EP0071715B1

EP0071715B1 - Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe für gasförmige Medien

Info

Publication number: EP0071715B1
Application number: EP82105132A
Authority: EP
Inventors: Wilfried Lübke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-06-24
Filing date: 1982-06-11
Publication date: 1986-09-10
Also published as: EP0071715A3; JPS585495A; EP0071715A2; US4545730A; BR8203646A; AU552788B2; DE3124867C2; CA1217173A; IN160801B; DE3124867A1; AU8514682A

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeits-Vakuumpumpe für gasförmige Medien mit einem ein Laufrad exzentrisch umgebenden Maschinengehäuse, das stirnseitig von Lagerschilden für die Laufradwelle abgeschlossen ist, von denen wenigstens ein Lagerschild getrennte Ein- und Auslässe für das Medium aufweist, die über Saug-und Druckschlitze in einer zwischen ihm und dem Maschinengehäuse angeordneten ebenen Steuerscheibe mit vom Flüssigkeitsring umfangsseitig abgeschlossenen Schaufelkammern des Laufrades in Verbindung stehen, daß im Lagerschild zwischen dessen Ein- und Auslässen ein an eine äußere Druckflüssigkeitszuleitung angeschlossener Druckflüssigkeitskanal vorgesehen ist, der in einem in der Steuerscheibe vorgesehenen Druckflüssigkeitseinlauf mündet und der Druckflüssigkeitseinlauf mit einem stirnseitig vor der Laufradnabe angeordneten Druckflüssigkeitsdurchlaß unterhalb des Wellendurchlasses in der Steuerscheibe korrespondiert, so daß die Druckflüssigkeit spaltabdichtend in den Flüssigkeitsring abfließt.
Solche Vakuumpumpen sind aus der Siemens-Preisliste P20, I. Teil vom Juli 1964, insb. Seiten 4 bis 7 sowie aus der Siemens Druckschrift Best. Nr. E725/1013 «Vakuumpumpen und Verdichter Siemens-System ELMO-F_" insb. Seiten 2 bis 5, bekannt.
Die bekannten Vakuumpumpen haben in der Steuerscheibe jeweils einen Durchlaß für die Zuführung von Rücklaufflüssigkeit (auch als Saugflüssigkeit bzw. Umlaufflüssigkeit bezeichnet), die als ein Teil der den Verlust im rotierenden Flüssigkeitsring ersetzenden Betriebsflüssigkeit aus dem Flüssigkeitsabscheider der Vakuumpumpe entnommen wird. Im Bereich dieser Durchlässe der Steuerscheiben treten an den Steuerscheiben und den Laufrädern merkliche Erosions- und/oder Kavitationsschäden auf, die auch durch Verwendung von hochwertigem CrNi-Stahl für diese Maschinenteile auf die Dauer nicht verhindert werden können. Der zur Kühlung der Vakuumpumpe benötigte Anteil der Betriebsflüssigkeit wird als frische oder rückgekühlte Druckflüssigkeit der Vakuumpumpe zugeführt.
Die Druckflüssigkeit kann entweder aus Wasserversorgungsnetzen als Frischwasser oder im Kreisbetrieb aus dem Flüssigkeitsabscheider unter Zwischenschaltung eines Wärmetauschers und einer Druckerhöhungsvorrichtung oder von im Maschinengehäuse gemäß DE-A-2317 420 angeordneten druckerhöhenden Schöpfrohren entnommen werden.
Bei Verwendung von solchen gesonderte Druckerhöhungspumpen ersetzenden Schöpfrohren können im Bereich der Schöpfrohre ebenfalls Erosionsschäden auftreten.
Darüberhinaus treten bei den bekannten Vakuumpumpen bei sämtlichen Betriebsarten bis etwa 60 mbar Ansaugdruck Spaltverluste auf, die den Wirkungsgrad verschlechtern. Eine Herabsetzung der Spaltverluste durch Verkleinerung der Axialspiele der Laufräder läßt sich nur sehr begrenzt verwirklichen, da bei zu kleinem Axialspiel die Betriebssicherheit der Vakuumpumpe in Frage gestellt ist.
Bei Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen der eingangs genannten Art, die im Bereich höherer Ansaugdrücke außer gasförmigem Medium auch Flüssigkeiten fördern sollen, ergäbe sich ein erhöhter Leistungsbedarf und eine Verschlechterung der Laufeigenschaften im Sinne einer beschleunigten Abnutzung der Lager des Laufrades, wenn nicht in die Saugleitung vor der Vakuumpumpe ein gesonderter Vorabscheider eingebaut würde, der die Flüssigkeit vom gasförmigen Medium vor der Vakuumpumpe absondert. Dieser Vorabscheider bedingt aber bei ausschließlicher Gasförderung einen verminderten Wirkungsgrad.
Aufgabe der Erfindung ist es, ohne Durchlässe für die Rücklaufflüssigkeit sowie ohne Druckerhöhungsvorrichtungen bei Kreisbetrieb auszukommen und bei einfacherer Ausführung der Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen diese mit höherem Wirkungsgrad ohne Erosions- und/oder Kavitaionsschäden zu betreiben.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1.
Bei Pumpenbetrieb im höheren Bereich der Ansaugdrücke unter Mitförderung von Flüssigkeit gelingt es, darüberhinaus, ohne Vorabscheider in der Saugleitung eine Verringerung der Leistungsaufnahme unter verbessereten Laufeigenschaften bzw. ohne Mitförderung von ...
Betriebsflüssigkeit eine Verbesserung des Wirkungsgrades zu erhalten, durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 3.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von zusätzlichen Unteransprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß verbesserten Steuerscheibe für eine Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe der eingangs genannten Art ist anhand der Zeichnung nachfolgend näher erläutert. Es zeigt

