EP0834017B1 - Vacuum pump - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a vacuum pump with a pair within an axially flow Scooping space, in particular helically interlocking Displacement rotors, each of which is supported by a shaft mounted on the pressure side, each with the rotor of an outside of the housing that forms the scoop arranged motor is connected.
- the unit is the operationally sensitive Warehouse functions contracted. It can be used by the manufacturer for exchange purposes delivered pre-assembled, adjusted and balanced and as a whole sent to the manufacturer for maintenance while the rest of the maintenance including assembly and disassembly of the less specialized available to the user Personnel can be left.
- each rotor assembly preassembled independently of the other a separate bearing body is assigned to each rotor.
- a common bearing body is provided for both rotors can be.
- the housing forming the scooping chamber is expediently on the pressure side of one Base plate limited, in or on which the bearing body can be centered and / or fixed.
- This Base plate can be connected in one piece to the scoop chamber. Conveniently however, it is a separate part. It can also be part of the motor housing. this is usually on the base plate on the side remote from the chamber is arranged.
- the flange plate is expediently sealed off from the scooping space realized in that the flange plate opposite the base plate or the motor housing is sealed, while the base plate or the motor housing opposite the chamber housing is sealed.
- the pump chamber (or its Jacket and cover) can be removed for maintenance of the scooping area and the rotor surfaces become. without this the tight closure of the synchronization discs receiving rooms impaired.
- the motor housing is expediently sealed in a dust-tight manner from the atmosphere. It is therefore not necessary to seal the receiving the synchronization discs Spaces opposite the drive.
- the motor rotor expediently also belongs to the one that can be pulled off the housing as a whole Rotor unit. The same applies to the synchronization gear or to the rotor assembly non-rotatable encoder disk, which is part of a device for measuring the angle of rotation of the rotor.
- the invention makes it possible to considerably increase the cost of warehousing reduce the need for pumps with different delivery data belonging to the same series essentially only by the length of the rotors, the scoop housing and if necessary, distinguish the tubular parts of the bearing bodies. Instead or in addition They can also differ from the design of the displacement projections on the circumference of the rotors differentiate.
- the motor housing 2 rests on the foot part 1, with the flange-like base plate at the top 3 may be connected in one piece. on which the pump chamber 4 is built. This is closed at the top by a cover 5 which contains a suction opening 6.
- each serve to support a rotor 8.
- its scope preferably two-helically arranged displacer projections 9 carries in the type of tooth engagement in the conveying cavities 10 between the displacer projections 9 of the adjacent rotor.
- the displacement projections also have an effect 9 together on the circumference with the inner surface of the scoop housing part 4.
- the Rotors 8 are connected to the suction chamber 11 at the top and to the pressure chamber 12 at the bottom.
- the pressure chamber 12 communicates with the pressure outlet 17 through the channel 16 Parts are provided at the lower end of the vertical scoop housing.
- Each rotor 8 is non-rotatably connected to a shaft 20 which passes through the bottom of the bearing body 7 a permanently lubricated roller bearing 21 is mounted.
- a second, also permanently lubricated Rolling bearing 22 is located at the upper end of a tubular part 23 of the Bearing body 7, in a downward, ie pressure side, open, concentric bore 24 of the rotor 8 protrudes.
- This bearing 22 is preferably located above the Center of the rotor 8.
- the tubular part 23 of the bearing body preferably extends by the greater part of the length of the rotor 8.
- the end of the tubular part 23 is in a vertical arrangement of the pump much higher than the pressure outlet 17. This is helpful for protecting the bearing and drive region from the ingress of liquid or other heavy impurities from the scooping area.
- Cooling channels 25 are provided in the tubular part 23 of the bearing body, which channels 26 with a cooling water source and via corresponding channels shown in the drawing non-appearance. connected to a cooling water drain.
- the cooling channels 25 are preferably formed by helical recesses through a sleeve are tightly covered.
- the cooling of the rotor bearings extends the service life or the Maintenance intervals for these bearings.
- the circumferential surface is also due to the cooling of the tubular part 23 of the bearing body is kept at a low temperature. This Circumferential surface is the inner peripheral surface of the cavity 24 of the rotor with little Distance opposite.
- These surfaces are designed to ensure good heat exchange are capable and thus heat from the rotor indirectly via the tubular Part 23 of the bearing body and its cooling devices 25 can be removed.
- these can be designed in a suitable manner. For example, they can be treated or be browned that the radiation exchange is favored by high absorption coefficients becomes.
- the convective heat exchange mediates the gas layer in between can by small surface distance and suitable surface structure, the leads to an increase in the heat transfer coefficient.
- One area or both can be rough for this purpose or with heat exchange fins or threads or the like be trained.
- Suitable sealing and / or locking devices are provided.
- the equipment of the opposing surfaces of the bearing body is advantageous 23 and the inner surfaces of the rotor cavity 24 on one side or on both Sides with a feed thread, not shown, that have a feed effect from the rotor cavity 24 exercises towards the pressure chamber 12.
- This promotional effect works because of it higher density primarily on solid or liquid particles and thereby prevents their penetration into the bearing and drive area.
- the conveyor thread is expedient designed so that this effect even at significantly reduced speed is effective.
- the conveying effect can also be brought about by the gap between the rotor and bearing body widens conically towards the pressure chamber.
- the gap width (distance of the Surface of the bearing body from the surface of the rotor) remains essentially constant.
- the surfaces facing each other can also be used in this case be provided with a conveyor thread on one or both sides; required but it is not.
- the cleaning operation is not carried out continuously, but periodically when cleaning is required (e.g. due to an increase in drive torque) is detected. Thanks to the pump's insensitivity to liquids relatively large amounts of liquid can then also be used. If the operating speed due to the amount or type of cleaning fluid used cannot be maintained, the speed can be reduced accordingly.
- suitable control devices are provided. For example, the speed can be dependent are controlled by the drive torque. what with increased power requirements automatically to a corresponding reduction in speed compared to the operating speed leads.
- the continuous rotation of the rotors even during the cleaning phase not only serves to seal the rotor bearing, but also promotes the action the cleaning liquid on the soiled surfaces.
- the promotional effect in the gap between the rotor and bearing body can also be used to promote Seal gas can be used independently of an external compressed gas source. In general but is the effect of such a pressurized gas source to promote the sealing gas prefer to be independent of the rotor speed in the sealing gas supply.
