WO2024104592A1 - Improved gas-deoiling element for rotary vane vacuum pumps - Google Patents

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WO2024104592A1
WO2024104592A1 PCT/EP2022/082335 EP2022082335W WO2024104592A1 WO 2024104592 A1 WO2024104592 A1 WO 2024104592A1 EP 2022082335 W EP2022082335 W EP 2022082335W WO 2024104592 A1 WO2024104592 A1 WO 2024104592A1
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oil
gas
rotary vane
vacuum pump
vane vacuum
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PCT/EP2022/082335
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Sebastian Schwenzer
Stephan Carl
Andreas Paul
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Busch Produktions Gmbh
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    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/30—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C18/34—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C18/344—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
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    • F04C29/02—Lubrication; Lubricant separation
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    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/50—Bearings
    • F04C2240/54—Hydrostatic or hydrodynamic bearing assemblies specially adapted for rotary positive displacement pumps or compressors

Definitions

  • the invention relates to a gas deoiling element, in particular an air deoiling element, or an oil separation and reprocessing device containing the same, for separating oil droplets from a gas such as preferably air, which has been improved compared to the devices of the prior art.
  • Such separation devices are used, for example, in vacuum pumps, in particular oil-lubricated rotary vane pumps.
  • the invention therefore also relates to an oil-lubricated rotary vane vacuum pump with a pumping stage, having a rotary vane chamber and a rotary vane rotor, and with an oil separation and reprocessing device, wherein a separation of oil and gas, preferably of oil and air, takes place in the oil separation and reprocessing device.
  • Oil-lubricated rotary vane vacuum pumps are known. These generally have a pumping stage with a housing in which a cylindrical rotor is arranged eccentrically in a cylindrical rotary vane chamber.
  • the cylinder together with the cylinder covers, forms the rotary vane chamber housing into which the working medium flows and is then compressed and expelled.
  • the axis of the eccentrically mounted rotor runs parallel and offset to the axis of the rotary vane chamber cylinder.
  • the rotor has one or more vanes. These are arranged so that they can slide in slots in the rotor that are aligned approximately radially in cross-section.
  • the vanes are pressed against the inner wall that delimits the rotary vane chamber by the rotation of the rotor due to centrifugal force.
  • the rotor rotates radially offset to the center axis of the cylindrical rotary vane chamber. This results in closed conveying chambers separated by the radially displaceable vanes. whose size changes during one revolution of the rotor.
  • the change in size of the delivery chambers during operation of the vacuum pump results in pressure differences between the individual delivery chambers and thus between the inlet side and the outlet side of the blower thus formed.
  • An exemplary rotary vane vacuum pump has three vanes in three slots, which define three delivery chambers.
  • Rotary vane vacuum pumps with more or fewer vanes, slots and delivery chambers are also conceivable.
  • rotary vane vacuum pumps with two vanes, slots and delivery chambers are also conceivable.
  • oil is introduced into the pumping stage or the rotary vane chamber. This oil clogs gaps between the various components, particularly between the vanes and the wall of the rotary vane chamber. This hinders the exchange of gases between the various pumping chambers. In this way, higher vacuums can be achieved during operation than is possible with dry-running rotary vane vacuum pumps.
  • Rotary vane vacuum pumps with two pumping stages can achieve higher vacuums than rotary vane vacuum pumps with one pumping stage.
  • the oil also serves to lubricate the rotor, which is arranged to rotate in a plain bearing.
  • the oil is pumped from the last chamber into the outlet together with the pumped gas.
  • the oil is heated due to the compression enthalpy in the system.
  • the oil can also become contaminated due to contact with the pumped medium or change as a result of possible chemical reactions. This results in preferential treatment of the oil after it leaves the pumping stage.
  • it is known to let the oil run through the device in a circular process.
  • the oil processing process can essentially be carried out in various sub-processes. For example, oil and gas can first be separated, possibly in several stages, for example as a result of a coarse separation of large oil drops, and then, for example, by gravity and/or impact separation.
