DE8807531U1

DE8807531U1 - Trockenlaufende Drehschieber-Vakuumpumpe mit zwei Stufen

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Publication number: DE8807531U1
Application number: DE8807531U
Authority: DE
Original assignee: Provac & Co 5600 Wuppertal De GmbH
Current assignee: Provac & Co 5600 Wuppertal De GmbH
Priority date: 1988-06-09
Filing date: 1988-06-09
Publication date: 1988-07-21

Description

PATENTANWÄLTE

zugelassene'VeKr^teijUqim'Europäischen Patentamt

. BUSE · DiPt:-PHYs!'WENTZEL · dipl-ing. LUDEWiQ

Unierdornen 114 · Postlach 200210 ■ 5600 Wuppertal 2 ■ Telelon (0202) 557022/23/24 ■ Telex 8591606 wpat Telelax 0202/557024

5600 Wuppertal 2, den

&Pgr; C

Kennwort: "Zwischendeckelzentrierung"
PROVAC GmbH & Co., Hölker Feld 29-31, 56oo Wuppertal 2

Trockenlaufende Drehschieber-Vakuumpumpe
mit zwei Stufen

Die Erfindung betrifft eine trockenlaufende Drehschieber-Vakuumpumpe mit zwei Stufen, bestehend aus zwei, drehbar in
Arbeitsräumen angeordneten Rotoren, die auf einer gemeinsamen, waagerecht verlaufenden Welle hintereinander angeordnet sind, wobei die beiden Arbeitsräume von zwei Zylindern gebildet sind, zwischen denen ein Zwischendeckel und an deren freien Enden je ein Abschlußdeckel angeordnet sind.

Bei zweistufigen trockenlaufenden Drehschieber-Vakuumpumpen mit einer waagerechten Welle, bei denen beide Stufen unmittelbar hintereinander angeordnet sind, kommt der Axialfixierung der Rotoren zu den Deckeln wegen der thermischen Ausdehnung der Bauteile besondere Bedeutung zu.

fcei den bekannten Drehschieber-Vakuumpumpen ist immer ein ftotor mit der Welle fest verbunden und somit gegen axiale Verschiebung gesichert. Sein Axialspiel zum Außendeckel wird bitteis Paßscheiben bei Verwendung geeigneter Festlager eingestellt. Die thermische Dehnung des Rotors, die größer ist Als die des Zylinders, kann sich zum zwischen den beiden Stufen angeordneten Zwischendeckel frei auswirken, so daß

für diesen Rotor ein' AoilaTaniauF an·'den zugehörigen Deckelwänden vermieden wird. Bei fester Axialv»rbindung des zweiten Rotors mit der Welle würde dieser um den Wert der thermischen Dehnung von Welle und erstem Rotor in der zweiten Stufe verschoben. Hinzu kommt auch noch die eigene Dehnung des zweiten Rotors. Zur Vermeidung eines Anlaufs an den zugehörigen Deckeln müßte also ein sehr großes Axialspiel in der zweiten Stufe gewählt werden, mit der Folge größter Gasrückströmung. Zu dem würde sich gerade am Zwischendeckel in betriebswarmen Zustand ein großer Abstand einstellen und damit die Labyrinthabdichtung zwischen den Stufen verschlechtern und das erreichbare Vakuum absenken.

Um diese Nachteile zu vermeiden, wird daher bei bekannten Drehschieber-Vakuumpurapen der zweite Rotor mit kleinem Axialspiel in seiner Stufe schwimmend auf der Welle gelagert, so daß er sich auf ihr um die Ausdehnung der ersten Stufe verschieben kann. Das setzt aber eine bleibende axiale Beweglichkeit des zweiten Rotors auf der Welle und gleitfähige Deckelwände voraus. Insbesondere beim Betrieb der Drehschieber-Vakuumpumpe mit chemischen Basen und Dämpfen hat sich dies jedoch als schwierig erwiesen, da die axiale Beweglichkeit beeinträchtigt wird, so daß der Rotor bei heißer Maschine in den äußeren Abschlußdeckel und bei abgekühlter Maschine in den Zwischendeckel einläuft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehschieber-Vakuumpumpe der eingangs erläuterten Art zu schaffen, bei der solche Nachteile vermieden sind und die Rotoren mit zuverlässiger und ausreichender Dichtung im Arbeitsraum laufen und ein vorzeitiger Verschleiß vermieden wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden drehfest mit der Welle verbundenen Rotoren gegen axiale Verschiebung gesichert sind und durch axiale Beweglichkeit der Welle in den Lagern des Zwischendeckel und der Abschlußdeckel sich axial zum Zwischendeckel ausrichten. Dadurch können in einfacher Weise die beiden auf der gemeinsa-

