DE9014888U1

DE9014888U1 - silencer

Info

Publication number: DE9014888U1
Application number: DE9014888U
Authority: DE
Original assignee: Leybold AG
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1990-10-27
Filing date: 1990-10-27
Publication date: 1991-01-24
Anticipated expiration: 2000-10-28

Description

90.023 GM90,023 GM

SCHALLDÄMPFERSILENCER

Schalldämpfer befinden sich in der Regel im Endbereich von Abgasleitungen, die die den Auslaß einer faschine (Motor, Pumpe oder dergleichen) verlassenden Gase ins Freie abführen.Silencers are usually located at the end of exhaust pipes that discharge the gases leaving the outlet of a machine (engine, pump, or similar) into the open air.

Bei Rotations-Vakuumpumpen besteht das folgende Problem:The following problem exists with rotary vacuum pumps:

Zu den Rotations-Vakuumpumpen gehören Einwellen- (Drehschieberpumpen, Sperrschieberpumpen oder dergleichen) und Zweiwellen-(Pumpen mit Rotorpaaren vom Schrauben-, Roots-, Klauen-Typ oder dergleichen) Pumpen, die darüberhinaus noch ein- oder mehrstufig ausgebildet sein können. Um das Saugvermögen derartiger Pumpen zu verbessern, besteht die Möglichkeit einer Drehzahlerhöhung. Damit steigt jedoch die Geräuschentwicklung stark an. Insbesondere erzeugen trocken (ölfreier Schöpfraum) laufende Zweiwellenvakuumpumpen sehr hohe Schalldruckpegel im Auspuffbereich.Rotary vacuum pumps include single-shaft (rotary vane pumps, locking vane pumps or similar) and twin-shaft (pumps with pairs of rotors of the screw, Roots, claw type or similar) pumps, which can also be designed with one or more stages. In order to improve the suction capacity of such pumps, it is possible to increase the speed. However, this greatly increases the noise level. In particular, twin-shaft vacuum pumps running dry (oil-free pumping chamber) generate very high sound pressure levels in the exhaust area.

Vakuumpumpen der eingangs erwähnten Art werden häufig bei chemischen oder anderen Prozessen (Ätz-, Bedampfungsverfahren oder dergleichen) eingesetzt. Die in diesen Fällen von der Vakuumpumpe angesaugten Gase sind in der Regel umweltschädlich. An den Auslaß der Vakuumpumpe schließt sich deshalb eine fest installierte Abgasleitung an, die die geförderten Gase über Gaswäscher oder andere Reinigungsanlagen ins Freie abführt. Die insbesondere bei Ätz- und Bedampfungsverfahren abgesaugten Gase sind darüber hinaus häufig staubbeladen. Da bei derartigen Prozessen üblicherweise trockenlaufende Vakuumpumpen eingesetzt werden, besteht das Problem der Staubablagerungen insbesondere im Austrittsbereich der Pumpe und in den sich anschließenden Abgasleitungen.Vacuum pumps of the type mentioned above are often used in chemical or other processes (etching, vapor deposition or similar). The gases sucked in by the vacuum pump in these cases are generally harmful to the environment. A permanently installed exhaust pipe is therefore connected to the outlet of the vacuum pump, which discharges the pumped gases into the open air via gas scrubbers or other cleaning systems. The gases sucked out, particularly in etching and vapor deposition processes, are also often laden with dust. Since dry-running vacuum pumps are usually used in such processes, the problem of dust deposits arises particularly in the outlet area of the pump and in the exhaust pipes that follow.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Schalldämpfer so zu gestalten, daß er auch beim Vorhandensein fest installierter Abgasleitungen in der Nähe der Maschine untergebracht werden kann, deren Geräusche reduziert werden sollen, und daß er ohne aufwendige, .Montagearbeiten an den Abgasleitungen auswechselbar ist, damit es beispielsweise bei Staubbelastungen ohne wesentliche Betriebsunterbrechungen ausgetauscht werden kann.The present invention is therefore based on the object of designing a silencer in such a way that it can be installed in the vicinity of the machine whose noise is to be reduced even if there are permanently installed exhaust pipes, and that it can be replaced without complex assembly work on the exhaust pipes, so that it can be replaced, for example in the event of dust pollution, without significant interruptions in operation.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Schalldämpfer als Patronen-Bauteil ausgebildet ist. Die Patronen-Bauweise ist bei Ölfiltern bekannt. Das Gehäuse der Patrone ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und weist eine geschlossene Stirnseite aus. Die Zu- und Abströmung befinden sich in der zweiten Stirnseite. In der Regel sind der Öleintritt zentral und der ölaustritt dezentral angeordnet. Die zentrale öleintrittsöffnung wird von einem Rohrstutzen gebildet, der ein Gewinde trägt. Mit diesem Gewinde ist die Ölfilter-Patrone an das Aggregat anschraubbar, in dem sich das zu filternde öl befindet.According to the invention, this object is achieved in that the silencer is designed as a cartridge component. The cartridge design is known from oil filters. The housing of the cartridge is essentially cylindrical and has a closed front. The inflow and outflow are located in the second front. As a rule, the oil inlet is arranged centrally and the oil outlet decentrally. The central oil inlet opening is formed by a pipe socket that has a thread. With this thread, the oil filter cartridge can be screwed onto the unit in which the oil to be filtered is located.