Figur 1 die Draufsicht auf die dem Lagerschild mit Ein- und Auslaß zugewandte Seite der Steuerscheibe und
Figur 2 die Draufsicht auf die dem Läuferrad zugewandte Seite der Steuerscheibe.

Bei Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen der hier in Betracht gezogenen Art ist das nicht dargestellte Laufrad mit am Umfang seiner Laufradnabe angeordneten Schaufeln exzentrisch in einem nicht dargestellten Maschinengehäuse angeordnet. Die Laufradwelle durchdringt Wellendurchlässe 4 von das Maschinengehäuse beispielsweise beidseitig abdeckenden ebenen Steuerscheiben 1, die ihrerseits nach außen von nicht dargestellten Lagerschilden für die Laufradwelle abgedeckt sind und die im Falle der geschilderten doppelflutigen Pumpe jeweils getrennte Ein- und Auslässe für das zu fördernde Medium haben. Diese Einlässe bzw. Auslässe stehen über Saugschlitze 2 bzw. Druckschlitze 3 in den Steuerscheiben 1 mit den vom innerhalb des Maschinengehäuses mit dem Flügelrad mitrotierenden Flüssigkeitsring umfangsseitig abgeschlossenen Schaufelkammern in Verbindung. In den Lagerschilden sind zwischen den Einlässen und Auslässen jeweils Flüssigkeitskanäle vorgesehen, die mit einer außerhalb der Maschine befindlichen Druckflüssigkeitszuleitung verbunden sind und in Druckflüssigkeitseinläufe 5 zu Druckflüssigkeitsdurchlässen 6 in den Steuerscheiben 1 münden.
Der Druckflüssigkeitsdurchlaß 6 ist auf der Seite 1A als eine den Wellendurchlaß 4 umgebende Ringnut ausgebildet, in die vom äußeren Umfang her eine auf der Seite 1A angebrachte Einströmrinne 7 mündet. Die Einströmrinne 7 lenkt die spaltabdichtende Druckflüssigkeit in Richtung des rotierenden Flüssigkeitsringes in diesen wirbelfrei ein, wobei die Einströmrinne 7 in Laufraddrehrichtung gesehen hinter dem Saugschlitz 2 und unterhalb des Wellendurchlasses 4 parallel zu einer zwischen Saug- und Druckschlitz verlaufenden Durchmesserachse als Fräsnut angebracht ist. Unter Umständen können auch mehrere Einströmrinnen vorgesehen sein.
In vielen Fällen ist eine Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe am Auslaß jedes Lagerschildes mit einem Abscheider verbunden, der über eine nicht dargestellte Leitung mit dem Druckflüssigkeitseinlauf 5 verbunden ist, statt wie bekannterweise mit einem Flüssigkeitsrücklauf.
Bei Wegfall eines Abscheiders ist dagegen der Sumpf der Maschine mit dem Druckflüssigkeitseinlauf 5 zu verbinden.
Mit einer solchen Vakuumpumpe können bei niedrigen Ansaugdrücken bis etwa 60 mbar im Kreisbetrieb ohne erosionsgefährdete Schöpfröhre und ohne gesonderte Druckerhöhungspumpen größere Ansaugvolumenströme unter Verringerr.ng der Spaltverluste und mit besserem Wirkungsgrad gefördert werden, wobei die äußere Betriebsflüssigkeitsführung vereinfacht ist. Außerdem können die sonst im Bereich von « Umlaufflüssigkeitsbohrungen der Steuerscheiben auftretenden Erosionsschäden durch den Wegfall solcher Umlaufflüssigkeitsbohrungen infolge Wegfalls der Saugflüssigkeitsleitung erst gar nicht auftreten.
Bei Vakuumpumpen, die im Bereich höherer Ansaugdrücke etwa ab 180 mbar arbeiten, ist eine Verbesserung des Wirkungsgrades ohne Mitförderung von Flüssigkeiten bzw. eine Verbesserung der Laufeigenschaften und eine Verminderung des Leistungsgedarfes bei Mitförderung von Flüssigkeiten durch die Anbringung von zusätzlichen Entlastungsdurchlässen 8 in den Steuerscheiben 1 erreichbar.
Jeweils oberhalb des Druckschlitzes 3, getrennt von diesem, ist dessen Außenkontur benachbart ein Entlastungsdurchlaß 8 als Bohrung oberhalb des Druckschlitzendes angeordnet, der bei Mitförderung von Flüssigkeit vom rotierenden Flüssigkeitsring überdeckt wird.