men Welle angeordneten Rotoren mit dem erforderlichen Axialspiel zum Zwischendeckel angeordnet werden, wobei das Axialspiel beim bestimmungsgemäßen Gebrauch der Pumpe durch Erwärmung nur unwesentlich vergrößert wird, da lediglich die Dehnung des zwischen den beiden Rotoren vorgesehen Wellenabschnittes zum Tragen kommt. Die Wärmedehnung der übrigen Wellenabschnitte wird durch die axiale Beweglichkeit der Walle in den Lagern der Abschlußdeckel aufgenommen.

6er Zwischendeckel kann aus temperaturfestem Werkstoff mit guten tribologischen Eigenschaften und hoher Verschleißfestigkeit, wie z.B. aus kohlefaserverstärktem Kunststoff ©d .dgl.,bestehen. Dadurch wird in einfacher Weise eine vertchleißfeste Lagerung der beiden Rotoren gegen den Zwischenieckel erzielt, da bei einem Anliegen eines der beiden Rotoren gegen die entsprechende Seitenwand des Zwischendeckels kaum Verschleiß entsteht.

!wischen den beiden auf der gemeinsamen Welle angeordneten Rotoren kann eine Distanzbuchse angeordnet sein, deren Längendifferenz zur Dicke des Zwischendeckels das Axialspiel rwischen den Rotoren und dem Zwischendeckel ergibt. Durch die Anordnung der Distanzbuchse zwischen den beiden Rotoren kann in einfacher Weise der Abstand zwischen den beiden Rotoren eingestellt und der Dicke des Zwischendeckels angefaßt werden, wobei auch das Axialspiel zwischen dem Zviechendeckel und den beiden Rotoren den gegebenen Anforderungen anpaßbar ist.

Der eine der beiden metallischen Rotoren kann durch thermitches Aufschrumpfen fest mit der Welle verbunden sein. Daiurch ist in einfacher Weise der eine der beiden Rotoren örehfest und gegen axiale Verschiebung gesichert und dauerhaft an der Welle befestigt.

ter andere der beiden metallischen Rotoren kann mit einer nichtmetallischen Aufnahmebuchse auf der metallischen Welle örehfest aufgesetzt und gegen axiale Verschiebung gesichert

sein. Für die Monta'ge* de'r p'nnipVkanir's'oHiit in einfacher Weise der zweite Rotor nach dem Durchstecken der Welle durch den Zwischendeckel auf der Welle befestigt und gegen axiale Verschiebung gesichert werden. Der zweite Rotor ist dabei auch in einfacher Weise wieder demontierbar.

Der demontierbare Rotor kann mit einer nichtmetallischen Paßfeder, vorzugsweise aus kohlefaserverstärktem Kunststoff, drehfest mit der Welle verbunden sein. Dadurch ist in einfacher Weise der zweite Rotor drehfest und gegen axiale Verschiebung gesichert auf der Welle befestigbar, wobei durch die nichtmetallische Paßfeder eine Passungskorrosion vermieden wird.

Der demontierbare Rotor kann über Druckscheiben und einer Wellenschutzhülse für Dichtringe und Lagerinnenring mittels axialer Pressung durch Verschraubung gegen axiale Verschiebung auf der Welle gesichert sein. Mit der Verschraubung ist somit in einfacher Weise der demontierbare Rotor zuverlässig gegen axiale Verschiebung gesichert und kann durch Lösen der Verschraubung in einfacher Weise wieder von der Welle abgenommen werden.