Die Ausbildung des Schalldämpfers als Patronen-Bauteil hat den Vorteil, daß dieses Bauteil ohne aufwendige Montagearbeiten an den Abgasleitungen schnell ausgewechselt werden kann. Darüber hinaus ergibt sich eine kompakte Bauweise, so daß der Schalldämpfer in der Regel noch innerhalb der äußeren Maschinenverkleidung untergebracht werden kann.The design of the silencer as a cartridge component has the advantage that this component can be quickly replaced without complex assembly work on the exhaust pipes. In addition, it has a compact design, so that the silencer can usually be housed inside the external machine casing.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden. Es zeigenFurther advantages and details of the invention will be explained using the embodiments shown in Figures 1 to 3.

Figur 1 eine schematische Skizze, die eine Vakuumpumpe mit Schalldämpfer darstellt,Figure 1 is a schematic sketch showing a vacuum pump with silencer,

Figur 2 eine Vakuumpumpe mit Rotorpaaren vom Klauentyp, bei der der Einsatz des erfindungsgemäßen Schalldämpfers besondere Vorteile hat, undFigure 2 shows a vacuum pump with claw-type rotor pairs, in which the use of the silencer according to the invention has particular advantages, and

Figur 3 einen Teilschnitt durch einen Schalldämpfer der hier betroffenen Art.Figure 3 shows a partial section through a silencer of the type concerned here.

Die in Figur 1 schematisch dargestellte Vakuumpumpe 1 weist den Rotor 4 auf, der sich im vom Gehäuse 10 gebildeten Schöpfraum 11 befindet. Einlaß und Auslaß der Vakuumpumpe sind mit 29 bzw. 36 bezeichnet. An den Auslaß 36 schließt sich eine Abgasleitung 51 an, die in ein Flanschbauteil 52 mündet. Auch die weiterführende Abgasleitung 53 ist an das Flanschbauteil 52 angeschlossen. Am Flanschbauteil 52 ist ein nach Art einer Patrone ausgebildeter Schalldämpfer 54, wie er beispielsweise in Figur 3 dargestellt ist, lösbar befestigt. Diese Anordnung ermöglicht einen leichten und schnellen Wechsel des Schalldämpfers, ohne daß aufwendige Demontage- und Montagearbeiten an den Abgasleitungen 51, 53 selbst erforderlich sind.The vacuum pump 1 shown schematically in Figure 1 has the rotor 4, which is located in the suction chamber 11 formed by the housing 10. The inlet and outlet of the vacuum pump are designated 29 and 36 respectively. The outlet 36 is followed by an exhaust line 51, which opens into a flange component 52. The further exhaust line 53 is also connected to the flange component 52. A silencer 54 designed in the manner of a cartridge, as shown for example in Figure 3, is detachably attached to the flange component 52. This arrangement enables the silencer to be changed easily and quickly without the need for complex disassembly and assembly work on the exhaust lines 51, 53 themselves.

