EP2163763A1 - Oszillierende Verdrängervakuumpumpe - Google Patents

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EP2163763A1
EP2163763A1 EP09009702A EP09009702A EP2163763A1 EP 2163763 A1 EP2163763 A1 EP 2163763A1 EP 09009702 A EP09009702 A EP 09009702A EP 09009702 A EP09009702 A EP 09009702A EP 2163763 A1 EP2163763 A1 EP 2163763A1
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EP
European Patent Office
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pressure
space
drive
vacuum pump
pressure sensor
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EP09009702A
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English (en)
French (fr)
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EP2163763B2 (de
EP2163763B1 (de
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Jürgen Dr. Dirscherl
Frank Dr. Gitmans
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Vacuubrand GmbH and Co KG
Original Assignee
Vacuubrand GmbH and Co KG
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Application filed by Vacuubrand GmbH and Co KG filed Critical Vacuubrand GmbH and Co KG
Publication of EP2163763A1 publication Critical patent/EP2163763A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2163763B1 publication Critical patent/EP2163763B1/de
Publication of EP2163763B2 publication Critical patent/EP2163763B2/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/02—Stopping, starting, unloading or idling control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B37/00—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00
    • F04B37/10—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for special use
    • F04B37/14—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for special use to obtain high vacuum
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/02—Stopping, starting, unloading or idling control
    • F04B49/022—Stopping, starting, unloading or idling control by means of pressure

Definitions

  • the invention relates to an oscillating positive displacement vacuum pump having the features of the preamble of claim 1 and 2, respectively.
  • Oscillating positive displacement vacuum pumps such as diaphragm or piston vacuum pumps or combined diaphragm / piston vacuum pumps are known.
  • at least one pumping chamber is periodically reduced and enlarged by (one) an oscillating element.
  • the medium to be pumped gas or vapors
  • shrinking the pump chamber the medium in the pump chamber is compressed and ejected through at least one outlet opening.
  • the oscillating element not only serves to reduce and enlarge the pumping chamber, but must also seal the pumping chamber against the drive space underneath with elements for moving the oscillating element. This seal must be as good as possible. Leakages from the pumping chamber into the drive chamber and vice versa would reduce the efficiency of the pumping process, and also lead to a deterioration of the achievable vacuum level with vacuum pumps. With such reciprocating positive displacement pumps, and in particular with diaphragm pumps, chemically aggressive gases and vapors are often conveyed which, in the event of leakage from the (in this case, chemically resistant) pumping space into the drive space, corrode the mechanical components such as bearings, connecting rods and shafts would lead in the drive room.
  • a failure of the seal is the most common cause of failure of such pumps, since the sealing member such as the membrane is exposed in a diaphragm pump or the piston seal on a piston pump a very high mechanical, thermal and possibly chemical stress. So for the membrane in a diaphragm pump typically lives of 3,000-20,000 hours are given, in continuous operation is thus expected to such a failure within a few months or years. Accordingly, such membrane vacuum pumps are generally designed so that replacement of the typical wear part "membrane" can be performed by the customer himself without much effort.
  • the invention is based on the problem of reliably and promptly detecting the failure of the sealing element in an oscillating positive displacement vacuum pump.
  • the drive space is relatively dense in many types of reciprocating positive displacement vacuum pumps to dampen noise from the back of the oscillating element as a result of its rapid movement.
  • the drive space - except for special sealing measures such as O-rings - but hardly so gas-tight that it does not without failure of the sealing element - at least over a longer period - the ambient pressure.
  • the drive space is sufficiently gas tight to detect a drop in pressure in the drive space due to failure of the sealing element during operation.
  • a further synchronously oscillating element are mounted, which closes the gap between them and the sealing element gas-tight. In this case, the pressure drop due to leakage of the sealing member in this space can be detected.
  • this attached under the sealing element second element may also be arranged fixed, with sliding seal to the moving connecting rod.
  • the inventive principle can be advantageously transferred to oscillating positive displacement vacuum pumps with multiple pump stages with a common drive space and with a common pressure drop detector on the drive space.
  • the spaces between the sealing and the underlying second element can be connected to gas lines and so also with only one pressure drop sensor all pumping stages are detected.
  • relative pressure sensors are used, which measure the pressure below the sealing element relative to the ambient pressure.
  • influences can be excluded by variations in ambient pressure due to weather or altitude.
