DE4208194A1 - Verfahren zum betrieb einer oelgedichteten vakuumpumpe sowie fuer die durchfuehrung dieses verfahrens geeignete vakuumpumpe - Google Patents
Verfahren zum betrieb einer oelgedichteten vakuumpumpe sowie fuer die durchfuehrung dieses verfahrens geeignete vakuumpumpeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer
ölgedichteten Vakuumpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des
Patentanspruchs 1.
Beim Betrieb von Vakuumpumpen besteht generell das Bedürfnis, daß
sowohl bei einem beabsichtigten als auch bei einem unbeabsich
tigten Anhalten der Pumpe der an den Einlaßstutzen angeschlossene
Rezipient nicht belüftet wird. Vielfach bekannt sind im Einlaß
stutzen eingebaute Ventile (Saugstutzenventile), die beispiels
weise über Fliehkraftschalter oder sich beim Anhalten der Pumpe
ändernde Drücke (Öldruck, Auslaßdruck) gesteuert werden.
Bei Vakuumpumpen der eingangs erwähnten Art sind Saugstutzenven
tile nicht erforderlich. Sie werden derart betrieben, daß bei
einer Stromabschaltung - beabsichtigt oder nicht - das im Auslaß
befindliche Ventil, üblicherweise ein Rückschlagventil, sowie das
in der Ölzuführungsleitung befindliche Ventil, üblicherweise ein
Magnetventil, schließen. Dadurch ist der Schöpfraum der Vakuum
pumpe dicht abgeschlossen, so daß das Vakuum im Schöpfraum der
Vakuumpumpe und damit auch im Rezipienten bei einer Stromab
schaltung aufrecht erhalten bleibt.
Tritt jedoch der Fall ein, daß der Rotor der Pumpe blockiert,
z. B. nach einem Schieberbruch oder nach einem Fressen des Rotors,
ohne daß dieser Vorgang zunächst mit einem Stromausfall verbunden
ist, dann bleibt das in der Ölzuführungsleitung befindliche
Ventil offen. Über dieses Ventil gelangt Pumpenöl in den Schöpf
raum und damit auch in den unter Vakuum stehenden Rezipienten.
Die Folgen sind nicht nur eine Druckerhöhung im Rezipienten
sondern auch eine Ölverseuchung des Rezipientens und der darin
befindlichen Gegenstände.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Vakuumpumpe der eingangs erwähnten Art derart zu betreiben, daß
eine Vakuumsicherung nicht nur bei Stromausfall gewährleistet
ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das in der
Ölzuführungsleitung befindliche Ventil zusätzlich in Abhängigkeit
von der Drehzahl des Rotors bzw. seines Antriebsmotors derart
gesteuert wird, daß es bei normaler Betriebsdrehzahl offen und
bei reduzierter Drehzahl geschlossen ist. Ein in dieser Weise
gesteuertes Ölzuführungsventil schließt also nicht nur bei
Stromausfall oder Stromabschaltung sondern auch bei einem Stop
der Pumpe auf Grund eines mechanischen Defektes. Die Aufrechter
haltung des Vakuum im Rezipienten ist damit auch bei einem
mechanischen Defekt sichergestellt; die Gefahr der beschriebenen
Ölverseuchungen im Rezipienten ist beseitigt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten sollen anhand der Fig. 1 und
2 erläutert werden. Es zeigt
Fig. 1 einen stark vereinfachten Schnitt durch eine
Drehschiebervakuumpumpe und
Fig. 2 ein Funktionsschaltbild.
Die in Fig. 1 dargestellte Drehschiebervakuumpumpe 1 weist ein
Pumpengehäuse 2 mit einem Schöpfraum 3 auf. Im Schöpfraum 3
befindet sich der drehbar angeordnete Rotor 4, der die
Drehschieber 5, 6 führt. Seitlich von der Rotoranlage 6 befinden
sich der Einlaßstutzen 7 und der Auslaßstutzen 8. An den Einlaß
stutzen 7 wird der zu evakuierende, nicht dargestellte Rezipient
angeschlossen. Der Auslaßstutzen 8 ist mit dem Rückschlagventil 9
ausgerüstet, das den Auslaßstutzen 8 immer dann vakuumdicht
verschließt, wenn die Pumpe keine Fluide fördert.
In den Schöpfraum 3 mündet noch die Ölzuführungsleitung 11, über
die der Schöpfraum 3 ständig aus der schematisch dargestellten
Ölwanne 12 mit Öl versorgt wird. In die Leitung 11 ist das
Magnetventil 13 eingeschaltet.
