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Ölüberdeckte Drehkolbenvakuumluftpumpe Die Erfindung betrifft Drehkolbenluftpumpen,
die zwecks Erzielung eines hohen Endvakuums gegen die Außenluft durch (51 abgedichtet,
beispielsweise in einen mit Öl gefüllten Kasten gesetzt oder über dem Auslaßventil
mit einem ölbehälter versehen sind. Trotz dieser Maßnahme ist es nicht ausgeschlossen"daß
geringe Mengen Luft oder lufthaltigen Öls in das Pumpeninnere gelangen und die Erzielung
eines sehr hohen Vakuums verhindern. Derartige geringe Luft- oder Ölmengen können
nämlich an der Welle entlang oder zwischen den Stirnflächen des zylindrischen Gehäuses
und den Endplatten des letzteren eindringen.
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Die Erfindung besteht in einer Anordnung, vermöge deren diese geringen
Mengen von dem Saugraum ferngehalten und lediglich dem Druckraum zugeführt werden.
Das wird dadurch erreicht, daß einerseits in dem Drehkolben und an seinen Stirnflächen
und andererseits an den Anlageflächen des zylindrischen Gehäuses an seinen Endplatten
rings um die Welle bzw. den Pumpenraum verlaufende Aufnehmerräume @ angeordnet sind,
die durch vom Drehkolben gesteuerte Kanäle mit dem Druckraum in Verbindung gebracht
werden, so daß die eindringende Luft durch die Kanäle in den Druckraum gelangt und
aus diesem durch das Druckventil hindurch entfernt wird: Die Kanäle, durch die die
an den Stirnflächen des Kolbens ausgebildeten Aufnehmerräume mit dem Druckraum in
Verbindung gesetzt werden, werden von Vertiefungen in den, Endplatten des Pumpengehäuses
gebildet, die durch an den Stirnflächen des exzentrisch gelagerten Drehkolbens auf
einem Teil des Umfangs oder dem ganzen Umfang angeordneten Flanschen gesteuert werden,
indem diese Flanschen sich bei der Drehbewegung in radialer Richtung über die Vertiefungen
hin bewegen. Im Hinblick auf gute Abdichtung wird man diese Flanschen möglichst
breit machen. Die Rücksichtnahme auf die Verminderung .der Reibung führt aber dazu,
sie möglichst schmal zu erhalten. Es empfiehlt sich, die Flanschen möglichst schmal
zu halten, denn die Dichtfähigkeit der Flanschen nimmt bei einer Verminderung der
Wandstärke sehr viel weniger ab als die Reibung.
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Die an den Stirnflächen des zylindrischen Gehäuses angebrachten Aufnehmerräume
werden mit dem Druckraum durch den vom Drehkolben bewegten Schieber in Verbindung
gebracht, -der zu diesem Zwecke mit einem entsprechenden Kanal ausgestattet ist.
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Die Aufnehmerräume werden durch entsprechende Gestaltung der sie steuernden
Teile nur während des ersten Teiles des Druckhubes mit dem Druckraum verbunden,
so daß sie den schädlichen Raum nicht vergrößern.
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Die Zeichnung veranschaulicht einige Ausführungsbeispiele: Abb. z
ist ein senkrechter Schnitt durch die Pumpe nach der Linie b-b von Abb. 2; Abb.2
ist ein waagerechter Schnitt nach der Linie a-a, und
Abb.3 und q.
sind senkrechte Schnitte durch zwei weitere Ausführungsbeispiele.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. i und 2 besteht die Drehkolbenpumpe
in üblicher Weise aus einem zylindrischen Gehäuse, in dem ein auf einer Welle :2
exzentrisch sitzender Drehkolben 3 umläuft und dabei mit seinem Scheitelpunkt q.
die zylindrische Innenfläche des Gehäuses längs einer Linie oder Fläche berührt.
Auf dem Drehkolben ruht ein im Gehäuse geführter und durch eine Feder ig belasteter
Schieber 5, der zwischen Gehäuse und Drehkolben zwei Räume 6 und 7 trennt. Raum
6 ist mit einem Saugkanal S verbunden und stellt den Saugarm der Pumpe dar, während
an den Druckraum 7 ein mit einem Rückschlagventil versehener Austrittskanal 9 angeschlossen
ist. Das nicht dargestellte Rückschlagventil ist zur besseren Abdichtung gegen die
äußere Luft in bekannter Weise mit Öl überdeckt, das in einem Gefäß io enthalten
ist.
