpumpstufe der normalen Antriebsdrehzahl. Etwa bei Er reichen des halben Atmosphärendrucks setzt der eigene Antrieb der Hochdruckpumpstufe ein, da der Freilaufeffekt entfällt.In such a pumping station, this object is achieved according to the invention solved in that the following pump in the flow direction stage is driven by a drive with free-wheeling action. Due to the freewheel effect, the roots can be the nachge switched pump stage by the gas flow via the drive rotation number of the associated drive can be accelerated. There only a little energy is required for this, a relative builds up low intermediate pressure before this downstream pump stage on. For example, there is a gradation of the pumping speed between a low pressure pump stage and the downstream High pressure pump stage of 2: 1 before, so the gas flow accelerates the roots of the high pressure stage to about twice the value the normal drive speed when the low pressure pump stage air or another at the beginning of a pumping-out process res medium sucked in under atmospheric pressure. The more, however the suction pressure before the low pressure pump stage is half the atm spherical pressure approaches, the closer the speed of the High pressure pump stage of the normal drive speed. About him The own drive sets at half the atmospheric pressure the high pressure pump stage, since the freewheel effect is eliminated.

Die Freilaufwirkung des Antriebs einer Pumpstufe läßt sich auf verschiedene Weise erzielen. Wird ein mit konstanter Drehzahl arbeitender Antrieb verwendet, beispielsweise ein Elektromo tor, so kann zwischen diesem und der Pumpstufe eine mechani sche Freilaufkupplung eingefügt werden. Eine solche Freilauf kupplung kann als Klemmrollenkupplung ausgebildet sein, die sich durch Wartungsfreiheit und geringe Verluste auszeichnet.The free-running effect of the drive of a pump stage can be achieve different ways. Becomes a constant speed working drive used, for example an electromo gate, a mechani cal one-way clutch can be inserted. Such a freewheel clutch can be designed as a pinch roller clutch, the is characterized by freedom from maintenance and low losses.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfin dung ist der Antrieb jeder Pumpstufe durch einen Hydraulikmo tor gebildet. Die Hydraulikmotoren der aufeinanderfolgenden Pumpstufen sind in Reihe geschaltet und werden von einer ge meinsamen Druckmittelquelle gespeist. Die Verwendung von in Reihe geschalteten Hydraulikmotoren als Antrieb für die Pump stufen ist besonders vorteilhaft, weil die für das jeweilige Saugvermögen einer Pumpstufe geeignete Drehzahl sich durch entsprechende Dimensionierung des Hydraulikmotors erzielen läßt. Da die Hydraulikmotoren ebenso wie die Pumpstufen in Reihe geschaltet sind, bleibt im normalen Betrieb die gewünsch te Drehzahlabstufung zwischen den Pumpstufen stets erhalten. Herkömmliche Vakuumpumpstände mit mehreren in Reihe geschalte ten Wälzkolben-Pumpstufen verfügen über einen Antrieb mit ei nem Elektromotor und einem Zahnradgetriebe, über das die Dreh zahlabstufung für die einzelnen Pumpstufen erzielt wird. Ein solcher Antrieb ist jedoch aufwendig. Aufwendig wäre auch ein Direktantrieb jeder Pumpstufe über einen zugehörigen Elektro motor.According to a particularly advantageous further development of the Erfin Each hydraulic pump drives each pump stage gate formed. The hydraulic motors of the successive Pump stages are connected in series and are ge fed common pressure medium source. The use of in Series-connected hydraulic motors as drives for the pumps levels is particularly advantageous because it is appropriate for each Suction rate of a pump stage suitable speed through achieve appropriate dimensioning of the hydraulic motor leaves. Since the hydraulic motors as well as the pump stages in Connected in series, the desired remains in normal operation Always maintain the speed gradation between the pump stages. Conventional vacuum pumping stations with several in series Roots pumping stages have an egg drive nem electric motor and a gear drive, through which the rotation number gradation is achieved for the individual pump stages. A however, such a drive is complex. One would also be expensive Direct drive of each pump stage via an associated electrical system engine.