Der Rotor 4 ist mit einem in Fig. 1 nicht dargestellten An
triebsmotor gekoppelt. Gleichzeitig mit dem An- und Abschalten
des Antriebsmotors wird das Ventil 13 derart betätigt, daß es bei
eingeschaltetem Strom offen ist. Bei abgeschaltetem Strom - also
auch bei Stromausfall - ist das Ventil 13 geschlossen.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Funktionsschaltbild für ein
Ausführungsbeispiel nach der Erfindung sind schematisch wesent
liche Bauelemente eines Einphasen-Kondensator-Motors 14 darge
stellt, nämlich die Motorspule 15 (Hauptabwicklung), der Motor
kondensator 16 und die Motorspule 20 (Hilfsabwicklung). Die
Spannungsversorgung erfolgt über die Leitungen 17, 18, die über
den Schalter 19 an die Wechselspannungsquelle 21 angeschlossen
sind. Zusätzlich ist noch schematisch ein Temperatursensor 22
dargestellt. Dieser dient in bekannter Weise dem Temperaturschutz
des Motors 14. Übersteigt die Temperatur einen Grenzwert, dann
erfolgt automatisch eine Abschaltung des Motors (angedeutet durch
den Pfeil 23).
Auch das Ventil 13 ist über die Leitungen 24, 25 und den Schalter
19 an die Wechselspannungsquelle 21 angeschlossen. Im Falle des
Stromabschaltens, eines Stromausfalles oder einer unzulässigen
Motortemperatur erfolgt deshalb gleichzeitig mit dem Pumpenstop
die Schließbewegung des Ventils 13.
Als drehzahlabhängiger Sensor dient die in Reihe mit dem Motor
kondensator geschaltete Spule 20, über der die von der Drehzahl n
abhängige Spannung Un abfällt. Der Wert von Un nimmt seinen
maximalen Wert bei der Lehrlaufdrehzahl des Motors an. Bei der
Drehzahl 0 ist auch der Wert von Un klein.
Der Wert Un wird einer Logik 26 zugeführt, innerhalb der der Wert
von Un ständig mit einem Soll- oder Grenzwert verglichen wird.
Solange der Wert von Un größer ist als der Sollwert, wird ein
Signal nicht weitergeleitet. Unterschreitet der Wert von Un den
Sollwert, dann wird über die Leitung 27 ein Relais 28 mit dem
Schalter 29 betätigt. Der Schalter 29 liegt in dem von den
Leitungen 24, 25 gebildeten Stromkreis, in den auch das Ventil 13
eingeschaltet ist. Die Betätigung des Relais 28, 29 erfolgt in
der Weise, daß mit dem Unterschreiten des mit Hilfe der Logik 26
überwachten Sollwertes der Schalter 29 geöffnet wird. Dieser
Öffnungsvorgang hat zur Folge, daß das Magnetventil 13 schließt,
und zwar auch dann, wenn Schalter 19 noch geschlossen bleibt.
Dadurch ist sichergestellt, daß die Ölversorgung über die Zulei
tung 11 auch dann gestoppt wird, wenn bei geschlossenem Schalter
19 ein mechanischer Defekt auftritt.
Bei einem zweckmäßigen Ausführungsbeispiel ist der Sollwert der
Logik 26 derart gewählt, daß er dem Wert für Un bei 20% der
Lehrlaufdrehzahl des Antriebsmotors 14 entspricht. Tritt also zum
Beispiel bei einer Vakuumpumpe mit einem Antriebsmotor, dessen
Lehrlaufdrehzahl 1500 U/min beträgt, ein mechanischer Defekt auf,
der die Drehzahl auf 300 U/min absinken läßt, dann öffnet sich
der Schalter 29, so daß das Magnetventil 13 schließt, die Ölzu
fuhr zum Schöpfraum also unterbrochen ist. Die Aufrechterhaltung
des Vakuums im angeschlossenen Rezipienten ist dadurch sicherge
stellt. Läuft die Pumpe wieder an, dann erfolgt automatisch
wieder eine Öffnung des Schalters 29 und damit des Ventils 13.
Unmittelbar nach dem Auftreten eines mechanischen Defektes, der
zu einem Anhalten der Pumpe oder zu einer sehr niedrigen Drehzahl
des Rotors 4 führt, heizt sich der Antriebsmotor 14 auf. Nach
kurzer Zeit wird deshalb der dem Antriebsmotor 14 zugeordnete
Thermoschutz (22, 23) die Abschaltung des Stromes bewirken, so
daß die Pumpe zum Stillstand kommt.