Die die beiden Rotoren aufweisende Welle kann mit einem Wälzlager im Zwischendeckel gelagert sein. Dadurch wird in einfacher Weise eine zuverlässige und leichtgängige Lagerung der Welle im Zwischendeckel erzielt, wobei auch die erforderliche axiale Verschiebung der Welle im Zwischendeckel möglich ist.

Das im Zwischendeckel vorgesehene Wälzlager für die Welle kann durch geeignete Dichtungen wirksam gegen Korrosion, Schmutz und Austrocknung geschützt sein.

Auf der Zeichnung ist die erfindungsgemäße trockenlaufende Drehschieber-Vakuumpumpe in einem Längsschnitt dargestellt.

Die erfindungsgemäße trocken laufen de Drehschieber-

Vakuumpumpe mit zwei Stufen besteht aus einem Elektromotor 10, der zum Antrieb der Pumpe dient und mit einer Steckkupplung 11 mit der Welle 12 der Pumpe verbunden ist. Die Steckkupplung 11 ist dabei derart ausgebildet, daß ein begrenztes axiales Verschieben des eingesteckten Endes der Welle 12 möglieh ist. Auf der waagerecht verlaufenden Welle 12 sind zwei Rotoren drehfest und gegen axiale Verschiebung gesichert, hintereinanderliegend aufgesetzt. Die beiden Rotoren 13 und 14 sind dabei in Arbeitsräumen 15,16 angeordnet, wobei die beiden Arbeitsräume 15,16 von zwei exzentrisch angeordneten Zylindern 17,18 gebildet sind, zwisct-em denen ein Zwischendeckel 19 und an deren freien Enden je ein Abschlußdeckel 20, 21 angeordnet sind.Durch die Schrauben 22,23 und 24 sind die beiden Abschlußdeckel 20,21 gegeneinander verspannt, so daß geschlossene Arbeitsräume 15,16 gebildet werden. Die Dichtung zwischen den beiden Abschlußdeckeln 20,21 und den dagegen anliegenden Stirnflächen der Zylinder 17,18 und die Dichtung zwischen dem Zwischendeckel 19 und den dagegen anliegenden Stirnflächen der Zylinder 17,18 wird dabei durch O-Ringe 25 erzielt, die in entsprechende Nuten eingesetzt sind.

In bekannter Weise sind die Zylinder 17,18 exzentrisch zur Drehachse der Welle 12 angeordnet, wobei die Exzentrizität des Zylinders 17 etwa um 180 Grad verdreht zur Exzentrizität des Zylinders 18 angeordnet ist. Dadurch liegt die Druckseite der vom Zylinder 17 gebildeten Niederdruckstufe im wesentlichen direkt neben der Saugseite der vom Zylinder 18 gebildeten Hochdruckstufe, so daß die Druckseite der Niederdruckstufe durch einen einfachen Durchbruch 26 mit der Saugseite der Hochdruekstufe verbunden ist.

Der an der vom Zylinder 17 gebildeten Niederdruckstufe vorgesehene Abschlußdeckel 20 weist dabei im unteren Bereich, im Saugbereich der Niederdruckstufe einen Durchbruch 27 als Einlaß auf. An dem als Einlaß dienenden Durchbruch 27 des Abschlußdeckels 20 ist dabei ein Rohrstutzen 28 angesetzt» der zur Verbindung mit einer nicht näher dargestellten Saug-

