DE4443387C1

DE4443387C1 - Zweistufige mechanische Vakuumpumpanordnung

Info

Publication number: DE4443387C1
Application number: DE19944443387
Authority: DE
Inventors: Heinz-Dieter Buerger; Hubert Dipl Ing Engmann
Original assignee: Saskia Hochvakuum und Labortechnik GmbH
Current assignee: Gardner Denver Thomas GmbH
Priority date: 1994-12-06
Filing date: 1994-12-06
Publication date: 1996-01-18
Anticipated expiration: 2014-12-07

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine zweistufige mecha nische Vakuumpumpanordnung, bestehend aus einer Membranpumpe als Vorvakuumstufe und einer Drehschieberpumpe als Hochvakuum stufe, wobei letztere sich in einem Ölkasten befindet, aus dem über eine Ölpumpe Hydrauliköl unter anderem für die Betätigung eines hydraulischen Saugstutzenventils in Öffnungsrichtung gefördert wird.

Eine Kombination von Membran- und Drehschieberpumpen ist z. B. aus der DE 37 10 782 A1 bekannt und wird beispiels weise verwendet zum Pumpen von aggressiven und im Hydrauliköl löslichen Dämpfen und Gasen, da die atmosphärenseitige Mem branpumpe ölfrei arbeitet und die Gefahr einer Kondensation der aggressiven Dämpfe im wesentlichen nur am Auslaßventil der Membranpumpe besteht, so daß diese Dämpfe sich nicht im Öl des Ölkastens der Drehschieberpumpe ansammeln können. Saugstutzen ventile am Einlaß der Drehschieberpumpe sind auch bekannt, z. B. aus US 1 988 296 und GB 11 95 361. Damit schützt man die Anlage bei Stillstand gegen Verunreinigungen. Das Ventil wird hydraulisch gegen die Kraft einer Feder geöffnet, wenn die Drehschieberpumpe arbeitet.

Die Ölpumpe saugt in einer bekannten Ausführungsform aus dem Ölkasten der Drehschieberpumpe an, in dem ein Zwi schenvakuum zwischen dem Wert am Saugstutzen der Drehschieber pumpe und Atmosphärendruck herrscht.

Dieser Zwischenvakuumdruck ist starken Schwankungen unterworfen, zum einen während des Anlaufens der Pumpanordnung und zum anderen aufgrund des betriebsabhängig variablen Drucks des zu evakuierenden Gefäßes. Von dem Zwischenvakuumdruck des Ölkastens, aus dem das Hydrauliköl entnommen wird, hängt aber die Pumpleistung der Ölpumpe ab, die nicht nur die Hydraulik kraft für das Saugstutzenventil, sondern ggf. auch die Schmie rung von Lagern und der Drehschieber gewährleisten soll. Bei abnehmendem Zwischenvakuumdruck verringert sich also der Aus gangsdruck der Ölförderpumpe und gefährdet damit den Betrieb der Anordnung. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pumpanord nung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß sich ein für eine präzise kontrollierbare Ölzirkulation und für die Steuerung der Hydraulikelemente stets ausreichender Druck des Hydrauliköls am Ausgang der Ölpumpe ergibt.

Diese Aufgabe wird durch die Vakuumpumpanordnung gemäß Anspruch 1 gelöst. Bezüglich von Merkmalen bevorzugter Aus führungsformen der Erfindung wird auf die Unteransprüche ver wiesen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzug ten Ausführungsbeispiels mit Hilfe der beiliegenden einzigen Figur näher erläutert. Diese zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße zweistufige mechanische Vakuumpumpanordnung.

Sie besteht aus einer Membranpumpe bekannter Bauart 1, die von einem nicht dargestellten Motor über einen Exzenter 2 angetrieben wird und einen Einlaß 3 und einen Auslaß 4 mit je einem Rückschlagventil 5 bzw. 6 enthält. Die Membranpumpe 1 ist über ein Sicherheitsventil 7 an eine Drehschieberpumpe 8 angeflanscht, die in einem Pumpgehäuse 9 einen von einem nicht dargestellten Motor in Richtung eines Pfeils 10 angetriebenen Rotor 11 enthält. Der Rotor sitzt in bekannter Weise exzen trisch in einem Hohlraum und besitzt Schieber 12, die auf der zylindrischen Oberfläche des Pumpraums gleiten.

Die Drehschieberpumpe sitzt in einem Ölkasten 22, der die nicht dargestellten Lager der Drehschieberpumpe schmiert und ggf. auch zur Kühlung der Pumpe beiträgt. Die Drehschie berpumpe besitzt einen Einlaß 13, der an ein zu evakuierendes Gefäß angeflanscht werden kann, und einen Auslaß 14, der in den Luftraum des Ölkastens mündet. Der Ölkasten selbst ist an das Sicherheitsventil 7 angeflanscht. Auf diese Weise befindet sich der Ölkasten stets auf einem Zwischenvakuum zwischen dem des Einlasses 13 und Atmosphärendruck am Auslaß 4 der Membran pumpe.

Zwischen dem an das zu evakuierende Gefäß anzuschlie ßenden Einlaß 13 der Drehschieberpumpe und den Pumpraum dieser Pumpe ist ein Hydraulikventil 15 eingefügt, dessen Schließ organ 16 von einem Hydraulikkolben 17 von seinem Sitz abgeho ben wird, wenn ein entsprechender Hydraulikdruck an einer Steuerleitung 18 vorliegt. Ohne einen solchen Druck legt sich das Verschlußorgan 16 auf seinen Ventilsitz aufgrund des Drucks einer Feder 19, die auf den Kolben 17 drückt.