  • the drive space or, in the case of an insufficiently gas-tight drive space, the gap between the sealing element and the underlying element is sufficiently gastight to provide a clearly measurable pressure drop in the event of leakage of the sealing element on the other hand, but not so gas-tight that without this leak does not come to a pressure equalization with the environment. Therefore, the pressure loss due to leakage of the sealing member with a relative pressure sensor relative to the ambient pressure can be easily and inexpensively detected.
  • the signal of the pressure sensor can be compared, for example, in a downstream electronics with a default value and at a pressure drop greater than a predetermined limit, a warning signal o. ⁇ . Be triggered.
  • This warning signal can also be used in a downstream control for process control or shutdown, so as to avoid consequential damage from the failure of the sealed element.
  • the pressure sensor can be designed as a pressure-controlled switching relay to turn off the pump.
  • the rapid oscillation of the oscillating element of the positive displacement pump is then uncritical for the evaluation of the signal of the pressure sensor, if the pressure sensor itself has such a response that pressure fluctuations in the drive chamber or in the gap with the operationally occurring oscillation frequency of the oscillating element metrology not only dissolved, but only the resulting average value of the pressure is determined by the pressure sensor.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of an oscillating positive displacement vacuum pump 1, which may be a piston vacuum pump or, preferably, a diaphragm vacuum pump.
  • the illustrated embodiment shows for simplicity a piston vacuum pump.
  • the illustrated positive displacement vacuum pump 1 has a housing 2 and a motor drive unit 3, which is preferably arranged in the housing 2.
  • the housing 2 forms an interior.
  • oscillating element 4 is arranged in the interior.
  • the sealing, oscillating element 4 is a pump piston.
  • a membrane vacuum pump is the circumferentially clamped elastic membrane.
  • the interior in the housing 2 is sealingly divided by the oscillating element 4 into a suction space 7 provided with inlet and outlet openings 5, 6 above / in front of the element 4 and a drive space 8 below / behind the element 4.
  • the drive chamber 8 is even at least largely sealed to the ambient atmosphere.
  • a pressure sensor 9 is arranged at the drive chamber 8. With this, the pressure in the drive chamber 8 can be measured.
  • the pressure sensor 9 is generated by an evaluation circuit 10 to which the pressure sensor 9 is connected, a corresponding warning signal, control signal or shutdown signal.
  • a user is either warned or, for safety's sake, the drive unit 3 of the displacement vacuum pump is switched off immediately in order to avoid major consequential damage.
  • Fig. 1 shows connecting lines between the drive unit 3 and the evaluation circuit 10, which is designed in the form of a typical electronic control, preferably with a microprocessor.
  • a first line is provided to supply the evaluation circuit 10 with a signal showing the respective position of the drive unit 3, which can close the normally operationally expected pressure in the drive chamber 8.
  • the second line is provided to transmit a switch-off signal from the evaluation circuit 10 to the drive unit 3.
  • Fig. 2 shows another embodiment of an oscillating positive displacement vacuum pump 1, in which the drive chamber 8 is not even or little sealed to the ambient atmosphere.
  • oscillating element 4 by far a further sealing element 11 is arranged.
  • the drive space 8 a pressure sensor 9 is arranged in the space 12 between the elements 4, 11, with which the pressure in the space 12 is measured.
  • an appropriate warning signal, control signal or switch-off signal is generated by an evaluation circuit 10.
  • the further sealing member 11 is a member 11 which oscillates synchronously with the first member 4, so that the gap 12 normally maintains substantially unchanged volume in operation.
  • the pressure in the gap 12 remains operationally substantially constant.
  • the measurement of a pressure drop through the pressure sensor 9 is very simple in terms of evaluation.
  • the expander vacuum pump 1 is expediently switched off by the evaluation circuit 10 following a switch-off signal in order to avoid consequential damage.
  • the pressure sensor 9 is designed as a relative pressure sensor which detects the pressure in the drive space or in the space 12 relative to the ambient pressure.