- the scoop chamber 4 can contain a chamber 30 (Fig. 2), the whole or over Much of the circumference revolves and circulates through the cooling water to the housing to keep at a predetermined temperature. Cooling of the housing jacket is not required in all cases. However, it is in the context of the invention advantageously possible because the rotors 8 are cooled and their thermal expansion is therefore limited. There is no need to fear that the rotors are only there tarnish on the case because they stretch while the case on less Temperature is maintained.
- the pump according to the invention can be equipped with pre-inlet. It means that Channels 31 in the areas of high, possibly even medium compression in the housing are provided, through which gas of higher pressure than it reaches the compression stage corresponds to this area of the scooping space, is let in to effect cooling and / or noise reduction according to known principles.
- the pre-inlet gas can be directly the Pressure side of the pump can be removed by placing it in the cooler pockets 30 of the scoop jacket 4 is cooled. For this purpose, it can be passed through heat exchanger tubes become.
- roller bearings 21, 22 in the example shown are angular contact ball bearings, which are set against each other by a spring 29.
- Each shaft 20 carries below the Bearing 21 preferably immediately, i.e. without an intermediate clutch, the rotor 35 of the drive motor, the stator 36 is arranged in the motor housing 2.
- the Motor housing can be equipped with cooling channels 38.
- the flange plates 50 which in the example shown with the bearing bodies 7 from one Pieces are, with their outer edges 51, which is essentially the scope follow the scoop chamber 4, and their abutting inner edges 52 the top of the base plate 3 placed.
- the flange plates 50 are opposite Base plate 3 sealed. Also the end faces following a secant in radial section 53, on which they lie against each other, are equipped with a sealing insert.
- a recess is provided under the flange plates 50, between the edges 51, 52, which includes a space 39 with the top of the base plate 3, which is for receiving of synchronization gears 40, which rotates with known means on the Shafts 20 are arranged between the bearings 21 and the motor rotors. So that they Area of the inner edges 52 of the flange plates 50 can comb with each other the inner edges at a corresponding point on a cutout through which the gears reach through. Below this section there is a bridge on each side 1 the reference line of the reference number 52, which generally designates the inner edge points. This web is not only advantageous for reasons of stability, but also because it is a circumferential seal on the one hand against the base plate 3 and on the other hand allows between the flattened secant surfaces of the flange plates 50.
- the recesses 39 in the flange plates 50 have a diameter that is larger than the diameter of the synchronization gears 40. They are in relation to the Inner edges 52 arranged a little eccentrically so that the synchronization gears 40 when assembling the rotor assemblies despite the presence of the sealing web can be used at 52.
- the synchronization gears 40 can also serve as pulse generator disks or be supplemented by additional pulse generator disks, which are sensed by sensors 42 1, of which one is shown. These sensors 42 are with a control device in connection, which the respective rotational position of the rotors relative to one Setpoint is monitored and corrected via the drive. It is a synchronization of the rotors electronically, which is known as such and therefore no further explanation is required here.
- the game between the teeth of the synchronization gears 40 is slightly less than the backlash between the projections 9 of the rotors 8. However, it is larger than the synchronization tolerance of the electronic ones Synchronization device.
- the performance data of the pump are determined by the drive power and speed by the displacement or delivery volume formed on the rotors and thus by the Length of the rotors determined.
- the funding data can therefore be changed in that the length of the pump part containing the rotors is changed.
- a range of Pumps with different performance data are therefore characterized by this from that the individual pumps of this series differ by grading the length distinguish between these parts, the scoop chamber, the rotors and possibly the include tubular parts of the bearing body protruding into the rotors.
- each rotor with the associated bearing and drive devices forms an independently mountable unit which, in addition to the rotor, consists of the bearings 21, 22, the bearing body 7, the cooling devices provided therein, the shaft 20, the synchronization gear 40, the associated sensor 42 and the motor rotor 35.
- These units are completely pre-assembled in the pump. You can go after the removal of the pumping chamber housing is easily removed from the base plate 3 or be used. Your replacement can therefore be left to the user. while the manufacturer takes care of the maintenance of the sensitive units as such.
- Fig. 2 and Fig. 4 illustrate that the suction chamber 11 through the scoop a cover plate 14 is separated, which allows an immediate passage of the sucked medium prevented from the suction opening 6 in the scoop. Instead, it arrives first through one or the other of two openings 61 into the head space 62 one of two settling rooms 63, which act as special containers 68 on the broad sides of the pumping chamber housing 4 are scheduled.
- the head space 62 is down towards the settling space 63 open and laterally delimited by partitions 64 from two side spaces 65 which are also open to the settling space 63 and through an opening 66 on both sides the opening 61 are arranged, are connected to the pumping chamber of the pump.
- the medium drawn in passes from the suction opening 6 through the suction chamber 11 into a middle head space 62, is deflected downward into the settling space 63, is therein deflected upwards to one of the side head spaces 65 and passes through from here the opening 66 into the scoop.
- the openings 61, 62 through which the medium in the Settling space 63 flows in are thus spatially offset from the openings 65, 66, through which it flows back into the scoop.
- the one thereby forced on the gas flow Redirection has the result that liquid or solid particles carried by him are thrown down into the settling chamber 63 due to the inertia effect. In particular, this also applies to any liquid surge. If often with Liquid slug must be expected, the settling rooms with discharge devices be provided for the liquid contained therein. Regardless of or a fill level meter 67 may also be functionally connected therewith.
- the pump is preferably of an isochoric design to handle larger quantities of liquid to be able to support without harm.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe mit einem Paar innerhalb eines axial durchströmten Schöpfraums umlaufender, insbesondere schraubenförmig ineinandergreifender Verdrängerrotoren, die fliegend von je einer druckseitig gelagerten Welle getragen sind, von denen jede mit dem Läufer eines außerhalb des den Schöpfraum bildenden Gehäuses angeordneten Motors verbunden ist.The invention relates to a vacuum pump with a pair within an axially flow Scooping space, in particular helically interlocking Displacement rotors, each of which is supported by a shaft mounted on the pressure side, each with the rotor of an outside of the housing that forms the scoop arranged motor is connected.
