JPS58107894A - 吸気管接続部に弁を備えた真空ポンプ並びに同真空ポンプの運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、吸込み管片用弁を備えた真空ポンプであって
、吸込み管片用弁がシリンダ・ピストン装置のピストン
と結合された閉鎖部材を有しており、シリンダに圧力媒
体導管の一端が開口していて、該圧力媒体導管の他端部
に、ポンプの運転状態に関連して開放又は閉鎖される流
入開口が設けられている形式のものに関する。

本発明はさらに、ポンプの運転状態に関連して働く吸込
み管片用弁を備えた真空ポンプのための有利な運転方法
に関する。

ロータリ真空ポンプは、高い真空値を得るために、シー
ル液体有利にはオイルを伴なって駆動される。オイルは
同時に軸受けの潤滑及びポンプの冷却のために役立つ。

それが通常のスイッチ遮断によるものであっても停電又
は別の運転障害によるものであっても、このようなポン
プの停止後には、特に排気鐘が真空下にある場合にはオ
イルが排気鐘に逆流し、排気鐘が非所望に汚染されると
いう危険が生じる。この欠点を回避するために一連の解
決策が知られており、これらの解決策は、論文［ロータ
リ真空ポンプにおけるオイル逆流を回避する吸込み管片
用遮断機構」機械マーケット、ヴユルップルク。

７９（１９７３）、５４．１１９１〜１１９３ページに
記載されている。特にこの論文には、冒頭に述べた形式
の吸込み管片用弁を備えた真空ポンプが記載されている
（同論文の第４図）。

圧力媒体としては空気が働き、圧力媒体導管の流入開口
はポンプの運転状態に応じて閉鎖又は開放する。このた
めに、ポンプ軸に配置された遠心スイッチが設けられて
おり、この遠心スイッチによって圧力媒体導管の流入開
口はポンプ始動時には閉鎖される。これによって、吸込
み管片用弁の閉鎖部材の開放運動が生ぜしぬられる。い
かなる理由からであろうとも真空ポンプが停止すると、
遠心スイッチは流入開口を開放し、この結果、大気圧下
にある空気は吸込み管片用弁のピストンを備えたシリン
ダに侵入して吸込み管片用弁の閉鎖運動が生ぜしめられ
る。

またこの公知の真空ポンプには、吸込み管片用弁の閉鎖
運動の導入後にポンプ室の排気を行なうノズルが設けら
れている。

この公知の解決策における欠点は、吸込み管片に接続さ
れた排気鐘における圧力を上昇せしめる非所望の吸気が
今なお生じるということである。なぜならば、吸込み管
片用弁のぎストンを運動せしめる空気のピストンとシリ
ンダとの間にある一部が、吸込み管片用弁がまだその閉
の解決策においては完全に回避され得ないがらである。

さらに付加的に空気は、ポンプ室の排気のために働くノ
ズルを通って吸込み室に侵入し、これによって吸気を増
大させる。公知の解決策では非所望の吸気は、ピストン
とシリンダとの間の遊びを極めて狭くすること及び、ポ
ンプの後の排気のために働くノズルを放棄することによ
ってしか回避され得ない。しかしながらこのような解決
策には、停止後におけるポンプ室の自動的な排気がもは
や行なわれないという欠点のみならず、極めて僅かな許
容誤差で製作されたシリンダ・ピストン装置は汚染に対
して敏感であるという欠点がある。例えば、オイルによ
ってシールされるロータリベーンポンプにおいてしばし
ば発生するオイル汚染が生じた場合に、このような吸込
み管片用弁はもはや確実に作動することはできない。開
放時間は著しく延長され、つまり、僅かな圧力差では弁
はもはやまったく開放しない。また、遊びが僅がである
ことの別の欠点としては、製作費用の著しい増大がある
。

ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式の、吸込み管
片用弁を備えた真空ポンプを改良して、吸込み管片用弁
のためのシリンダ・ピストン装置における比較的大きな
許容誤差があるにもかかわらず、非所望の吸気が事実上
もはや生じない真空ポンプを提供することである。