Bei der in Figur 2 dargestellten Pumpe handelt es sich um eine dreistufige Vakuumpumpe 1 mit zwei Wellen 2 und 3 sowie drei Rotorpaaren 4, 5 bzw. 6 7 bzw. 8, 9. Die axiale Länge der Rotoren nimmt von der Saugseite zur Druckseite ab. Die Drehkolben sind vom Klauentyp (Northey, vgl. beispielsweise die EU-A-290 662) und rotieren in den Schöpfräumen 11, 12, 13, welche von den Schilden 14 bis 17 und den Gehäuseringen 18 bis 20 gebildet werden.The pump shown in Figure 2 is a three-stage vacuum pump 1 with two shafts 2 and 3 and three rotor pairs 4, 5 and 6 7 and 8, 9 respectively. The axial length of the rotors decreases from the suction side to the pressure side. The rotary pistons are of the claw type (Northey, see for example EU-A-290 662) and rotate in the suction chambers 11, 12, 13, which are formed by the shields 14 to 17 and the housing rings 18 to 20.

Die Wellen 2, 3 sind vertikal angeordnet. Dieses gilt ebenfalls für den neben dem Pumpengehäuse angeordneten Antriebsmotor 22. Unterhalb des unteren Lagerschildes 17 sind die Wellen 2, 3 mit Zahnrädern 23, 24 gleichen Durchmessers ausgerüstet, welche der Synchronisation der Bewegung der Rotorpaare 4, 5 bzw. 6, 7 bzw. 8, 9 dienen. Auch der Antriebsmotor 22 weist an seiner Unterseite ein Zahnrad 25 auf. Die Antriebsverbindung wird hergestellt durchThe shafts 2, 3 are arranged vertically. This also applies to the drive motor 22 arranged next to the pump housing. Below the lower bearing plate 17, the shafts 2, 3 are equipped with gears 23, 24 of the same diameter, which serve to synchronize the movement of the rotor pairs 4, 5 or 6, 7 or 8, 9. The drive motor 22 also has a gear 25 on its underside. The drive connection is made by

ein weiteres Zahnrad 26, das mit den Zahnrädern 24 und 25 in Eingriff steht.another gear 26 which meshes with the gears 24 and 25.

In dem oberen Lagerschild 14 und dem unteren Lagerschild 17 stützen sich die Wellen 2, 3 über Wälzlager 27 ab. Der obere Lagerschild 14 ist mit einem horizontal angeordneten Anschlußflansch 28 ausgerüstet, welcher den Einlaß 29 der Pumpe bildet. Der Einlaßkanal 31 mündet stirnseitig (Öffnung 32) in den Schöpfraum 11 der ersten Stufe. Die stirnseitig angeordnete Auslaßöffnung der ersten Stufe ist mit 33 bezeichnet und führt in den Verbindungskanal 34. Der im Schild 15 befindliche Verbindungskanal 34 steht mit der Einlaßöffnung 35 der zweiten Stufe in Verbindung. Der Lagerschild 16 · ist entsprechend gestaltet. Unterhalb der untersten (dritten) Pumpstufe befindet sich der Auslaß 36, der mit der stirnseitigen Auslaßöffnung 37 im unteren Lagerschild 17 in Verbindung steht. Bei trocken laufenden Pumpen dieser Art bestehen die eingangs geschilderten Probleme (Geräuschentwicklung, Staubablagerungen in den Abgasleitungen) häufig in besonderem Maße. Durch die Erfindung werden sie weitestgehend beseitigt.The shafts 2, 3 are supported by roller bearings 27 in the upper bearing plate 14 and the lower bearing plate 17. The upper bearing plate 14 is equipped with a horizontally arranged connection flange 28, which forms the inlet 29 of the pump. The inlet channel 31 opens into the pump chamber 11 of the first stage at the front (opening 32). The outlet opening of the first stage arranged at the front is designated 33 and leads into the connecting channel 34. The connecting channel 34 in the plate 15 is connected to the inlet opening 35 of the second stage. The bearing plate 16 is designed accordingly. Below the lowest (third) pump stage is the outlet 36, which is connected to the front outlet opening 37 in the lower bearing plate 17. With dry-running pumps of this type, the problems described above (noise, dust deposits in the exhaust pipes) often occur to a particularly high degree. The invention largely eliminates these problems.