Um nun jede in Strömungsrichtung nachfolgende Pumpstufe mit dem oben beschriebenen Freilaufeffekt auszustatten, ist wei terhin vorgesehen, daß der Einlaß jedes zu einer in Strömungs richtung nachfolgenden Pumpstufe gehörenden Hydraulikmotors außer mit dem Auslaß des vorausgehenden Hydraulikmotors auch über ein zum Sammelbehälter für die Hydraulikflüssigkeit hin sperrendes Rückschlagventil mit diesem Sammelbehälter verbun den ist. Der Freilaufeffekt kommt dadurch zustande, daß jeder Hydraulikmotor, der durch die angekoppelte Pumpstufe über die normale Antriebsdrehzahl hinaus beschleunigt wird, den wegen der erhöhten Drehzahl zusätzlich benötigten Flüssigkeitsstrom über das Rückschlagventil widerstandsarm aus dem Sammelbehäl ter nachsaugen kann. Gesonderte Freilaufkupplungen werden da her nicht benötigt, wodurch der Gesamtaufwand erheblich ver mindert wird.To now include every pump stage following in the flow direction to equip the above-described freewheel effect is white thereafter provided that the inlet each flow into one direction of the following pump stage belonging hydraulic motor except with the outlet of the previous hydraulic motor too via a to the reservoir for the hydraulic fluid blocking check valve connected to this collection container that is. The free-wheeling effect comes about because everyone Hydraulic motor, which through the coupled pump stage over the normal drive speed is accelerated because of the increased speed additionally required liquid flow via the check valve with low resistance from the collection container ter can suck up. Separate one-way clutches are there not needed here, whereby the total effort ver is reduced.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:Further features and advantages of the invention result from and the following description of several embodiments the drawing to which reference is made. In the drawing demonstrate:

Fig. 1 eine Skizze, welche die herkömmliche Ausbildung eines Vakuumpumpstandes mit zwei in Reihe geschalteten Walzkolben-Pumpstufen zeigt; Fig. 1 is a sketch showing the conventional design of a vacuum pumping station with two roller piston pump stages connected in series;

Fig. 2 die erfindungsgemäße Ausführung eines Vakuumpumpstan des mit zwei in Reihe geschalteten Wälzkolben-Pump stufen; Figure 2 shows the embodiment of a vacuum pump stator according to the invention with two Roots pump connected in series.

Fig. 3 eine dreistufige Ausführung des erfindungsgemäßen Va kuumpumpstandes; Fig. 3 is a three-stage embodiment of the kuumpumpstandes Va of the invention;

Fig. 4 eine schematische Schnittansicht einer Pumpstufe; Fig. 4 is a schematic sectional view of a pumping stage;

Fig. 5 eine teilweise im Schnitt gezeigte Seitenansicht ei nes dreistufigen Pumpstandes; Fig. 5 is a side view, partly in section, of a three-stage pumping station;

Fig. 6 eine schematische Gesamtansicht eines dreistufigen Pumpstandes; Fig. 6 is a schematic overall view of a three-stage pump stand;

Fig. 7 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform einer Freilaufkupplung; Fig. 7 is a schematic side view of an embodiment of an overrunning clutch;

Fig. 8 eine Schnittansicht der in Fig. 7 gezeigten Freilauf kupplung; Fig. 8 is a sectional view of the one-way clutch shown in Fig. 7;

Fig. 9 ein Hydraulikschema des Antriebs eines dreistufigen Pumpstandes nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung; Fig. 9 is a hydraulic schematic of the drive of a three-stage pumping system according to a particular embodiment of the invention;

Fig. 10 eine Seitenansicht eines Auslaßventils einer der nachfolgenden Pumpstufen; und FIG. 10 is a side view of an exhaust valve of one of the subsequent pump stages; and

Fig. 11 eine Draufsicht desselben Auslaßventils. Fig. 11 is a plan view of the same exhaust valve.