leitung dient. In dem der Hochdruckstufe zugeordneten Abschlußdeckel 21 ist im Bereich der Saugseite der Hochdruckstufe ein Durchbruch 29 mit einem Rohrstutzen 30 vorgesehen, um gegebenenfalls den Druck von der Niederdruckstufe abnehmen zu können. In dem der Hochdruckstufe zugeordneten A^- schlußdeckel 21 ist im Bereich der Druckseite der Hochdruckstufe ein weiterer Durchbruch 31 mit einem Rohrstutzen 32 vorgesehen, um den Druck der Hochdruckstufe weitergeben zu können.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der metallische ?,otor 13 der Niederdruckstufe durch thermisches Aufschrumpfen auf der metallischen Welle 12 befestigt. Dadurch ist in einfacher Weise der Rotor 13 zuverlässig und dauerhaft drehfest und gegen axiale Verschiebung gesichert an der Welle 12 gehaltert. Der metallische Rotor ">4 der Hochdruckstufe ist mit einer nichtmetallischen Aufnahmebuchse auf der Welle 12 aufgesetzt und mit einer nicht metallischen Paßfeder 34 gegen Drehen gesichert. Die Sicherung des Rotors 14 gegen axiale Verschiebung erfolgt dabei mit einer Verschraubung 35, wobei der Rotor 14 unter Zwischenschaltung einer Distanzbuchse 36 gegen den Rotor 13 gedrückt wird. Die beiden drehfest mit der Welle 12 verbundenen Roteren 13, 14 sind somit gegen axiale Verschiebung gesichert, wobei durch eine axiale Beweglichkeit der Welle 12 in den Lagern 37 des Zwischendeckels 19 und in den Lagern 38,39 der Abschlußdeckel 20,21 die beiden Rotoren 13,14 sich axial zum Zwischendeckel 19 ausrichten. Wie bereits erwähnt, ist dabei zwischen den beiden Rotoren 13,14 eine Distanzbuchse 36 vorgesehen, deren Längendifferenz zur Dicke des Zwisehendeckels 19 das Axialspiel zwischen den Rotoren 13,14 und dem Zwischendeckel 19 ergibt. Durch entsprechende Dimensionierung der Distanzbuchse 36 kann somit in einfacher Weise das Axialspiel zwischen den Rotoren 13 und 14 und dem Zwischendeckel 19 eingestellt und den gegebenen Anforderungen angepaßt werden. Beim betriebsbedingten Erwärmen der Pumpe dehnt sich die Distanzbuchse 36 bzw. der in der Distanzbuchse 36 liegende Abschnitt der Welle 12 etwas in der Länge aus und

vergrößert somit etwas das Axialspiel. Diese Vergrößerung des Axialspiels ist jedoch nur minimal, da der sich ausdehnende Abschnitt der Welle 12 nur eine geringe Länge aufweist, so daß eine ausreichende Dichtheit zwischen dem Zwischendeckel 19 und den Rotoren 13,1¹J erhalten bleibt. Die weitere Wärmeausdehnung der restlichen Teile der Welle 12 wird durch die axiale Verschiebbarkeit der Welle 12 in den Lagern 38,39 der Abschlußdeckel 20,21 und der axialen Verschiebbarkeit der Welle 12 in der Steckkupplung 11 aufgenommen. Ein Einlaufen der Rotoren 13,14 in den Zwischendeckel 19 ist dabei nicht zu befürchten. Der Zwischendeckel 19 kann dabei aus temperaturfestem Werkstoff mit guten tribologi-Bchen Eigenschaften und hoher Verschleißfestigkeit, wie z.B. aus kohlefaserverstärietem Kunststoff od.dgl., bestehen. In gleicher Weise können auch in den Abschlußdeckeln 20,21 Einsätze 40 vorgesehen werden, die den Anlagenbereich der Rotoren 13 bzw. 14 erfassen und aus temperaturfestem Werkstoff mit guten tribologischen Eigenschaften und hoher Verschleißfestigkeit, wie z.B. aus kohlefaserverstärktem Kunststoff, bestehen.

Der demontierbare Rotor 14 ist über Druckscheiben 41 und einer Wellenschutzhülse 42 für Dichtringe und Lagerinnenring 43 mittels axialer Pressung durch die Verschraubung 35 gegen axiale Verschiebung auf der Welle 12 gesichert. Dadurch ist in einfacher Weise der Rotor 12 gegen axiale Verschiebu»*^ auf der Welle 12 gesichert und trotzdem leicht demontierbar.

Die aus Niederdlruckstufe und Hochdruckstufe bestehende Pumpe ist von einem mehrteiligen Gehäuse 44 umgeben, welches Durchflußräume 45 für ein Kühlmittel aufweist, das mit einer Pumpe 46 im Kreislauf vom Gehäuse 44 zu einem Kühler 47 gefördert wird. Dadurch wird in bekannter Weise eine Ktthlung der sich beim bestimmungsgemäßen Gebrauch erwärmenden Niederdruckstufe und Hochdruckstufe erzielt.