Unterhalb des aus Pumpengehäuse und Motor bestehenden Systems ist ein Öl enthaltender Raum 40, gebildet von einer gemeinsamen Wellenwanne 41, vorgesehen. In diese Wellenwanne 41 hinein ragt eine mit der Welle 2 verbundene ölpumpe 42. Von der ölpumpe aus erstrecken sich im einzelnen nicht dargestellt Schmiermittelkanäle zu den Stellen der Pumpe (Lager, Eingriffe der Zahnräder 23 bis 26, Simmerringe oder dergleichen), welche einer Ölschmierung bedürfen.Below the system consisting of the pump housing and motor, there is an oil-containing space 40 formed by a common shaft pan 41. An oil pump 42 connected to the shaft 2 extends into this shaft pan 41. Lubricant channels (not shown in detail) extend from the oil pump to the parts of the pump (bearings, engagement of the gears 23 to 26, shaft seals or the like) that require oil lubrication.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel der dreistufigen Zweiwellenvakuumpumpe ist wassergekühlt. Dazu sind in den Seitenschilden 14 und 17 Kühlwasserkanäle 43 und 44 vorgesehen. Kühlwassereinlaß und -auslaß sind mit 45 und 46 bezeichnet. Der Kühlwassereinlaß 45 ist an der untersten Stelle des Kanalsystems 43, 44The illustrated embodiment of the three-stage two-shaft vacuum pump is water-cooled. For this purpose, cooling water channels 43 and 44 are provided in the side plates 14 and 17. Cooling water inlet and outlet are designated 45 and 46. The cooling water inlet 45 is at the lowest point of the channel system 43, 44

angeordnet, so daß ein einfacher Kühlwasserablaß möglich und eine vollständige Entleerung sichergestellt sind.arranged so that easy cooling water drainage is possible and complete emptying is ensured.

Die Austrittsöffnung 36 der Pumpe 1 wird gebildet von einem Anschlußstutzen 55, der ein Kupplungsbauteil 56 trägt, an dem seinerseits der Schalldämpfer 54 lösbar befestigt ist. Der Schalldämpfer 54, das Kupplungsbauteil 56 sowie noch ein wahlweise zwischen Kupplungsbauteil 56 und Anschlußstutzen 55 einsetzbares Zwischenbauteil 57 sind in Figur 3 vergrößert dargestellt. Während des Betriebs der Pumpe 1 sind das Kupplungsbauteil 56 und der Anschlußstutzen 55 miteinander verbunden, entweder unmittelbar oder über das Zwischenbauteil 57. Das Zwischenbauteil 57 dient der Halterung von. Sensoren 58, beispielsweise Drucksensoren, deren Funktion weiter unten noch beschrieben wird. Auch Gasart-Sensoren können an dieser Stelle angeordnet sein.The outlet opening 36 of the pump 1 is formed by a connection piece 55, which carries a coupling component 56, to which in turn the silencer 54 is detachably attached. The silencer 54, the coupling component 56 and an intermediate component 57 that can be optionally inserted between the coupling component 56 and the connection piece 55 are shown enlarged in Figure 3. During operation of the pump 1, the coupling component 56 and the connection piece 55 are connected to one another, either directly or via the intermediate component 57. The intermediate component 57 serves to hold sensors 58, for example pressure sensors, the function of which is described below. Gas type sensors can also be arranged at this point.

