DE9311986U1

DE9311986U1 - Two-stage rotary vane vacuum pump

Info

Publication number: DE9311986U1
Application number: DE9311986U
Authority: DE
Original assignee: Leybold AG
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1993-08-11
Filing date: 1993-08-11
Publication date: 1993-10-14
Anticipated expiration: 2003-08-12

Description

93.022 GM93,022 GM

LEYBOLD AKTIENGESELLSCHAFTLEYBOLD AKTIENGESELLSCHAFT

Zweistufige DrehschiebervakuumpumpeTwo-stage rotary vane vacuum pump

Die Erfindung bezieht sich auf eine zweistufige Drehschiebervakuumpumpe mit einem Pumpengehäuse, das einen Pumpenring und ein Rotorsystem umfaßt, wobei der Pumpenring und das Rotorsystem eine mit Schmieröl versorgte Vorvakuumstufe, eine Hochvakuumstufe und ein zwischen den genannten Stufen befindliches Gleitlager bilden.The invention relates to a two-stage rotary vane vacuum pump with a pump housing which comprises a pump ring and a rotor system, the pump ring and the rotor system forming a pre-vacuum stage supplied with lubricating oil, a high vacuum stage and a plain bearing located between the said stages.

Aus der EU-A-401 399 ist bekannt, daß der ölbedarf einer Vakuumpumpe, insbesondere der Hochvakuumstufe einer zweistufigen Vakuumpumpe, unter verschiedenen Betriebsbedingungen unterschiedlich ist. Im Enddruckbetrieb (geringe Förderleistung) kann die Hochvakuumstufe mit Mangelschmierung betrieben werden. Bei einem hohen Ansaugdruck (größere Förderleistung) sind größere ölmengen erforderlich.It is known from EU-A-401 399 that the oil requirement of a vacuum pump, in particular the high vacuum stage of a two-stage vacuum pump, varies under different operating conditions. In ultimate pressure operation (low delivery capacity), the high vacuum stage can be operated with insufficient lubrication. At a high suction pressure (higher delivery capacity), larger quantities of oil are required.

