EP1131562B1 - Mehrstufige ejektorpumpe - Google Patents

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EP1131562B1
EP1131562B1 EP00962511A EP00962511A EP1131562B1 EP 1131562 B1 EP1131562 B1 EP 1131562B1 EP 00962511 A EP00962511 A EP 00962511A EP 00962511 A EP00962511 A EP 00962511A EP 1131562 B1 EP1131562 B1 EP 1131562B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
nozzle
bore
pump according
ejector pump
nozzles
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP00962511A
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English (en)
French (fr)
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EP1131562A1 (de
Inventor
Thilo Volkmann
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Original Assignee
Individual
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Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP1131562A1 publication Critical patent/EP1131562A1/de
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Publication of EP1131562B1 publication Critical patent/EP1131562B1/de
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F5/00—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
    • F04F5/44—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04F5/02 - F04F5/42
    • F04F5/48—Control
    • F04F5/52—Control of evacuating pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F5/00—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
    • F04F5/44—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04F5/02 - F04F5/42
    • F04F5/46—Arrangements of nozzles
    • F04F5/467—Arrangements of nozzles with a plurality of nozzles arranged in series

Definitions

  • the invention relates to a multi-stage ejector with the features of Preamble of claim 1.
  • the housing kit-like composed of individual parts.
  • Each kit carries in a transverse wall passing through a housing interior one of the nozzles. If registerede ejectors are to be realized, this wall can also several Carry nozzles in juxtaposition.
  • the finished pump is created. Here is the onset of the nozzles, z. In the Ways of gluing or even the one-piece integration of the nozzle in the partition comparatively easy. However, arise between the housing parts many sealing surfaces. The possibilities for compact design are very restricted.
  • Such an ejector is u. a. from DE-C1-44 91 977, Figures 7 to 9, known.
  • ejector pumps in which a Stranggußprofil with inner Partitions is used and the nozzles across the profile axis through graduated Holes are used in the individual partitions.
  • the predominant Part of the nozzles is located in the two sides of the partitions Cavities which serve the gas distribution. Although omitted the aforementioned many sealing surfaces, but is the fitting and sealing of the nozzles difficult. Besides, compactness of such ejectors is not essential better than the aforementioned modular pumps.
  • the multistage is the one-piece, axially aligned nozzle body by sections larger Inside diameter connected to a suction port.
  • This type of nozzle preparation requires on the one hand very complex forming steps in the area undercut Zones.
  • only a cylindrical or conical Course of the successive nozzle cross sections feasible.
  • the compressed gas supply and the suction chamber are housed in flanged components, which using a variety of filigree seals with the the one-piece nozzle housing body connected by screws become.
  • the compressed gas connection and the suction gas connection are in one Side surface arranged parallel to the nozzle channel within the walls flanged housing parts. These gas connections are perpendicular to the Nozzle axis continued.
  • the variety of additional sealing surfaces in the flanged area Housing parts make this ejector susceptible to leakage. This Risk is due to U-shaped running along the nozzle assembly, closed Side walls of the housing body only slightly mitigated.
  • the invention is based on the problem, a generic Multi-stage ejector pump in compact design with replaceable nozzles and high efficiency.
  • a multi-stage ejector with the features of claim 1.
  • the ejector nozzle system of a set consists of individual nozzles and nozzle spacers, wherein the spacers leave the suction gas inlet gap between adjacent nozzles.
  • the nozzles are inserted one behind the other in the nozzle receiving shaft.
  • each individual nozzle has at least two axially spaced support elements to their non-tilting or tilting support against the shaft wall.
  • the spacers can - in principle - z. B. in the form of stages in the nozzle receiving shaft be provided on the housing element. Preferred according to the invention, because easier to produce and easier to the desired nozzle arrangement However, they are separate or, preferably, one-piece - preferred eccentric - provided on the nozzles and in each of the two Cases inserted into the nozzle receiving shaft. A particularly high efficiency the ejector pump is reached when the spacers are only made of slender noses or similar projections on a Düsenstimende are. It is preferred to provide only a single such spacer. A preferred arrangement of the one or more nose-shaped Spacer is chosen so that between two adjacent nozzles the Spacers are arranged in flow-poorer peripheral zones of the nozzles, z. B. on the gas inlet side opposite the nozzle side.
  • an ejector is a parallel to the nozzle receiving shaft for the compressed gas supply extending bore (pressure gas bore) provided.
  • Their axis forms, more preferably, with the axis of the nozzle receiving shaft and the Suction gas hole - ie with the suction gas well - essentially a plane.
  • a flat cubic block made of light metal can be used as the housing element or plastic can be realized by drilling both from the solid as can also be produced by injection molding.
  • the parallel arrangement of Nozzle receiving shaft with the suction gas shaft and / or the compressed gas bore (Gas duct) in a single housing block is - independent of the features of claim 1 - of independent inventive significance.
  • control valves for switching on and off the vacuum function and / or for the active blowing off of a sucked part, d. H. for the purpose of collapsing of the vacuum are used in receiving bores, the latter can run at right angles through the pressure gas bore and into the Extend nozzle receiving shaft into it. That way, despite the Presence of such control valves a very short length of Ejektorblocks allows.
  • the control valves are reciprocable within valve sleeves.