Das Kupplungsbauteil 56 weist eine zentrale Durchtrittsöffnung 61 auf, die teilweise - schalldämpferseitig - mit einem Innengewinde 62 ausgerüstet ist. In dieses Gewinde 62 einschraubbar ist ein mit einem entsprechenden Außengewinde ausgerüsteter Rohrstutzen 63, welcher gleichzeitig den Eintritt 64 des Schalldämpfers 54 bildet. An die Eintrittsöffnung 64 schließt sich ein zentraler Innenraum 65 an, der von konzentrischen Schikaneblechen 66 umgeben ist. Es handelt sich um konzentrisch angeordnete, alternierend ineinander greifende, einseitig geschlossene Rohrzylinder, die eine Mehrfachumlenkung der hindurchtretenden Gase bewirken (vgl. die eingezeichneten Pfeile). Der äußere Zylinder ist mit seitlichen Öffnungen 67 ausgerüstet, so daß die Gase in einen äußeren Ringraum 68 gelangen. Dieser äußere Ringraum 68 steht mit einer oder mehreren dezentralen Austrittsöffnungen 69 in Verbindung.The coupling component 56 has a central passage opening 61, which is partially equipped - on the silencer side - with an internal thread 62. A pipe socket 63 equipped with a corresponding external thread can be screwed into this thread 62, which simultaneously forms the inlet 64 of the silencer 54. The inlet opening 64 is followed by a central interior space 65, which is surrounded by concentric baffle plates 66. These are concentrically arranged, alternately interlocking, one-sidedly closed pipe cylinders, which cause multiple deflections of the gases passing through (see the arrows shown). The outer cylinder is equipped with side openings 67 so that the gases reach an outer annular space 68. This outer annular space 68 is connected to one or more decentralized outlet openings 69.

Den Austrittsöffnungen 69 ist ein schalldämpferseitig offener im Kupplungsbauteil 56 befindlicher Kanal, vorzugsweise Ringkanal 71, zugeordnet. Dieser ist mit einer radialen Erweiterung 72 versehen, an die die weiterführende Abgasleitung 53 angeschlossenThe outlet openings 69 are assigned to a channel located in the coupling component 56, preferably an annular channel 71, which is open on the silencer side. This is provided with a radial extension 72, to which the further exhaust line 53 is connected.

ist. Zur äußeren Abdichtung des Schalldämpfers 54 gegenüber dem Kupplungsbauteil 56 ist ein peripherer Dichtungsring 73 vorgesehen, der konzentrisch zum Rohrstutzen 63 angeordnet ist. Auch das Flanschbauteil 52 und der Schalldämpfer 54 nach Figur 1 sind zweckmäßig wie das Kupplungsbauteil 56 bzw. der Schalldämpfer 54 nach Figur 3 ausgebildet.For external sealing of the silencer 54 with respect to the coupling component 56, a peripheral sealing ring 73 is provided, which is arranged concentrically with respect to the pipe socket 63. The flange component 52 and the silencer 54 according to Figure 1 are also expediently designed like the coupling component 56 or the silencer 54 according to Figure 3.

Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen gelangt das Abgas aus dem Pumpenauslaß (36) in den Innenraum (65) des Schalldämpfers (54). Die sich daran anschließende mehrfache Umlenkung bewirkt die erwünschte Schalldämpfung. Danach treten die Abgase aus den Austrittsöffnungen (69) aus und gelangen über den Ringkanal (71) im Kupplungsbauteil (56) in die Abgasleitung (53).In the embodiments described, the exhaust gas from the pump outlet (36) passes into the interior (65) of the silencer (54). The subsequent multiple deflections bring about the desired sound attenuation. The exhaust gases then exit from the outlet openings (69) and pass through the ring channel (71) in the coupling component (56) into the exhaust line (53).