  • Another sub-process can be filtering the oil in a gas deoiling element having a filter element.
  • oil separation device preferably in combination with a reprocessing device, in an oil separation reprocessing housing that is separate from the rotary valve housing but optionally coupled to it.
  • the gas deoiling element provided here is accommodated in an exchangeable manner in an oil separator reprocessing housing adjacent to the rotary valve housing.
  • the gas deoiling element is essentially plug-mounted in the oil separator reprocessing housing by one or more mounting walls.
  • oil-lubricated rotary vane vacuum pumps are not used for a long period of time, the oil level is low when the pump starts and the plain bearing is not sufficiently lubricated when the pump starts up. This destroys the surface of the plain bearing and shortens its service life.
  • the object of the invention is therefore to increase the service life of the plain bearing of an oil-lubricated rotary vane vacuum pump.
  • Oil-lubricated rotary vane vacuum pumps are known, for example, from WO 2022/078591. Summary of the invention
  • the invention is concerned with the task of further improving a rotary vane vacuum pump known from the prior art in such a way that the service life of the plain bearings is increased.
  • the current solution consists in a cross-sectional constriction of the gas separator element on the inlet side of the gas-oil mixture.
  • the cross-section is usually selected so that as little pressure loss as possible occurs on the inlet side.
  • the cross-section of the gas separator element on the inlet side of the gas-oil mixture is reduced.
  • the diameter of the constriction is preferably in the range of 40% to 75% of the diameter of a conventional gas separator element without cross-sectional constriction, the diameter of the constriction is particularly preferably in the range of 45% to 70% of the diameter of a conventional gas separator element without cross-sectional constriction, and the diameter of the constriction is particularly preferably 50% of the diameter of a conventional gas separator element without cross-sectional constriction.
  • the cross-sectional constriction can be adjusted accordingly.
  • this cross-sectional narrowing is preferably achieved by using an orifice in the gas separator on the inlet side of the gas-oil mixture.
  • the orifice can be designed as an extra component, which is preferably attached to the gas separator by means of a positive fit. Force- and material-locking connections are also conceivable.
  • the pressure increase within the oil separation and reprocessing device is crucial.
  • the inlet piece of the gas separator can be selected so that it already has a cross-sectional narrowing.
  • the use of the cover on the inlet side of the gas-oil mixture enables easy installation of the cover, for example by clipping it in.
  • the gas deoiling element and the aperture are preferably formed in one piece.
  • the gas separator element according to the invention can also be easily replaced. To do this, the gas separator element is removed from the outlet side of the gas-oil mixture in an embodiment according to the invention. This is easily possible because the gas separator element is preferably plug-mounted in the oil separation and reprocessing device by one or more support walls. This means that only the exhaust gas cover needs to be unscrewed to access the gas separator element and thus also to enable its replacement.
  • the narrowing of the cross-section which is achieved, for example, by an orifice, means that a counterpressure is built up more quickly because the pressure chamber is smaller.
  • This overpressure in the oil separator compared to the pressure in the rotary vane chamber quickly creates a high pressure gradient, which causes oil to flow quickly to the plain bearings.
  • an object of the invention is also the use of a cross-sectional constriction in a gas deoiling element according to the invention to increase the service life of the plain bearing in an oil-lubricated rotary vane vacuum pump.
  • a further object of the invention is the use of an orifice in a gas deoiling element according to the invention for increasing the service life of the plain bearing in an oil-lubricated rotary vane vacuum pump.
  • Another subject of the invention is the use of a gas deoiling element according to the invention in an oil-lubricated rotary vane vacuum pump to increase the service life of the plain bearing.
  • the oil is filtered in the gas separator: a gas stream laden with oil circulates from an inlet of a housing in which the gas separator is mounted to an outlet from which it exits again free of oil mist.
  • the gas separator elements are generally in the form of cylindrical cartridges, which are typically provided with an inlet piece and a closure cover, so that the air stream passes through the cylindrical filter walls before being directed to an exhaust cover.