Der in Fig. 1 schematisch gezeigte Vakuumpumpstand besteht aus zwei in Reihe geschalteten Wälzkolben-Pumpstufen 1, 2. Die der Pumpstufe 1 nachfolgende Pumpstufe 2 ist durch ein Bypass- Ventil 3 überbrückt. Jede Pumpstufe 1, 2 verfügt über einen zugeordneten Antrieb 4, der mit einer bestimmten Antriebsdreh zahl arbeitet. Die Pumpstufen 1, 2 sind jeweils starr an den zugehörigen Antrieb 4 angekoppelt. Die Pumpstufe 1 besitzt beispielsweise das doppelte Saugvermögen wie die Pumpstufe 2. Wenn zu Beginn eines Auspumpvorganges die Pumpstufe 1 Luft un ter atmosphärischem Druck ansaugt, während beide Pumpstufen 1, 2 mit der vorgesehenen Antriebsdrehzahl angetrieben werden, kann die nachfolgende Pumpstufe 2 aufgrund ihres geringeren Saugvermögens das vom Auslaß der Pumpstufe 1 übernommene Volu men nicht fördern, ohne daß sich ein über Atmosphärendruck liegender Zwischendruck zwischen den beiden Pumpstufen aufbaut. Um die unerwünschte Erzeugung eines Zwischendrucks zwischen den beiden Pumpstufen zu vermeiden, ist das Bypass-Ventil 3 vorgesehen, welches einen überhöhten Zwischendruck zum Auslaß der nachfolgenden Pumpstufe 2 abführt.The vacuum pumping station shown schematically in FIG. 1 consists of two Roots pumping stages 1 , 2 connected in series. The pump stage 2 following the pump stage 1 is bridged by a bypass valve 3 . Each pump stage 1 , 2 has an associated drive 4 , which works with a certain drive speed. The pump stages 1 , 2 are each rigidly coupled to the associated drive 4 . Pump stage 1 , for example, has twice the pumping speed as pump stage 2 . If at the beginning of a pumping out the pump stage 1 sucks in air under atmospheric pressure while both pump stages 1 , 2 are driven at the intended drive speed, the subsequent pump stage 2 can not convey the volume taken over from the outlet of pump stage 1 due to its lower suction capacity that an intermediate pressure above atmospheric pressure builds up between the two pump stages. In order to avoid the undesired generation of an intermediate pressure between the two pump stages, the bypass valve 3 is provided, which discharges an excessive intermediate pressure to the outlet of the subsequent pump stage 2 .