  • the valve sleeves are by means of O-rings in the control valve holes used and by a bolted to the Ejektorblock valve plate in her Axial direction clamped.
  • the valve plate takes in a known manner electromagnetic Pilot or servo valves on which a fluidic connection establish or interrupt between compressed gas and control valve and thereby open or close the control valves pneumatically.
  • Multi-stage ejector pumps according to the invention can be used for generating vacuum z. B. for handling applications (sheet metal transport in press lines for body parts, Pick-and-place applications in plastic injection molding and the like) be used. They are extremely compact and lightweight and can easily integrate functions such as electrical control of vacuum on and off switching and / or blowing off as well Monitoring the vacuum level.
  • From Figure 1 is a cuboid in its basic form, as a housing element 10th serving ejector block of drilled solid aluminum recognizable.
  • a housing element 10th serving ejector block of drilled solid aluminum recognizable.
  • the housing element 10 designed as a four-fold stepped bore Nozzle receiving shaft 14, which has a merely offset from axially, transverse bores 30C, 32C, 16C and 16D interrupted Has shaft wall 14A and which in the same end wall 10C of the Ejectorblocks as the pressure gas bore 12 opens and (just) just before the opposite Ejector block end wall 10D ends blind.
  • a third, as a suction chamber serving suction gas bore 16 or suction gas well is simple configured and extends in the same plane as the pressure gas bore 12th and the nozzle receiving well 14, but with oppositely disposed Mouth and blind end, the mouth as Sauggaseinlrawö réelle 16 A serves.
  • a three-piece ejector-nozzle system 18 used sealingly. This consists of a compressed gas nozzle 18A and a first and a second diffuser 18B and 18C. All three individual nozzles are on at least each two axially spaced apart locations against tilting Shaft wall of the nozzle receiving shaft 14 supported. This is predominantly done through O-ring seals 20 (the O-rings were for clarity omitted; only the o-ring grooves are shown) and a light one Snug fit of the compressed gas nozzle 18A at the bottom of the hole. Through multiple gradations 18D, 18E, 18F, and 18G may wear the nozzles 18A through 18C into the nozzle receiving well with low wear 14 are inserted.
  • the nozzles are coaxial with each other arranged and internally biconical with optimized cross-sectional profile shaped; they therefore have cross-sectional zones at both ends.
  • the diffusers 18B and 18C are integral associated with them and eccentrically arranged finger-shaped spacers 22A and 22B ( Figure 2). These form slim extensions a location of the circumference in the area of the Düsenstim preparation. They disturb the suction gas inlet at the suction gas inlet gap 24A and 24B between adjacent nozzles almost not at all, because they are in the less flowy, from the suction chambers 26AB distant zones are arranged. In the one shown in Figures 1 and 2 Use position of the individual nozzles support the spacers 22A, 22B on the adjacent Düsenstimwand 18 A 'and 18 B' from.
  • the nozzles 18A to 18C are connected to the housing member 10 by a side end bolted terminal plate 28 secured and by means of the spacers 22A, 22B axially braced against each other or held in position.
  • the connection plate 28 has threaded bores 28A, 28B for a compressed gas connection and an exhaust connection on.
  • control valves 30, 32 are with O-rings 20 in stepped valve receiving bores 30C and 32C inserted. These valve receiving bores extend from an upper side wall 10A of the housing element 10, starting out into the nozzle receiving shaft 14 inside.
  • the control valves consist of a transversely perforated Guide sleeve 30A or 32A and a valve stem 308 or 32B with actuator piston 30E or 32E.
  • the valve tappets 30B, 32B and the adjusting pistons 30E, 32E (initially) separate components, so that they, their different Diameter, from opposite sides into the guide sleeve 30A, 32A can be used.
  • valve stem 30B, 32B is in a central bore 30E ', 32E' of the actuating piston 30E, 32E for connecting the two parts, z. B. by screwing, insertable.
  • One on the side wall 10A of the housing member 10 sealingly under sufficient pressure applied valve plate 34 has two pairs of through holes 36A, 36B and 38A, 38B showing the interior of the pressurized gas bore 12 on the one hand and the valve tappets 30B and 32B on the other hand with electromagnetic Connect switching valves 36 and 38, respectively. These switching valves 36, 38 are electrically driven and give the fluid path in which they are installed are free or block it off.
  • the float of the valve lifters 30B and 32B thus takes place pneumatically according to the pending on the valve tappets Gas pressures with open or closed switching valve 36 or 38th Dies happens taking into account different piston surfaces on the top and the plunger side of the adjusting pistons 30E, 32E.
  • the control valve 30 is shown in its open position in FIG the compressed gas path, as indicated by flow arrows, the nozzles 18A, 18B and 18C flows through.
  • the control valve 32 is closed during this time, because a vacuum should be built up and held. Once sufficient vacuum is reached, the control valve 30 can be closed to save energy become.
  • the control valve 32 are opened.
  • there pressurized gas flows over within the housing member 10 extending, in the Drawing dashed lines channels 32D compressed gas to the suction port 40A a vacuum port block 40. This is on the end wall 10D of the housing member 10 tightly bolted and houses a vacuum monitoring switch 40B.
  • This space-saving arrangement of the control valves 30 and 32 is defined by through holes 30A ', 32A' of the guide sleeves 30A, 32A in the area the pressure gas bore 12 allows.