  • the inlet piece, the cylindrical filter element and the closure cover are permanently connected to one another, in particular glued to one another.
  • the flow direction of the oil can be given in the longitudinal extension of the oil separator and reprocessing housing or the gas deoiling element. This is a significant flow direction from one end area of the housing along its longitudinal extension to the other end area of the housing, whereby within this flow from one end of the housing to the other, deviations from a strictly linear flow direction can be provided.
  • the cross-sectional constriction now leads to additional oil pre-separation due to the strong changes in speed.
  • the invention therefore also relates to an improved oil separation and reprocessing device which contains the gas deoiling element according to the invention.
  • Fig. 1 shows a sectional view of the pump stage with oil supply and plain bearing arrangement.
  • Fig. 2A shows a perspective view of an oil-lubricated rotary vane vacuum pump.
  • Fig. 2B shows the top view of the oil-lubricated rotary vane vacuum pump according to Fig. 2A.
  • Fig. 3 shows a partially sectioned view of an oil-lubricated rotary vane vacuum pump with a view of the oil separation and recycling device.
  • Fig. 4 shows a side sectional view of the oil separation and recycling device according to the invention.
  • Fig. 5A shows a sectional view of the gas separator with the orifice plate inserted.
  • Fig. 5B shows a perspective view of the gas deoiling element with the aperture inserted.
  • FIG. 1 The sectional view of the pump stage with oil supply and plain bearing arrangement according to Fig. 1 shows the oil supply to the plain bearings 23 in an oil-lubricated rotary vane vacuum pump.
  • 00 indicates the oil level when the pump starts
  • 01 the oil level in the electric motor 12 during operation: This means that when the pump starts, the plain bearings are not lubricated with oil.
  • the plain bearings 23 are quickly lubricated with oil, as is the case with the pump during operation.
  • Fig. 1 also shows the cylindrical rotary vane rotor 9 in the rotary vane chamber 8, as well as the electric motor 12.
  • Fig. 2A shows a perspective view of an oil-lubricated rotary vane vacuum pump 4 according to the invention with the electric motor 12 and the oil separation and recycling device 3.
  • the exhaust cover 7 can also be seen.
  • Fig. 2B shows a top view of the oil-lubricated rotary vane vacuum pump 4 according to Fig. 2A with pump stage 5, electric motor 12 and oil separation and reprocessing device 3 according to the invention.
  • the use of a baffle 2 in the gas deoiling element 1 on the inlet side of the gas-oil mixture can be clearly seen.
  • the gas deoiling element 1 is preferably composed of a filter element 29, a closure cover 27 and an inlet piece 28, whereby these three parts can be permanently connected to one another; in particular, these three parts 27, 28 and 29 are glued to one another.
  • the exhaust cover 7, through which the gas can escape after cleaning, can also be seen.
  • Fig. 3 shows a partially sectioned view of an oil-lubricated rotary vane vacuum pump 4 according to the invention with a view of the oil separation and reprocessing device 3 and its housing 14.
  • the housing 14 is composed of the top wall 16, the bottom wall 17 and the side walls 15 and 26.
  • the gas deoiling element 1 can be replaced through the opening 6, which is created by removing the exhaust cover 7.
  • the gas deoiling element 1, which has the aperture 2, the inlet piece 28, the filter element 29 and the closure cover 27, is essentially plug-mounted in the oil separation and reprocessing device 3, preferably by several mounting walls 19.
  • the oil is pumped together with the pumped gas from the last pumping chamber of pump stage 5 into the outlet.
  • the oil is heated due to the compression enthalpy in the system.
  • the oil can also become contaminated due to contact with the pumped medium or due to possible chemical reactions. This results in a preferential treatment of the oil after leaving the vacuum area. It is known in this regard to let the oil run through the device in a circular process.
  • Fig. 3 The gas-oil mixture is regularly passed through the gas deoiling element 1, which has a cross-sectional constriction in the inlet area, preferably in the form of an orifice 2.
