WO1983004075A1 - Seal for rotary piston pump - Google Patents
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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- F04C27/00—Sealing arrangements in rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C27/008—Sealing arrangements in rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids for other than working fluid, i.e. the sealing arrangements are not between working chambers of the machine
- F04C27/009—Shaft sealings specially adapted for pumps
Definitions
- the invention relates to Roots compressors, preferably Roots vacuum pumps, the shafts of which are mounted at least on one side in a partition or a separating housing between the pumping chamber and the gear chamber which is partly filled with oil and is provided with sealing elements.
- Lip seals are due to the low temperature-Lastun ⁇ j of susceptibility and -Lifetime only at low pressure differentials applicable.
- Rectangular seals still allow a small amount of gas to be exchanged between the pumping chamber and the gearbox, so they are not absolutely leak-proof, and moreover, because of the limited choice of works, they cannot always be used against somewhat aggressive media.
- the invention is based on the idea of creating a significant simplification, which is achieved according to the invention by sealing in a known manner by means of a mechanical seal and, in addition, by a liquid pump on the shaft of one of the Roots is arranged and the pressure side of the liquid pump is directly connected to the mechanical seal spaces'. This saves the previously described complex circuit with a pump and motor arranged outside the compressor.
- the liquid pump is also expedient, as proposed according to the invention, to design the liquid pump as a self-priming side channel pump.
- This pump with the appropriate arrangement of suction and pressure slots, is always able to suck in the oil even when the liquid level in the gear chamber is below the liquid purape. If a non-self-priming pump is used, one would have to ensure by appropriate valves on the suction or pressure side in the feed and discharge lines of the liquid pump that no air can enter this liquid pump when the roller compressor is at a standstill, otherwise the Pump is unable to draw from a lower oil level itself and thus to become functional again
- Roots compressors are usually mounted on both sides, it is also expedient according to the invention to connect the two transmission spaces in the geodetically lower region so that a return flow of part of the oil from the second transmission space into the transmission space in which "the liquid pump works". This connection can be provided inside or outside the pump.
- an externally located connecting pipe can be provided with corresponding cooling fins.
- the invention When using a self-priming side channel pump, the invention further proposes. Arrange suction and pressure opening of the stage in the geodetically located area above the pump shaft. This ensures that sufficient liquid remains in the pump and immediately after the start-up of the Roots compressor - S -
- Another particularly advantageous and simple embodiment is seen according to the invention in that the filling hole for the liquid pump - which in any case must be at least partially filled with liquid before the first start-up - and the filling hole for the gear housing are combined.
- This advantageous combination can however only be used if a side channel pump as a liquid pump is used because then arranged no ent ⁇ speaking shut-off or check valves in the feed and discharge lines of the pump were ⁇ to the proper afterwards for operation the liquid pump are necessary.
- FIG. 1 shows a schematic longitudinal section and Figure 2 shows a schematic cross section through a ver ⁇ in. Tikaler direction perfused 'Wälzkölbenver Congressr bei coper with supporting the shafts.
- the housing 1 and 2 are the two shafts on which the rotary pistons 3 and 4 are attached.
- the housing 5 forms, together with the rotary lobes, the scooping space.
- the inlet connection 6 and the outlet connection 7 are arranged on the housing 5.
- To the side of the housing are partition walls or housings 8 and 9 with the bearings 10 and 11.
- the shaft bushings between the head and the gear spaces 12 and 13 are sealed by mechanical seals 14 and 15.
- the liquid pump 16 is located on the one compressor shaft.
- the suction port of the liquid pump is immersed in the gear oil.
- the oil is supplied to the mechanical seal spaces via channels 17 and / or outer pipelines 18.
- the two gear spaces are connected to one another by pipelines or channels 19, so that the liquid level in both gear spaces can be compensated for.
- a heat exchanger and an oil reservoir can be switched into the liquid circuit.
- the heat exchanger or the oil storage container is schematically marked 20 in a pipeline, without wishing to indicate a particular position.