  • Saugkammem 26A and 26B are sealed by the in the suction gas inserted check valves 26 B and 26 C separated from each other and have the well-known effect of faster achievement of the desired vacuum and the higher effectiveness of compressed air or energy use.
  • the suction chambers 26A and 26B are with annular clearance in the region of the Sauggasseintrittsspalte 24A and 24B through transverse to the suction gas bore 16 extending Connecting openings 16 C and 16 D connected to the nozzle receiving shaft 14.
  • the switch valves 36 and 38 opposite Side wall 10B of the housing member 10 through a blind plug 16E and 16D lockable cross bore on.
  • a multi-stage ejector according to the invention thus consists of a core serving as Ejektorblock flat cuboid housing element 10 with three substantially mutually parallel bores 12, 14, 16 in the a direction of the housing element and at right angles in a second Direction of the housing member 10 extending connecting holes 30 C, 32C, 10C, 16D, wherein the bore mouths receiving forehead and Side walls 10A to 10D with connecting plates 28, 34, 40 sealing screwed or sealed with blind plugs 16D, 16E.
  • the switching valve 38 is closed and vented on the outlet side, so that the valve tappet 30B moves back to the closed position. If the reduction of the vacuum is actively supported be, so now the switching valve 36 is electromagnetic and thereby the control valve 32 is pneumatically opened so that compressed air to the vacuum port 40A arrives.

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Description

Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Ejektorpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Für eine einfache Herstellung mehrstufiger Ejektorpumpen ist es bekannt, das Gehäuse bausatzartig aus Einzelteilen zusammenzusetzen. Jedes Bausatzteil trägt in einer einen Gehäuseinnenraum durchteilenden Querwand eine der Düsen. Falls mehrzügige Ejektorpumpen realisiert werden sollen, kann diese Wand auch mehrere Düsen in Nebeneinanderanordnung tragen. Durch Zusammenbau der Gehäuseteile entsteht die fertige Pumpe. Hier ist das Einsetzen der Düsen, z. B. im Wege des Einklebens oder sogar die einteilige Integration der Düse in die Trennwand vergleichsweise einfach. Allerdings ergeben sich zwischen den Gehäuseteilen viele Dichtflächen. Die Möglichkeiten zur kompakten Ausgestaltung sind sehr eingeschränkt. Eine derartige Ejektorpumpe ist u. a. aus der DE-C1-44 91 977, Figuren 7 bis 9, bekannt.
Es sind auch Ejektorpumpen bekannt, bei denen ein Stranggußprofil mit inneren Trennwänden verwendet wird und die Düsen quer zur Profilachse durch abgestufte Bohrungen in die einzelnen Trennwände eingesetzt werden. Der überwiegende Teil der Düsen befindet sich in den beidseitig der Trennwände vorhandenen Hohlräume, welche der Gasverteilung dienen. Zwar entfallen hier die vorerwähnten vielen Dichtflächen, doch ist das Einpassen und Eindichten der Düsen schwierig. Außerdem ist die Kompaktheit solcher Ejektorpumpen nicht wesentlich besser als bei den vorerwähnten Baukastenpumpen.
Für enge Platzverhältnisse sind Ejektorpumpen in Kompaktbauweise bekannt, bei denen die Düsen von verschiedenen Seiten in eine Aufnahmebohrung eines Gehäuses gegen einen Anschlag geschoben und dort festgeklebt werden. Derartige Ejektorpumpen sind daher nur einstufig realisierbar. Ein Düsenaustausch ist nicht möglich.
Schließlich ist eine gattungsgemäße mehrstufige Ejektorpumpe aus der DE-C1-44 91 977, Figuren 1 bis 5, bekannt, welche sich dadurch auszeichnet, daß ein zweistufiges Ejektor-Düsen-System einstückig ausgebildet und als Ganzes in einen Düsenaufnahmeschacht einschiebbar ist. Um die Mehrstufigkeit zu verwirklichen, ist der einstückige, axial ausgerichtete Düsenkörper durch Abschnitte größeren Innendurchmessers mit einer Saugöffnung verbunden. Diese Art der Düsenanfertigung erfordert zum einen sehr aufwendige Formgebungsschritte im Bereich hinterschnittener Zonen. Zum anderen ist lediglich ein zylindrischer oder konischer Verlauf der hintereinander liegenden Düsenquerschnitte realisierbar. Die Druckgaszufuhr und die Sauggaskammer sind in angeflanschten Bauteilen untergebracht, welche unter Verwendung einer Vielzahl von filigranen Dichtungen mit dem die einstückige Düse aufweisenden Gehäusekörper durch Schrauben verbunden werden. Der Druckgasanschluß und der Sauggasanschluß befinden sich in einer parallel zum Düsenkanal angeordneten Seitenfläche innerhalb der Wandungen angeflanschter Gehäuseteile. Diese Gasanschlüsse weisen rechtwinklig von der Düsenachse fort. Die Vielzahl zusätzlicher Dichtungsflächen im Bereich der angeflanschten Gehäuseteile machen diese Ejektorpumpe leckageanfällig. Dieses Risiko wird durch U-förmig entlang der Düsenanordnung verlaufende, geschlossene Seitenwände des Gehäusegrundkörpers nur geringfügig gemildert.