Diese Bauart hat den Vorteil, daß sämtliche die Lagerung und den Antrieb der Rotoren betreffenden Organe druckseitig angeordnet sind und von ihnen stammende Ausgasungen daher weniger leicht zur Saugseite der Pumpe gelangen können. Aufwendige Dichtungen werden dadurch unnötig. Jedoch haben bekannte Pumpen dieser Art (EP-A 472933 = US-A 5,197,861 und US-A 5,354 179; EP-A 558921 = US-A 5,393,201; US-A 5,295,798; US-A 5,314,312; US-A 5,329,216; JP-Abstract 2283890) den Nachteil, daß die drehenden Teile schwer zugänglich sind und nicht leicht gewartet werden können, weil ihre Montage bzw. Demontage voraussetzt, daß sie oder mehrere die Lagerung aufnehmende Gehäuseteile voneinander getrennt werden. Da die drehenden Teile und ihre Lagerung einstellungsempfindlich sind, ist dafür besonders qualifiziertes Personal erforderlich, das in der Regel lediglich dem Hersteller der Pumpe zur Verfügung steht.This design has the advantage that all the storage and drive of the rotors organs in question are arranged on the pressure side and outgassings originating from them therefore less easy to get to the suction side of the pump. Elaborate seals it becomes unnecessary. However, known pumps of this type (EP-A 472933 = US-A 5,197,861 and US-A 5,354 179; EP-A 558921 = US-A 5,393,201; USA 5,295,798; US-A 5,314,312; US-A 5,329,216; JP abstract 2283890) the disadvantage that the rotating parts are difficult to access and cannot be easily maintained because their assembly or disassembly presupposes that they or more receiving the storage Housing parts are separated from each other. Because the rotating parts and their storage particularly sensitive personnel are required for this, which is usually only available to the pump manufacturer.
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, daß jeder Rotor mit der zugehörigen Welle und einem am Gehäuse fixierbaren, stationären Lagerkörper, der die gesamte Wellenlagerung aufnimmt, eine von dem Gehäuse abziehbare Einheit bildet. In dieser Baueinheit sind die betriebssensiblen Lagerfunktionen zusammengezogen. Sie kann vom Hersteller zu Austauschzwecken vormontiert, eingestellt und ausgewuchtet geliefert werden und als Ganzes dem Hersteller zu Wartungszwecken eingesandt werden, während die übrige Wartung einschließlich Montage und Demontage dem beim Anwender verfügbaren, weniger spezialisierten Personal überlassen werden kann.The invention avoids these disadvantages in that each rotor with the associated one Shaft and a stationary bearing body that can be fixed to the housing and covers the entire Shaft bearing accommodates, forms a unit removable from the housing. In this The unit is the operationally sensitive Warehouse functions contracted. It can be used by the manufacturer for exchange purposes delivered pre-assembled, adjusted and balanced and as a whole sent to the manufacturer for maintenance while the rest of the maintenance including assembly and disassembly of the less specialized available to the user Personnel can be left.
Damit jede Rotorbaueinheit unabhängig von der anderen vormontierbar ist, ist zweckmäßigerweise jedem Rotor ein gesonderter Lagerkörper zugeordnet. Jedoch mag es Anwendungsfälle geben, in denen ein gemeinsamer Lagerkörper für beide Rotoren vorgesehen werden kann.It is expedient for each rotor assembly to be preassembled independently of the other a separate bearing body is assigned to each rotor. However, it likes use cases give in which a common bearing body is provided for both rotors can be.
Das den Schöpfraum bildende Gehäuse ist zweckmäßigerweise druckseitig von einer Grundplatte begrenzt, in oder an der der Lagerkörper zentrier- und/oder fixierbar ist. Diese Grundplatte kann einstückig mit dem Schöpfraumgehäuse verbunden sein. Zweckmäßigerweise ist sie jedoch ein gesonderter Teil. Sie kann auch Teil des Motorgehäuses sein. das in der Regel an der Grundplatte an der dem Schöpfraumgehäuse abgelegenen Seite angeordnet ist.The housing forming the scooping chamber is expediently on the pressure side of one Base plate limited, in or on which the bearing body can be centered and / or fixed. This Base plate can be connected in one piece to the scoop chamber. Conveniently however, it is a separate part. It can also be part of the motor housing. this is usually on the base plate on the side remote from the chamber is arranged.
Wie aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannt, ist es zweckmäßig, wenn wenigstens ein Rotorlager innerhalb des Rotors in einem nur zur Druckseite hin offenen Raum an einem in den Rotor hineinragenden, rohrförmigen Teil des Lagerkörpers angeordnet ist. Auf diese Weise erreicht man, daß die Rotorwelle lediglich geringen Biegebeanspruchungen unterworfen ist und daß demzufolge die verformungsbedingten Änderungen des Spiels eines Rotors gegenüber dem anderen sowie zwischen den Rotoren und dem Gehäuse gering gehalten werden können. Auch erlaubt dies eine günstige Dimensionierung der Rotorwelle, wodurch der mit der Rotorinnenlagerung verbundene radiale Platzbedarf teilweise kompensiert wird.As is known from the prior art mentioned at the outset, it is useful if at least one rotor bearing within the rotor in an open only to the pressure side Space arranged on a tubular part of the bearing body protruding into the rotor is. In this way it is achieved that the rotor shaft has only slight bending stresses is subject to and consequently the deformation-related changes the play of one rotor against the other and between the rotors and the housing can be kept low. This also allows a favorable dimensioning the rotor shaft, whereby the radial connected to the rotor inner bearing Space requirement is partially compensated.
Es ist bekannt, die Rotorwellen mit zusammenwirkenden Zahnrädern zu versehen, die die Synchronisierung der Wellen bewirken oder zusätzlich zu elektronischer Synchronisation eine Notsynchronisation ermöglichen. Damit diese Zahnräder nicht durch unmittelbare Berührung mit dem Fördermedium verschmutzt werden und damit sie ggf. geschmiert werden können, ohne daß das Schmiermittel in den Schöpfraum gelangt, sind sie gemäß der Erfindung motorseits einer Flanschplatte angeordnet, die für diesen Zweck einen vom Schöpfraum abgedichteten Raum begrenzt und zu der mit dem Rotor abziehbaren Baueinheit gehört. Statt der Zahnräder kann es sich auch um Impulsgeberscheiben handeln oder die Zahnräder dienen gleichzeitig als Impulsgeberscheiben.It is known to provide the rotor shafts with interacting gears that the Synchronize the waves or in addition to electronic synchronization enable emergency synchronization. So that these gears are not affected by immediate Contact with the fluid to be contaminated and thus lubricated if necessary can, without the lubricant getting into the scoop, they are according to of the invention arranged on the motor side of a flange plate, the one for this purpose Sealing space limited space and to the removable unit with the rotor heard. Instead of the gears, it can also be a pulse encoder disk or the gears also serve as encoder disks.