  • the unfilled arrows show the gas flow, the filled arrows the oil flow when the pump is in operation.
  • the oil separator reprocessing device can preferably have an integrally formed chamber.
  • a lower chamber 20 and an upper chamber 21 result with respect to gravity.
  • the separation of the chambers 20 and 21 is achieved by a separating floor 22 which runs transversely to the side walls 15 and 26 with reference to a cross section according to Fig. 3.
  • the upper chamber 21 essentially serves to accommodate the gas deoiling element 1. It can extend, as is also preferred, essentially in the same direction as the rotor axis. In this case, a limitation by retaining walls 19 can result at each end in the longitudinal direction of the upper chamber 21.
  • the oil-gas mixture enters the oil separation and reprocessing device 3 from the pumping stage 5 via a passage opening 24 in the area of the outer wall 18 (see Fig. 4).
  • the passage opening 24 is therefore the entrance to the oil separation and reprocessing device.
  • a coarse separation of large oil drops can be carried out by a gravity and/or impact separator.
  • the separator is located below the The housing section 25 resulting from the passage opening 24 in the housing 14 of the oil separation and reprocessing device can serve as an oil pan in which an oil sump collects.
  • a possible oil level 30 is therefore also shown in Fig. 3.
  • An oil collecting container can thus be formed in the lower chamber 20.
  • the lower chamber 20 forms a flow path with a flow oriented along the longitudinal direction of the housing 14. This flow is essentially directed towards the side wall 26, with the flow being diverted in the area of this side wall 26 to enter the upper chamber 21.
  • the gas deoiling element 1 accommodated in the upper chamber 21 usually has a filter element 29, in particular, for example, in the form of a fine separation device.
  • the oil-gas mixture diverted from the lower chamber 20 into the upper chamber 21 is directed through the gas deoiling element 1, whereby a pressure difference can arise in front of and behind the gas deoiling element 1, which, depending on the delivery pressure of the pump stage 5, depending on the pump type, can be up to 800 mbar when the pump is started.
  • Fig. 4 shows a side sectional view of the oil separation and reprocessing device according to the invention.
  • the cover 2 of the gas separator and the plug-in holder can be seen through the holder walls 19; also the individual parts of the housing of the oil separation and reprocessing device 14: the side wall 15, the top wall 16, the bottom wall 17 and the outer walls 18.
  • the lower chamber 20, the passage opening 24, the housing section 25, the upper chamber 21 and the separating floor 22 can be seen, as well as the oil level 30.
  • Fig. 5A shows a sectional view of the gas separator 1 according to the invention with an inserted aperture 2, inlet piece 28 and filter element 29.
  • the aperture 2 is preferably located on the inlet side of the gas-oil mixture into the oil separation and reprocessing device.
  • the aperture 2 can be designed as an extra component, as shown here, which is preferably attached to the gas separator 1 by means of a positive fit. Force-locking and material-locking connections are also conceivable.
  • the pressure increase within the oil separation and reprocessing device is crucial.
  • the inlet piece 28 of the gas separator can be selected so that it already has a cross-sectional constriction.
  • Fig. 5B shows a perspective view of the gas deoiling element 1 according to the invention with inlet piece 28, filter element 29 and inserted aperture 2, which is preferably located on the inlet side of the gas-oil mixture into the oil separation and reprocessing device.

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Abstract

The invention relates to a gas deoiling element (1), in particular an air deoiling element, and to an oil separation and reconditioning device (3) comprising said gas deoiling element, for separating oil droplets from a gas such as preferably air, wherein a cross-sectional constriction, for example in the form of an aperture (2), is arranged in the region in which the gas-oil mixture enters the gas deoiling element. The invention also relates to an oil-lubricated rotary vane vacuum pump (4) which has a gas deoiling element (1) according to the invention, whereby the service life of the plain bearings is lengthened; to a method for operating the oil-lubricated rotary vane vacuum pump (4) according to the invention; to a method for exchanging the gas deoiling element (1) in said oil-lubricated rotary vane vacuum pump (4); to the use of a cross-sectional constriction, in particular an aperture, in a gas deoiling element according to the invention in order to lengthen the service life of the plain bearing in an oil-lubricated rotary vane vacuum pump; and to the use of a gas deoiling element according to the invention in an oil-lubricated rotary vane vacuum pump in order to lengthen the service life of the plain bearing.