  • a suitable pressure sensor 9 as a relative pressure sensor and thereby achieve that in the evaluation circuit 10, a preferably adjustable limit value for the differential pressure is stored, that the pressure sensor 9 has such a response that pressure fluctuations in the drive chamber 8 and in the space 12th are not resolved with the oscillating frequency of the oscillating element 4 occurring operationally, but only the resulting mean value of the pressure in the drive chamber 8 or in the space 12 is determined, and that, if the limit is exceeded, from the evaluation circuit 10, a corresponding warning signal, control signal or Shutdown signal is generated.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Reciprocating Pumps (AREA)

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine oszillierende Verdrängervakuumpumpe mit einem Gehäuse (2), das einen Innenraum bildet, und einem im Innenraum angeordneten oszillierenden Element (4). Der Innenraum ist vom oszillierenden Element (4) in einen mit Einlaß- und Auslaßöffnungen (5, 6) versehenen Schöpfraum (7) über/vor dem Element (4) und einen Antriebsraum (8) unter/hinter dem Element (4) abdichtend unterteilt. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß der Antriebsraum (8) selbst zur Umgebungsatmosphäre hin zumindest weitgehend abgedichtet ist, am Antriebsraum (8) ein Drucksensor (9) angeordnet ist, mit dem der Druck im Antriebsraum (8) gemessen wird. In einer Alternative dazu ist vorgesehen, daß der Antriebsraum (8) selbst zur Umgebungsatmosphäre hin nicht oder wenig abgedichtet ist, daß im Antriebsraum (8) unter/hinter dem abdichtenden, oszillierenden Element (4) mit Abstand davon ein weiteres abdichtendes Element (11) angeordnet ist, daß am Antriebsraum (8) im Zwischenraum (12) zwischen den Elementen (4, 11) ein Drucksensor (9) angeordnet ist, mit dem der Druck im Zwischenraum (12) gemessen wird. Bei Messung eines gegenüber dem nortnalerweise betriebsmäßig zu erwartenden Druckes im Antriebsraum (8) bzw. im Zwischenraum (12) wesentlich niedrigeren Druck im Zwischenraum (12) durch den Drucksensor (9) wird von einer Auswerteschaltung (10) ein entsprechendes Warnsignal, Steuersignal oder Abschaltsignal generiert.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine oszillierende Verdrängervakuumpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 bzw. 2.
  • Oszillierende Verdrängervakuumpumpen wie beispielsweise Membran- oder Kolbenvakuumpumpen oder kombinierte Membran-/Kolbenvakuumpumpen sind bekannt. Bei diesen Pumpentypen wird mindestens ein Schöpfraum durch (jeweils) ein oszillierendes Element periodisch verkleinert und vergrößert. Beim Vergrößern des Schöpfraums wird das zu fördernde Medium (Gas oder Dämpfe) durch mindestens eine Einlaßöffnung in den Schöpfraum hineingesaugt. Beim Verkleinern des Schöpfraums wird das im Schöpfraum befindliche Medium verdichtet und durch mindestens eine Auslaßöffnung ausgestoßen.
  • Das oszillierende Element dient dabei nicht nur zum Verkleinern und Vergrößern des Schöpfraums, sondern muß auch den Schöpfraum gegen den darunter befindlichen Antriebsraum mit Elementen zur Bewegung des oszillierenden Elements abdichten. Diese Abdichtung muß möglichst gut sein. Leckagen aus dem Schöpfraum in den Antriebsraum und umgekehrt würden die Effizienz des Pumpvorgangs verringern, und bei Vakuumpumpen auch zur Verschlechterung des erreichbaren Vakuumniveaus führen. Mit solchen oszillierenden Verdrängerpumpen, und hierbei besonders mit Membranpumpen, werden oft chemisch aggressive Gase und Dämpfe gefördert, die bei einer Leckage aus dem (in diesem Falle chemisch beständig gestalteten) Schöpfraum in den Antriebsraum zu Korrosionsangriff auf die mechanischen Komponenten wie Lager, Pleuel und Wellen im Antriebsraum führen würden.
  • Aus den zuvor aufgeführten Gründen wird sehr hoher konstruktiver Aufwand für eine möglichst gute und dauerhafte Abdichtung des Schöpfraums vom Antriebsraum betrieben. Bei Membranvakuumpumpen erfolgt diese Abdichtung durch eine gasdichte Einspannung der Membran am Außenumfang und - falls aufgrund einer Öffnung dort erforderlich - auch im Innenbereich. Bei Kolbenpumpen erfolgt die Abdichtung durch eine gleitende Dichtung des Kolbens in der Kolbenführung oder durch vergleichbare Mittel. In allen Fällen führt ein Versagen der Abdichtung, beispielsweise durch einen Riß in der Membran oder durch Verschleiß an der Kolbengleitdichtung, zu einem Funktionsausfall der Pumpe. Falls durch solchen Verschleiß aggressive Stoffe aus dem Schöpfraum in den Antriebsraum gelangen, kann dies zu einem Totalausfall der Pumpe mit erheblichen Folgekosten führen.