- the oil is expediently fed to the seals on the side of the transmission so that it can flow freely to the transmission spaces and a current which is sufficient for cooling flows back from the transmission space 13 via the cooler 20 to the transmission space 12 and thus to the suction side of the pump 16.
Abstract
A rotary piston compressor, which is preferably a rotary piston vacuum pump has two shafts which are supported at least in a separation wall or in a separation housing arranged between the section chamber and the adjacent pumping chamber partially filled with oil. The sealing is achieved by a slide ring sealing. A pump fitted on the shaft of the rotary piston is used for its lubrication; its discharged side is connected with the chambers of the slide ring sealing.
Description
Beschreibung description
Abdichtung für DrehkolbenpumpeSealing for rotary lobe pump
Die Erfindung bezieht sich auf Wälzkolbenverdichter vorzugs¬ weise Wälzkolbenvakuumpumpen deren Wellen mindestens einsei¬ tig in einer Trennwand bzw. einem Trenngehäuse zwischen dem Schöpfraum und dem teilweise mit öl gefüllten seitlich dazu liegendem Getrieberaum gelagert und mit Dichtorganen versehen sind.The invention relates to Roots compressors, preferably Roots vacuum pumps, the shafts of which are mounted at least on one side in a partition or a separating housing between the pumping chamber and the gear chamber which is partly filled with oil and is provided with sealing elements.
Lippendichtungen sind wegen der geringen Temperaturbe- lastun<j der Störanfälligkeit und -Lebensdauer nur bei geringen Druckdifferenzen einsetzbar.Lip seals are due to the low temperature-Lastun <j of susceptibility and -Lifetime only at low pressure differentials applicable.
Rechteckdichtungen lassen noch einen geringen Gasaus¬ tausch zwischen Schöpfraum und Getriebraum zu, sind also nicht absolut dicht, und darüber hinaus wegen der begrenzten Werks offauswahl nicht immer gegen etwas aggressive Medien einsetzbar.Rectangular seals still allow a small amount of gas to be exchanged between the pumping chamber and the gearbox, so they are not absolutely leak-proof, and moreover, because of the limited choice of works, they cannot always be used against somewhat aggressive media.
Gleitringdichtungen dagegen bieten einen sehr hohen Dicht¬ heitsgrad, sind in vielen auch chemisch beständigen Werk- stoffausführungen verfügbar und besitzen eine hohe Lebensdauer, benötigen aber für den Betrieb Spülflüssig¬ keit, einmal zum Abführen der Reibungswärme und auch zum Aufbauen eines, wenn auch nur geringen Schmierfilmes zwischen den Gleitflächen. Bei bekannten Ausführungen wird zur Erzeugung und Aufrechterhaltung dieses Kühl- und Spülstromes für die Gleitringdichtungen das im Ge-' trieberaum befindliche öl verwendet. Mittels einer se¬ parat zum Wälzkolbenverdichter aufgestellten Flüssig¬ keitspumpe wird es in einen gesonderten Kreislauf dem Seitenraum entnommen und wieder in den Wälzkolbenver¬ dichter zurückgeführt an die Stelle der Gleitringdich¬ tungen. Diese Ausführungsform ist aufwendig. Sie er¬ fordert die Installation einer getrennten Flüssigkeits¬ pumpe mit gesonderten Antrieb und dazu mindestens einer zusätzlichen Wellendichtung an der Flüssigkeitspumpe.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, hier eine wesent¬ liche Vereinfachung zu schaffen, was erfindungsgemäß da¬ durch erreicht wird, daß man in bekannter Weise die Ab¬ dichtung mittels einer' Gleitringdichtung vornimmt und und daß darüber hinaus eine Flüssigkeitspumpe auf der Welle eines der Wälzkolben angeordnet ist und die Druckseite der Flüssigkeitspumpe direkt verbunden ist mit dem Gleitringdichtungsräumen'. Man spart auf diese Weise den vorher beschriebenen aufwendigen gesonderten Kreis¬ lauf mit außerhalb des Verdichters angeordneten Pumpe und Motor.Mechanical seals, on the other hand, offer a very high degree of tightness, are also available in many chemically resistant material designs and have a long service life, but they require flushing liquid for operation, once to dissipate the frictional heat and also to build up one, even if only a small one Lubricating film between the sliding surfaces. In known embodiments of this cooling and flushing flow for the mechanical seals used in the gear space overall 'oil found to produce and maintain. By means of a liquid pump set up separately to the Roots compressor, it is removed from the side space in a separate circuit and returned to the Roots compressor instead of the mechanical seals. This embodiment is complex. It requires the installation of a separate liquid pump with a separate drive and at least one additional shaft seal on the liquid pump. The invention is based on the idea of creating a significant simplification, which is achieved according to the invention by sealing in a known manner by means of a mechanical seal and, in addition, by a liquid pump on the shaft of one of the Roots is arranged and the pressure side of the liquid pump is directly connected to the mechanical seal spaces'. This saves the previously described complex circuit with a pump and motor arranged outside the compressor.