Description

Verbessertes Gasentölelement für Drehschieber-Vakuumpumpen Improved gas separator for rotary vane vacuum pumps
Die Erfindung betrifft ein Gasenentölelement, insbesondere ein Luftentölelement, bzw. eine Ölabscheide- und Wiederaufbereitungseinrichtung, welche dieses enthält, zum Abscheiden von Öltröpfchen aus einem Gas wie vorzugsweise Luft, die gegenüber den Einrichtungen aus dem Stand der Technik verbessert wurde. The invention relates to a gas deoiling element, in particular an air deoiling element, or an oil separation and reprocessing device containing the same, for separating oil droplets from a gas such as preferably air, which has been improved compared to the devices of the prior art.
Derartige Abscheidevorrichtungen werden beispielsweise in Vakuumpumpen, insbesondere ölgeschmierten Drehschieberpumpen, eingesetzt. Die Erfindung betrifft demzufolge auch eine ölgeschmierte Drehschieber-Vakuumpumpe mit einer Pumpstufe, aufweisend einen Drehschieberraum und einen Drehschieberrotor, und mit einer Ölabscheide- und Wiederaufbereitungseinrichtung, wobei in der Ölabscheide- und Wiederaufbereitungseinrichtung eine Trennung von Öl und Gas, bevorzugt von Öl und Luft, erfolgt. Such separation devices are used, for example, in vacuum pumps, in particular oil-lubricated rotary vane pumps. The invention therefore also relates to an oil-lubricated rotary vane vacuum pump with a pumping stage, having a rotary vane chamber and a rotary vane rotor, and with an oil separation and reprocessing device, wherein a separation of oil and gas, preferably of oil and air, takes place in the oil separation and reprocessing device.
Technisches Gebiet der Erfindung Ölgeschmierte Drehschieber-Vakuumpumpen sind bekannt. Diese weisen im allgemeinen eine Pumpstufe mit einem Gehäuse auf, in welchem ein zylinderförmiger Rotor in einem zylindrischen Drehschieberraum exzentrisch angeordnet ist. Der Zylinder bildet zusammen mit den Zylinderdeckeln das Dreh- schieberraum-Gehäuse, in den das Arbeitsmedium strömt und anschliessend verdichtet und ausgestossen wird. Die Achse des exzentrisch gelagerten Rotors verläuft parallel versetzt zu der Achse des Drehschieberraum-Zylinders. Der Rotor weist einen oder mehrere Schieber auf. Diese sind in im Querschnitt etwa radial ausgerichteten Schlitzen des Rotors schiebebeweglich angeordnet. Die Schieber werden durch die Rotation des Rotors zufolge Fliehkraft gegen die den Drehschieberraum begrenzende Innenwandung gedrückt. Im Betrieb der Vakuumpumpe dreht sich der Rotor radial versetzt zur Mittelachse des zylindrischen Drehschieberraumes. Hierdurch ergeben sich, getrennt durch die radial verschieblich angeordneten Schieber, geschlossene Förderkammern, deren Größe sich während einer Umdrehung des Rotors ändert. Über die Größenänderung der Förderkammern im Betrieb der Vakuumpumpe ergeben sich Druckdifferenzen zwischen den einzelnen Förderkammern und somit zwischen der Einlassseite und der Auslassseite des so gebildeten Gebläses. Technical field of the invention Oil-lubricated rotary vane vacuum pumps are known. These generally have a pumping stage with a housing in which a cylindrical rotor is arranged eccentrically in a cylindrical rotary vane chamber. The cylinder, together with the cylinder covers, forms the rotary vane chamber housing into which the working medium flows and is then compressed and expelled. The axis of the eccentrically mounted rotor runs parallel and offset to the axis of the rotary vane chamber cylinder. The rotor has one or more vanes. These are arranged so that they can slide in slots in the rotor that are aligned approximately radially in cross-section. The vanes are pressed against the inner wall that delimits the rotary vane chamber by the rotation of the rotor due to centrifugal force. When the vacuum pump is in operation, the rotor rotates radially offset to the center axis of the cylindrical rotary vane chamber. This results in closed conveying chambers separated by the radially displaceable vanes. whose size changes during one revolution of the rotor. The change in size of the delivery chambers during operation of the vacuum pump results in pressure differences between the individual delivery chambers and thus between the inlet side and the outlet side of the blower thus formed.