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Vakuumpumpstandes kann ein solches Bypass-Ventil 3 entfallen. Such a bypass valve 3 can be dispensed with in the configuration of the vacuum pumping station according to the invention.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform sind gleichfalls zwei Pumpstufen 1, 2 in Reihe geschaltet. Das Saugvermögen der nachfolgenden Pumpstufe 2 ist beispielsweise halb so groß wie das der Pumpstufe 1. Die Pumpstufe 1 ist starr an ihren An trieb 4 angekoppelt. Die nachfolgende Pumpstufe 2 ist hingegen nicht starr, sondern mit Freilaufwirkung angetrieben. Bei der gezeigten Ausführungsform ist zwischen die Pumpstufe 2 und ih ren Antrieb 4 eine Freilaufkupplung eingefügt. Ferner ist die Pumpstufe 2 nicht durch ein Bypass-Ventil überbrückt. Zu Be ginn eines Auspumpvorganges, wie er oben unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert wurde, bewirkt der von der Pumpstufe 1 an die nachfolgende Pumpstufe 2 übergebene Volumenstrom eine Be schleunigung der Wälzkolben dieser nachfolgenden Pumpstufe auf einen Wert, der im vorliegenden Beispiel doppelt so groß ist wie die normale Antriebsdrehzahl dieser Pumpstufe. Die Frei laufkupplung 5 ist dabei in Funktion, so daß die Wälzkolben der Pumpstufe 2 vom Antrieb 4 abgekoppelt und nur über den von der vorausgehenden Pumpstufe 1 abgegebenen Volumenstrom ange trieben werden. Zwischen den beiden Pumpstufen 1, 2 baut sich kein überhöhter Zwischendruck auf, da die nachfolgende Pump stufe 2 aufgrund der erhöhten Drehzahl ihrer Wälzkolben den erhöhten Volumenstrom verarbeiten kann. Mit abnehmendem Volu menstrom am Auslaß der vorausgehenden Pumpstufe 1 nähert sich aber die Drehzahl der nachfolgenden Pumpstufe 2 ihrer normalen Arbeitsdrehzahl, die durch ihren Antrieb 4 bestimmt wird. Wenn beispielsweise die Pumpstufe 2 gegen Atmosphäre arbeitet, so ist die Drehzahl ihrer Wälzkolben auf etwa die normale An triebsdrehzahl abgesunken, sobald der Druck zwischen den bei den Pumpstufen 1, 2 im vorliegenden Beispiel dem halben Atmo sphärendruck entspricht. Die Freilaufkupplung 5 verliert dann ihre Freilauffunktion, so daß die Wälzkolben der Pumpstufe 2 über den zugehörigen Antrieb 4 angetrieben werden.In the embodiment shown in FIG. 2, two pump stages 1 , 2 are also connected in series. The pumping speed of the subsequent pump stage 2 is, for example, half that of pump stage 1 . The pump stage 1 is rigidly coupled to its drive 4 . The subsequent pump stage 2 , on the other hand, is not rigid, but driven with a freewheel effect. In the embodiment shown, a one-way clutch is inserted between the pump stage 2 and its drive 4 . Furthermore, pump stage 2 is not bridged by a bypass valve. At the beginning of a pumping operation, as was explained above with reference to FIG. 1, the volume flow transferred from the pump stage 1 to the subsequent pump stage 2 causes the roots of this subsequent pump stage to be accelerated to a value which is twice as large in the present example is like the normal drive speed of this pump stage. The free-running clutch 5 is in operation so that the roots of the pump stage 2 are decoupled from the drive 4 and are only driven via the volume flow delivered by the previous pump stage 1 . No excessive intermediate pressure builds up between the two pump stages 1 , 2 , since the subsequent pump stage 2 can process the increased volume flow due to the increased speed of its roots. With decreasing volu menstrom at the outlet of the previous pump stage 1 but the speed of the subsequent pump stage 2 approaches its normal working speed, which is determined by its drive 4 . If, for example, the pump stage 2 works against the atmosphere, the speed of its roots has dropped to about the normal drive speed as soon as the pressure between the one at the pump stages 1 , 2 in the present example corresponds to half the atmospheric pressure. The one-way clutch 5 then loses its free-wheeling function, so that the roots of the pump stage 2 are driven via the associated drive 4 .

Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform sind drei Pump stufen 1, 2, 6 in Reihe geschaltet. Jede Pumpstufe 1, 2, 6 verfügt über einen eigenen Antrieb 4. Während die Pumpstufe 1 starr an ihren Antrieb 4 angekoppelt ist, sind die nachfolgen den, jeweils ein geringeres Saugvermögen aufweisenden Pumpstu fen 2, 6 an den zugehörigen Antrieb 4 jeweils über eine Frei laufkupplung 5 angekoppelt. Die Wirkungsweise ist bei dieser Ausführung prinzipiell dieselbe wie bei der zweistufigen Aus führung nach Fig. 2 und wird daher nicht erneut beschrieben.In the embodiment shown in Fig. 3, three pump stages 1 , 2 , 6 are connected in series. Each pump stage 1 , 2 , 6 has its own drive 4 . While the pump stage 1 is rigidly coupled to its drive 4 , the successors, each with a lower pumping speed, are pump stages 2 , 6 coupled to the associated drive 4, each via a one-way clutch 5 . The principle of operation in this embodiment is the same as in the two-stage embodiment according to FIG. 2 and is therefore not described again.