Weiter ist es zweckmäßig, wie erfindungsgemäß vorgeschlagen die Flüssigkeitspumpe als selbstansaugende Seitenkanal- pumpe auszubilden. Der Vorteil dieser Ausführung ist darin zu sehen, daß diese Pumpe bei entsprechender Anordnung von Saug- und Druckschlitzen jederzeit in der Lage ist, das öl auch dann anzusaugen, wenn der Flüssigkeitsspiegel im Getrieberaum unterhalb der Flüssigkeitspurape liegt. Bei - Verwendung einer nicht selbstansaugenden Pumpe müßte man durch entsprechende Ventile auf Saug- oder Druckseite in den Zu- und Abführungsleitungen der Flüssigkeitspumpe dafür sorgen, daß in diese Flüssigkeitspumpe beim Still¬ stand des Wälzko benverdichters keine Luft eintreten kann, da sonst möglicherweise bei Wiederinbetriebnahme die Pumpe nicht in der Lage ist, aus einem tiefer gelegenen ölspiegel selbst anzusaugen und damit wieder funktionsfähig zu werdenIt is also expedient, as proposed according to the invention, to design the liquid pump as a self-priming side channel pump. The advantage of this design can be seen in the fact that this pump, with the appropriate arrangement of suction and pressure slots, is always able to suck in the oil even when the liquid level in the gear chamber is below the liquid purape. If a non-self-priming pump is used, one would have to ensure by appropriate valves on the suction or pressure side in the feed and discharge lines of the liquid pump that no air can enter this liquid pump when the roller compressor is at a standstill, otherwise the Pump is unable to draw from a lower oil level itself and thus to become functional again
Wegen der teilweise doch erheblichen Erwärmung der Wälz¬ kolbenverdichter hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Flüssigkeitspumpe nahe dem als Axiallager dienenden Lager anzuordnen, da in diesem Bereich nur geringfügige axiale Wärmeausdehnungen zu erwarten sind, selbst bei stärkerer Erwärmung des Verdichters.
Um eine möglichst gleichmäßige Verteilung für alle Gleit¬ ringdichtungen in der Pumpe zu erreichen, wird weiter ge¬ mäß Erfindung vorgeschlagen, in der Zuführung zu jeder Gleitringdichtung kurz vor Eintritt in den Dichtungsraum eine Drossel anzuordnen. Diese Drossel kann in einer ein- fachen Blende bestehen. Durch die entsprechende Wahl des Durchmessers der Öffnung kann man erreichen, daß die Druck¬ verteilung in dem gesamten ZuführungsSystem zwischen Flüs¬ sigkeitspumpe und Gleitringdichtungen nahezu konstant ist und daß durch die gleiche Wahl des Bohrungsdurchmessers in der Drossel auch alle Gleitringdichtungεn gleichmäßig mit Flüssigkeit versorgt werden.Because of the considerable heating of the rotary piston compressors in some cases, it has proven to be advantageous to arrange the liquid pump near the bearing serving as the axial bearing, since only slight axial thermal expansions can be expected in this area, even if the compressor is heated to a greater extent. In order to achieve a distribution as uniform as possible for all mechanical seals in the pump, it is further proposed according to the invention to arrange a throttle in the feed to each mechanical seal shortly before entering the sealing space. This choke can consist of a simple orifice. By appropriate selection of the diameter of the opening it can be achieved that the pressure distribution in the entire supply system between the liquid pump and mechanical seals is almost constant and that all mechanical seals are evenly supplied with liquid by the same choice of bore diameter in the throttle.