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Um die an der Welle entlang etwa eintretenden geringen Mengen von
Luft oder Iufthaltigem Öl von dem Saugraum 6 fernzuhalten, ist der mit Hohlraum
14 versehene Kolben 3 an seinen Stirnflächen mit Aufnehmerräume bildenden, ringsum
verlaufenden Nuten 25 versehen, die mit dem Druckraum 7 durch Vertiefungen i i der
Endplatten in Verbindung gebracht werden können. Infolge der exzentrischen Lagerung
des Kolbens 3 und der durch die Nuten gebildeten Flanschen 15 werden diese Vertiefungen
bei der Drehung des Kolbens abwechselnd abgedeckt oder in der aus Abb. 2 ersichtlichen
Weise derart freigelegt, daß die Verbindung zwischen den Nuten und dem Druckraum
7 hergestellt wird. In den Stirnflächen des zylindrischen Gehäuses i sind ringsum
verlaufende, als Aufnehmer wirkende Nuten iS angebracht, die die zwischen dem zylindrischen
Gehäuse und den Endplatten 12 eindringende Luft auffangen und die bis zum Schieber
5 durchgeführt sind, der hohl ausgebildet und mit Kanälen 13 versehen ist. Wenn
sich der Schieber 5 in der aus Abb. i ersichtlichen Stellung befindet, stellt er
durch die Kanäle 13 die Verbindung zwischen den Aufnehmernuten und dem Druckraum
dar.
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Befindet sich die Pumpe in Tätigkeit, so ist der absolute Druck im
Druckraum 7 sehr klein gegenüber dem äußeren Atmosphärendruck, solange die Berührungsfläche
q. noch genügend weit vom Austrittskanal g entfernt ist. Hierbei werden durch die
Vertiefungen i i in den Seitenwänden 12 der Pumpe und durch die Kanäle 13 im Schieber
5 Verbindungen mit dem noch unter Unterdruck (Zwischenvakuum) stehenden Druckraum
7 hergestellt, welche die etwa ,am Lager der Welle 2 eingedrungene Luft und Öl dem
Druckraum zufließen lassen. Im Verlauf der nun folgenden Verdichtung werden die
Aufnehmerräume 25 und 1S von dem Druckraum 7 getrennt, indem sich die Flanschen
i 5 radial nach außen bewegen und die Vertiefungen i i überdecken und der Schieber
5 durch den Kolben so weit nach außen gedrückt wird, daß der Kanal 13 von der Wandung
des zylindrischen Gehäuses abgedeckt wird. Von nun an werden Luft und Öl durch den
Druckkanal g ausgepreßt, ohne daß diese Stoffe durch die Vertiefüngen i i und die
Kanäle 13 hindurchtreten können. Der Hohlraum 14 gelangt daher niemals mit dem Saugkanal
S in Verbindung. Hierzu ist es notwendig, daß mindestens an den Vertiefungen i i
die von den Flanschen 15 gebildeten Dichtungsflächen des Drehkolbens 3 möglichst
schmal sind. Daraus ergibt sich der weitere Vorteil, daß die mechanischen Reibungsverluste
klein werden, was bei den verhältnismäßig hohen Umfangsgeschwindigkeiten des Drehkolbens
von Bedeutung ist.
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In ähnlicher Weise wirken die Öffnungen 13 im Schieber 5. Das Öl,
das vom Behälter io längs der Gleitfläche des Schiebers 5 eindringt, wird durch
den den Schieber umgebenden Schlitz 16 abgefangen, vom Innenraum des Schiebers 5
aufgenommen und von da durch die während des Sinkens des Schiebers von dessen Führung
freigegebene Öffnung 13 an den Druckraum 7 abgegeben. Auf diese Weise wird der Saugraum
der Pumpe vor dem Eindringen von Luft oder Iufthaltigem Öl bewahrt.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 3 sitzt der Schieber 5 fest auf
einem Ring 15, der mittels eines Kugellagers 22 auf dem Drehkolben ruht, wobei der
Schieber 5 sich in einem Schlitz eines Führungsstückes :2o bewegt. Die im Aufnehmerraum
iS gesammelte Luft tritt an der Außenfläche des Führungsstückes 2o entlang in den
Schlitz des letzteren und wird durch eine Bohrung -21 und den Kanal 13 des Schiebers
5 dem Druckraum 7 zugeführt. Der Hohlraum des Schiebers kann außerdem mit dem Hohlraum
14 des Drehkolbens durch die entsprechend verlängerte Bohrung 21 verbunden sein,
und dann wirken die Öffnung 13 und die Vertiefung i i gemeinsam. Die den Aufnehmerraum
bildenden Nuten 25 werden bei diesem Ausführungsbeispiel dadurch gebildet, daß das
Kugellager und sein Innenring schmaler sind als der äußere Flansch 15 des Drehkolbens.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. q. Ist der Schieber 5 mit einem
drehbaren, im Gehäuse gelagerten Kopf versehen und gleitet in einer Führung 23 des
Drehkolbens. Ein auf der Welle 2 exzentrisch sitzendes Kugellager 24 läßt .den Drehkolben
im Gehäuse abwälzen.
Die Wirkungsweise beider Ausführungsformen
ist die gleiche wie bei der zuerst erläuterten gemäß Abb. i und 2. Man kann die
Pumpen aber auch mit gleicher Wirkung nur mit der Öffnung 13 oder nur mit der Vertiefung
i i arbeiten lassen.