Fig. 4 zeigt schematisch die Ausbildung der Pumpstufen 2 und 6. In einem Gehäuse 10 ist eine Arbeitskammer 12 gebildet, in der zwei Wälzkolben 14, 16 gegensinnig rotieren. Einlaß 18 und Auslaß 20 liegen koaxial, wodurch der mechanische Zusammenbau eines mehrstufigen Pumpstandes, dessen Pumpstufen in Reihe ge schaltet sind, erleichtert wird. Der Auslaß 20 ist mit zwei Rückschlagventilen versehen, die je einem Auslaßkanal zugeord net sind, welcher aus einer zugehörigen Hälfte der Arbeitskam mer 12 herausführt. Die Pumpstufe 1 ist prinzipiell wie die Pumpstufen 2, 6 ausgebildet, jedoch nicht mit Rückschlagventi len versehen. Die Fig. 5 und 6 zeigen einen dreistufigen Pumpstand, dessen Pumpstufen 2 und 6 in der in Fig. 4 gezeig ten Weise ausgebildet sind. Die Pumpstufen 1, 2 und 6 sind übereinander angeordnet, wobei jeweils Einlaß und Auslaß auf einanderfolgender Pumpstufen unmittelbar miteinander verbunden sind. Eine Besonderheit des Pumpstandes ist aus Fig. 6 er sichtlich. Die drei in Reihe geschalteten Pumpstufen 1, 2, 6 sind jeweils durch einen zugeordneten Hydraulikmotor 22, 24, 26 angetrieben. Die Hydraulikmotoren 22, 24, 26 sind ihrerseits in Reihe geschaltet. Eine gemeinsamen Druckmittelquelle, die durch einen Elektromotor 28 und eine durch diesen angetriebene Druckpumpe 30 mit Sammelbehälter für die Hydraulikflüssigkeit gebildet ist, versorgt über eine Rohrleitung 32 den Hydraulik motor 22, dessen Auslaß mit dem Einlaß des Hydraulikmotors 24 verbunden ist, dessen Auslaß mit dem Einlaß des Hydraulikmo tors 26 verbunden ist, von dessen Auslaß eine Rohrleitung 34 zur Druckmittelquelle zurückführt. Fig. 4 schematically shows the design of the pumping stages 2 and 6. A working chamber 12 is formed in a housing 10 , in which two rolling pistons 14 , 16 rotate in opposite directions. Inlet 18 and outlet 20 are coaxial, which facilitates the mechanical assembly of a multi-stage pumping station, the pump stages of which are connected in series. The outlet 20 is provided with two non-return valves, each of which is assigned an outlet channel, which leads out from an associated half of the working chamber 12 . The pump stage 1 is basically designed like the pump stages 2 , 6 , but is not provided with non-return valves. FIGS. 5 and 6 show a three-stage pumping unit, the pumping stages 2 are formed, and 6 in the gezeig th in Fig. 4 manner. The pump stages 1 , 2 and 6 are arranged one above the other, the inlet and outlet being connected directly to one another on successive pump stages. A special feature of the pumping station is evident from FIG. 6. The three pump stages 1 , 2 , 6 connected in series are each driven by an associated hydraulic motor 22 , 24 , 26 . The hydraulic motors 22 , 24 , 26 are in turn connected in series. A common pressure medium source, which is formed by an electric motor 28 and by this driven pressure pump 30 with a reservoir for the hydraulic fluid, supplies the hydraulic motor 22 via a pipe 32 , the outlet of which is connected to the inlet of the hydraulic motor 24 , the outlet of which is connected to the inlet of the hydraulic motor 26 is connected, from the outlet of which a pipe 34 leads back to the pressure medium source.

Das Hydraulikschema des in Fig. 6 gezeigten Pumpstandes ist in Fig. 9 gezeigt. Man erkennt dort den Elektromotor 28, die durch diesen angetriebene Druckpumpe 30, die Rohrleitung 32, die Hydraulikmotoren 22, 24, 26 sowie die Rohrleitung 34, die in den Sammelbehälter 31 zurückführt. Die Hydraulikmotoren 22, 24, 26 sind jeweils so dimensioniert, daß sie die für das Saugvermögen der zugehörigen Pumpstufe geeignete Antriebsdreh zahl erzeugen. Da die Hydraulikmotoren 22, 24, 26 in Reihe ge schaltet sind, bleibt das Verhältnis der Antriebsdrehzahlen bei stationärem Betrieb konstant.The hydraulic diagram of the pumping station shown in FIG. 6 is shown in FIG. 9. One recognizes there the electric motor 28 , the pressure pump 30 driven by it, the pipeline 32 , the hydraulic motors 22 , 24 , 26 and the pipeline 34 which leads back into the collecting container 31 . The hydraulic motors 22 , 24 , 26 are each dimensioned such that they generate the drive speed suitable for the pumping speed of the associated pump stage. Since the hydraulic motors 22 , 24 , 26 are connected in series, the ratio of the drive speeds remains constant during steady-state operation.