Wie bereits erwähnt, dient ein wahlweise zwischen Kupplungsbauteil (56) und Auslaßstutzen (55) einbaubares Zwischenbauteil der Halterung von Sensoren (58). Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 3 steht ein Sensor (58) mit dem Schalldämpfer-Eintrittsbereich in Verbindung. Für den Fall von Staubablagerungen im Schalldämpfer (54) erhöht sich der Strömungswiderstand, was eine Druckerhöhung im Eintrittsbereich des Schalldämpfers zur Folge hat. Mit Hilfe des Drucksensors kann deshalb die Belastung des Schalldämpfers (54) mit Ablagerungen überwacht werden.As already mentioned, an intermediate component that can be optionally installed between the coupling component (56) and the outlet nozzle (55) is used to hold sensors (58). In the embodiment according to Figure 3, a sensor (58) is connected to the silencer inlet area. In the event of dust deposits in the silencer (54), the flow resistance increases, which results in an increase in pressure in the silencer inlet area. The pressure sensor can therefore be used to monitor the load of deposits on the silencer (54).

Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist außerdem noch ein weiterer Drucksensor (58) dargestellt, der über die Bohrung (74) mit dem Austrittsbereich des Schalldämpfers (54) in Verbindung steht. Bei einer derartigen Verwendung von zwei Drucksensoren (58) besteht die Möglichkeit, die Staubbelastung des Schalldämpfers (54) durch Beobachtung der Differenz der von den Sensoren aufgenommenen Drücke zu beobachten.In the embodiment according to Figure 3, a further pressure sensor (58) is also shown, which is connected to the outlet area of the silencer (54) via the bore (74). When using two pressure sensors (58) in this way, it is possible to observe the dust load on the silencer (54) by observing the difference in the pressures recorded by the sensors.

Claims

90,023 GM CLAIMS

1. Silencer, characterized in that it is designed as a cartridge component.

2. Silencer according to claim 1, characterized in that it (54) is designed as a detachably attachable component which has in its interior baffles (66) for multiple deflection of the gases leaving the pump outlet (36) and whose inlet (64) and outlet (69) are located in the region of an end face of the silencer component (54).

3. Silencer according to claim 1 or 2, characterized in that the cartridge component (54) has a central inlet (64), concentrically arranged baffles (66) forming the chicanes and at least one decentralized outlet (69).

4. Silencer according to claim 1, 2 or 3, characterized in that an exhaust line (51) connected to the outlet (36) of a machine or pump (1) opens into a flange component (52) to which the continuing exhaust line (53) is also connected, and that the silencer (54) is detachably attached to the flange component (52).

5. Silencer according to one of claims 1 to 4, characterized in that it is connected via a coupling component (56) to the outlet nozzle (55) of a machine or pump (1) which has a central passage opening (61) and a channel, preferably an annular channel (71) surrounding the passage opening, and that the coupling component (56) carries the silencer (54) in such a way that on the one hand the outlet nozzle (55) of the machine or pump is connected via the central passage opening (61) in the

Coupling component (56) is connected to the central inlet opening (64) of the silencer (54) and on the other hand the decentralized outlet opening(s) of the silencer (54) is connected via the annular channel (71) to the further exhaust line (53).

6. Silencer according to claim 5, characterized in that the central inlet opening (64) of the silencer (54) is assigned a pipe socket (63) with an external thread and that the central passage opening (61) in the coupling component (56) is equipped with an internal thread.

7. Silencer according to claim 5 or 6, characterized in that a peripheral sealing ring (73) arranged concentrically to the pipe socket (63) is provided for external sealing of the silencer (54) with respect to the coupling component (56).

8. Silencer according to one of the preceding claims, characterized in that in the interior of the silencer (54) there are baffle plates (66) which consist of concentrically arranged, alternately interlocking, one-sidedly closed tubular cylinders.

9. Silencer according to one of the preceding claims, characterized in that a pressure sensor (58) is associated with the inlet (64) of the silencer (54).

10. Silencer according to one of the preceding claims, characterized in that an intermediate component (57) for connecting sensors (58) is arranged upstream of the flange component (52) or the coupling component.

11. Silencer according to claim 9 or 10, characterized in that a pressure sensor (58) is each assigned to the inlet (64) and the outlet (69) of the silencer (54).