Zweckmäßigerweise ist die Abdichtung der Flanschplatte gegenüber dem Schöpfraum dadurch verwirklicht, daß die Flanschplatte gegenüber der Grundplatte oder dem Motorgehäuse abgedichtet ist, während die Grundplatte bzw. das Motorgehäuse gegenüber dem Schöpfraumgehäuse abgedichtet ist. Dies gibt die Möglichkeit, die Flanschplatte am Motorgehäuse zu montieren und zu zentrieren. Das Schöpfraumgehäuse (bzw. dessen Mantel und Deckel) können zur Wartung des Schöpfraums und der Rotoroberflächen abgenommen werden. ohne daß dies den dichten Abschluß der die Synchronisationsscheiben aufnehmenden Räume beeinträchtigt.The flange plate is expediently sealed off from the scooping space realized in that the flange plate opposite the base plate or the motor housing is sealed, while the base plate or the motor housing opposite the chamber housing is sealed. This gives the possibility to attach the flange plate Assemble and center the motor housing. The pump chamber (or its Jacket and cover) can be removed for maintenance of the scooping area and the rotor surfaces become. without this the tight closure of the synchronization discs receiving rooms impaired.
Das Motorgehäuse ist zweckmäßigerweise staubdicht gegenüber der Atmosphäre abgedichtet. Es oedarf deshalb auch keiner Abdichtung der die Synchronisationsscheiben aufnehmenden Räume gegenüber dem Antrieb.The motor housing is expediently sealed in a dust-tight manner from the atmosphere. It is therefore not necessary to seal the receiving the synchronization discs Spaces opposite the drive.
Zweckmäßigerweise gehört auch der Motorläufer der insgesamt vom Gehäuse abziehbaren Rotoreinheit an. Dasselbe gilt für das Synchronisationszahnrad bzw. die mit der Rotorbaueinheit drehverbundene Impulsgeberscheibe, die Teil einer Einrichtung zur Drehwinkelmessung des Rotors ist.The motor rotor expediently also belongs to the one that can be pulled off the housing as a whole Rotor unit. The same applies to the synchronization gear or to the rotor assembly non-rotatable encoder disk, which is part of a device for measuring the angle of rotation of the rotor.
Die Erfindung ermöglicht es, den Aufwand für die Lagerhaltung dadurch beträchlich zu reduzieren, daß Pumpen unterschiedlicher Förderdaten, die derselben Baureihe angehören, sich im wesentlichen nur durch die Länge der Rotoren, der Schöpfraumgehäuse und ggf. der rohrförmigen Teile der Lagerkörper unterscheiden. Statt dessen oder zusätzlich können sie sich auch von der Ausführung der Verdrängervorprünge am Umfang der Rotoren unterscheiden.The invention makes it possible to considerably increase the cost of warehousing reduce the need for pumps with different delivery data belonging to the same series essentially only by the length of the rotors, the scoop housing and if necessary, distinguish the tubular parts of the bearing bodies. Instead or in addition They can also differ from the design of the displacement projections on the circumference of the rotors differentiate.
Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Darin zeigen:
- Fig.1
- einen Längsschnitt in der Ebene beider Rotorachsen,
- Fig.2
- einen Längsschnitt quer dazu,
- Fig.3
- einen Horizontalschnitt gemäß Linie III-III der Fig.1 und
- Fig.4
- eine teilweise gemäß Linie IV der Fig.2 geschnittene Draufsicht.
- Fig. 1
- a longitudinal section in the plane of both rotor axes,
- Fig. 2
- a longitudinal section across it,
- Fig. 3
- a horizontal section along line III-III of Fig.1 and
- Fig. 4
- a plan view partially sectioned along line IV of Figure 2.
Auf dem Fußteil 1 ruht das Motorgehäuse 2, das oben mit der flanschartigen Grundplatte
3 ggf. einstückig verbunden ist. auf der das Schöpfraumgehäuse 4 aufgebaut ist. Dieses
wird oben durch einen Deckel 5 abgeschlossen, der eine Saugöffnung 6 enthält.The
An der Grundplatte 3 sind in später zu erläuternder Weise die Flanschplatten 50 der Lagerkörper
7 befestigt, die je zur Lagerung eines Rotors 8 dienen. dessen Umfang vorzugsweise
zweigängig schraubenförmig angeordnete Verdrängervorsprünge 9 trägt, die in
der Art eines Zahneingriffs in die Förderhohlräume 10 zwischen den Verdrängervorsprüngen
9 des benachbarten Rotors eingreifen. Außerdem wirken die Verdrängervorsprünge
9 am Umfang mit der Innenfläche des Schöpfraumgehäuseteils 4 zusammen. Die
Rotoren 8 stehen oben mit dem Saugraum 11 und unten mit dem Druckraum 12 in Verbindung.On the
Der Druckraum 12 steht durch den Kanal 16 in Verbindung mit dem Druckauslaß 17. Diese
Teile sind am unteren Ende des vertikal aufgestellten Schöpfraumgehäuses vorgesehen.The
Jeder Rotor 8 ist drehfest mit einer Welle 20 verbunden, die unten im Lagerkörper 7 durch
ein dauergeschmiertes Wälzlager 21 gelagert ist. Ein zweites, gleichfalls dauergeschmiertes
Wälzlager 22 befindet sich am oberen Ende eines rohrförmigen Teils 23 des
Lagerkörpers 7, der in eine nach unten, also druckseitig, offene, konzentrische Bohrung
24 des Rotors 8 hineinragt. Dieses Lager 22 befindet sich vorzugsweise oberhalb der
Mitte des Rotors 8. Der rohrförmige Teil 23 des Lagerkörpers erstreckt sich vorzugsweise
durch den größeren Teil der Länge des Rotors 8. Das Ende des rohrförmigen Teils 23
liegt bei vertikaler Anordnung der Pumpe wesentlich höher als der Druckauslaß 17. Dies
ist hilfreich für den Schutz der Lager- und Antriebsregion vor dem Eindringen von Flüssigkeit
oder anderen schweren Verunreinigungen vom Schöpfraum her.Each
Im rohrförmigen Teil 23 des Lagerkörpers sind Kühlkanäle 25 vorgesehen, die über Kanäle
26 mit einer Kühlwasserquelle und über entsprechende Kanäle, die in der Zeichnung
nicht erscheinen. mit einem Kühlwasserabfluß in Verbindung stehen. Die Kühlkanäle 25
sind vorzugsweise durch schraubenförmige Eindrehungen gebildet, die durch eine Hülse
dicht abgedeckt sind. Die Kühlung der Rotorlager verlängert die Lebensdauer bzw. die
Wartungsintervalle dieser Lager. Ferner wird durch die Kühlung auch die Umfangsfläche
des rohrförmigen Teils 23 des Lagerkörpers auf niedriger Temperatur gehalten. Diese
Umfangsfläche steht der inneren Umfangsfläche des Hohlraums 24 des Rotors mit geringem
Abstand gegenüber. Diese Flächen sind so ausgebildet, daß sie zu gutem Wärmeaustausch
fähig sind und somit Wärme aus dem Rotor mittelbar über den rohrförmigen
Teil 23 des Lagerkörpers und dessen Kühleinrichtungen 25 abgeführt werden kann. Zur
Verbesserung des Wärmeaustauschs zwischen den einander gegenüberstehenden Flächen
des rohrförmigen Teils 23 des Lagerkörpers und des Rotorhohlraums 24 können
diese in geeigneter Weise ausgebildet sein. Beispielsweise können sie so behandelt bzw.