この課題を解決するために本発明の構成〒は、圧力媒体
導管の流入開口がオイルでおおわれているようにした。

このように構成されたポンプが停止した場合、少なくと
もまず初めは空気ではなくオイルが、吸込み管片用弁の
作動に役立つピストンの下に達して、吸気はもはや生じ
なくなる。

本発明の有利な実施態様によれば、圧力媒体導管の流入
開口をおおっているオイルの量が、シリンダ壁に対して
及び場合によってはポンプ室を後で排気するために設け
られたノズルに対してピストンをシールするためにしか
役立たないほど僅かである。このように構成されている
と、オイルがシール機能を果した後で、空気がピストン
の下に達する。吸込み管片用弁のこのようなハイドロ・
ニューマチック式の作動には、完全にハイドロリッタ式
の作動に比べて閉鎖時間が著しく短いという利点がある
。

本発明のさらに別の有利な実施態様では、ピストンとシ
リンダとの間の遊びが、吸込み管片用弁の閉鎖後に所与
の間隙を介してポンプ室の排気が行なわれるほど大きく
選択されている。

このように構成されていると、ポンプ室を排気するため
の別体のノズルはもはや必要すい。さらに、比較的大き
な遊びを有するシリンダ、ピストン装置の製作費は比較
的廉価である。

本発明の枠内における別の利点としては、オイル回路、
特に真空ポンプの軸受への給油に役立つオイル回路にお
ける圧力に関連して、吸込み管片用弁の制御が行なわれ
得るということが挙げられる。これによって、特に簡単
かつ確実な形式で吸込み管片用弁のハイドロ・ニューマ
チック式の作動が実現され得る。

次に図面につき本発明の詳細な説明する。

第１図には主として本発明による真空ポンプの、本発明
の枠内で特に重要な部分だけが略示されている。第１図
では、部分的にオイルで満たされている外側のポンプケ
ーシング又はオイルケースが符号１で示されている。さ
らに、吸込み管片用弁４を備えた吸込み管片３が断面図
で示されており、吸込み管片用弁４は、開口６を備えた
プレート状の弁座５と弁皿７とから成っている。弁皿７
は、シリンダ９のなかに摺動可能に配置されたピストン
８と結合されている。

ポンプのオイル回路は吸込み導管１１によって形成され
ていて、この吸込み導管１１を介してオイルケース１の
オイル溜め２はオイルポンプ】２によってオイル圧力導
管１３に吐出される。オイル圧力導管１３の流出開口１
４の範囲には、所望のオイル圧（１，５〜２−ζ−ル、
有利には］、７パール）を維持するために動く絞り１５
が配置されており、この絞り１５を介して圧力はオイル
ケース１における圧力に減じられる。分岐導管１６，１
７．１８を介して、ポンプに所与の軸受けに圧力オイル
が供給される。オイル供給導管として働く３つの分岐導
管は、２つのロータの２つの終端軸受けと１つの中間軸
受けとにオイルを供給することが必要な２段式のポンプ
の場合に必要である。１段式のポンプの場合には３つの
分岐導管のうちの２つで十分である。軸受けを貫流した
後で、分岐導管１６．１７．１８に流入したオイルは再
びオイル溜め２に達する。

オイルポンプ１２の直後においてオイル圧力導管１３に
はオイルフィルタ１９が接続されており、これによって
、浄化されたオイルだけがオイル圧力導管１３及びこれ
に接続された分岐導管１６，１７．１８を通って流れる
。

別の分岐導管２】は、制御ピストン２３を内蔵している
制御シリンダ２２に開口している。

ピストン２３の、分岐導管２】の開口部とは反対の側に
おいて、制御シリンダ２２には圧力媒体導管２４が開口
している。この圧力媒体導管２４の他端部はピストン８
の、弁皿７とは反対の側においてシリンダ９と接続され
ている。制御シリンダ２２への圧力媒体導管２４の流入
開口２５は弁座として構成されている。このために流入
開口２５にはシール隆起部２７を備えた挿入体２６が差
込まれている。制御ピストン２３に設けられかつ同制御
ピストン２３に比べて減じられた直径を有する円柱形の
付加部２９の端面２８は、閉鎖部材として働く。制御ピ
ストン２３は、圧力媒体導管２４の流入開口２５を備え
た端壁３２と制御ピストン２３との間に配置され、押圧
ばねとして構成されているばね３１の作用下にある。円
柱形の付加部２９はねじ１−ＩＪ　３３を介して制御ピ
ストン２３にねじ込まれるようになっているので、ばね
３１の、制御弁（２７，２８）の閉鎖状態において作用
する力に影響を与えることができる。