Davon ausgehend liegt der Erfindung das Problem zugrunde, eine gattungsgemäße mehrstufige Ejektorpumpe in Kompaktbauweise bei Austauschbarkeit der Düsen und hohem Wirkungsgrad zu verwirklichen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine mehrstufige Ejektorpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Demnach ist vorgesehen, daß das Ejektor-Düsen-System aus einem Satz von einzelnen Düsen und Düsen-Abstandshaltem besteht, wobei die Abstandshalter zwischen benachbarten Düsen den Sauggaseintrittsspalt freilassen. Die Düsen sind in den Düsenaufnahmeschacht hintereinander einschiebbar. Durch die Ausgestaltung von Einzeldüsen kann jede von diesen von beiden Stimenden her in leistungssteigemder Weise ausgeformt werden. Außerdem besitzt jede Einzeldüse mindestens zwei axial beabstandete Abstützelemente zu ihrer kippfreien oder kipparmen Abstützung gegenüber der Schachtwandung. Erst hierdurch wird die Realisierung von leistungsoptimierten Einzeldüsen bei einfacher Ausrichtung aller Düsen auf eine gemeinsame Düsenachse möglich, ohne die Düsen mit dem Düsenaufnahmeschacht verkleben zu müssen. Zwar ist ein Preßsitz der Düse denkbar, bevorzugt werden jedoch O-Ringe auf dem Außenumfang jeder Einzeldüse als Dichtmittel verwendet. Die Abstützelemente können umfangsverteilt angeordnete Nocken oder dergleichen sein, aber auch O-Ringe oder ähnliche umlaufende Dichtmittel. Diese haben den Vorteil einer Doppelfunktion, da sie gleichzeitig als Dichtmittel dienen. Zur lagegenauen Positionierung der Düsen und der Düsen-Abstandshalter ist mindestens ein Einspannmittel vorgesehen. Hierdurch werden die Düsen mit ihren Abstandshaltern axial verspannt oder in Position gehalten.
Die Abstandshalter können - grundsätzlich - z. B. in Form von Stufen im Düsenaufnahmeschacht am Gehäuseelement vorgesehen sein. Erfindungsgemäß bevorzugt, weil einfacher herstellbar und leichter an die gewünschte Düsenanordnung anzupassen, sind sie jedoch gesondert oder, vorzugsweise, einteilig - bevorzugt exzentrisch - an den Düsen vorgesehen und werden in jedem der beiden Fälle in den Düsenaufnahmeschacht eingeschoben. Ein besonders hoher Wirkungsgrad der Ejektorpumpe wird dann erreicht, wenn die Abstandshalter lediglich aus schlanken Nasen oder ähnliche Vorsprünge an einem Düsenstimende ausgestaltet sind. Bevorzugt ist es, lediglich einen einzigen solchen Abstandshalter vorzusehen. Eine bevorzugte Anordnung des einen oder der mehreren nasenförmigen Abstandshalter ist so gewählt, daß zwischen zwei benachbarten Düsen die Abstandshalter in strömungsärmeren Umfangszonen der Düsen angeordnet sind, z. B. auf der der Gaseintrittsseite gegenüberliegenden Düsenseite.
Um auch die Saugkammem möglichst einfach in Kompaktbauweise realisieren zu können, sind sie parallel zum Düsenaufnahmeschacht angeordnet. Hierzu dient bevorzugt mindestens eine - bevorzugt als Sacklochbohrung ausgeführte - Sauggasbohrung, in welcher mit O-Ringen an ihrem Außenumfang versehene Rückschlagventile dichtend aufgenommen werden. Der zum Düsenaufnahmeschacht parallele Sauggasschacht verringert die Zahl der Dichtstellen bei vereinfachter Herstellung und kompakter Anordnung der Gaszu- und -ableitungen.
Sowohl für den Düsenaufnahmeschacht als auch für die Sauggasbohrung ist eine gestufte Durchmesseränderung in Achsrichtung von Vorteil, weil dann die abdichtenden O-Ringe nur entlang des kurzen Stückes nahe ihrer endgültigen Position entlang der Schachtwandung gleitend verschoben werden müssen. Im Bereich größerer Stufendurchmesser entfällt eine Berührung zu Düsen kleineren Durchmessers.
Zur weiteren Verbesserung der Kompaktheit einer erfindungsgemäßen Ejektorpumpe ist für die Druckgasversorgung eine parallel zum Düsenaufnahmeschacht sich erstreckende Bohrung (Druckgasbohrung) vorgesehen. Deren Achse bildet, weiter vorzugsweise, mit der Achse des Düsenaufnahmeschachtes und der Sauggasbohrung - also mit dem Sauggasschacht - im wesentlichen eine Ebene. Dadurch kann als Gehäuseelement ein flacher kubischer Block aus Leichtmetall oder Kunststoff verwirklicht werden, der sowohl durch Bohren aus dem Vollen als auch im Spritzgußverfahren hergestellt werden kann. Die Parallelanordnung des Düsenaufnahmeschachtes mit dem Sauggasschacht und/oder der Druckgasbohrung (Druckgasschacht) in einem einzigen Gehäuseblock ist - auch unabhängig von den Merkmalen des Anspruchs 1 - von eigenständiger erfinderischer Bedeutung.