Wie bereits erwähnt, ist die dargestellte Ausführung lediglich eine beispielsweise Verwirklichung der Erfindung und

diese nicht darauf Besdnränkt. Vieltfehr" sind noch mancherlei andere Ausführungen und Abänderungen möglich. So könnte die die beiden Rotoren 13,14 aufweisende Welle 12 auch mit einem Wälzlager im Zwischendeckel 19 gelagert sein, um eine zuverlässige Lagerung im Zwischendeckel 19 zu erzielen. Dabei ist es jedoch erforderlich, die im Zwischendeckel 19 vorgesehenen Wälzlager für die Welle 12 durch geeignete Dichtungen wirksam gegen Korrosion, Schmutz und Austrocknung zu schützen.

Claims

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zugelasgenp VeitreierifeinS Europäischen Patentamt

.BUSE DiPLPHYS.MENTZEL dipl-ing.LUDEWIG

Unterdörnen 114 · Postfach 200210 · 5600 Wuppertal 2 - Telefon (0202) 557022/23/24 · Telex 8591606 wpat · Telefax 0202/557024

^71C 5600 Wuppertal 2, den

Kennwort: "Zwischendeckelzentrierung¹¹

PROVAC GmbH 4 Co., Hölker Feld 29-31, 5600 Wuppertal 2

Ansprüche :

1. Trockenlaufende Drehschieber-Vakuumpumpe mit zwei Stufen, bestehend aus zwei, drehbar in Arbeitsräumen angeordneten Rotoren, die auf einer gemeinsamen, waagerecht verkaufenden Welle hintereinander angeordnet sind, wobei die beiden Arbeitsräume von zwei Zylindern gebildet sind, zwischen denen ein Zwischendeckel und an deren freien Enden je ein Abschlußdeckel angeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet, daß die beiden drehfest mit der Welle (12) verbundenen Rotoren (13,1*0 gegen axiale Verschiebung gesichert sind und durch axiale Beweglichkeit der Welle (12) in den Lagern (37,38,39) des Zwischendeckels (19) und der Abschlußdeckel (20,21) sich axial zum Zwischendeckel (19) ausrichten.
2. Drehschieber-Vakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischendeckel (19) aus tempera« turfestera Werkstoff mit guten tribologisohen Eigenschaften und hoher Verschleißfestigkeit, wie z.B. aus kohlefaserverstärktem Kunststoff od.dgl. besteht.
3- Drehschieber-Vakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, da-

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durch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden auf der gemeinsamen Welle (12) angeordneten Rotoren (13,14) eine Distanzbuchse (36) angeordnet ist, deren Längendifferenz zur Dicke des Zwischendeckels (19) das Axialspiel zwischen den Rotoren (13,14) und dem Zwischendeckel (19) ergibt.
4. Drehschieber-Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine der beiden metallischen Rotoren (13 bzw. 14) durch thermisches Aufschrumpfen fest mit der Welle (12) verbunden ist.
5. Drehschieber-Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß der andere der beiden metallischen Rotoren (14 bzw. 13) mit einer nichtmetallischen Aufnahmebuchse (33) auf der metallischen Welle (12) drehfest aufgesetzt und gegen axiale Verschiebung gesichert ist.
6. Drehschieber-Vakuumpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der demontierbare Rotor (14) mit einer nichtmetallischen Paßfeder (34) vorzugsweise aus kohlefaserverstärktem Kunststoff, drehfest mit der Welle (12) verbunden ist.
7. Drehschieber-Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 b'3 6, dadurch gekennzeichnet, daß der demontierbare Rotor (14 bzw.13) über Druckscheiben (41) und einer Wellenschutzhülse (42) für Üichtringe und Lagerinnenring (43) mittels axialer Pressung durch Verschraubung (35) gegen axiale Verschiebung auf der Welle (12) gesichert ist.

6. Drehschieber-Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die die beiden Rotoren (13»14) aufweisende Welle (12) mit einem Wälzlager im Zwischendeckel (19) gelagert ist.

9· Drehschieber-Vakuumpumpe nach Anspruch 8, dadurch ge-

kennzeichnet, daß das im Zwischendeckel (19) vorgesehene Wälzlager für die Welle (12) durch geeignete Dichtungen wirksam gegen Korrosion, Schmutz und Austrocknung geschützt ist.