  • Ein Ausfall der Abdichtung ist die häufigste Ausfallursache an solchen Pumpen, da das abdichtende Element wie beispielsweise die Membran bei einer Membranpumpe oder die Kolbendichtung an einer Kolbenpumpe einer sehr hohen mechanischen, thermischen und ggf. chemischen Belastung ausgesetzt ist. So werden für die Membrane in einer Membranpumpe typischerweise Standzeiten von 3.000-20.000 Stunden angegeben, bei Dauerbetrieb ist also mit einem solchen Ausfall innerhalb weniger Monate bzw. Jahre zu rechnen. Dementsprechend sind solche Membranvakuumpumpen im allgemeinen so konstruiert, daß ein Austausch des typischen Verschleißteils "Membran" ohne großen Aufwand vom Kunden selbst durchgeführt werden kann.
  • Um die oben geschilderten erheblichen Folgeschäden durch einen Ausfall des Abdichtungselements zu vermeiden, wird in der Praxis eine vorbeugende Wartung mit einem Wartungsintervall nach Erfahrungswerten des Anwenders oder Empfehlungen des Herstellers vorgenommen. Dies kann - bei zu frühzeitigem Wechsel - zu unnötig hohen regelmäßigen Kosten führen. Bei vorzeitigem Verschleiß, beispielsweise durch das Fördern von abrasiven oder zu Ablagerungen neigenden Medien, kann die Wartung eventuell nicht früh genug erfolgen und damit sind Folgeschäden nicht zuverlässig zu vermeiden.
  • Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, das Versagen des abdichtenden Elements in einer oszillierenden Verdrängervakuumpumpe zuverlässig und zeitnah zu erkennen.
  • Die Problemlösung erfolgt erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung, die den Druckabfall im Raum hinter dem oszillierenden Element in Folge einer Lekkage an dessen Abdichtung detektiert. Diese ist in einer ersten Variante in Anspruch 1, in einer zweiten Variante in Anspruch 2 beschrieben. Bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Bei einer Leckage am abdichtenden Element erfolgt ein Gasaustausch aus dem Schöpfraum mit dem unter dem abdichtenden Element liegenden Bereich. Im Falle eines Unterdrucks im Schöpfraum, wie dies bei nahezu allen Betriebszuständen einer als Vakuumpumpe eingesetzten oszillierenden Verdrängerpumpe der Fall ist, wird Gas aus dem unter dem abdichtenden Element liegenden Bereich in den Schöpfraum gesaugt, der Druck im unter dem abdichtenden Element liegenden Bereich also abnehmen. Dies ist nicht im Widerspruch zu obiger Feststellung, daß es bei aggressiven Medien im Schöpfraum durch eine Leckage im abdichtenden Element zu Korrosionsangriff im Antriebsraum kommen kann, da in gewissem Maße stets ein Gasaustausch in beiden Richtungen erfolgt.
  • Der Antriebsraum wird bei vielen Bauarten oszillierender Verdrängervakuumpumpen relativ dicht aufgebaut, um Geräusche von der Rückseite des oszillierenden Elements in Folge von dessen schneller Bewegung zu dämpfen. Gleichzeitig ist der Antriebsraum - außer bei speziellen Abdichtungsmaßnahmen wie O-Ringen - aber kaum so gasdicht, daß er ohne Ausfall des abdichtenden Elements nicht - zumindest über einen längeren Zeitraum - den Umgebungsdruck annimmt. Überraschenderweise stellt man fest, daß bei vielen Bauarten von oszillierenden Verdrängervakuumpumpen der Antriebsraum jedoch hinreichend gasdicht ist, um einen Abfall des Drucks im Antriebsraum in Folge eines Ausfalls des abdichtenden Elements im Betrieb erkennen zu können.