制御シリンダ２２には、上側が開いている僅かな容積の
オイル貯えタンク３５と接続している別の導管３４が開
口している。制御シリンダ２２への導管３４の開口部は
、制御ピストン２３の、分岐導管２１の開口部とは反対
の側に位置している。

第１図に示されたように構成されたポンプの運転中に、
オイルポンプ１２はオイルケース１からオイル２をオイ
ル圧力導管Ｊ３に吐出する。オイルポンプ１２はロータ
リペーンボンオ又は歯車ポンプとして構成されていても
よいし、公知のように駆動装置としてポンプ軸と連結さ
れていてもよい（英国特許第８７５４４４号明細書）。

オイルポンプ１２の吐出特性及び絞り１５の寸法は、真
空ポンプの始動後にオイル圧力導管１３において所望の
オイル圧が生ぜしめられかつ保たれるように設定されて
いる。このオイル圧は制御ピストン２３に作用してばね
３１の力を克服し、これによって圧力媒体導管２４の流
入開口２５は閉鎖される。吸込み管片用弁４は開放位置
に位置しており、この結果、吸込み管片３に接続された
排気鐘は排気される。

この運転状態ではオイル圧力導管１３を所定のオイル量
Ｑ１．Ｑ２．Ｑ３が貫流する。制御ピストン２３は制御
シリンダ２２の壁と協働して比較的大きな間隙３６を形
成しているので、制御ピストン２３下側の制御シリンダ
２２及びオイル貯えタンク３５はオイルで満たされる。

間隙３６によってオイル量Ｑ４　を備えた一定のオイル
流が保たれる。余分なオイルはオイル貯えタンク３５か
らオイル溜め２に再び戻される。オイルポンプ】２は、
全オイル回路に過剰なオイルが供給されるように、つま
り、いかなる場合でもポンプが必要とするよりも多くの
オイルがオイル回路を流れるように、設定されている。

ポンプが停止されると、同時にオイルポンプ１２から吐
出されるオイル量が減少してオイル圧力導管１３におけ
るオイル圧が降下する。所定の圧力を下回ると、流入開
口２５が開放され、この結果、オイル貯えタンク３５に
おいてオイル表面に作用する大気圧によってオイルは圧
力媒体導管２４に押込まれ、シリンダ９におけるピスト
ン８の下に達する。ピストン２３の下側及びオイル貯え
タンク３５にあるオイル量は極めて僅かであり、シリン
ダ９に達するオイルが、ピストン８をシリンダ壁に対し
てシー像会めにしか役立たないぐらいである。ピストン
８を作動する本来の圧力媒体は、オイルへの接続部にお
いてオイル貯えタンク３５を通って圧力媒体導管２４に
達する空気である。ゆえに制御シＩＪ、ンＳ２２及びオ
イル貯え々ンク３５にあるオイル量は、一方においては
閉鎖過程中にピストン８とシリンダ壁との間のシールが
確実に行なわれるように、かつ他方においては停止直後
にポンプが排気されるように、選択されている。これに
よって、非所望の吸気なしに吸込み管片用弁４が閉鎖さ
れるようになる。吸込み管片用弁４が閉鎖されて、侵入
する空気がピストン８とシリンダ壁との間にあるオイル
を押し除けると、これに関してポンプ室の排気が行なわ
れる。吸込み管片用弁制御の機能はオイルフィルタ１９
の存在とは無関係である。すなわち、オイルフィルタ１
９のないオイル回路においても（破線で示された導管区
分２０参照）吸込み管片用弁４及びその制御機構は申し
分なく動く。