Um nun zu erreichen, daß die Pumpstufen 2, 6 in gleicher Weise wie bei Fig. 3 mit Freilaufwirkung angetrieben werden und so mit zu Beginn des Auspumpvorganges mit einer Drehzahl laufen können, die höher ist als ihre normale Antriebsdrehzahl, be steht eine Strömungsverbindung zwischen dem Sammelbehälter 31 und dem Verbindungspunkt zwischen den Hydraulikmotoren 22, 24 einerseits sowie 24, 26 andererseits. Diese Strömungsverbin dung erfolgt über ein Rückschlagventil 36 bzw. 38, das in Richtung vom Sammelbehälter 31 zu den Hydraulikmotoren hin wi derstandsarm durchströmt werden kann, in der entgegengesetzten Richtung jedoch sperrt. Wenn zu Beginn des Auspumpvorganges die Pumpstufen 2, 6 über ihre normale Antriebsdrehzahl hinaus beschleunigt werden, so können die Hydraulikmotoren 24, 26, die gleichfalls mit erhöhter Drehzahl laufen, das hierfür be nötigte Flüssigkeitsvolumen über die Rückschlagventile 36, 38 aus dem Sammelbehälter 31 nachsaugen.In order to achieve that the pump stages 2 , 6 are driven in the same way as in Fig. 3 with free-wheeling action and can thus run at the beginning of the pumping out process at a speed which is higher than their normal drive speed, there is a flow connection between the Collection container 31 and the connection point between the hydraulic motors 22 , 24 on the one hand and 24, 26 on the other. This flow connection takes place via a check valve 36 or 38 , which can be flowed through with low resistance in the direction from the reservoir 31 to the hydraulic motors, but blocks in the opposite direction. If, at the beginning of the pumping-out process, the pump stages 2 , 6 are accelerated beyond their normal drive speed, the hydraulic motors 24 , 26 , which also run at increased speed, can suck in the required volume of liquid from the collection container 31 via the check valves 36 , 38 .

Die Fig. 7 und 8 zeigen eine mechanische Ausführung einer Freilaufkupplung. Es handelt sich um eine an sich bekannte Klemmrollenkupplung. Diese Klemmrollenkupplung besteht aus ei nem Außenring 40, der den Ausgang der Freilaufkupplung bildet und triebschlüssig an die zugehörige Pumpstufe 2, 6 angekop pelt ist, aus einem an den Antrieb 4 angekoppelten Innenläufer 42 und aus Wälzkörpern 44, die zwischen der Innenfläche des Außenrings 40 und rampenförmigen Außenflächen des Innenläufers 42 liegen. Bei Drehung des Innenläufers 42 entgegen dem Uhr zeigersinn in Fig. 7 wird der Außenring 40 über die Wälzkör per 44 mitgenommen, da diese zwischen Innenläufer und Außen ring verklemmt werden. Der Außenring 40 kann jedoch den Innen läufer 42 überholen, da eine Relativdrehung des Außenringes 40 im Uhrzeigersinn zum Innenläufer 42 dazu führt, daß die Wälz körper 44 freikommen. FIGS. 7 and 8 illustrate a mechanical version of an overrunning clutch. It is a known clamping roller clutch. This pinch roller clutch consists of egg nem outer ring 40 , which forms the output of the one-way clutch and is drivingly coupled to the associated pump stage 2 , 6 , from an inner rotor 42 coupled to the drive 4 and from rolling elements 44 , which between the inner surface of the outer ring 40 and are ramp-shaped outer surfaces of the inner rotor 42 . When the inner rotor 42 rotates counterclockwise in FIG. 7, the outer ring 40 is taken along via the rolling elements by 44 , since these are jammed between the inner rotor and the outer ring. The outer ring 40 can, however, overtake the inner rotor 42 , since a relative rotation of the outer ring 40 clockwise to the inner rotor 42 leads to the rolling bodies 44 being released .