Aus der DE-OS 40 17 194 ist eine Vakuumpumpe mit den eingangs genannten Merkmalen bekannt. In das Gleitlager mündet eine Ölbohrung. Durch das Lagerspiel tritt öl in die Hochvakuumstufe ein. Bei einer derartigen Ölversorgung der Hochvakuumstufe läßt sich die ölmenge nicht optimieren, weil das Lagerspiel anderen Kriterien genügen muß. Insbesondere bei kleinen Vakuumpumpen ist die Ölversorgung der Hochvakuumstufe bei hohen Förderleistungen nicht ausreichend.A vacuum pump with the features mentioned above is known from DE-OS 40 17 194. An oil hole leads into the plain bearing. Oil enters the high vacuum stage through the bearing clearance. With such an oil supply to the high vacuum stage, the oil quantity cannot be optimized because the bearing clearance must meet other criteria. In particular with small vacuum pumps, the oil supply to the high vacuum stage is not sufficient for high delivery rates.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vakuumpumpe der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der die Ölversorgung der Hochvakuumstufe in einfacher Weise den Betriebsbedingungen besser angepaßt werden kann.The present invention is based on the object of creating a vacuum pump of the type mentioned at the beginning, in which the oil supply of the high vacuum stage can be better adapted to the operating conditions in a simple manner.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des anspruchs 1 gelöst. Die durchgehende Nut zwischen der Vorvakuumstufe und der Hochvakuumstufe läßt aufgrund der sich einstellenden Schöpfraumdrücke eine gute Anpassung der ölmenge an die Betriebsanforderungen zu. Eine separate Regelung, wie sie aus der EU-A-401 399 bekannt ist, entfällt. Im Enddruckbetrieb stellt sich bei zweistufigen Vakuumpumpen der hier betroffenen Art im Schöpfraum der^ Hochvakuumstufe ein Druck von etwa 10-⁴ mbar, im Schöpfraum der Vorvakuumstufe ein Druck von etwa 0,1 mbar ein. Diese Druckdifferenz ist extrem klein, d.h., daß wenig öl von der Vorvakuumstufe in die Hochvakuumstufe eintritt. Geht man bei einem hohen Ansaugdruck davon aus, daß der Druck in der Hochvakuumstufe 100 mbar beträgt, liegt der Druck im Schöpfraum der Vorvakuumstufe bei etwa 600 mbar (Stufungsverhältnis 1 : 6). In diesem Fall beträgt der Differenzdruck 500 mbar, ist also relativ hoch, so daß relativ viel öl durch die Verbindungsnut zwischen Vorvakuumstufe und Hochvakuumstufe in den Schöpfraum der Hochvakuumstufe eintritt.According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of claim 1. The continuous groove between the pre-vacuum stage and the high vacuum stage allows a good adjustment of the oil quantity to the operating requirements due to the suction chamber pressures that arise. A separate control system, as known from EU-A-401 399, is not required. In ultimate pressure operation, in two-stage vacuum pumps of the type concerned here, a pressure of about ^10-4 mbar is established in the suction chamber of the high vacuum stage and a pressure of about 0.1 mbar in the suction chamber of the pre-vacuum stage. This pressure difference is extremely small, which means that little oil enters the high vacuum stage from the pre-vacuum stage. If one assumes that the pressure in the high vacuum stage is 100 mbar for a high suction pressure, the pressure in the suction chamber of the pre-vacuum stage is about 600 mbar (stage ratio 1:6). In this case, the differential pressure is 500 mbar, which is relatively high, so that a relatively large amount of oil enters the suction chamber of the high vacuum stage through the connecting groove between the forevacuum stage and the high vacuum stage.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen an Hand der Figuren 1 und 2 erläutert werden, welche Schnitte durch ein Ausführungsbeispiel für eine Vakuumpumpe nach der Erfindung darstellen.Further advantages and details of the invention will be explained with reference to Figures 1 and 2, which show sections through an embodiment of a vacuum pump according to the invention.

Die in den Figuren als Ausführungsbeispiel dargestellte, zweistufige Vakuumpumpe 1 umfaßt das eigentliche Pumpengehäuse 2, den das Pumpengehäuse umgebenden ölkasten 3, den Antriebsmotor 4 und das äußere Gehäuse bzw. die Haube 5. Das Pumpengehäuse und der Antriebsmotor 4 sind an einem Schild 6 befestigt, der sich über eine Grundplatte 7 auf dem Boden abstützt.The two-stage vacuum pump 1 shown in the figures as an example comprises the actual pump housing 2, the oil box 3 surrounding the pump housing, the drive motor 4 and the outer housing or hood 5. The pump housing and the drive motor 4 are attached to a shield 6, which is supported on the floor via a base plate 7.

Bestandteil des Pumpengehäuses 2 ist der einstückig ausgebildete Pumpenring 8, dessen Öffnung drei Bereiche 11, 12, 13 mit unterschiedlicher Gestaltung aufweist. Innerhalb des Pumpenringes 8 befindet sich das ebenfalls einstückig ausgebildete Rotorensystem 14 mit den Abschnitten 14a, 14b und 14c. Die beiden äußeren Abschnitte 14a und 14c sind mit von den Stirnseiten her zugänglichen Schieberschlitzen 15, 16 ausgerüstet und bilden die Anker der Hochvakuum- bzw. Vorvakuumstufe.Part of the pump housing 2 is the one-piece pump ring 8, the opening of which has three areas 11, 12, 13 with different designs. Inside the pump ring 8 is the rotor system 14, which is also one-piece, with the sections 14a, 14b and 14c. The two outer sections 14a and 14c are equipped with slide slots 15, 16 accessible from the front sides and form the anchors of the high vacuum and pre-vacuum stages.