Claims

1. Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe für gasförmige Medien mit einem ein Laufrad exzentrisch umgebenden Maschinengehäuse, das stirnseitig von Lagerschilden für die Laufradwelle abgeschlossen ist, von denen wenigstens ein Lagerschild getrennte Ein- und Auslässe für das Medium aufweist, die über Saug- .(2) und Druckschlitze (3) in einer zwischen ihm und dem Maschinengehäuse angeordneten ebenen Steuerscheibe (1) mit vom Flüssigkeitsring umfangsseitig abgeschlossenen Schaufelkammern des Laufrades in Verbindung stehen, daß im Lagerschild zwischen dessen Ein- und Auslässen ein an eine äußere Druckflüssigkeitszuleitung angeschlossener Druckflüssigkeitskanal vorgesehen ist, der in einen in der Steuerscheibe (1) vorgesehenen Druckflüssigkeitseinlauf (5) mündet und der Druckflüssigkeitseinlauf (5) mit einen stirnseitig vor der Laufradnabe angeordneten Druckflüssigkeitsdurchlaß (6) unterhalb des Wellendurchlasses (4) in der Steuerscheibe (1) korrespondiert, so daß die Druckflüssigkeit spaltabdichtend in den Flüssigkeitsring abfließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerscheibe (1) auf der dem Laufrad zugewandten Seite (1A) mindestens eine Einströmrinne (7) in Laufraddrehrichtung gesehen hinter dem Saugschlitz (2) und unterhalb des Wellendurchlasses (4) aufweist, die sich über den Laufradnabenbereich bis in den Schaufelkammerbereich erstreckt und mit dem Druckflüssigkeitsdurchlaß (6) in Verbindung steht und ein dem Auslaß im Lagerschild nachgeordneter Flüssigkeitsabscheider, bzw. bei fehlendem Flüssigkeitsabscheider der Sumpf der Vakuumpumpe ausschließlich mit der Druckflüssigkeitszuleitung verbunden ist.

2. Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Einströmrinne (7) einer zwischen Saug- und Druckschlitz (2, 3) liegenden Durchmesserachse der Steuerscheibe (1) parallel längserstreckt angeordnet und als Fräsnut ausgebildet ist.

3. Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe für gasförmige Medien nach Anspruch 1 oder 2 zur wahlweisen Mitförderung von Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerscheibe (1) oberhalb des Druckschlitzes (3) und dessen Außenkontor benachbart mindestens einen zusätzlichen vom Druckschlitz (3) getrennten Entlastungsdurchlaß (8) für den Flüssigkeitsring aufweist.

4. Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlastungsdurchlaß (8) als Bohrung oberhalb des Druckschlitzendes vorgesehen ist.