Da Wälzkolbenverdichter meistens beidseitig gelagert sind, ist es weiterhin erfindungsgemäß zweckmäßig, beide Getrie¬ beräume im geodätisch unteren Bereich miteinander zu ver¬ binden, damit ein Rückfluß eines Teiles des Öles vom zweiten Getrieberaum in den Getrieberaum, in dem" die Flüssigkeits¬ pumpe arbeitet, ermöglicht wird. Diese. Verbindung kann in¬ nerhalb oder außerhalb der Pumpe, vorgesehen sein.Since Roots compressors are usually mounted on both sides, it is also expedient according to the invention to connect the two transmission spaces in the geodetically lower region so that a return flow of part of the oil from the second transmission space into the transmission space in which " the liquid pump works". This connection can be provided inside or outside the pump.
Zur Erhaltung eines gewissen nicht zu hohen Temperaturniveaus im ölkreislauf bzw. auch in den Getrieberäumen kann es not¬ wendig sein, daß öl zum mindesten etwas zu kühlen, und es wird erfindungsgemäß hier vorgeschlagen, einen Wärmetauscher in eine außerhalb des Verdichtergehäuses verlaufende Ver¬ bindungsleitung des Verdichterölkreislaufes anzuordnen.In order to maintain a certain not too high temperature level in the oil circuit or also in the gearboxes, it may be necessary to cool the oil at least somewhat, and according to the invention it is proposed here to place a heat exchanger in a connection line of the outside of the compressor housing To arrange the compressor oil circuit.
Als besondere einfache und trotzdem sehr wirkungsvolle Form kann man erfindungsgemäß ein extern liegendes Verbindungs¬ rohr mit entsprechenden Kühlrippen versehen.As a particularly simple and nevertheless very effective shape, an externally located connecting pipe can be provided with corresponding cooling fins.
Bei Verwendung einer selbstansaugenden Seitenkanalpumpe wird erfindungsgemäß weiter vorgeschlagen. Saug- und Drucköffnung der Stufe im geodätisch oberhalb der Pumpenwelle liegenden Bereich anzuordnen. Dadurch wird gewährleistet, daß ausrei¬ chend Flüssigkeit in der Pumpe zurückbleibt und bei Inbe¬ triebnahme des Wälzkolbenverdichters unmittelbar nach dem
- S -When using a self-priming side channel pump, the invention further proposes. Arrange suction and pressure opening of the stage in the geodetically located area above the pump shaft. This ensures that sufficient liquid remains in the pump and immediately after the start-up of the Roots compressor - S -
Einschalten auch die Gleitringdichtungen voll mit Spül¬ flüssigkeit beaufschlagt werden.When switching on, the mechanical seals are also fully loaded with flushing liquid.
Eine weitere besonders vorteilhafte und einfache Ausführung wird erfindungsgemäß darin gesehen, daß Auffüllbohrung für die Flüssigkeitspumpe - die ja in jedem Fall vor der ersten Inbetriebnahme mit Flüssigkeit zum mindesten teilweise ge¬ füllt werden muß - und Auffüllbohrung für das Getriebege¬ häuse zusammengefaßt werden. Diese vorteilhafte Kombination läßt sich allerdings nur dann anwenden, wenn eine Seiten- kanalpumpe als Flüssigkeitspumpe Verwendung findet, da dann in den Zu- und Abführungsleitungen dieser Pumpe keine ent¬ sprechenden Absperr- bzw. Rückschlagventile angeordnet wer¬ den, die nachher für den ordnungsgemäßen Betrieb der Flüs- sigkeitspumpe notwendig sind.Another particularly advantageous and simple embodiment is seen according to the invention in that the filling hole for the liquid pump - which in any case must be at least partially filled with liquid before the first start-up - and the filling hole for the gear housing are combined. This advantageous combination can however only be used if a side channel pump as a liquid pump is used because then arranged no ent ¬ speaking shut-off or check valves in the feed and discharge lines of the pump wer¬ to the proper afterwards for operation the liquid pump are necessary.