吸込み管片用弁４の上述の構成及び吸込み管片用弁４の
、オイル圧に関連して作業する制御機構の特別な利点と
しては次のことが挙げられる。すなわち、両シリンダ・
ピストン装置８゜９；２２，２３はピストンとシリンダ
との間の所望の間隙に基づいてほとんど誤差が生ぜず、
ゆえに特別な費用をかけることなしに製作可能である。

流れるオイル量Ｑ、、、Ｑ４及び絞り箇所の直径を相応
に選択すること並びにばね３１の力を相応に適合させる
ことによって制御機構は、オイル回路における比較的僅
かな圧力降下（例えば約１．７）ζ−ルの目標圧力から
１．４・々−ルヘの降下）時にも圧力媒体導管２４の流
入開口２５が開放されるように、調整され得る。吸込み
管片用弁４の応動時間はハイドロ・ニューマチック式の
作動に基づいて極めて早く、これによって、真空ポンプ
の最終的な流出の前における吸込み管片用弁４の閉鎖が
保証されている。

ポンプ軸に配置されたオイルポンプによって供給される
オイルの、オイル回路におけるオイル圧による吸込み管
片用弁４の制御には通常、迅速かつ確実な運転形式が得
られるという利点がある。それというのは、オイル回路
におけるオイル圧によってポンプの運転状態ははっきり
と導かれ得るからである。

オイル圧力導管１３の流出開口１４には弾性的なカッ々
−４１が配属されている。このカックー４１は壁４２の
、流出開口１４の範囲における特別な形状と共に多くの
機能を果している。流出開口１４は壁４２に設けられた
同心的な溝４３によって取囲まれている。この溝４３は
、ポンプ室に送られるオイルが貫流する孔４４と接続さ
れている。この孔４４には同様に絞り４５が設けられて
おり、この絞り４５０寸法はその都度のポンプのオイル
必要量及び吸込み能力に合わせられている。有利には弾
性的なスチールベルト区分から成っている弾性的な力・
り−４１は、オイル圧力導管１３の流出開口１４及び孔
４４をおおっている。カッ々−４１の弾性力及びオイル
通路（流出開口１４と孔４４）からの固定箇所４６．４
７の距離は、カッ々−４１が流出開口１４から流出する
オイ／ｌ／のために、無視できるほどの圧力差しか有し
ていない圧力段を生せしめるように選択されている。実
際にはオイルはオイルケース１の圧力で流出開口１４か
ら流出する。さらにオイル回路のこの箇所においても次
のことが言える。つまりオイル回路には過剰オイルが貫
流する。すなわち、ポンプの終用運転時においても、孔
４４ないしは絞り４５を通してポンプによって吸込まれ
るよりも多くのオイルが流出開口１４を通って流出する
。

ポンプの運転中には絞り１５によって圧力オイルはオイ
ルケース１における圧力にまで降下せしめられ、まず初
め、流出開口１４を取囲む７ｇ４３に流入する。孔４４
と接続されているこの溝４３からはオイルの一部が、ポ
ンプ室の吸込み作用に基づいて孔４４及び絞り４５を貫
流する。余分なオイルはオイル溜め２に戻る。弾性的な
力・′！−４１によって、流出開口１４から流出された
オイルだけが孔４４及び絞り４５を通って流れることが
保証されている。ゆえにポンプ室には、オイルフィルタ
１９を貫流したオイルのみが達する。この結果、汚れた
オイルによってポンプ室が損傷されることはもはやなく
なる。さらにポンプは自己吸込み式ポンプのように作業
する。すなわちポンプは、同ポンプに必要なオイル量を
自分で規定する。例えば高い圧力範囲においても僅かな
オイル量が絞り４５を貫流するので、ポンプから流出す
る吐出媒体における非所望に高い油気分は生じない。し
かしながらこれとは無関係に、軸受けへの圧力オイルの
供給は保証される。

