-
Zweistufige Pumpe, insbesondere Vakuumpumpe Vorliegende Erfindung
betrifft mehrstufige Vakuumpumpen mit Ringraum, der durch einen exzentrischen, an
beiden Ringraumbegrenzungen sich abwälzenden Drehkolben in mehrere sichelförmige
und vorzugsweisehintereinandergeschaltete Arbeitsräume unterteilt ist, die gemeinsam
von im Drehkolben radial beweglich geführten Schiebern bestrichen sind. Drehkolben
dieser Art sind bereits vorgeschlagen worden, weil sie einen besonders einfachen
Aufbau besitzen, aus wenigen Teilen bestehen und mit verhältnismäßig hohen Drehzahlen
betrieben werden können. Dagegen ist es bisher nicht gelungen, die bei derartigen
Pumpen auftretenden Abdichtungsschwierigkeiten einwandfrei zu beheben. Versucht
man, Spaltbildungen zwischen Schiebern und sie führende Wandungen, die durch die
kinematischen Verhältnisse eintreten, mittels beweglicher, vorzugsweise abgefederter
beweglicher Elemente zu beheben, so wird die Lebensdauer der Pumpe stark beeinträchtigt,
da derartige Teile erheblichen Verschleiß- und Brucherscheinungen unterliegen.
-
Die sich damit ergebende Aufgabe, den Pumpenaufbau unter Verzicht
auf derartige bewegliche und abgefederteDichtungselementedurchzuführen, wird, erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß die Stirnflächen der Drehkolbenschieber als Mantelflächen von
Zylindern ausgebildet sind, deren Durchmesser gleich ist der halben Differenz zwischen
den Durchmessern von äußerer und innerer Ringraumbegrenzung. _ Eine über die so
erreichte Vereinfachung des Pumpenaufbaues hinausgehende zusätzliche Vereinfachung
läßt.sich in weiterer Durchführung des
Erfindungsgedankens dadurch
erreichen, daß der vorzugsweise um eine senkrechte Achse umlaufende Drehkolben als
nach oben offene Topfscheibe ausgebildet ist, deren Abschluß eine Querwand bildet,
die zumDrehkolbenhohlraumzueinenzylindrischen, die innere Ringraumbegrenzung bildenden
Fortsatz aufweist. Dadurch erreicht man neben der Verringerung der Zahl der zum
Pumpenaufbau erforderlichen Teile vor allem die Möglichkeit, diese Teile in besonders
bequemer, den Ein- und Ausbau erreichenderWeise mittels eines,Ölbades abzudichten
und gleichzeitig das Öl von Lufteinschlüssen befreien, d. h. so auffrischen zu können,
daß das gewünschte Vakuum mit Sicherheit erhalten wird.
-
Weitere Einzelheiten und Vorteile der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Pumpenausbildung mögen dem zeichnerisch veranschaulichten Ausführungsbeispiel einer
zweistufigen, erfindungsgemäß ausgebildeten Pumpe entnommen werden.
-
Fig. i zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch eine gemäß der Erfindung
ausgebildete zweistufige Vakuumpumpe mit senkrechter Drehachse; Fig.2 stellt einen
horizontalen Querschnitt gemäß Linie II-II :der Fig. i dar.
-
In einem trommelförmigen Gehäuse i ist ein topfförmiger Drehkolben
2 mit vertikaler Achse exzentrisch so gelagert, daß- er mit seiner äußeren Zylinderfläche
.das Gehäuse i jeweils an einer Stelle berührt. Die Querwand 3 weist zum Drehkolbenhohlraum
zu einen zusätzlichen, die innere Ringraumbegrenzung des Arbeitsraumes der Pumpe
bildenden Fortsatz auf, der somit in das Innere des Drehkolbens 2.hineinragt, gleichzeitig
zum Gehäuse i ausgebildet ist und einen solchen Durchmesser besitzt, daß sein äußerer
Umfang jeweils an einer Stelle an der Innenwandung des Drehkolbens 2 anliegt. Damit
ist der Arbeitsraum der Pumpe zwischen Gehäuse i undDrehkolbenfortsatz 4 in zwei
Pumpenräume sichelförmigen Grundrisses unterteilt, die in beliebiger Weise zu schalten,
im Ausführungsbeispiel hintereinandergeschaltet sind. In Führungsschlitzen des Drehkolbens
:2 sind Schieber 5 und 6 in radialer Richtung verschiebbar angeordnet, die sich
dabei von der Innenwandung4 zur Außenwandung des Gehäuses i erstrecken und beide
Pumpenstufen in je zwei Einzelkammern aufteilen. Die an den Gehäusewandungen anliegenden
Stirnflächen der Schieber 5 und 6 bilden erfindungsgemäß Mantelflächenvon Kreiszylindern,
deren Durchmesser gleich ist der halben Differenz zwischen den Durchmessern " von
äußerer und innerer Ringraumbegrenzung.