Der mittlere Abschnitt 14b des Rotorensystems 14 entspricht in seiner Länge und seinem Durchmesser derart dem mittleren Bereich 12 der Öffnung des Pumpenringes 8, daß dieser Bereich die Funktion einer Gleitlagerung für das Rotorensystem 14 hat. Der gegenüber dem Bereich 12 vergrößerte Bereich 13 des Pumpenringes 8 bildet gemeinsam mit dem Schild 6 den Schöpfraum 17 der Hochvakuum( HV)-Stufe der Pumpe 1. Der Schieber der HV-Stufe ist mit 18 bezeichnet. Der Bereich 11 des Pumpenringes bildet gemeinsam mit der Frontplatte 19 den Schöpfraum 21 der Vorvakuum(W)-Stufe. Der Schieber der W-Stufe ist mit 22 bezeichnet. Der Bereich 14b des Pumpenringes 8 ist mit einer Nut 20 ausgerüstet, die die W-Stufe 11, 11a mit der HV-Stufe 13, 14c verbindet.The middle section 14b of the rotor system 14 corresponds in its length and diameter to the middle area 12 of the opening of the pump ring 8 in such a way that this area has the function of a sliding bearing for the rotor system 14. The area 13 of the pump ring 8, which is larger than the area 12, together with the shield 6 forms the suction chamber 17 of the high vacuum (HV) stage of the pump 1. The slide of the HV stage is designated 18. The area 11 of the pump ring together with the front plate 19 forms the suction chamber 21 of the pre-vacuum (W) stage. The slide of the W stage is designated 22. The area 14b of the pump ring 8 is equipped with a groove 20 which connects the W stage 11, 11a with the HV stage 13, 14c.

Der Einlaßkanal der HV-Stufe ist mit 23 bezeichnet. Er steht mit dem Einlaßstutzen 31 in Verbindung, der am Zwischenschild befestigt ist. Über eine Bohrung 32 im Schild 6 ist er an den Eintrittskanal 23 der HV-Stufe angeschlossen. Bestandteil des ölkastens 3 ist noch ein stirnseitig am ölkasten angeordneter Dom 35. Sein mittlerer Abschnitt 36 ist durchsichtig und dient der Kontrolle des ölstandes 40 im ölkasten 3. Der Dom 35 hat einen etwa halbrunden Querschnitt, dessen Breitseite dem ölkasten 3 zugewandt ist. Er erstreckt sich über die gesamte Höhe des ölkastens 3, so daß er mit der öleinfüllöffnung 37 und der ölablaßöffnung 38 ausgerüstet werden kann.The inlet channel of the HV stage is designated 23. It is connected to the inlet connection 31, which is attached to the intermediate plate. It is connected to the inlet channel 23 of the HV stage via a hole 32 in the plate 6. A dome 35 arranged on the front of the oil box is also part of the oil box 3. Its middle section 36 is transparent and is used to check the oil level 40 in the oil box 3. The dome 35 has an approximately semicircular cross-section, the broad side of which faces the oil box 3. It extends over the entire height of the oil box 3, so that it can be equipped with the oil filling opening 37 and the oil drain opening 38.

Unterhalb des ölstandes 40 des ölsumpfes 42 befindet sich die Eintrittsöffnung 43 einer Ölleitung 44, der in den Schöpfraum 21 der W-Stufe 11, 14a führt.Below the oil level 40 of the oil sump 42 there is the inlet opening 43 of an oil line 44, which leads into the pump chamber 21 of the W stage 11, 14a.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der ölkanal 44 aus mehreren Bohrungen sowohl im Zwischenschild 6 als auch im Pumpengehäuse 8, die die Einschaltung eines Magnetventiles 45 in den ölkanal 44 ermöglichen. Bei einem Stromausfall und/oder beim Blockieren der Pumpe schließt das Ventil 45, so daß kein öl in den Rezipienten gelangen kann.In the embodiment shown, the oil channel 44 consists of several holes in both the intermediate plate 6 and the pump housing 8, which enable a solenoid valve 45 to be connected to the oil channel 44. In the event of a power failure and/or if the pump is blocked, the valve 45 closes so that no oil can enter the recipient.