さらに、弾性的な力・ぐ−４１及び特殊な溝形成によっ
てポンプ停止時におけるオイル遮断が達成される。この
運転状態では、孔４４を貫いて作用する負圧がポンプ室
において生じ、弾性的なカッ’ニー４１は壁４２に密に
接触する。これによって力・ｚ−４１は孔４４を完全に
遮断し、真空ポンプへのオイル供給は中断される。この
解決策によってさらに別の利点が生じる。例えば、誤っ
た電流接続によってポンプが不本意に逆回転した場合に
吸込み管片において非所望のオイル上昇が発生するとい
う問題が一般的に存在しているが、上述の配置形式によ
ればこのようなオイル−１−昇は確実に回避される。

第２図にはロータリベーン真空ポンプが示されている。

ポンプの運転中には吐出されるガスは吸込み管片３及び
開いている吸込み管片用弁４を通って、矢印で示されて
いる吸込み通路５１を介してポンプ室５２に達する。こ
のポンプ室５２にはベーン５４を備えたロータ５３が配
置されている。圧縮されたガスは流出通路５５を通って
オイルケース１に達する。オイルケース１は破線５６の
ところまでオイルで満たされているので、弾性的な力／
２−４１はオイル面の下に位置している。本来の排気管
片は図示されていない。

オイルケース１のなかに配置されたポンプ体５７の端壁
である壁４２はその下側部分だけが示されている。この
壁４２を■−■線の高さで破断した図及び■−■線の高
さで破断した図が第３図及び第４図に示されている。壁
４２において、絞り１５を備えたオイル圧力導管１３は
終っている。絞り１５によってオイルケース１の圧力に
までオイルが降圧される前に、壁４２に配置された図示
されていないポンプ軸軸受けの潤滑は、孔として形成さ
れた分岐導管１７を介して行なわれる。この分岐導管１
７は外方に向かって挿入体５８によって閉鎖されている
。

弾性的な力・々−４１（第２図の破線参照）は壁４２に
ねじ（固定箇所４６．４７）で固定されている。カッ々
−４１は流出開口１４及び孔４４並びに流出開口１４を
取囲んでいる溝４３をおおっている。絞り１５は壁４２
の両側の孔によって形成されている。絞り４５はねじ山
５９を介して壁４２にねじ込まれているので、ポンプの
吸込み能力に応じて種種異なった絞りを使用することが
できる。