An sich bekannte Steuerventile für das Ein- und Ausschalten der Vakuumfunktion und/oder für das aktive Abblasen eines angesaugten Teiles, d. h. zwecks Zusammenbrechens des Vakuums sind in Aufnahmebohrungen eingesetzt, welch letztere etwa rechtwinkelig durch die Druckgasbohrung verlaufen können und bis in den Düsenaufnahmeschacht hinein sich erstrecken. Auf diese Weise wird trotz des Vorhandenseins derartiger Steuerventile eine sehr kurze Baulänge des Ejektorblocks ermöglicht. Die Steuerventile sind innerhalb von Ventilhülsen hin- und herbewegbar. Die Ventilhülsen sind mittels O-Ringen in die Steuerventilbohrungen eingesetzt und durch eine an den Ejektorblock angeschraubte Ventilplatte in ihrer Achsrichtung eingespannt. Die Ventilplatte nimmt in bekannter Weise elektromagnetische Vorsteuer- oder Servoventile auf, welche eine fluidische Verbindung zwischen Druckgas und Steuerventil herstellen oder unterbrechen und dadurch die Steuerventile pneumatisch öffnen oder schließen.
Erfindungsgemäße mehrstufige Ejektorpumpen können für das Erzeugen von Vakuum z. B. für Handlinganwendungen (Blechtransport in Preßstraßen für Karosserieteile, Pick-and-Place-Anwendungen beim Kunststoffspritzgießen und dergleichen) eingesetzt werden. Sie sind außerordentlich kompakt und leichtgewichtig und können auf einfache Weise Funktionen integrieren wie die elektrische Ansteuerung des Vakuumein- und -ausschaltens und/oder des Abblasen sowie Überwachung des Vakuumniveaus.
Im Vergleich zu bekannten Einstufen-Kompaktejektoren, deren Wirkungsgrad in der Regel zwischen 0,4 und 0,7 Teile Saugluft je Teil eingesetzter Druckluft betragen, sind erfindungsgemäß Wirkungsgrade von 1,2 bis 2 Teile Saugluft je Teil eingesetzter Druckluft zu erreichen. Dies wird, zum einen, durch die einfach zu realisierende Mehrstufigkeit, insbesondere Zweistufigkeit der Ejektorpumpe, und, zum anderen, durch strömungsgünstige Gestaltungsmöglichkeit der Ventilquerschnitte trotz kompakter Bauweise erreicht. Durch den einfachen Aufbau der erfindungsgemäßen Ejektorpumpen lassen sich schnell und kostensparend Vakuumerzeuger unterschiedlicher Leistungsgrößen herstellen: nur das Düsensystem muß ausgetauscht bzw. entsprechend in den vorhandenen Ejektorblock eingesetzt werden. Alle Teile sind einfach zugänglich und bestens zu reinigen, falls durch Schmutzeinsaugung die Wirkung nachläßt. Im übrigen gestattet die Trennbarkeit des Ejektorblocks von den Düsen und Ventilen eine sehr einfach zu realisierende Werkstofftrennung im Falle des Ausrangierens.
Die vorgenannten, sowie die beanspruchten und in dem Ausführungsbeispiel beschriebenen, erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen hinsichtlich ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so daß die in dem jeweiligen Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien im Rahmen der Ansprüche uneingeschränkt Anwendung finden können.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der - beispielhaft - eine bevorzugte Ausführungsform einer Ejektorpumpe dargestellt ist. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1
eine Ejektorpumpe in Axialschnitt-Ansicht;
Fig. 2
von der selben Ejektorpumpe das Düsensystem in perspektivischer Darstellung sowie
Fig. 3
von der selben Ejektorpumpe eines der Steuerventile in perspektivischer, längsgeschnittener Darstellung in geöffnetem Ventilzustand.
Aus Figur 1 ist ein in seiner Grundform quaderförmiger, als Gehäuseelement 10 dienender Ejektorblock aus aufgebohrtem Vollaluminium erkennbar. Eine von der in der Zeichnung rechten Stimwand 10C ausgehende, kurz vor der gegenüberliegenden Stimwand tot endende Druckgasbohrung 12 bildet an ihrem Mündungsende eine Druckgaseinlaßöffnung 12A. Parallel zur Achse der Druckgasbohrung 12 weist das Gehäuseelement 10 einen als vierfach gestufte Bohrung ausgestalteten Düsenaufnahmeschacht 14 auf, welcher eine lediglich von axial versetzt angeordneten, querlaufenden Bohrungen 30C, 32C, 16C und 16D unterbrochene Schachtwandung 14A aufweist und welcher in der gleichen Stimwand 10C des Ejektorblocks wie die Druckgasbohrung 12 mündet und (ebenso) kurz vor der gegenüberliegenden Ejektorblock-Stirnwand 10D blind endet. Eine dritte, als Saugkammer dienende Sauggasbohrung 16 oder Sauggasschacht ist einfach gestuft ausgestaltet und erstreckt sich in der selben Ebene wie die Druckgasbohrung 12 und der Düsenaufnahmeschacht 14, jedoch mit entgegengesetzt angeordneter Mündung und Blindende, wobei die Mündung als Sauggaseinlaßöffnung 16A dient.
