DE4001668A1 - MULTI-STAGE VACUUM PUMP - Google Patents
MULTI-STAGE VACUUM PUMPInfo
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- F04C25/02—Adaptations of pumps for special use of pumps for elastic fluids for producing high vacuum
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Vakuumpumpe zur Erzeugung von Fein- und Hochvakuum, deren Saugseite der ersten Stufe über eine Verbindungsleitung mit der Auslaßseite der zweiten Stufe verbunden ist.The invention relates to a multi-stage vacuum pump for generation of fine and high vacuum, the suction side of which is the first Stage via a connecting line to the outlet side of the second stage is connected.
Die mehrstufige Vakuumpumpe kann in Industrie und Labor gleichermaßen eingesetzt werden, wobei die bevorzugten Anwendungsgebiete die Vakuumtrocknung, die Vakuumimprägnierung, die thermische Bearbeitung unter Vakuum, das Entsagen unter Vakuum und die Vorvakuumerzeugung für Öl- und Quecksilberdiffusionspumpen sind.The multi-stage vacuum pump can be used in industry and laboratory alike are used, the preferred fields of application vacuum drying, vacuum impregnation, thermal Processing under vacuum, renunciation under vacuum and the pre-vacuum generation for oil and mercury diffusion pumps are.
Bekannt ist eine mehrstufige Vakuumpumpe, insbesondere Drehkolbenpumpe, bestehend aus zwei Vakuumstufen. Die Saugseite der ersten Stufe steht über eine Verbindungsleitung mit der Auslaßseite der zweiten Vakuumstufe in Verbindung. Über einen Saugstutzen erfolgt die Verbindung der Zweiten Saugstufe zu dem zu evakuierenden Raum (DD-WP 62638).A multi-stage vacuum pump is known, in particular a rotary lobe pump, consisting of two vacuum stages. The suction side of the The first stage is connected to the outlet side via a connecting line the second vacuum stage. Via a suction port the second suction stage is connected to the evacuating room (DD-WP 62638).
Nachteilig bei dieser Lösung ist das relativ geringe Saugvermögen, bedingt durch die einseitige Anordnung des Saugstutzens an einer Pumpstufe.The disadvantage of this solution is the relatively low pumping speed, due to the one-sided arrangement of the suction nozzle at a pump stage.
Weiterhin ist eine mehrstufige Vakuumpumpe bekannt, die im wesentlichen aus einem Gehäuse, einer Trennscheibe und einem Rotorsystem zweier voneinander getrennter Pumpstufen besteht (EP-PS 01 98 936).Furthermore, a multi-stage vacuum pump is known, which essentially consisting of a housing, a cutting disc and a rotor system consists of two separate pump stages (EP-PS 01 98 936).
Aus der DE-OS 37 10 782 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abpumpen von Dämpfen und/oder dampfhaltigen Gemischen und/ oder Gas-Dampf-Gemischen oder dgl. Medien bekannt, wobei im wesentlichen mehrere Pumpen bzw. Pumpstufen verwendet werden, die in Reihe geschaltet sind.DE-OS 37 10 782 describes a method and a device for pumping vapors and / or mixtures containing steam and / or gas-steam mixtures or the like. Media known, in which essentially several pumps or pump stages are used, connected in series.
Nachteilig an diesen bekannten Lösungen mit mehrstufigen und/ oder Pumpenkombinationen ist, daß die Leistung, d. h. das Saugvermögen der mehrstufigen Pumpen bzw. Pumpenkombinationen allein durch das Saugvermögen der ersten Stufe entschieden wird. Dabei ist der Saugstutzen unmittelbar nur mit der ersten Stufe verbunden und die nachfolgenden Stufen sorgen nur dafür, daß die Kompressionsseite der ersten Stufe entlastet und dadurch ein höherer Enddruck erreicht wird. A disadvantage of these known solutions with multi-stage and / or pump combinations is that the performance, i.e. H. the pumping speed the multi-stage pumps or pump combinations alone is decided by the pumping speed of the first stage. The suction nozzle is only with the first stage connected and the subsequent stages only ensure that relieves the compression side of the first stage and thereby a higher final pressure is reached.