Anhand der beigefügten Zeichnungen ist die Erfindung bei¬ spielsweise erläutert.The invention is explained, for example, with reference to the accompanying drawings.
Die Figur 1 zeigt einen schematischen Längsschnitt und die Figur 2 einen schematischen Querschnitt durch einen in. ver¬ tikaler Richtung durchströmten' Wälzkölbenverdichter mit beiseitiger Lagerung der Wellen.1 shows a schematic longitudinal section and Figure 2 shows a schematic cross section through a ver¬ in. Tikaler direction perfused 'Wälzkölbenverdichter beiseitiger with supporting the shafts.
Es sind 1 und 2 die beiden Wellen, auf denen die Drehkolben 3 und 4 befestigt sind. Das Gehäuse 5 bildet zusammen mit den Drehkolben den Schöpfraum. Am Gehäuse 5 sind der Ein¬ laßstutzen 6 und der Auslaßstutzen 7 angeordnet. Seitlich vom Gehäuse, befinden sich Trennwände bzw. --gehäuse 8 und 9 mit den Lagern 10 und 11. Die Wellendurchführungen zwischen Schöpfr um und den Getrieberäumen 12 und 13 wird durch Gleit¬ ringdichtungen 14 und 15 abgedichtet. Auf der einen Ver¬ dichterwelle befindet sich erfindungsgemäß die Flüssigkeits¬ pumpe 16.1 and 2 are the two shafts on which the rotary pistons 3 and 4 are attached. The housing 5 forms, together with the rotary lobes, the scooping space. The inlet connection 6 and the outlet connection 7 are arranged on the housing 5. To the side of the housing are partition walls or housings 8 and 9 with the bearings 10 and 11. The shaft bushings between the head and the gear spaces 12 and 13 are sealed by mechanical seals 14 and 15. According to the invention, the liquid pump 16 is located on the one compressor shaft.
Der Saugstutzen der Flüssigkeitspumpe taucht in das Getriebe¬ öl ein. Das öl wird über Kanäle 17 und/oder äußere Rohrlei¬ tungen 18 den Gleitringdichtungsräumen zugeführt.
JCThe suction port of the liquid pump is immersed in the gear oil. The oil is supplied to the mechanical seal spaces via channels 17 and / or outer pipelines 18. JC
- 4 -- 4 -
Die beiden Getrieberäume sind durch Rohrleitungen oder Kanäle 19 miteinander verbunden, damit ein Ausgleich der Flüssig¬ keitsspiegel in beiden Getrieberäumen erfolgen kann.The two gear spaces are connected to one another by pipelines or channels 19, so that the liquid level in both gear spaces can be compensated for.
In den Flüssigkeitskreislauf kann ein Wärmeaustauscher und auch ein ölvorratsbehälter eingeschaltet werden. In der Figur 1- ist der Wärmeaustauscher bzw. der ölvorratsbehälter sche¬ matisch mit der Bezeichnung 20 in eine Rohrleitung einge¬ zeichnet, ohne damit eine besondere Lage angeben zu wollen.A heat exchanger and an oil reservoir can be switched into the liquid circuit. In FIG. 1, the heat exchanger or the oil storage container is schematically marked 20 in a pipeline, without wishing to indicate a particular position.
Zweckmäßigerweise wird das öl den Dichtungen auf deren Ge- triebeseite zugeführt, damit es den Getrieberäumen frei zu¬ fließen kann und ein für die Kühlung ausreichender Strom vom Getrieberaum 13 über den Kühler 20 zum Getrieberaum 12 und damit zur Saugseite der Pumpe 16 zurückfließt.
The oil is expediently fed to the seals on the side of the transmission so that it can flow freely to the transmission spaces and a current which is sufficient for cooling flows back from the transmission space 13 via the cooler 20 to the transmission space 12 and thus to the suction side of the pump 16.