Die Logik 26 und das Relais 28, 29 sind in einem Gehäuse 31
untergebracht. Sie enthalten - bis auf den Schalter 29 des Relais
- keine mechanischen Teile, so daß die erfindungsgemäße Lösung
zuverlässig ist und eine lange Lebensdauer hat. Außerdem hat die
erfindungsgemäße Lösung den Vorteil, daß sie unabhängig vom Druck
im Rezipienten arbeitet.
Anstelle eines Relais kann auch ein Halbleiterschalter vorgesehen
sein, so daß mechanische Teile völlig entfallen. Weiterhin
besteht die Möglichkeit, die Logik 26 und den Schalter 29 über
eine optische Koppelstrecke miteinander zu verbinden. Schließlich
besteht die Möglichkeit, ein Bauelement einzusetzen, das sowohl
Logik- als auch Schaltfunktion hat. Derartige Leistungshalbleiter
sind unter dem Namen "Smart-power"-Baustein an sich bekannt.
Claims (12)
1. Verfahren zum Betrieb einer ölgedichteten Vakuumpumpe (1)
mit
- - einem Pumpengehäuse (2),
- - einem im Pumpengehäuse befindlichen Schöpfraum (3),
- - einem im Schöpfraum drehbar angeordneten Rotor (4),
- - einem mit einem Rezipienten verbindbaren Einlaßstutzen (7),
- - einem mit einem Rückschlagventil (9) versehenen Auslaß stutzen (8),
- - einer in den Schöpfraum (3) mündenden, mit einem Ventil (13) ausgerüsteten Ölzuführungsleitung (11) sowie mit
- - einem elektrischen Antriebsmotor (14) für den Rotor (4) mit Spulen (15) und (20) und einem Kondensator (16),
bei welchem beim Abschalten der Pumpe (1) oder bei Strom
ausfall das in der Ölzuführungsleitung (11) befindliche
Ventil (13) geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß
das in der Ölzuführungsleitung (11) befindliche Ventil (13)
zusätzlich in Abhängigkeit von der Drehzahl n des Rotors (4)
bzw. Antriebsmotors (14) derart gesteuert wird, daß es bei
normaler Betriebsdrehzahl offen und bei reduzierter Drehzahl
geschlossen ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Ventil (13) geschlossen ist, wenn die Drehzahl des Antriebs
motors kleiner ist als etwa 20% der Lehrlaufdrehzahl.
3. Ölgedichtete Vakuumpumpe mit
- - einem Pumpengehäuse (2),
- - einem im Pumpengehäuse befindlichen Schöpfraum (3),
- - einem im Schöpfraum drehbar angeordneten Rotor (4),
- - einem mit einem Rezipienten verbindbaren Einlaßstutzen (7),
- - einem mit einem Rückschlagventil (9) versehenen Aus laßstutzen (8),
- - einer in den Schöpfraum (3) mündenden, mit einem Ventil (13) ausgerüsteten Ölzuführungsleitung (11) sowie mit
- - einem elektrischen Antriebsmotor (14) für den Rotor (4),
dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (14) mit einem
drehzahlabhängigen Sensor (20) ausgerüstet ist, daß das
Ventil (13) ein elektrisch betätigbares Ventil ist und daß
im Stromkreis (24, 25) des Ventils (13) ein Schälter (29)
vorgesehen ist, der in Abhängigkeit von den vom Sensor (20)
gelieferten Signalen derart gesteuert wird, daß das Ventil
(13) bei normaler Betriebsdrehzahl offen und bei reduzierter
Drehzahl geschlossen ist.
4. Ölgedichtete Vakuumpumpe nach Anspruch 3, bei der der
Antriebsmotor (14) eine erste Motorspule (Hauptwicklung 15),
eine zweite Motorspule (Hilfswicklung 20) sowie einen
Kondensator (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die
Hilfswicklung (20) den Sensor bildet, indem die über die
Spule (20) des Antriebsmotors (14) abfallende Spannung
verwendet wird.
5. Vakuumpumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Auswertung der Signale des Sensors (20) eine Logik
(26) vorgesehen ist.
6. Vakuumpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Logik (26) über eine Signalleitung (27) mit einem Schalter
(28, 29) verbunden ist.
7. Vakuumpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
Schalter ein Relais (28, 29) ist.
8. Vakuumpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
Schalter ein Halbleiterschalter ist.
9. Vakuumpumpe nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeich
net, daß sich an die Logik (26) eine optische Koppelstrecke
als Signalleitung anschließt.
10. Vakuumpumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Auswertung der Signale des Sensors (20) ein Bauele
ment vorgesehen ist, das Logikfunktion und Halbleiterschalt
funktion hat.
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Date | Code | Title | Description |
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OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: BALZERS UND LEYBOLD DEUTSCHLAND HOLDING AG, 63450 |
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