Alle nachfolgenden Stufen haben deshalb keinen Einfluß auf das Saugvermögen der Pumpen bzw. Pumpenkombinationen. Das Masse-Leistungsverhältnis ist daher nicht zufriedenstellend.All subsequent stages therefore have no influence on the pumping speed of the pumps or pump combinations. The Mass-performance ratio is therefore unsatisfactory.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine mehrstufige Vakuumpumpe zu schaffen, durch die das Saugvermögen mehrstufiger Pumpen bzw. Pumpenkombinationen wesentlich erhöht wird, welches aber ohne bzw. mit vergleichsweise geringer Erhöhung der Baugröße und des Material- und Arbeitszeitaufwandes realisiert wird.The aim of the invention is to provide a multi-stage vacuum pump to create through which the pumping speed is multi-stage Pumps or pump combinations is significantly increased, which but without or with a comparatively small increase in Size and the material and working time expenditure realized becomes.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine mehrstufige Vakuumpumpe zu entwickeln, in der alle Arbeitsräume der Pumpstufen zur Erhöhung des Saugvermögens genutzt werden, wobei die benötigte Antriebsenergie nicht oder nur unwesentlich erhöht wird. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Saugseite der zweiten Pumpstufe über eine zweite Leitung, in welcher ein Überdruckventil angeordnet ist, unmittelbar mit dem Saugstutzen verbunden sind.The object of the invention is a multi-stage vacuum pump to develop in which all workrooms of the pump stages for Increase the pumping speed can be used, the required Drive energy is not increased or only slightly. According to the invention the object is achieved in that the suction side the second pump stage via a second line, in which a pressure relief valve is arranged, directly with the Suction nozzle are connected.
Bevorzugt ist dabei die Querschnittsfläche der Verbindungsleitung, die die Kompressionsseite der ersten Pumpstufe mit der Saugseite der zweiten Pumpstufe verbindet, viel kleiner als die Querschnittsfläche des Überdruckventils und die Querschnittsfläche des Saugstutzens ist gleich oder größer der Summe der Querschnittsflächen der Leitungen.The cross-sectional area of the connecting line is preferred, which the compression side of the first pump stage with the Suction side of the second pumping stage connects, much smaller than the cross-sectional area of the pressure relief valve and the cross-sectional area the suction port is equal to or larger than Sum of the cross-sectional areas of the lines.
Es ist zweckmäßig, daß die Kompressionsseite der ersten Pumpstufe ein Überdruckventil und auch die Kompressionsseite der zweiten Pumpstufe ein Überdruckventil aufweisen und daß das Durchlaßvermögen jedes Ventils dem der Saugleitung der dazugehörigen Stufe entspricht. Dabei können die Pumpstufen Rollkolben-, Drehschieber-, Zellen- oder Membranpumpen sein.It is expedient that the compression side of the first pump stage a pressure relief valve and also the compression side of the second pump stage have a pressure relief valve and that the Permeability of each valve to that of the associated suction line Level corresponds. The pumping stages can be Rotary vane, cell or membrane pumps.
Mit einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung erläutert. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen inThe invention is explained with an exemplary embodiment. The associated drawings show in
Fig. 1: Schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen zweistufigen Vakuumpumpe Fig. 1: Schematic sectional view of a two-stage vacuum pump according to the invention
Fig. 2: Saugvermögenskurve einer erfindungsgemäßen zweistufigen Vakuumpumpe im Vergleich mit dem Stand der Technik Fig. 2: Suction rate curve of a two-stage vacuum pump according to the invention in comparison with the prior art
Dargestellt sind nur die für das Wesen der Erfindung wichtigen Teile.Only those that are important for the essence of the invention are shown Parts.
In Fig. 1 sind erste Pumpstufe 1 und zweite Pumpstufe 2 abgebildet, Saugstutzen 3 ist mittels Leitungen 4; 5 direkt mit den Saugseiten 6; 7 der Pumpstufen 1; 2 verbunden. Die Querschnittsfläche von Saugstutzen 3 ist mindestens so groß wie die Summe der Querschnittsflächen der Leitungen 4; 5.In Fig. 1, the first pump stage 1 and second pump stage 2 are shown, suction port 3 is by means of lines 4; 5 directly with the suction sides 6; 7 of the pump stages 1; 2 connected. The cross-sectional area of suction nozzle 3 is at least as large as the sum of the cross-sectional areas of the lines 4; 5 .