Die Mündung des ölkanals 44 in den Schöpfraum 21 der W-Stufe ist zweckmäßig als Düse 46 ausgebildet und so gelegen, daß eine direkte Verbindung zur Saugseite durch den Schieber 22 der W-Stufe stets versperrt ist. Die Düse 46 erlaubt es, die Menge des vom Vakuum in der W-Stufe angesaugten Öles einzustellen.The opening of the oil channel 44 into the suction chamber 21 of the W stage is expediently designed as a nozzle 46 and is positioned so that a direct connection to the suction side is always blocked by the slide 22 of the W stage. The nozzle 46 allows the amount of oil sucked in by the vacuum in the W stage to be adjusted.

Ein Teil des in die W-Stufe gelangenden Öls strömt durch die Nut 20 in die HV-Stufe 13, 14c, und zwar - wie eingangs erläutert - in Abhängigkeit von der Differenz der Drücke in der HV- und der W-Stufe.A portion of the oil entering the W stage flows through the groove 20 into the HV stage 13, 14c, namely - as explained at the beginning - depending on the difference in pressure in the HV and W stages.

Figur 2 zeigt einen Schnitt durch den Pumpenring 8 in Höhe des Gleitlagers 12, 14b. Die Nut 20 hat die Form einer Sichel, wenn sie - wie dargestellt - in den Stator 12 der Gleitlagerung eingefräst ist. Diese Fertigung ist einfach.Figure 2 shows a section through the pump ring 8 at the level of the plain bearing 12, 14b. The groove 20 has the shape of a sickle when it is milled into the stator 12 of the plain bearing as shown. This production is simple.

Der Querschnitt der Nut 20 ist so zu wählen, daß bei hoher Förderleistung ausreichend viel öl aus der mit Überschußöl betriebenen W-Stufe in die HV-Stufe gelangt. Diese ölmengenbestimmung ist unabhängig von den Anforderungen an das Spiel im Gleitlager.The cross-section of groove 20 must be selected so that, at high delivery rates, a sufficient amount of oil flows from the W stage, which is operated with excess oil, to the HV stage. This determination of the oil quantity is independent of the requirements for the clearance in the plain bearing.

Eine zusätzliche Versorgung des Gleitlagers mit Schmieröl kann - wenn nötig - vorhanden sein. In Figur 2 ist dazu eine Ölbohrung 47 dargestellt. Wesentlich ist, daß sie nicht in die Nut 20 mündet, da das aus dem ölsumpf unmittelbar in das Lager strömende öl nicht entgast ist und deshalb nicht unmittelbar in die HV-Stufe gelangen soll.An additional supply of lubricating oil to the plain bearing can be provided if necessary. An oil bore 47 is shown for this purpose in Figure 2. It is important that it does not open into the groove 20, since the oil flowing directly from the oil sump into the bearing is not degassed and therefore should not reach the HV stage directly.

Claims

93.022 GM Two-stage rotary vane vacuum pump PATENT CLAIMS

1. Two-stage rotary vane vacuum pump (1) with a pump housing (2) which comprises a pump ring (8) and a rotor system (14), the pump ring (8) and the rotor system (14) forming a pre-vacuum stage (11, 14a) supplied with lubricating oil, a high-vacuum stage (13, 14c) and a plain bearing (12, 14b) located between said stages, characterized in that in the region (14b) of the pump ring (8), which is a component of the plain bearing (12, 14b), there is a groove (20) connecting the pre-vacuum stage (11, 14a) to the high-vacuum stage (13, 14c).

2. Pump according to claim 1, characterized in that the groove (20) extends parallel to the axis of rotation of the rotor system (14).

3. Pump according to claim 1 or 2, characterized in that outside the groove (20) a lubricating oil bore (47) opens into the plain bearing (12, 14b).

4. Pump according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the groove (20) has the shape of a sickle in cross section.