In den Düsenaufnahmeschacht 14 ist ein dreiteiliges Ejektor-Düsen-System 18 dichtend eingesetzt. Dieses besteht aus einer Druckgasdüse 18A und einem ersten und einem zweiten Diffusor 18B und 18C. Alle drei Einzeldüsen sind an mindestens je zwei axial voneinander beabstandeten Stellen kippgesichert gegen die Schachtwandung des Düsenaufnahmeschachtes 14 abgestützt. Dies erfolgt überwiegend durch O-Ringdichtungen 20 (die O-Ringe wurden der Übersichtlichkeit halber fortgelassen; nur die O-Ring-Nuten sind dargestellt) und einen leichten Paßsitz der Druckgasdüse 18A am Bohrungsgrund. Durch mehrfache Abstufungen 18D, 18E, 18F und 18G können die Düsen 18A bis 18C verschleißarm in den Düsenaufnahmeschacht 14 eingeschoben werden. Dabei sind die Düsen koaxial zueinander angeordnet und innen doppelkonisch mit optimiertem Querschnittsverlauf geformt; sie weisen also beidendig querschnittserweiterte Zonen auf.
Um eine axiale Beabstandung der Düsen von einander und die Ausbildung eines definierten Sauggaseintrittsspaltes 24A, 24B zwischen benachbarten Düsen 18A/18B bzw. 18B/18C sicherzustellen, weisen die Diffusoren 18B und 18C einstückig mit ihnen verbundene und exzentrisch angeordnete fingertörmige Abstandshalter 22A und 22B (Figur 2) auf. Diese bilden schlanke Verlängerungen an einer Stelle des Umfangs im Bereich der Düsenstimfläche. Sie stören den Sauggaseintritt am Sauggaseintrittsspalt 24A und 24B zwischen benachbarten Düsen so gut wie gar nicht, weil sie in den strömungsschwächeren, von den Saugkammern 26AB entfernten Zonen angeordnet sind. In der in Figuren 1 und 2 gezeigten Gebrauchslage der Einzeldüsen stützen sich die Abstandshalter 22A, 22B an der benachbarten Düsenstimwand 18A' bzw. 18B' ab.
Die Düsen 18A bis 18C werden durch eine stimseitig mit dem Gehäuseelement 10 verschraubte Anschlußplatte 28 gesichert und mittels der Abstandshalter 22A, 22B axial gegeneinander verspannt oder in Position gehalten. Die Anschlußplatte 28 weist Gewindebohrungen 28A, 28B für einen Druckgasanschluß und einen Abgasanschluß auf.
Die Druckgaszuführung wird durch Steuerventile 30, 32 sichergestellt. Diese sind mit O-Ringen 20 in gestufte Ventilaufnahmebohrungen 30C und 32C eingeschoben. Diese Ventilaufnahmebohrungen erstrecken sich von einer oberen Seitenwand 10A des Gehäuseelementes 10 ausgehend bis in den Düsenaufnahmeschacht 14 hinein. Die Steuerventile bestehen aus einer quer durchbrochenen Führungshülse 30A bzw. 32A und einem Ventilstößel 308 bzw. 32B mit Stellkolben 30E bzw. 32E. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, bilden die Ventilstößel 30B, 32B und die Stellkolben 30E, 32E (zunächst) getrennte Bauteile, damit sie, ihrer unterschiedlichen Durchmesser wegen, von entgegengesetzten Seiten in die Führungshülse 30A, 32A eingesetzt werden können. Ein nicht dargestellter Stimzapfen des Ventilstößels 30B, 32B ist in eine zentrale Bohrung 30E', 32E' des Stellkolbens 30E, 32E zwecks Verbindens der beiden Teile, z. B. durch Einschrauben, einführbar. Eine an der Seitenwand 10A des Gehäuseelementes 10 dichtend unter ausreichendem Druck anliegende Ventilplatte 34 weist zwei Paare von Durchgangsbohrungen 36A, 36B und 38A, 38B auf, welche das Innere der Druckgasbohrung 12 einerseits und die Ventilstößel 30B bzw. 32B andererseits mit elektromagnetischen Schaltventilen 36 bzw. 38 verbinden. Diese Schaltventile 36, 38 werden elektrisch angesteuert und geben den Fluidweg, in dem sie eingebaut sind, frei oder sperren ihn ab. Die Hin- und Herbewegung der Ventilstößel 30B und 32B erfolgt also pneumatisch entsprechend den an den Ventilstößeln anstehenden Gasdrücken bei geöffnetem oder geschlossenen Schaltventil 36 bzw. 38. Dies geschieht unter Berücksichtigung unterschiedlicher Kolbenflächen an der Oberseite und der Stößelseite der Stellkolben 30E, 32E.
Das Steuerventil 30 ist in der Figur 1 in seiner geöffneten Position dargestellt, in der das Druckgasweg, wie durch Strömungspfeile kenntlich gemacht, die Düsen 18A, 18B und 18C durchströmt. Das Steuerventil 32 ist in dieser Zeit geschlossen, weil ein Vakuum aufgebaut und gehalten werden soll. Sobald ausreichendes Vakuum erreicht ist, kann zur Energieeinsparung das Steuerventil 30 geschlossen werden. Um die Aufhebung des erzeugten Vakuums zu beschleunigen, kann am Ende des entsprechenden Arbeitstaktes das Steuerventil 32 geöffnet werden. Dabei strömt Druckgas über innerhalb des Gehäuseelementes 10 verlaufende, in der Zeichnung gestrichelt gezeichnete Kanäle 32D Druckgas zum Sauganschluß 40A eines Vakuumanschlußblockes 40. Dieser ist an der Stirnwand 10D des Gehäuseelementes 10 dichtend festgeschraubt und beherbergt einen Vakuumüberwachungsschalter 40B. - Diese raumsparende Anordnung der Steuerventile 30 und 32 wird durch Durchbohrungen 30A', 32A' der Führungshülsen 30A, 32A im Bereich der Druckgasbohrung 12 ermöglicht.