Dieses Ventil schließt also selbsttätig, wenn die An ordnung außer Betrieb ist und verhindert eine Verschmutzung der Pumpen. Der über die Steuerleitung zugeführte Hydraulik druck stammt von einer Hydraulikpumpe 20, die aus dem unter sten Teil des Ölkastens 22 ansaugt und außer der Steuerung des Ventils 15 auch die Schmierung der Lager der Drehschieberpumpe und die Einspeisung von Öl zwischen die Schieber 12 dieser Pumpe gewährleistet.

Die insoweit bekannte Anordnung wird erfindungsgemäß ergänzt durch eine Regelung des Öldrucks im Ölkasten 22 auf grund einer Überwachung der Stellung des Ventils 15. Zu diesem Zweck ist auf dem Kolben 17 dieses Ventils ein Magnet aufge bracht, der mit einer Hall-Sonde 21 zusammenwirkt, die an der Zylinderwand des Kolbens befestigt ist und anzeigt, ob sich das Ventil in seiner offenen oder nicht in seiner offenen Stellung befindet. Vorzugsweise sind mehrere solche Hall-Son den in verschiedenen Positionen angebracht, um mehrere Posi tionen des Kolbens zu erfassen und jeweils geeignete Maßnahmen daraus abzuleiten. Wird nämlich festgestellt, daß der Druck im Ölkasten durch die Wirkung der beiden Pumpen soweit abgesunken ist, daß auch der Öldruck Po der Hydraulikpumpe 20 unter einen kritischen Wert absinkt, dann reicht dieser Druck nicht mehr aus, das Ventil 15 offen zu halten, so daß sich der Kolben 17 und das Verschlußorgan 16 in Richtung auf einen Verschluß des Einlasses verschieben. Dieser von den Hall-Sonden 21 einer nicht dargestellten Steuervorrichtung gemeldete Umstand führt dazu, daß geeignete Maßnahmen ergriffen werden, um den Öldruck wieder auf eine brauchbaren Wert anzuheben. Dies kann auf verschiedene Arten erfolgen, wie dies in den Unteransprüchen definiert ist. Sobald der Druck im Ölkasten sich wieder norma lisiert, öffnet das Ventil 15 wieder und der Pumpbetrieb geht normal weiter.

Im Rahmen der Erfindung kann natürlich jede Hall-Sonde und der zugehörige Magnet durch einen anderen Positionsindika tor bekannter Art ersetzt werden, der berührungslos die Posi tion des Kolbens erfassen kann. Außerdem können auch weitere Positionssonden vorgesehen sein, um Zwischenstellungen oder auch die dem verschlossenen Ventil entsprechende Stellung des Kolbens zu erfassen und zu melden. Schließlich können die Sonden auch verschiebbar montiert sein, so daß je nach Anwen dungsfall unterschiedliche Positionen des Schließorgans 16 des Ventils erfaßt und ausgewertet werden können.

Claims

1. Zweistufige mechanische Vakuumpumpanordnung, bestehend aus einer Membranpumpe als Vorvakuumstufe und einer Drehschieber pumpe als Hochvakuumstufe, wobei letztere sich in einem Ölka sten befindet, aus dem über eine Ölpumpe Hydrauliköl unter anderem für die Betätigung eines hydraulischen Saugstutzenven tils in Öffnungsrichtung gefördert wird, dadurch gekennzeich net, daß das Saugstutzenventil (15) mit einer Positionsmeß einrichtung (21) zur Erfassung seiner offenen Position ver sehen ist und daß das Ausgangssignal dieser Positionsmeßein richtung zur Erhöhung des Drucks im Ölkasten (22) der Dreh schieberpumpe verwendet wird, wenn die Positionsmeßeinrichtung feststellt, daß diese offene Position nicht vorliegt.

2. Vakuumpumpanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Ausgangssignal dieser Positionsmeßeinrichtung zur Verringerung der Pumpleistung der Membranpumpe (1) verwendet wird.

3. Vakuumpumpanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß die Verringerung der Pumpleistung der Membranpumpe (1) in deren Stillsetzung besteht.

4. Vakuumpumpanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Ausgangssignal dieser Positionsmeßeinrichtung zum Öffnen einer Fremdgaszufuhrleitung zum Ölkasten (22) verwendet wird.

5. Vakuumpumpanordnung nach Anspruch 1, bei der die Drehschie berpumpe in den Ölkasten fördert, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal der Positionsmeßeinrichtung (21) zur Erhö hung der Drehgeschwindigkeit des Rotors der Drehschieberpumpe (9) verwendet wird.

6. Vakuumpumpanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß die Positionsmeßeinrichtung einer seits aus einem auf einem beweglichen Teil des Saugstutzenven tils aufgesetzten Magneten und andererseits aus mindestens einer ortsfest auf dem Ventilgehäuse angebrachten Sonde be steht, z. B. einer Hall-Sonde, die auf Verschiebungen des Ma gneten anspricht.

7. Vakuumpumpanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsmeßeinrichtung verschiebbar ist, so daß die Position wählbar ist, in der das Ventil als offen gelten soll.