brüniert sein, daß der Strahlungsaustausch durch hohe Absorptionskoeffizienten begünstigt
wird. Der konvektive Wärmeaustausch vermittelst der dazwischen befindlichen Gasschicht
kann durch geringen Oberflächenabstand und geeignete Oberflächenstruktur, die
zur Erhöhung der Wärmeübergangszahl führt, verbessert werden. Eine Fläche oder beide
können zu diesem Zweck rauh oder mit Wärmeaustauschrippen oder Gewinde oder dergleichen
ausgebildet sein. Es ist auch möglich, dem Rotorhohlraum 24 durch den Lagerkörper
oder die Welle 20 ein Sperrgas zuzuführen, das mit dem Fördermedium vom
Druckraum 12 abgeführt wird. Es kann neben der Absperrung der Lagerregion auch der
zusätzlichen Kühlung des Lagers, des Lagerkörpers und des Rotors dienen, wobei es
aber zweckmäßigerweise nicht durch das bzw. die Lager geführt wird, um diese nicht zu
verschmutzen, sondern über einen eine Umgehung bildenden Kanal 28.Cooling channels 25 are provided in the tubular part 23 of the bearing body, which channels
26 with a cooling water source and via corresponding channels shown in the drawing
non-appearance. connected to a cooling water drain. The cooling channels 25
are preferably formed by helical recesses through a sleeve
are tightly covered. The cooling of the rotor bearings extends the service life or the
Maintenance intervals for these bearings. Furthermore, the circumferential surface is also due to the cooling
of the tubular part 23 of the bearing body is kept at a low temperature. This
Circumferential surface is the inner peripheral surface of the
Zum Schutz des Lager- und Antriebsbereichs vor vom Schöpfraum her eindringenden
Einflüssen sind geeignete Dicht- und/oder Sperreinrichtungen vorgesehen. Besonders
vorteilhaft ist die Ausrüstung der einander gegenüberstehenden Flächen des Lagerkörpers
23 und der Innenflächen des Rotorhohlraums 24 auf einer Seite oder auf beiden
Seiten mit einem nicht dargestellten Fördergewinde, das einen Fördereffekt vom Rotorhohlraum
24 zum Druckraum 12 hin ausübt. Dieser Fördereffekt wirkt sich wegen deren
höherer Dichte vornehmlich auf feste oder flüssige Teilchen aus und verhindert dadurch
deren Eindringen in den Lager- und Antriebsbereich. Das Fördergewinde wird zweckmäßigerweise
so ausgebildet, daß dieser Effekt auch bei erheblich abgesenkter Drehzahl noch
wirksam ist.To protect the bearing and drive area from penetration from the scooping area
Suitable sealing and / or locking devices are provided. Especially
The equipment of the opposing surfaces of the bearing body is advantageous
23 and the inner surfaces of the
Der Fördereffekt kann auch dadurch herbeigeführt werden, daß der Spalt zwischen Rotor und Lagerkörper sich konisch zum Druckraum hin erweitert. Die Spaltweite (Abstand der Oberfläche des Lagerkörpers von der Oberfläche des Rotors) bleibt dabei im wesentlichen konstant. Zusätzlich können auch in diesem Falle die einander gegenüberstehenden Flächen auf einer Seite oder auf beiden Seiten mit Fördergewinde versehen sein; erforderlich ist dies aber nicht.The conveying effect can also be brought about by the gap between the rotor and bearing body widens conically towards the pressure chamber. The gap width (distance of the Surface of the bearing body from the surface of the rotor) remains essentially constant. In addition, the surfaces facing each other can also be used in this case be provided with a conveyor thread on one or both sides; required but it is not.
Da die Ausrüstung des Spalts zwischen Rotor und Lagerkörper mit einem Fördergewinde oder einer fördernd wirkenden Konizität sehr wirksam gegen das Eindringen von Flüssigkeit oder Feststoffteilchen abdichtet, kann oft auf zusätzliche Dichteinrichtungen verzichtet werden; jedoch können sie vorgesehen sein, und zwar vorzugsweise in berührungsfreier oder berührungsarmer Bauart, z.B. Labyrinthdichtungen oder kolbenringartige Dichtungen.Because the gap between the rotor and bearing body is equipped with a conveyor thread or a tapering effect very effective against the penetration of liquid or seals solid particles, additional sealing devices can often be dispensed with become; however, they can be provided, preferably in a non-contact manner or low-contact design, e.g. Labyrinth seals or piston ring type Seals.