  • Falls bauartbedingt eine hinreichende Gasdichtigkeit des Antriebsraums nicht gegeben oder erreichbar ist, so kann in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung unterhalb des oszillierenden Elements ein weiteres synchron oszillierendes Element angebracht werden, das den Zwischenraum zwischen sich und dem abdichtenden Element gasdicht abschließt. In diesem Fall läßt sich der Druckabfall infolge einer Leckage des abdichtenden Elements in diesem Zwischenraum detektieren.
  • Bei Kolbenpumpen mit gerade laufendem Pleuel kann dieses unter dem abdichtenden Element angebrachte zweite Element auch feststehend angeordnet sein, mit gleitender Dichtung zum sich bewegenden Pleuel.
  • Das erfindungsgemäße Prinzip läßt sich vorteilhaft auch auf oszillierende Verdrängervakuumpumpen mit mehreren Pumpstufen mit einem gemeinsamen Antriebsraum und mit einem gemeinsamen Druckabfalldetektor am Antriebsraum übertragen. Im Falle eines nicht hinreichend gasdichten Antriebsraums können die Zwischenräume zwischen dem abdichtenden und dem darunter liegenden zweiten Element mit Gasleitungen verbunden werden und so ebenfalls mit nur einem Druckabfallsensor alle Pumpstufen erfaßt werden.
  • Für die Detektion des Druckabfalls kommen praktischerweise Relativdrucksensoren zum Einsatz, die den Druck unterhalb des abdichtenden Elements relativ zum Umgebungsdruck messen. Damit lassen sich Einflüsse durch Variationen des Umgebungsdrucks durch Wetter oder Höhenlage ausschließen.
  • Wie oben erwähnt, ist bei vielen Bauarten von Verdrängervakuumpumpen der Antriebsraum bzw. - im Falle eines nicht hinreichend gasdichten Antriebsraums - der Zwischenraum zwischen dem abdichtenden Element und dem darunter liegenden Element zwar hinreichend gasdicht, um einen eindeutig meßbaren Druckabfall im Falle einer Undichtigkeit des abdichtenden Elements zu ergeben, andererseits aber nicht so gasdicht, daß es ohne diese Undichtigkeit nicht zu einer Druckangleichung mit der Umgebung kommt. Daher läßt sich der Druckabfall in Folge einer Undichtigkeit des abdichtenden Elements mit einem Relativdrucksensor bezogen auf den Umgebungsdruck einfach und preisgünstig detektieren.
  • Das Signal des Drucksensors kann beispielsweise in einer nachgeschalteten Elektronik mit einem Vorgabewert verglichen und bei einem Druckabfall größer als ein vorgegebener Grenzwert ein Warnsignal o. ä. ausgelöst werden. Dieses Warnsignal kann in einer nachgeordneten Steuerung auch zur Prozeßsteuerung bzw. -abschaltung verwendet werden, um so Folgeschäden durch den Ausfall des abdichteten Elements zu vermeiden. Im einfachsten Fall kann der Drucksensor als druckgesteuert schaltendes Relais ausgelegt sein, um die Pumpe abzuschalten.
  • Die schnelle Oszillation des oszillierenden Elements der Verdrängervakuumpumpe ist für die Auswertung des Signals des Drucksensors dann unkritisch, wenn der Drucksensor selbst ein solches Ansprechverhalten hat, daß Druckschwankungen im Antriebsraum bzw. im Zwischenraum mit der betriebsmäßig auftretenden Oszillationsfrequenz des oszillierenden Elements meßtechnisch garnicht erst aufgelöst werden, sondern nur der resultierende Mittelwert des Druckes vom Drucksensor ermittelt wird.
  • Bei mehreren Pumpstufen, die in einem gemeinsamen Antriebsraum arbeiten, kann sich auch eine solche Konstellation ergeben (insbesondere bei Boxeranordnung), daß sich das Gesamtvolumen des Antriebsraums bei Bewegung der oszillierenden Elemente nicht ändert und damit der Druck ohnehin hier normalerweise betriebsmäßig konstant ist.
  • In anderen Fällen bzw. mit empfindlicheren Drucksensoren kann man aber auch einen betriebsmäßig zu erwartenden Druckverlauf im Antriebsraum bzw. im Zwischenraum abspeichern und den tatsächlichen, vom Drucksensor dann gemessenen Druck mit dem abgespeicherten Druckverlauf vergleichen.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer oszillierenden Verdrängervakuumpumpe mit einem hinreichend abgedichteten Antriebsraum,
    Fig. 2
    eine schematische Darstellung einer oszillierenden Verdrängervakuumpumpe mit einem nicht hinreichend dichten Antriebsraum.
  • Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer oszillierenden Verdrängervakuumpumpe 1, bei der es sich um eine Kolbenvakuumpumpe oder, vorzugsweise, eine Membranvakuumpumpe handeln kann. Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt der Einfachheit halber eine Kolbenvakuumpumpe.
  • Die dargestellte Verdrängervakuumpumpe 1 weist ein Gehäuse 2 und eine vorzugsweise im Gehäuse 2 angeordnete motorische Antriebseinheit 3 auf. Das Gehäuse 2 bildet einen Innenraum. Im Innenraum ist ein gegenüber dem Gehäuse 2 abdichtendes, oszillierendes Element 4 angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel einer Kolbenvakuumpumpe handelt es sich bei dem abdichtenden, oszillierenden Element 4 um einen Pumpenkolben. Bei einer Membranvakuumpumpe handelt es sich um die umfangseitig eingespannte elastische Membran.
  • Der Innenraum im Gehäuse 2 wird von dem oszillierenden Element 4 in einen mit Einlaß- und Auslaßöffnungen 5, 6 versehenen Schöpfraum 7 über/vor dem Element 4 und einen Antriebsraum 8 unter/hinter dem Element 4 abdichtend unterteilt.
  • In dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist der Antriebsraum 8 selbst zur Umgebungsatmosphäre hin zumindest weitgehend abgedichtet. Am Antriebsraum 8 ist ein Drucksensor 9 angeordnet. Mit diesem kann der Druck im Antriebsraum 8 gemessen werden. Bei Messung eines gegenüber dem normalerweise betriebsmäßig zu erwartenden Druckes im Antriebsraum 8 wesentlich niedrigeren Druck im Antriebsraum 8 durch den Drucksensor 9 wird von einer Auswerteschaltung 10, an die der Drucksensor 9 angeschlossen ist, ein entsprechendes Warnsignal, Steuersignal oder Abschaltsignal generiert. Ein Benutzer wird also entweder gewarnt oder es wird sicherheitshalber sogleich die Antriebseinheit 3 der Verdrängervakuumpumpe abgeschaltet, um größere Folgeschäden zu vermeiden.
  • Fig. 1 zeigt Verbindungsleitungen zwischen der Antriebseinheit 3 und der Auswerteschaltung 10, die in Form einer typischen elektronischen Steuerung, vorzugsweise mit einem Mikroprozessor, ausgeführt ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine erste Leitung vorgesehen, um die Auswerteschaltung 10 mit einem Signal zu versorgen, das die jeweilige Position der Antriebseinheit 3 zeigt, die auf den normalerweise betriebsmäßig zu erwartenden Druck im Antriebsraum 8 schließen läßt. Die zweite Leitung ist vorgesehen, um ein Abschaltsignal von der Auswerteschaltung 10 an die Antriebseinheit 3 zu übermitteln.
  • Fig. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel einer oszillierenden Verdrängervakuumpumpe 1, bei der der Antriebsraum 8 selbst zur Umgebungsatmosphäre hin nicht oder wenig abgedichtet ist. Hier ist vorgesehen, daß im Antriebsraum 8 unter/hinter dem abdichtenden, oszillierenden Element 4 mit Abstand ein weiteres abdichtendes Element 11 angeordnet ist. Am Antriebsraum 8 ist im Zwischenraum 12 zwischen den Elementen 4, 11 ein Drucksensor 9 angeordnet, mit dem der Druck im Zwischenraum 12 gemessen wird. Bei Messung eines gegenüber dem normalerweise betriebsmäßig zu erwartenden Druck im Zwischenraum 12 wesentlich niedrigeren Druck im Zwischenraum 12 durch den Drucksensor 9 wird von einer Auswerteschaltung 10 ein entsprechendes Warnsignal, Steuersignal oder Abschaltsignal generiert.
  • Nach bevorzugter Konstruktion des Ausführungsbeispiels von Fig. 2 ist das weitere abdichtende Element 11 ein mit dem ersten Element 4 synchron oszillierendes Element 11, so daß der Zwischenraum 12 normalerweise betriebsmäßig im wesentlichen ein unverändertes Volumen beibehält. Damit bleibt der Druck im Zwischenraum 12 betriebsmäßig im wesentlichen konstant. Die Messung eines Druckabfalls durch den Drucksensor 9 ist auswertungstechnisch sehr einfach.