Die in Fig. 8 gezeigte Schnittansicht zeigt, daß die Wälzkör per 44 zylindrisch ausgebildet sind. Es sind aber auch Ausfüh rungen mit kugelförmigen Wälzkörpern möglich.The sectional view shown in Fig. 8 shows that the Wälzkör are cylindrical by 44 . However, designs with spherical rolling elements are also possible.

In Fig. 4 sind im Bereich des Auslasses 20 der Pumpstufe zwei Rückschlagventile gezeigt. Durch diese Rückschlagventile wird eine Rückströmung des gepumpten Mediums verhindert, um so die zwischen Einlaß und Auslaß erzielte Druckdifferenz zu vergrö ßern. Insbesondere wird die bei herkömmlichen Wälzkolbenpumpen auftretende Rückströmung in die vom Einlaß herkommende und den Einlaßdruck aufweisende Arbeitskammer, wenn diese Arbeitskam mer in den Bereich des Auslasses gelangt, unterbunden. Wenn nun, wie im Stand der Technik üblich, jede nachfolgende Pump stufe entsprechend ihrem Saugvermögen kleiner dimensioniert wird als die ihr vorausgehende Pumpstufe, damit alle Pumpstu fen mit derselben Drehzahl betrieben werden können, so ergibt sich eine derart hohe Arbeitsfrequenz für etwa vorhandene Aus laßventile, daß die Öffnungs- und Schließphasen nicht mehr einwandfrei aufgelöst werden, die angestrebte Unterbindung einer Rückströmung also in Frage gestellt ist. Bei dem erfin dungsgemäßen Vakuumpumpstand sind aber die jeweils nachfolgen den Pumpstufen gleich groß dimensioniert wie die vorausgehen den Pumpstufen und laufen mit einer entsprechend ihrem kleine ren Saugvermögen verminderten Drehzahl, wodurch die Arbeits frequenz der Rückschlagventile entsprechend niedrig ist.In FIG. 4, the outlet 20 of the pump stage are shown two check valves in the range. A backflow of the pumped medium is prevented by these check valves so as to increase the pressure difference achieved between the inlet and outlet. In particular, the backflow occurring in conventional Roots pumps into the working chamber coming from the inlet and having the inlet pressure is prevented when this working chamber comes into the region of the outlet. If, as is customary in the prior art, each subsequent pump stage is dimensioned smaller according to its pumping speed than the preceding pump stage so that all pump stages can be operated at the same speed, then such a high working frequency results for any existing exhaust valves, that the opening and closing phases are no longer properly resolved, so that the attempt to prevent backflow is questioned. In the vacuum pumping station according to the invention, however, the successive pump stages are dimensioned the same size as the preceding pump stages and run at a reduced speed corresponding to their small pumping speed, so that the working frequency of the check valves is correspondingly low.

Überdies wird erfindungsgemäß ein besonders schnell arbeiten des, einfaches und wartungsfreies Auslaßventil vorgeschlagen, das eine hohe Lebensdauer aufweist. Dieses Auslaßventil ist in den Fig. 10 und 11 dargestellt. Es besteht aus einer Ven tilzunge 60, die an ihrem einen Ende mittels einer Schraube 62 fest am Gehäuse der Pumpstufe eingespannt ist und mit ihrem anderen, freien Ende über der zugehörigen Auslaßöffnung 64 liegt. Die Ventilzunge 60 besteht vorzugsweise aus einem dün nen Federstahl. Sie ist in Fig. 10 mit durchgezogenen Linien in der Schließstellung und gestrichelt in der Öffnungsstellung gezeigt, die sie einnimmt, sobald der Druck auf der Seite der Auslaßöffnung den Druck auf der Außenseite übersteigt. Vorzugs weise ist der Ventilzunge 60 eine Dichtlamelle 61 zugeordnet, die in der Schließstellung durch die Ventilzunge 60 dichtend gegen die Auslaßöffnung 64 gedrückt wird. In der Öffnungsstel lung begrenzt die Ventillamelle den Öffnungshub der Dichtla melle 61, die aus Kunststoff besteht.In addition, the invention proposes a particularly fast, simple and maintenance-free outlet valve that has a long service life. This exhaust valve is shown in FIGS . 10 and 11. It consists of a Ven tilzunge 60 , which is clamped at one end by means of a screw 62 on the housing of the pump stage and with its other, free end is above the associated outlet opening 64 . The valve tongue 60 is preferably made of a thin spring steel. It is shown in Fig. 10 with solid lines in the closed position and dashed in the open position, which it assumes as soon as the pressure on the side of the outlet opening exceeds the pressure on the outside. Preference, the valve tongue 60 is assigned a sealing plate 61 , which is pressed in the closed position by the valve tongue 60 sealingly against the outlet opening 64 . In the open position, the valve lamella limits the opening stroke of the sealing lamella 61 , which is made of plastic.