Aufgrund der Dichtwirkung des Fördergewindes bzw. der Spaltkonizität ist die erfindungsgemäße
Pumpe unempfindlich gegen das Vorhandensein von Flüssigkeit im Schöpfraum,
solange sich die Rotoren in Drehung befinden. Diese Unempfindlichkeit besteht auch im
stationären Zustand dank der hohen Lageranordnung im Rotor, solange die Flüssigkeit im
Schöpfraum das Lagerniveau nicht erreicht. Sie ist nicht nur dann wichtig, wenn das Fördermedium
einen Flüssigkeitsschwall mit sich führt, sondern kann auch für die Reinigung
und/oder Kühlung der Pumpe durch Flüssigkeitseinspritzung genutzt werden. Beispielsweise
kann durch Düsen, von denen eine bei 27 angedeutet ist, Reinigungs- oder Kühlflüssigkeit
eingesprüht werden. Es können dieselben oder gesonderte Düsen 27 zum Einsprühen
der Reinigungsflüssigkeit und der Kühlflüssigkeit verwendet werden.Because of the sealing effect of the conveying thread or the taper of the gap, this is the invention
Pump insensitive to the presence of liquid in the pumping chamber,
as long as the rotors are rotating. This insensitivity also exists in
steady state thanks to the high bearing arrangement in the rotor, as long as the liquid in the
Bucket does not reach the storage level. It is not only important when the medium is being pumped
carries a liquid surge, but can also be used for cleaning
and / or cooling of the pump can be used by liquid injection. For example
can cleaning or cooling liquid through nozzles, one of which is indicated at 27
be sprayed. The same or
Wenn mit sehr starker Verschmutzung gerechnet werden muß, besteht die Möglichkeit. während des Betriebs ständig Reinigungsflüssigkeit einzusprühen. Beim Betrieb einer Vakuumpumpe sollte die Reinigungsflüssigkeit, soweit sie in den Saugraum gelangen kann, einen Dampfdruck unterhalb des Ansaugdrucks haben. Wenn die Pumpe mehrstufig ist und die Verschmutzung sich (beispielsweise druckabhängig) hauptsächlich in der zweiten und/oder folgenden Stufen niederschlägt, besteht die Möglichkeit, die Einspritzung der Reinigungsflüssigkeit auf die zweite bzw. folgende Stufe zu begrenzen und dadurch von der Saugseite zu trennen.If very heavy pollution has to be expected, there is the possibility. constantly spray cleaning liquid during operation. When operating a Vacuum pump should the cleaning liquid, as far as they get into the suction space can have a vapor pressure below the suction pressure. If the pump is multi-stage is and the pollution (depending on pressure, for example) mainly in the second and / or subsequent stages, there is the possibility of injection limit the cleaning liquid to the second or subsequent level and thereby to separate from the suction side.
In den meisten Fällen erfolgt der Reinigungsbetrieb jedoch nicht ständig, sondern periodisch wenn Reinigungsbedarf (beispielsweise infolge Anstiegs des Antriebsdrehmoments) festgestellt wird. Dank der Unempfindlichkeit der Pumpe gegenüber Flüssigkeiten können dann auch verhältnismäßig große Flüssigkeitsmengen verwendet werden. Wenn aufgrund der Menge oder Art der verwendeten Reinigungsflüssigkeit die Betriebsdrehzahl nicht gehalten werden kann, kann die Drehzahl entsprechend gesenkt werden. Dafür sind geeignete Steuerungseinrichtungen vorgesehen. Beispielsweise kann die Drehzahl abhängig vom Antriebsdrehmoment gesteuert werden. was bei erhöhtem Leistungsbedarf selbsttätig zu einer entsprechenden Absenkung der Drehzahl gegenüber der Betriebsdrehzahl führt. Die fortdauernde Drehung der Rotoren auch während der Reinigungsphase dient nicht nur der Abdichtung der Rotorlagerung, sondern fördert auch die Einwirkung der Reinigungsflüssigkeit auf die verschmutzten Oberflächen.In most cases, however, the cleaning operation is not carried out continuously, but periodically when cleaning is required (e.g. due to an increase in drive torque) is detected. Thanks to the pump's insensitivity to liquids relatively large amounts of liquid can then also be used. If the operating speed due to the amount or type of cleaning fluid used cannot be maintained, the speed can be reduced accordingly. Are for suitable control devices are provided. For example, the speed can be dependent are controlled by the drive torque. what with increased power requirements automatically to a corresponding reduction in speed compared to the operating speed leads. The continuous rotation of the rotors even during the cleaning phase not only serves to seal the rotor bearing, but also promotes the action the cleaning liquid on the soiled surfaces.
Die Förderwirkung im Spalt zwischen Rotor und Lagerkörper kann auch zur Förderung von Sperrgas unabhängig von einer extemen Druckgasquelle genutzt werden. Im allgemeinen wird man aber zur Förderung des Sperrgases die Wirkung einer solchen Druckgasquelle bevorzugen, um in der Sperrgaszufuhr unabhängig von der Rotordrehzahl zu sein.The promotional effect in the gap between the rotor and bearing body can also be used to promote Seal gas can be used independently of an external compressed gas source. In general but is the effect of such a pressurized gas source to promote the sealing gas prefer to be independent of the rotor speed in the sealing gas supply.
Das Schöpfraumgehäuse 4 kann eine Kammer 30 enthalten (Fig. 2), die ganz oder über
einen großen Teil des Umfangs umläuft und durch die Kühlwasser zirkuliert, um das Gehäuse
auf einer vorbestimmten Temperatur zu halten. Kühlung des Gehäusemantels ist
nicht in allen Fällen erforderlich. Sie ist jedoch im erfindungsgemäßen Zusammenhang
vorteilhafterweise möglich, weil auch die Rotoren 8 gekühlt sind und deren Wärmedehnung
daher begrenzt ist. Es braucht nicht befürchtet zu werden, daß die Rotoren nur deshalb
am Gehäuse anlaufen, weil sie sich dehnen, während das Gehäuse auf geringerer
Temperatur gehalten wird.The scoop chamber 4 can contain a chamber 30 (Fig. 2), the whole or over
Much of the circumference revolves and circulates through the cooling water to the housing
to keep at a predetermined temperature. Cooling of the housing jacket is
not required in all cases. However, it is in the context of the invention
advantageously possible because the
Die erfindungsgemäße Pumpe kann mit Voreinlaß ausgerüstet werden. Das bedeutet, daß
in den Bereichen hoher, ggf. auch schon mittlere Kompression im Gehäuse Kanäle 31
vorgesehen sind, durch die in den Schöpfraum Gas von höherem Druck als es dem Kompressionsstadium
in diesem Bereich des Schöpfraums entspricht, eingelassen wird, um
nach bekannten Grundsätzen eine Kühlung und/oder Geräuschminderung zu bewirken.