  • Bei einem gerade laufenden Pleuel einer Kolbenpumpe kann das unter dem abdichtenden, oszillierenden Element 4 angebrachte weitere abdichtende Element 11 auch feststehend angeordnet sein, mit gleitender Dichtung zum hin- und hergehenden Pleuel. Dann ist die Drucksituation im Zwischenraum 12 etwas komplexer und muß über die Auswerteschaltung 10 berücksichtigt werden.
  • Für beide Ausführungsvarianten gilt, daß zweckmäßigerweise von der Auswerteschaltung 10 die Verdrängervakuumpumpe 1 einem Abschaltsignal folgend abgeschaltet wird, um Folgeschäden zu vermeiden.
  • Besonders interessant ist es, wenn, wie bereits im allgemeinen Teil der Beschreibung erläutert worden ist, der Drucksensor 9 als Relativdrucksensor ausgebildet ist, der den Druck im Antriebsraum bzw. im Zwischenraum 12 relativ zum Umgebungsdruck erfaßt.
  • Nach weiter bevorzugter Lehre der Erfindung kann man von vorneherein den Drucksensor 9 als druckgesteuert schaltendes Relais ausführen.
  • Im Normalfall wird man mit einem passenden Drucksensor 9 als Relativdrucksensor arbeiten und dabei erreichen, daß in der Auswerteschaltung 10 ein vorzugsweise verstellbarer Grenzwert für den Differenzdruck gespeichert ist, daß der Drucksensor 9 ein solches Ansprechverhalten hat, daß Druckschwankungen im Antriebsraum 8 bzw. im Zwischenraum 12 mit der betriebsmäßig auftretenden Oszillationsfrequenz des oszillierenden Elements 4 nicht aufgelöst werden, sondern nur der resultierende Mittelwert des Druckes im Antriebsraum 8 bzw. im Zwischenraum 12 ermittelt wird, und daß, wenn der Grenzwert überschritten wird, von der Auswerteschaltung 10 ein entsprechendes Warnsignal, Steuersignal oder Abschaltsignal generiert wird.
  • Ist ein empfindlicherer Drucksensor 9 eingesetzt, so empfiehlt es sich, daß in der Auswerteschaltung 10 der normalerweise betriebsmäßig auftretende Druckverlauf im Antriebsraum 8 bzw. im Zwischenraum 12 gespeichert ist, der tatsächliche Druck im Antriebsraum 8 bzw. Zwischenraum 12 mit dem jeweils gespeicherten Druck verglichen wird und bei einer einen bestimmten Grenzwert überschreitenden Abweichung des gemessenen Druckes vom gespeicherten Druck ein entsprechendes Warnsignal, Steuersignal oder Abschaltsignal generiert wird.
  • Von besonderer Bedeutung ist die erfindungsgemäße Lehre bei einer Membranvakuumpumpe zur Detektion eines eventuellen Membranrisses. Hier ist der Druckabfall besonders deutlich und tritt auch schlagartig auf, so daß eine schnell Reaktion der Auswerteschaltung 10 von großer Bedeutung ist.
  • Die Erweiterung der zuvor erläuterten Anordnungen auf Pumpen mit mehreren oszillierenden Pumpstufen ergibt sich aus der Beschreibung und den Abbildungen.

Claims (9)

  1. Oszillierende Verdrängervakuumpumpe
    mit einem Gehäuse (2) und einer vorzugsweise im Gehäuse (2) angeordneten Antriebseinheit (3), wobei das Gehäuse (2) einen Innenraum bildet,
    mit einem im Innenraum angeordneten, gegenüber dem Gehäuse (2) abdichtenden, oszillierenden Element (4),
    wobei der Innenraum vom oszillierenden Element (4) in einen mit Einlaß- und Auslaßöffnungen (5, 6) versehenen Schöpfraum (7) über/vor dem Element (4) und einen Antriebsraum (8) unter/hinter dem Element (4) abdichtend unterteilt ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Antriebsraum (8) selbst zur Umgebungsatmosphäre hin zumindest weitgehend abgedichtet ist,
    daß am Antriebsraum (8) ein Drucksensor (9) angeordnet ist, mit dem der Druck im Antriebsraum (8) gemessen wird und
    daß bei Messung eines gegenüber dem normalerweise betriebsmäßig zu erwartenden Druckes im Antriebsraum (8) wesentlich niedrigeren Druck im Antriebsraum (8) durch den Drucksensor (9) von einer Auswerteschaltung (10) ein entsprechendes Warnsignal, Steuersignal oder Abschaltsignal generiert wird.