Claims

1.Vacuum pumping station with at least two Roots pump stages connected in series, each of which the downstream pump stage in the direction of flow has a lower pumping speed than the preceding pump stage, characterized in that the downstream pump stage ( 2 , 6 ) via a drive ( 4 ) is driven with freewheeling action.

2. Vacuum pumping station according to claim 1, characterized in that the pump stage ( 2 , 6 ) driven with free-wheeling action ( 5 ) is not bridged by a bypass valve ( 3 ).

3. Vacuum pumping station according to claim 1 or 2, characterized in that the three-stage version, the medium pressure stage ( 2 ) and the high pressure stage ( 6 ) are each driven with freewheeling action.

4. Vacuum pumping station according to one of the preceding claims, characterized in that the pump stage subsequent ( 2 , 6 ) in the flow direction is coupled via a mechanical one-way clutch ( 5 ) to its drive ( 4 ).

5. Vacuum pumping station according to claim 4, characterized in that the overrunning clutch is designed as a clamping roller clutch ( 40 , 42 , 44 ).

6. Vacuum pumping station according to one of claims 1 to 3, characterized in that the hydraulic motors ( 22 , 24 , 26 ) formed from drives of the pump stages ( 1 , 2 , 6 ) are switched in series and the inlet is each one in the direction of flow subsequent pump stage associated hydraulic motor except to the outlet of the previous hydraulic motor is also a collecting tank for (31) towards sper for the hydraulic fluid rendes check valve (36, 38) connected to said collecting container (31).

7. Vacuum pumping station with a plurality of roller piston pump stages connected in series, each of which the pump stage following in the flow direction has a lower pumping speed than the preceding pump stage, characterized in that each pump stage ( 1 , 2 , 6 ) has a hydraulic motor ( 22 , 24 , 26 ) trained drive that the hydraulic motors ( 22 , 24 , 26 ) are connected in series and are fed by a single pressure medium source ( 30 ) and that the hydraulic motors ( 22 , 24 , 26 ) are dimensioned so that they for the associated pump stage ( 1 , 2 , 6 ) each generate the corresponding drive speed according to their pumping speed.

8. Vacuum pumping station according to claim 7, characterized in that the connection between the outlet of a previous in the order arrangement hydraulic motor ( 22 , 23 ) and the inlet of the subsequent hydraulic motor ( 23 , 24 ) each via a check valve ( 36 , 38 ) with the Collection container ( 31 ) for the hydraulic fluid is connected and the check valve ( 36 , 38 ) opens in the direction from the collection container ( 31 ) to the hydraulic motors ( 23 , 24 ) or blocks in the opposite direction.

9. Vacuum pumping station according to one of the preceding claims, characterized in that the pump stages connected in series ( 1 , 2 , 6 ) are dimensioned the same and the gradation of the power of these suction stages by reducing the speed of each pump stage ( 2 , 6 ) compared to each is effected before the outgoing pump stage ( 1 , 2 ).

10. Vacuum pumping station according to claim 9, characterized in that at least the last pump stage ( 6 ) of the series arrangement, preferably each of the subsequent pump stages ( 2 , 6 ), is seen at its outlet with a check valve arrangement.

11. Vacuum pumping station according to claim 10, characterized net that the check valve assembly by at least one Valve tongue is formed, which firmly at one end is tense and with its other free end over one Exhaust opening is located, but from this outlet opening as soon as the pressure inside the pump stage lifts the outside pressure exceeds.