Gemäß einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung kann das Voreinlaßgas unmittelbar der
Druckseite der Pumpe entnommen werden, indem es in den Kühltaschen 30 des Schöpfraummantels
4 gekühlt wird. Zu diesem Zweck kann es durch Wärmetauscherrohre geleitet
werden.The pump according to the invention can be equipped with pre-inlet. It means that
Bei den Wälzlagern 21, 22 handelt es sich im dargestellten Beispiel um Schrägkugellager,
die durch eine Feder 29 gegeneinander angestellt sind. Jede Welle 20 trägt unterhalb des
Lagers 21 vorzugsweise unmittelbar, d.h. ohne zwischengeschaltete Kupplung, den Läufer
35 des Antriebsmotors, dessen Stator 36 in dem Motorgehäuse 2 angeordnet ist. Das
Motorgehäuse kann mit Kühlkanälen 38 ausgerüstet sein.The
Die Flanschplatten 50, die in dem dargestellten Beispiel mit den Lagerkörpern 7 aus einem
Stück bestehen, sind mit ihren Außenrändem 51, die im wesentlichen dem Umfang
des Schöpfraumgehäuses 4 folgen, und ihren aneinanderliegenden Innenrändem 52 auf
die Oberseite der Grundplatte 3 aufgesetzt. Die Flanschplatten 50 sind gegenüber der
Grundplatte 3 gedichtet. Auch die im Radialschnitt einer Sekante folgenden Stirnflächen
53, an denen sie aneinander anliegen, sind mit einer Dichtungseinlage ausgerüstet.The
Unter den Flanschplatten 50, zwischen den Rändern 51, 52 ist eine Eindrehung vorgesehen,
die mit der Oberseite der Grundplatte 3 einen Raum 39 einschließt, der zur Aufnahme
von Synchronisations-Zahnrädern 40 dient, die mit bekannten Mitteln drehfest auf den
Wellen 20 zwischen den Lagern 21 und den Motorläufern angeordnet sind. Damit sie im
Bereich der Innenränder 52 der Flanschplatten 50 miteinander kämmen können, weisen
die Innenränder an entsprechender Stelle einen Ausschnitt auf, durch den die Zahnräder
hindurchgreifen. Unterhalb dieses Ausschnitts bleibt auf jeder Seite ein Steg stehen, auf
den in Fig. 1 die Bezugslinie der den Innenrand allgemein bezeichnenden Bezugsziffer 52
weist. Dieser Steg ist nicht nur aus Stabilitätsgründen vorteilhaft, sondern auch weil er
eine umlaufende Abdichtung einerseits gegenüber der Grundplatte 3 und andererseits
zwischen den abgeflachten Sekantenflächen der Flanschplatten 50 ermöglicht.A recess is provided under the
Die Ausdrehungen 39 in den Flanschplatten 50 haben einen Durchmesser, der größer ist
als der Durchmesser der Synchronisations-Zahnräder 40. Sie sind im Verhältnis zu den
Innenrändern 52 ein wenig exzentrisch angeordnet, damit die Synchronisations-Zahnräder
40 bei der Montage der Rotor-Baueinheiten trotz des Vorhandenseins des Dichtungsstegs
bei 52 eingesetzt werden können.The
Da der die Synchronisations-Zahnräder 40 enthaltende Raum 39 von dem Schöpfraum
vollständig getrennt ist, besteht für die Synchronisations-Zahnräder die Gefahr der Verschmutzung
nicht. Sie dienen lediglich der Notsynchronisation der Rotoren. Ihre Zähne
kommen normalerweise nicht miteinander in Berührung. Eine Schmierung ist deshalb in
der Regel nicht erforderlich. Zwar ist sie gewünschtenfalls anwendbar, aber der Trockenlauf
der Synchronisation-Zahnräder vereinfacht die Konstruktion, weil eine Abdichtung
zwischen dem Raum 39 und den Antriebsmotoren nicht erforderlich ist.Since the
Die Synchronisations-Zahnräder 40 können auch als Impulsgeberscheiben dienen oder
durch zusätzliche Impulsgeberscheiben ergänzt sein, die von Sensoren 42 abgetastet
werden, von denen in Fig.1 einer dargestellt ist. Diese Sensoren 42 stehen mit einer Regeleinrichtung
in Verbindung, die die jeweilige Drehstellung der Rotoren gegenüber einem
Sollwert überwacht und über den Antrieb korrigiert. Es handelt sich dabei um eine Synchronisation
der Rotoren auf elektronischem Wege, die als solche bekannt ist und daher
hier keiner näheren Erläuterung bedarf. Das Spiel zwischen den Zähnen der Synchronisationszahnräder
40 ist etwas geringer als das Flankenspiel zwischen den Verdrängervorsprüngen
9 der Rotoren 8. Es ist jedoch größer als die Synchronisationstoleranz der elektronischen
Synchronisationseinrichtung. Bei ordnungsgemäßem Funktionieren der letzteren
kommen somit weder die Flanken der Verdrängervorsprünge 9 noch die Zähne der
Synchronisationszahnräder 40 miteinander in Kontakt. Für den Fall, daß die letzteren
doch einmal miteinander in Kontakt kommen sollten, sind sie mit einer verschleißfesten
und ggf. gleitgünstigen Beschichtung versehen.The synchronization gears 40 can also serve as pulse generator disks or
be supplemented by additional pulse generator disks, which are sensed by
Die Leistungsdaten der Pumpe werden außer durch die Antriebsleistung und Drehzahl durch das an den Rotoren gebildete Verdränger- bzw. Fördervolumen und somit durch die Länge der Rotoren bestimmt. Man kann daher die Förderdaten dadurch verändern, daß man die Länge des die Rotoren enthaltenden Pumpenteils ändert. Eine Baureihe von Pumpen mit unterschiedlichen Leistungsdaten zeichnet sich deshalb vorzugsweise dadurch aus, daß die einzelnen Pumpen dieser Baureihe sich durch Abstufung der Länge dieser Teile unterscheiden, zu denen das Schöpfraumgehäuse, die Rotoren sowie ggf. die rohrförmigen, in die Rotoren hineinragenden Teile der Lagerkörper gehören.The performance data of the pump are determined by the drive power and speed by the displacement or delivery volume formed on the rotors and thus by the Length of the rotors determined. The funding data can therefore be changed in that the length of the pump part containing the rotors is changed. A range of Pumps with different performance data are therefore characterized by this from that the individual pumps of this series differ by grading the length distinguish between these parts, the scoop chamber, the rotors and possibly the include tubular parts of the bearing body protruding into the rotors.