  2. Oszillierende Verdrängervakuumpumpe
    mit einem Gehäuse (2) und einer vorzugsweise im Gehäuse (2) angeordneten Antriebseinheit (3), wobei das Gehäuse (2) einen Innenraum bildet,
    mit einem im Innenraum angeordneten, gegenüber dem Gehäuse (2) abdichtenden, oszillierenden Element (4),
    wobei der Innenraum vom oszillierenden Element (4) in einen mit Einlaß- und Auslaßöffnungen (5, 6) versehenen Schöpfraum (7) über/vor dem Element (4) und einen Antriebsraum (8) unter/hinter dem Element (4) abdichtend unterteilt ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Antriebsraum (8) selbst zur Umgebungsatmosphäre hin nicht oder wenig abgedichtet ist,
    daß im Antriebsraum (8) unter/hinter dem abdichtenden, oszillierenden Element (4) mit Abstand davon ein weiteres abdichtendes Element (11) angeordnet ist,
    daß am Antriebsraum (8) im Zwischenraum (12) zwischen den Elementen (4, 11) ein Drucksensor (9) angeordnet ist, mit dem der Druck im Zwischenraum (12) gemessen wird und
    daß bei Messung eines gegenüber dem normalerweise betriebsmäßig zu erwartenden Druckes im Zwischenraum (12) wesentlich niedrigeren Druck im Zwischenraum (12) durch den Drucksensor (9) von einer Auswerteschaltung (10) ein entsprechendes Warnsignal, Steuersignal oder Abschaltsignal generiert wird.
  3. Verdrängervakuumpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
    daß das weitere abdichtende Element als mit dem abdichtenden, oszillierenden Element (4) synchron oszillierendes Element (11) ausgeführt ist.
  4. Verdrängervakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
    daß von der Auswerteschaltung (10) die Verdrängervakuumpumpe (1) einem Abschaltsignal folgend abgeschaltet wird.
  5. Verdrängervakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
    daß der Drucksensor (9) als Relativdrucksensor ausgebildet ist, der den Druck relativ zum Umgebungsdruck mißt.
  6. Verdrängervakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor (9) als druckgesteuert schaltendes Relais ausgeführt ist.
  7. Verdrängervakuumpumpe nach Anspruch 5 und ggf. Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
    daß in der Auswerteschaltung (10) ein vorzugsweise verstellbarer Grenzwert für den Differenzdruck gespeichert ist,
    daß der Drucksensor (9) ein solches Ansprechverhalten hat, daß Druckschwankungen im Antriebsraum (8) bzw. im Zwischenraum (12) mit der betriebsmäßig auftretenden Oszillationsfrequenz des oszillierenden Elements (4) nicht aufgelöst werden, sondern nur der resultierende Mittelwert des Druckes im Antriebsraum (8) bzw. im Zwischenraum (12) ermittelt wird, und
    daß, wenn der Grenzwert überschritten wird, von der Auswerteschaltung (10) ein entsprechendes Warnsignal, Steuersignal oder Abschaltsignal generiert wird.
  8. Verdrängervakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
    daß in der Auswerteschaltung (10) der normalerweise betriebsmäßig auftretende Druckverlauf im Antriebsraum (8) bzw. im Zwischenraum (12) gespeichert ist,
    daß der tatsächliche, vom Drucksensor (9) gemessene Druck im Antriebsraum (8) bzw. Zwischenraum (12) mit dem entsprechenden Druck des gespeicherten Druckverlaufs verglichen wird und
    daß, wenn der gemessene Druck vom gespeicherten Druck um mehr als einen bestimmten Grenzwert abweicht, von der Auswerteschaltung (10) ein entsprechendes Warnsignal, Steuersignal oder Abschaltsignal generiert wird.
  9. Verdrängervakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Auswerteschaltung (10) mit der Antriebseinheit (3) meßtechnisch und steuerungstechnisch verbunden ist.
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