-
Wenn der Drehkolben für Umlauf in Richtung des Pfeiles 7 ausgebildet
ist, so ist die äußere Pumpenstufe mit einer Ansaugöffnung 8 versehen, welche über
einen .Stutzen g mit einer Saugleitung verbunden ist, während ihre Ausströ''möffnung
io mit einem Raum i i in Verbindung steht, der oberhalb der Querwand 3 durch ein
einen Ölaufnahmebehälter 2o zum !Drehkolben zu begrenzendes Einsatzstück 1,2, gebildet
ist. Die innere Pumpenstufe weist eine Ansaugöffnung 13 auf, welche in den Raum
ii führt, während ihre Ausströmöffnung 14 über ein nicht gezeichnetes Ventil in
einen oberhalb des Bodenstückes i2 vorhandenen Ausströmraurn 15 führt. Der Zwischenraum
i i ist ebenfalls durch ein Ventil 16 mit diesem Ausströmraum verbunden. Eine Tropfleitung
17 führt durch das Bodenstück 12 und die Querwand 3 in das Innere des Querwandfortsatzes
4, in welchem die Wanne 18 angeordnet ist. Nicht gezeichnete Kanäle verbinden die
Wanne 18 mit der äußeren Pumpenstufe. Eine Öffnung ig führt vom Innern des hohlzylindrischen
Teiles 4 zur Ansaugseite der inneren Pumpenstufe.
-
Der Ausströmraum 15 ist teilweise mit einem zur Dichtung und zur Schmierung
der Pumpe dienenden Ölbad 2o angefüllt, das beideAusströmventile überdeckt. Durch
die Tropfleitung 17 tropft das Öl langsam in die Wanne 18 und von hier durch nicht
gezeichnete Kanäle in die äußere Pumpenstufe. Im Betrieb saugt die äußere Pumpenstufe
durch die Ansaugöffnung 8 an und stößt die geförderte Menge durch die Ausströmöffnung
io in den Zwischenraum i i und von dort über das Ventil 16 in den Ausströmraum aus.
Ist die Saugleitung g an ein zu evakuierendes Gefäß angeschlossen, so nimmt die
geförderte Gasmenge beim Fortschreiten des Vakuums dauernd ab, bis sie schließlich
nicht mehr genügt, um das Ausströmventil 16 zu öffnen. Nun saugt die innere Pumpenstufe
über ihre Ansaugöffnung 13 das Gas aus dem Zwischenraum i i ab und stößt es über
ein nicht gezeichnetes Ausströmventil in- den Ausströmraum 15 aus. Mit dem Gas fördern
beide Pumpenstufen gleichzeitig auch das in ihnen befindliche Öl, welches von der
äußeren Pumpenstufe durch. die innere Pumpenstufe in den Ausströmraum gelangt .und
von dort über Leitung 17 und Wanne 18 der äußeren Pumpenstufe zurückfließt.
-
Die im Querwandfortsatz 4. untergebrachte Wanne 18 dient als Entgasungs-
und Auffrischvorrichtung für das Öl, das in der Wanne in dünner Schicht dem Vakuum
der inneren, atmosphärenseitig gelegenen Pumpenstufe ausgesetzt ist, da der Innenraum
des Fortsatzes 4 durch die Öffnung ig mit der Ansaugseite dieser Pumpenstufe in
Verbindung steht. Dieses Vakuum genügt, um dem erwärmten Öl die Gasteilchen zu entziehen,
wobei die Erwärmung des Öls infolge der in der Pumpenstufe herrschenden Reibung
selbständig erfolgt. Da diese Entgasungs- und Auffrischungsvorrichtung in der Mitte
der Pumpe untergebracht ist, herrscht an dieser Stelle naturgemäß eine höhere Temperatur
als in den übrigen Teilen der Pumpe, was der Entgasung und Auffrischung des Öls
förderlich ist und Diffusionswirkungen in der äußeren Pumpenstufe verringert.
-
Die dargestellte Vakuumpumpe ist mit senkrechter Drehachse ausgebildet.
Drehkolben 2 kann mittels Welle 2.1 unmittelbar mit der Achse eines Antriebsmotors
gekuppelt oder mit ihr aus einem Stück bestehen, wobei Welle 21 unter Verwendung
einer geeigneten Dichtung 22 im Pumpengehäuse vakuumdicht gelagert ist. In dieser
senkrechten Stellung eignet sich die beschriebene Vakuumpumpe besonders zum Zusammenbau
mit einer Diffusionspumpe.
Bei der erfindungsgemäß getroffenen Ausbildung
der Pumpe werden die im Drehkolben angeordneten Schieber 5 und 6 durch ihre ständige
Berührung mit der inneren und der äußeren Wandung des Arbeitsraumes zwangsläufig
so geführt, daß keine Fliehkraftkräfte bzw. -momente eine sprunghafte Bewegungsumkehr
der Schieber verursachen, gleichgültig, wie die jeweilige Umlaufzahl der Pumpe ist.
Hierdurch ist es möglich, die Förderleistung der Pumpe durch Steigerung der Drehzahl
weitgehend zu erhöhen und den Drehkolben unmittelbar mit einem Elektromotor zu kuppeln.
Des weiteren ergibt sich durch die erfindungsgemäß getroffene Ausbildung eine zweistufige
Pumpe, welche nur ein Gehäuse und nur einen Drehkolben erfordert. Insbesondere zeigt
die Pumpe, verglichen mit ihren äußeren Abmessungen, eine außerordentliche Förderleistung.
Die Abdichtung der Pumpenräume gegen Atmosphäre ist bei der Pumpe dadurch besonders
einfach gestaltet, daß Querwand 3 bzw. Bodenstück 12 des Gehäuses unter dem Ölbad
des Ausströmraumes liegen. Wegen der fliegenden Ausbildung des Drehkolbens ist nur
eine einzige Wellendichtung 21 notwendig.