Man erkennt, daß jeder Rotor mit den zugehörigen Lager- und Antriebseinrichtungen eine
selbständig montierbare Baueinheit bildet, die neben dem Rotor aus den Lagern 21, 22,
dem Lagerkörper 7, dem darin vorgesehenen Kühleinrichtungen, der Welle 20, dem Synchronisationszahnrad
40, dem zugehörigen Sensor 42 und dem Motorläufer 35 besteht.
Diese Einheiten werden komplett vormontiert in die Pumpe eingesetzt. Sie können nach
der Abnahme des Schöpfraumgehäuses leicht von der Grundplatte 3 abgenommen bzw.
eingesetzt werden. Ihre Auswechslung kann daher dem Anwender überlassen bleiben.
während der Hersteller die Wartung der empfindlichen Einheiten als solchen besorgt.It can be seen that each rotor with the associated bearing and drive devices
forms an independently mountable unit which, in addition to the rotor, consists of the
Fig. 2 und Fig. 4 veranschaulichen, daß der Saugraum 11 von dem Schöpfraum durch
eine Deckplatte 14 getrennt ist, die einen unmittelbaren Durchtritt des angesaugten Mediums
von der Saugöffnung 6 in den Schöpfraum verhindert. Stattdessen gelangt es zunächst
durch die eine oder andere von zwei Öffnungen 61 in den Kopfraum 62 eines von
zwei Absetzräumen 63, die als besondere Behälter 68 an die Breitseiten des Schöpfraumgehäuses
4 angesetzt sind. Der Kopfraum 62 ist nach unten zum Absetzraum 63 hin
offen und seitlich durch Trennwände 64 von zwei Seitenräumen 65 abgegrenzt, die
gleichfalls zum Absetzraum 63 hin offen sind und durch je eine Öffnung 66, die beiderseits
der Öffnung 61 angeordnet sind, mit dem Schöpfraum der Pumpe verbunden sind.
Das angesaugte Medium gelangt von der Saugöffnung 6 durch den Saugraum 11 in einen
mittleren Kopfraum 62, wird darin nach unten umgelenkt in den Absetzraum 63, wird darin
umgelenkt nach oben zu einem der Seitenkopfräume 65 und gelangt von hier aus durch
die Öffnung 66 in den Schöpfraum. Die Öffnungen 61, 62, durch die das Medium in den
Absetzraum 63 einströmt, sind somit räumlich versetzt gegenüber den Öffnungen 65, 66,
durch die es in den Schöpfraum wieder abfließt. Die dem Gasstrom dadurch aufgezwungene
Umlenkung hat zur Folge, daß etwa von ihm mitgeführte flüssige oder feste Partikeln
aufgrund der Trägheitswirkung nach unten in den Absetzraum 63 geschleudert werden.
Insbesondere gilt dies auch für einen etwaigen Flüssigkeitsschwall. Falls des öfteren mit
Flüssigkeitsschwall gerechnet werden muß, können die Absetzräume mit Ausschleuseinrichtungen
für die darin enthaltene Flüssigkeit versehen sein. Unabhängig davon oder
auch ggf. damit funktionell verbunden kann ein Füllstandsmesser 67 vorgesehen sein.Fig. 2 and Fig. 4 illustrate that the
Die Pumpe ist vorzugsweise von isochorer Bauart, um auch größere Flüssigkeitsmengen schadlos mitfördern zu können.The pump is preferably of an isochoric design to handle larger quantities of liquid to be able to support without harm.
Claims (9)
- Vacuum pump having a pair of displacement rotors (8) which rotate inside an axial-flow pump chamber, intermesh in particular in a helical manner and are carried in a floating manner by one shaft (20) each mounted on the pressure side, of which each is connected to the armature (35) of a motor arranged outside the housing (4) forming the pump chamber, characterized in that each rotor (8), with the associated shaft (20) and a special stationary bearing body (7) which can be fixed to the housing and accommodates the entire shaft bearing arrangement, forms a unit which is removable from the housing.
- Vacuum pump according to Claim 1, characterized in that a separate bearing body (7) is allocated to each rotor (8).
- Vacuum pump according to Claim 1 or 2, characterized in that the housing (4) forming the pump chamber adjoins a base plate (3) on the pressure side, to which base plate (3) the bearing body (7) can be fixed.
- Vacuum pump according to one of Claims 1 to 3, characterized in that a flange plate (50) which can be removed together with the rotor construction unit defines a space which is sealed off from the pump chamber and in which a synchronization gear wheel (40) and/or a pulse generator disc is provided.
- Vacuum pump according to Claim 3 or 4, characterized in that a motor housing (37) accommodating the motors is arranged on the base plate (3) on the side remote from the pump-chamber housing (4).
- Vacuum pump according to one of Claims 1 to 5, characterized in that at least one rotor bearing (22) is arranged inside the rotor (8) in a space (24), open only towards the pressure side (12), of the rotor at a tubular part (23), projecting into the rotor (8), of the bearing body (7).
- Vacuum pump according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the motor armature (35) also belongs to the rotor construction units removable in their entirety.
- Vacuum pump according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the synchronization gear wheel or the pulse generator disc belongs to the rotor construction unit removable in its entirety.
- Series of vacuum pumps according to one of Claims 1 to 8, characterized in that pumps having different delivery data, apart from the drive, differ essentially only in the length of the rotors, the pump-chamber housing and if need be the tubular parts of the bearing bodies as well as if need the style of the displacement projections at the periphery of the rotors (8).
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