Die Saugkammem 26A und 26B werden durch die in die Sauggasbohrung dichtend eingeschobenen Rückschlagventile 26B und 26C voneinander getrennt und haben die bekannte Wirkung der schnelleren Erreichung des gewünschten Vakuums und der höheren Effektivität der Druckluft- bzw. Energienutzung.
Die Saugkammern 26A und 26B sind mit Ringspalträumen im Bereich der Sauggaseintrittsspalte 24A und 24B durch quer zur Sauggasbohrung 16 verlaufende Verbindungsöffnungen 16C und 16D mit dem Düsenaufnahmeschacht 14 verbunden. Um dies zu verwirklichen, weist die den Schaltventilen 36 und 38 gegenüberliegende Seitenwand 10B des Gehäuseelementes 10 eine durch Blindstopfen 16E und 16D verschließbare Querbohrung auf.
Eine erfindungsgemäße mehrstufige Ejektorpumpe besteht also im Kern aus einem als Ejektorblock dienenden flachen quaderförmigen Gehäuseelement 10 mit drei im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Bohrungen 12, 14, 16 in der einen Richtung des Gehäuseelementes und dazu rechtwinklig in einer zweiten Richtung des Gehäuseelementes 10 verlaufenden Verbindungsbohrungen 30C, 32C, 10C, 16D, wobei die die Bohrungsmündungen aufnehmenden Stirn- und Seitenwände 10A bis 10D mit Anschlußplatten 28, 34, 40 dichtend verschraubt oder mit Blindstopfen 16D, 16E dichtend verschlossen sind.
Die Funktionsweise dieser hochkompakten Anordnung ergibt sich zum einen aus den vorbeschriebenen Einzelerläuterungen. Im Zusammenhang bedeutet dies, daß bei angeschlossener Druckluft an die Anschlußplatte 28 die Steuerventile 30 und 32 im Ruhezustand geschlossen sind - ebenso wie die zugehörigen Schaltventile 36 und 38. Um die Vakuumerzeugung zu beginnen, wird das Schaltventil 38 geöffnet. Dies gibt damit den Durchgang durch die verbindenden Durchgangsbohrungen 38A und 38B frei. Aufgrund der unterschiedlichen Kolben-Querschnittsflächen an beiden Seiten des Ventilstößels 30B wird dieser in seine Öffnungsstellung verschoben und Druckluft strömt durch den Ejektordüsenkanal unter Ansaugung von Saugluft. Das entstehende Vakuum wird durch den Vakuumüberwachungsschalter 40B überwacht. Wird das Vakuum nicht mehr gebraucht, so wird das Schaltventil 38 geschlossen und auslaßseitig entlüftet, so daß der Ventilstößel 30B in die Schließstellung zurückfährt. Soll der Abbau des Vakuums aktiv unterstützt werden, so wird nunmehr das Schaltventil 36 elektromagnetisch und dadurch das Steuerventil 32 pneumatisch geöffnet, so daß Druckluft zum Vakuumanschluß 40A gelangt.
Bezugszeichenliste
10
Gehäuseelement
10A
Seitenwand
10B
Seitenwand
10C
Stirnwand
10D
Stirnwand
12
Druckgasbohrung
12A
Druckgaseinlaßöffnung
14
Düsenaufnahmeschacht
14A
Abgasauslaßöffnung
16
Sauggasbohrung
16A
Sauggaseinlaßöffnung
16C
Verbindungsöffnung
16D
Verbindungsöffnung
16G
Blindstopfen
16F
Blindstopfen
18
Ejektor-Düsen-System
18A
Druckgasdüse
18A'
Düsenstirnwand
18B
Diffusor
18B'
Düsenstirnwand
18C
Diffusor
18D
Abstufung
18E
Abstufung
18F
Abstufung
18G
Abstufung
20
O-Ring-Dichtungen
22A
Abstandshalter
22B
Abstandshalter
24A
Sauggaseintrittsspalt
24B
Sauggaseintrittsspalt
24C
Druckgaseintrittsöffnung
26A
Saugkammer
26B
Saugkammer
26C
Rückschlagventil
26D
Rückschlagventil
28
Anschlußplatte
28A
Gewindebohrung
28B
Gewindebohrung
30
Steuerventil
30A
Führungshülse
30A'
Durchbohrung
30B
Ventilstößel
30C
Ventilaufnahmebohrung
30E
Stellkolben
30E'
Bohrung
32
Steuerventil
32A
Führungshülse
32A'
Durchbohrung
32B
Ventilstößel
32C
Ventilaufnahmebohrung
32D
Kanal
32E
Stellkolben
32E'
Bohrung
34
Ventilplatte
36
Schaltventil
36A
Durchgangsbohrung
36B
Durchgangsbohrung
38
Schaltventil
38A
Durchgangsbohrung
38B
Durchgangsbohrung
40
Vakuumanschlußblock
40A
Sauganschluß
40B
Vakuumüberwachungsschalter

Claims (15)

  1. Mehrstufige Ejektorpumpe, bestehend
    aus mindestens einem Gehäuseelement (10) mit mindestens einer Druckgaseinlaßöffnung (12A) und mit mindestens einer Sauggaseinlaßöffnung (16A) und mit mindestens einer Abgasauslaßöffnung (14A) sowie
    aus mindestens einer Düsenanordnung (Ejektor-Düsen-System 18) mit mindestens zwei, innerhalb des Gehäuseelementes (10) koaxial hintereinander angeordneten und axial voneinander beabstandeten Düsen (Druckgasdüse 18A und Diffusoren 18B, 18C) mit mindestens einer Druckgaseintrittsöffnung (24C), mit mindestens einem Sauggaseintrittsspalt (24A, 24B) zwischen benachbarten Düsen und einer Abgasaustrittsöffnung, wobei