In Leitung 5 befindet sich ein Überdruckventil 8, welches ab etwa 800 Pa oder weniger Druckdifferenz in geöffnetem Zustand ist. Die Kompressionsseite 9 der ersten Pumpstufe 1 besitzt ein Überdruckventil 10, das so optimiert ist, daß es dem Saugvermögen der Pumpstufe 1 entspricht. Die Kompressionsseite 11 der zweiten Pumpstufe 2 besitzt ein Überdruckventil 12, das so optimiert ist, daß es dem Saugvermögen der Pumpstufe 2 entspricht.In line 5 there is an overpressure valve 8 which is open from about 800 Pa or less pressure difference. The compression side 9 of the first pump stage 1 has a pressure relief valve 10 which is optimized so that it corresponds to the pumping speed of the pump stage 1 . The compression side 11 of the second pump stage 2 has a pressure relief valve 12 which is optimized so that it corresponds to the pumping speed of the pump stage 2 .
Die Kompressionsseite 9 der ersten Pumpstufe 1 ist zusätzlich mittels Leitung 13 mit der Saugseite 7 der zweiten Pumpstufe 2 verbunden. Die Querschnittsfläche der Leitung 13 ist viel kleiner als die Querschnittsfläche des Überdruckventils 10, sie beträgt etwa 10 . . . 15%.The compression side 9 of the first pump stage 1 is additionally connected to the suction side 7 of the second pump stage 2 by means of line 13 . The cross-sectional area of the line 13 is much smaller than the cross-sectional area of the pressure relief valve 10 , it is approximately 10. . . 15%.
Die Funktionsweise der Pumpe ist folgende:The pump works as follows:
Ein nicht dargestellter Elektromotor treibt die Rotoren 14 und 15 an. In ihren Schlitzen gleiten die Schieber 16 a; 16 b und 17 a; 17 b, die an den Innenwandungen der Pumpstufen 1 und 2 geführt werden. Dabei teilen sie die Innenräume der Pumpstufen 1; 2 jeweils in Saugseite 6; 7 und Kompressionsseite 9; 11. Ab Atmosphärendruck (101 325 Pa) bis etwa 800 Pa oder weniger sind beide Pumpstufen 1; 2 fast gleichmäßig an der Evakuierung der Anlage beteiligt, d. h. die Pumpstufe 2 arbeitet mit etwas verminderter Leistung gegenüber der Pumpstufe 1, da die Leitung 13 ein Leck für die Pumpstufe 2 bedeutet, was etwa 10 . . . 15% der Leistung der Pumpstufe 1 ausmacht.An electric motor, not shown, drives the rotors 14 and 15 . In their slots slide the slider 16 a ; 16 b and 17 a ; 17 b , which are guided on the inner walls of pump stages 1 and 2 . They divide the interior of pumping stages 1 ; 2 each in suction side 6; 7 and compression side 9; 11 . From atmospheric pressure (101 325 Pa) to about 800 Pa or less, both pump stages are 1 ; 2 involved almost evenly in the evacuation of the system, ie pump stage 2 works with somewhat less power than pump stage 1 , since line 13 means a leak for pump stage 2 , which is about 10. . . 15% of the output of pump stage 1 .
Gegen Enddruck der Pumpe (unter 800 Pa) schließt Überdruckventil 8 die Leitung 5 ab. Die Pumpe arbeitet dann weiter bis Enddruck nach dem bekannten Prinzip der herkömmlichen mehrstufigen Vakuumpumpen (Fig. 2). Pressure valve 8 closes line 5 against the final pressure of the pump (below 800 Pa). The pump then continues to operate up to the final pressure according to the known principle of conventional multi-stage vacuum pumps ( FIG. 2).
In Fig. 2 ist der Evakuierungsprozeß eines Volumens von 4 m³ mit einer herkömmlichen zweistufigen Vakuumpumpe mit 4 m³/h Saugvermögen (Kurve 1-2-3) mit einer erfindungsgemäßen Vakuumpumpe (Kurve 1-2-2-3) gegenübergestellt. Hier sind die Vorteile der erfindungsgemäßen mehrstufigen Pumpe anschaulich dargestellt. Bei Ansaugdrücken bis etwa 800 Pa arbeiten beide Stufen parallel, d. h. das wirksame Saugvermögen entspricht etwa der Summe der Saugvermögen, beider Stufen:In Fig. 2 the evacuation process of a volume of 4 m³ with a conventional two-stage vacuum pump with 4 m³ / h suction capacity (curve 1-2-3) is compared with a vacuum pump according to the invention (curve 1-2-2-3). The advantages of the multi-stage pump according to the invention are clearly illustrated here. At suction pressures up to around 800 Pa, both stages work in parallel, ie the effective pumping speed corresponds approximately to the sum of the pumping speeds of both steps:
S w = S₁ + S₂ - Δ S S w = S ₁ + S ₂ - Δ S
wobei
S₁ - Saugvermögen der 1. Stufe
S₂ - Saugvermögen der 2. Stufe
Δ S - Verluste aufgrund der Leckwirkung
der Leitung 13
S w - wirksames Saugvermögen der erfindungsgemäßen
Pumpe im Druckbereich über dem Umschaltdruck.in which
S ₁ - pumping speed of the 1st stage
S ₂ - pumping speed of the 2nd stage
Δ S - losses due to the leakage effect of line 13
S w - effective pumping speed of the pump according to the invention in the pressure range above the changeover pressure.