Claims
1. Wälzkolbenverdichter, vorzugsweise Wälzkolbenvakuumpumpe deren Wellen mindestens einseitig in einer Trennwand bzw. einem Trenngehäuse zwischen dem Schöpfraum und dem teilweise mit öl gefüllten seitlich dazu liegendem Getrieberaum gelagert und mit Dichtorganen versehen sind dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung zwischen Schöpfräum und Getrieberaum in an sich bekannter Weise durch Gleitringdichtungen erfolgt und daß eine Flüssigkeitspumpe auf der Welle eines Wälzkolbens angeordnet ist und die Druckseite der Flüssigkeitspumpe direkt verbunden ist mit den Gleitringdichtungsräumen.1. Roots compressor, preferably Roots vacuum pump whose shafts are mounted at least on one side in a partition or a separating housing between the pumping chamber and the gear chamber which is partly filled with oil and are provided with sealing elements, characterized in that the seal between the pumping chamber and the gear chamber is known per se Way done by mechanical seals and that a liquid pump is arranged on the shaft of a roots and the pressure side of the liquid pump is directly connected to the mechanical seal spaces.
2. Wälzkolbenverdichter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, d die Flüssigkeitspumpe als selbstansaugende Seitenkanalpump ausgebildet ist.2. Roots compressor according to claim 1, characterized in that the liquid pump is designed as a self-priming side channel pump.
3. Wälzkolbenverdichter nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Flüssigkeitspumpe nahe an dem als Axiallager dienenden Lager angeordnet ist.3. Roots compressor according to claim 1 or 2, characterized gekenn¬ characterized in that the liquid pump is arranged close to the serving as a thrust bearing.
4. Wälzkolbenverdichter nach Anspruch 1 - 3 dadurch gekennzeichne daß in der direkten Verbindung zwischen.Druckseite der Flüssig keitspumpe und den Gleitringdichtungsräumen jeweils eine Dross kurz vor den Dichtungsräumen angeordnet ist.4. Roots compressor according to claims 1-3, characterized in that in the direct connection between the pressure side of the liquid speed pump and the mechanical seal spaces, a throttle is arranged shortly before the seal spaces.
5. Wälzkolbenverdichter nach Anspruch 1 - 4 dadurch gekennzeichne daß bei beidseitig gelagerten Wälzkolben die beiden Getrieberä miteinander verbunden sind.5. Roots compressor according to claims 1-4, characterized in that the two gears are connected to each other in the case of bearing pistons mounted on both sides.
6. Wälzkolbenverdichter nach Anspruch 1 - 5 dadurch gekennzeichne daß in einer außerhalb des Verdichtungsgehäuse verlaufenden Ve bindungsleitung des Verdichterölkreislaufes- ein -Wärmetauscher ordnet ist.6. Roots compressor according to claims 1-5, characterized in that in a running outside the compression housing Ve connection line of the compressor oil circuit a heat exchanger is arranged.
7. Wälzkolbenverdichter nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmetauscher ein mit Rippen versehenes Verbindungsroh verwendet wird.7. Roots compressor according to claim 6, characterized in that a connecting tube provided with ribs is used as the heat exchanger.
8. Wälzkolbenverdichter nach Anspruch 2 - 7 dadurch gekennzeichne daß Saug- und Drucköffnung der Flüssigkeitspumpe geodätisch ob halb des Wellenbereiches für diese Pumpe angeordnet - <? -8. Roots compressor according to claims 2-7, characterized in that the suction and pressure opening of the liquid pump are arranged geodetically whether half the wave range for this pump - <? -
9. Wälzkolbenverdichter nach Anspruch 2 - 8 dadurch gekennzeichn daß eine gemeinsame Auffüllbohrung für die Flüssigkeitspumpe und die Getrieberäume an dem Verdichter angeordnet ist. 9. Roots compressor according to claim 2- 8 characterized in that a common fill hole for the liquid pump and the gear spaces is arranged on the compressor.
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