    das Gehäuseelement einen, z. B. als Bohrung ausgebildeten, Düsenaufnahmeschacht (14) mit im wesentlichen durchlaufender Schachtwandung und mindestens je einer Wanddurchbrechung (Verbindungsöffnungen 16C, 16D) je Ejektorstufe für den Sauggaseintritt in den Sauggaseintrittsspalt (24A, 24B) aufweist und
    die Düsen (18A, 18B, 18C) auf ihrem Außenumfang mit mindestens einer umlaufenden Dichtung (20) versehen sind, wobei das Ejektor-DüsenSystem (18) in den Düsenaufnahmeschacht (14) axial eingeschoben wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Ejektor-Düsen-System (18) aus einem Satz von einzelnen Düsen (18A, 18B, 18C) und Düsen-Abstandshaltem besteht;
    daß die Düsen (18A, 18B, 18C) auf ihrem Außenumfang jeweils axial beabstandete Abstützelemente zur kippfreien oder kipparmen Abstützung gegenüber der Schachtwandung versehen und in den Düsenaufnahmeschacht (14) einschiebbar sind, und
    daß mindestens ein Einspannmittel, wie eine Anschlußplatte (28), zum axialen Verspannen oder In-Position-Halten der einzelnen Düsen (18A, 18B, 18C) und der Düsen-Abstandshalter vorgesehen ist.
  2. Ejektorpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Düsen-Abstandshalter (22A, 22B) unter Freilassen der Sauggaseintrittsspalte (24A, 24B) zwischen den Düsenstimenden zwischen benachbarten Düsen (18A, 18B; 18B, 18C) eingefügt und in den Düsenaufnahmeschacht einschiebbar sind.
  3. Ejektorpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (22A, 22B) als schlanke Nasen oder ähnliche Vorsprünge an einem Düsenstirnende ausgestaltet sind.
  4. Ejektorpumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Abstandshalter (22A, 22B) in einem strömungsarmen Bereich der Umfangszone der Düsen, also exzentrisch, angeordnet ist.
  5. Ejektorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Saugkammem (26A, 26B) in einer im wesentlichen parallel zum Düsenaufnahmeschacht (14) angeordneten Sauggasbohrung (16) vorgesehen sind.
  6. Ejektorpumpe nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch in die Sauggasbohrung (16) dichtend einschiebbare Rückschlagventile (26C, 26D).
  7. Ejektorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenaufnahmeschacht (14) und/oder die Sauggasbohrung (16) als im Durchmesser abgestufte Bohrungen ausgeführt sind.
  8. Ejektorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (18A, 18B, 18C) und/oder die Rückschlagventile (26C, 26D) von einer einzigen Seite her in eine tot endende Bohrung (Düsenaufnahmeschacht 14 und/oder Sauggasbohrung 16) einschiebbar sind.
  9. Ejektorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine sich im wesentlichen parallel zum Düsenaufnahmeschacht (14) erstreckende Druckgasbohrung (12).
  10. Ejektorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseelement (10) als flacher kubischer Block aus Leichtmetall oder Kunststoff gestaltet ist.
  11. Ejektorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß etwa rechtwinklig zum Düsenaufnahmeschacht (14) mindestens eine Verbindungsbohrung zu der Druckgasbohrung (12) und/oder zu der Sauggasbohrung (16) vorgesehen ist.
  12. Ejektorpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Steuerventil (30, 32) in einer die Druckgasbohrung (12) und den Düsenaufnahmeschacht (14) verbindenden Ventilaufnahmebohrung (30C) angeordnet ist und die Druckgasströmung durch die Verbindungsöffnung beherrscht.
  13. Ejektorpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (30; 32) eine im Bereich der Druckgasbohrung (12) durchbrochene Ventil-Führungshülse (30A; 32A) aufweist.
  14. Ejektorpumpe nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckgasbohrung mindestens eine durch ein Schaltventil (36; 38) beherrschte Bypass-Leitung zwischen dem Bohrungsinneren und dem Steuerventil (30; 32) für dessen pneumatische Betätigung aufweist.
  15. Ejektorpumpe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (30; 32) einen doppelt wirksamen Stellkolben (30E; 32E) mit beidseitig unterschiedlichen Kolbenflächen aufweist.
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