Unter Umschaltdruck wird der Druck verstanden, bei dem Überdruckventil 10 schließt (800 Pa oder weniger).Switching pressure is understood to mean the pressure at which pressure relief valve 10 closes (800 Pa or less).
Die Auspumpzeit, die umgekehrt proportional dem Saugvermögen istThe pumpdown time, which is inversely proportional to the pumping speed is
wobei
T - Auspumpzeit
S - Saugvermögen,
ist bei der erfindungsgemäßen Pumpe geringer als bei der herkömmlichen
Pumpe oder Pumpenkombination.in which
T - pumpdown time
S - pumping speed,
is lower in the pump according to the invention than in the conventional pump or pump combination.
In Fig. 2 ist dieser Zusammenhang an einem Beispiel mit konkreten Zeiten dargestellt.This relationship is shown in FIG. 2 using an example with specific times.
Auch wenn die Evakuierung des betrachteten Volumens auf einen Enddruck P E unter den Umschaltdruck erfolgt, ist die Auspumpzeit der erfindungsgemäßen Pumpe (T s′) geringer als die Auspumpzeit einer herkömmlichen Pumpe (T s′′):Even if the volume under consideration is evacuated to a final pressure P E below the changeover pressure, the pump-out time of the pump according to the invention (T s ') is less than the pump-out time of a conventional pump (T s ''):
T s′ < T s′′, T s ′ < T s ′ ′,
da sich das im oberen Druckbereich höhere Saugvermögen S w′ der erfindungsgemäßen Pumpe gegenüber dem Saugvermögen S w′′ der herkömmlichen Pumpesince the higher pumping speed S w 'of the pump according to the invention compared to the pumping speed S w ''of the conventional pump
S w′ < S w′′ S w ′ < S w ′ ′
in einer geringeren summaren Auspumpzeit T s′ niederschlägt:in a shorter total pumping time T s ′:
T s′ = T₁ + T₂; T s ' = T ₁ + T ₂;
wobei
T s - summare Auspumpzeit der erfindungsgemäßen Pumpe
T₁ - Auspumpzeit für den Kurvenabschnitt
1-2-2
T₂ - Auspumpzeit für den Kurvenabschnitt 2-3.in which
T s - total pumping time of the pump according to the invention
T ₁ - pumping time for the curve section 1-2-2
T ₂ - pumpdown time for the curve section 2-3.
Die dargelegten Zusammenhänge verdeutlichen, daß die erfindungsgemäße Vakuumpumpe erlaubt, außer universellerer Einsetzbarkeit gegenüber herkömmlichen Lösungen kleinere Pumpen für gleiche Aufgaben einzusetzen und somit Material, Arbeitszeit und Energie einzusparen.The interrelationships clarify that the invention Vacuum pump allowed, except for more universal applicability pumps smaller than conventional solutions use for the same tasks and thus material, working time and save energy.
Aufstellung der verwendeten BezugszeichenList of the reference numerals used
1 erste Pumpstufe
2 zweite Pumpstufe
3 Saugstutzen
4 Leitung
5 Leitung
6 Saugseite
7 Saugseite
8 Überdruckventil
9 Kompressionsseite
10 Überdruckventil
11 Kompressionsseite
12 Überdruckventil
13 Leitung
14 Rotor
15 Rotor
16 a Schieber
16 b Schieber
17 a Schieber
17 b Schieber
18 Anlage 1 first pump stage
2 second pump stage
3 suction ports
4 line
5 line
6 suction side
7 suction side
8 pressure relief valve
9 compression side
10 pressure relief valve
11 compression side
12 pressure relief valve
13 line
14 rotor
15 rotor
16 a slide
16 b slider
17 a slide
17 b slider
18 Appendix
Claims (5)
Applications Claiming Priority (1)
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Legal Events
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Owner name: DEUTSCHE MED-LAB GMBH LEIPZIG I.A., O-7035 LEIPZIG |
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