【図面の簡単な説明】

１１図はハイドロ・ニューマチック式に制御される吸込
み管片用弁を備えた本発明による真空ポンプのオイル回
路の略示図、第２図はポンプ本体の前側の端壁を一部破
断して本発明による真空ポンプの１実施例を示す図、第
３図は第２図のｍ−ｍ線に沿ってポンプ本体の端壁を断
面した図、第４図は第２図のＩＶ−ＩＶ線に沿ってポン
プ本体の端壁を断面した図である。 １・・副イルケース、２・・・オイル溜め、３・・・吸
込み管片、４・・吸込み管片用弁、６・・・開口、７弁
皿、８・・・ピストン、９・・・シリンダ、１１・・・
吸込み導管、１２・・・オイルポンプ、１３・・オイル
圧力導管、１４・・・流出開口、１５．４５・絞り、１
６．１７，１８．２１・・・分岐導管、１９・オイルフ
ィルタ、２０・・・導管区分、２２・・制御シリンダ、
２３・・・制御ピストン、２４・・・圧力媒体導管、２
６．５８・・・挿入体、２７・・・シール隆起部、２８
・・・端面、２９・・・付加部、３１・・・ばね、３２
　端壁、３３．５９・ねじ山、３４・・導管、３５・・
・オイル貯えタンク、３６・・・間隙、４１・・力Ａ−
１４２・・・壁、４３・・・溝、４４・・孔、４６．４
７・・固定箇所、５１・・・吸込み通路、５２・・ポン
プ室、５３・・・ロータ、５４・・・ベーン、５５・・
・流出通路、５６・破線、５７・・・ポンプ体 ＦＩＧ、１ ９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　吸込み管片用弁を備えた真空ポンプであって、吸
   込み管片用弁がシリンダ・ピストン装置のピストンと結
   合された閉鎖部材を有しており、シリンダに圧力媒体導
   管の一端が開口していて、該圧力媒体導管の他端部に、
   ポンプの運転状態に関連して開放又は閉鎖される流入開
   口が設けられている形式のものにおいて、圧力媒体導管
   （２４）の流入開口（２５）がオイルでおおわれている
   ことを特徴とする、吸込み管片用弁を備えた真空ポンプ
   。・２　流入開口（２５）をおおっているオイルの量が
   主として、ピストン（８）とシリンダ（９）との間にあ
   る間隙を閉鎖過程中においてシールするためにしか役立
   たないほどに僅かである特許請求の範囲第１項記載の真
   空ポンプ。 ３　ピストン（８）とシリンダ（９）との間の遊びが、
   吸込み管片用弁の閉鎖後に所与の間隙を介してポンプ室
   の排気が行なわれるほど大きく選択されている特許請求
   の範囲第２項記載の真空ポンプ。 ４　圧力媒体導管（２４）の流入開口（２５）に、ポン
   プの運転状態に関連して働きかつオイル溜めを備えた制
   御機構（２２、２３、３１）が配属されている特許請求
   の範囲第２項又は第３項記載の真空ポンプ。 ５　オイル回路（１１，１３）に別体のオイルポンプ（
   １２）が設けられており、流入開口（２５）に配属され
   た制御機構（２２，２３，３１）が、オイル回路におけ
   るオイル圧に関連して動くように構成されている特許請
   求の範囲第４項記載の真空ポンプ。 ６　オイルポンプ（１２）がポンプ軸に配置されている
   特許請求の範囲第５項記載の真空ポンプ。 ７　制御機構が別のシリンダ・ピストン装置（２２　、
   ２３　）を有している特許請求の範囲第４項乃至第６項
   のいずれか１項記載の真空ポンプ。 ８　ピストン（２３）の片側ではＡイル回路と接続され
   た導管（２１）が、ピストン（２３）の他方の側では圧
   力媒体導管（２４）がシリンダ（２２）に開口している
   特許請求の範囲第５項乃至第７項のいずれか１項記載の
   真空ポンプ。 ９　圧力媒体導管（２４）の流入開口（２５）が、ピス
   トン（２３）と結合された閉鎖部材が配属されている弁
   座として構成されている特許請求の範囲第８項記載の真
   空ポンプ。 １０閉鎖部材が、ピストン（２３）にねじ込み可能な付
   加部（２９）である特許請求の範囲第９項記載の真空ポ
   ンプ。 １１　　ピストン（２３）が、該ピストン（２３）の片
   側におけるオイル圧とは逆向きに作用するばね力を備え
   たばね（３１）の作用下にある特許請求の範囲第８項乃
   至第１０項のいずれか１項記載の真空ポンプ。 １２　　ピストン（２３）の、導管（２１）の開口部と
   は反対の側において、上側が開いているオイル貯えタン
   ク（３５）がシリンダ（２２）に接続されており、シリ
   ンダ（２２）とピストン（２３）との間にある間ＩＩ（
   ３６）が、真空ポンプの運転中に同間隙（３６）を貫流
   する連続的なオイル流が保たれるほどに大きく選択され
   ている特許請求の範囲第８項乃至第１１項のいずれか１
   項記載の真空ポンプ。 １３　　流人開口（２５）をおおっているオイルの容積
   が、一方では閉鎖過程中にピストン（８）とシリンダ壁
   との間の間隙が確実にシールされ、他方においてはスイ
   ッチ遮断直後にポンプが排気されるように、選択されて
   いる特許請求の範囲第１２項記載の真空ポンプ。 １４、　　、ｔ？ポンプ運転状態に関連して動く吸込み
   管片用弁を備えた真空ポンプを運転する方法において、
   吸込み管片用弁を真空ポンプのオイル回路における圧力
   によって制御することを特徴とする、真空ポンプの運転
   方法。 １５　　シリンダ・ピストン装置のピストンと結合され
   た閉鎖部材を有していてしかもポンプの運転状態に関連
   して働く吸込み管片用弁を備えた真空ポンプを運転する
   方法であって、吸込み管片用弁を作動するためにシリン
   ダに圧力媒体を供給する形式のものにおいて、シリンダ
   （２２）にまず初めシールを目的としてオイルを、次い
   で空気を圧力媒体として供給することを特徴とする、真
   空ポンプの運転方法。