Eine exemplarische Drehschieber-Vakuumpumpe weist drei Schieber in drei Schlitzen auf, wodurch drei Förderkammern definiert werden. Es sind auch Drehschieber-Vakuumpumpen mit mehr oder weniger Schiebern, Schlitzen und Förderkammern denkbar. So sind z.B. auch Drehschieber-Vakuumpumpen mit zwei Schiebern, Schlitzen und Förderkammern denkbar. An exemplary rotary vane vacuum pump has three vanes in three slots, which define three delivery chambers. Rotary vane vacuum pumps with more or fewer vanes, slots and delivery chambers are also conceivable. For example, rotary vane vacuum pumps with two vanes, slots and delivery chambers are also conceivable.
Bei ölgeschmierten Drehschieber-Vakuumpumpen wird Öl in die Pumpstufe bzw. in den Drehschieberraum eingeleitet. Durch dieses Öl werden Spalte zwischen den verschiedenen Komponenten, insbesondere zwischen den Schiebern und der Wandung des Drehschieberraumes zugesetzt. So wird der Gasaustausch zwischen den verschiedenen Förderkammern behindert. Auf diese Weise werden im Betrieb höhere Vakua erzielt als dies bei trocken laufenden Drehschieber-Vakuumpumpen möglich ist. Mit Drehschieber- Vakuumpumpen mit zwei Pumpstufen lassen sich höhere Vakua erzielen als mit Drehschieber-Vakuumpumpen mit einer Pumpstufe. Das Öl dient ferner auch dazu, den in einem Gleitlager drehbar angeordneten Rotor zu schmieren. In oil-lubricated rotary vane vacuum pumps, oil is introduced into the pumping stage or the rotary vane chamber. This oil clogs gaps between the various components, particularly between the vanes and the wall of the rotary vane chamber. This hinders the exchange of gases between the various pumping chambers. In this way, higher vacuums can be achieved during operation than is possible with dry-running rotary vane vacuum pumps. Rotary vane vacuum pumps with two pumping stages can achieve higher vacuums than rotary vane vacuum pumps with one pumping stage. The oil also serves to lubricate the rotor, which is arranged to rotate in a plain bearing.
Das Öl wird bauartbedingt zusammen mit dem geförderten Gas aus der letzten Kammer in den Auslass gefördert. Zudem wird, bedingt durch die Verdichtungsenthalpie im System das Öl erwärmt. Auch kann das Öl zufolge Kontakt mit dem Fördermedium verschmutzen oder sich infolge eventueller chemischer Reaktionen verändern. Hieraus folgt eine bevorzugte Aufbereitung des Öls nach dem Verlassen der Pumpstufe. Bekannt ist diesbezüglich, das Öl in einen Kreisprozess durch das Gerät laufen zu lassen. Weiter ist es bekannt, den Öl-Aufbereitungsprozess im Wesentlichen in verschiedenen Teilprozessen durchzuführen. So kann zunächst ein Trennen von Öl und Gas, gegebenenfalls in mehreren Stufen, erfolgen, so beispielsweise zufolge einer Grobabscheidung von großen Öltropfen, weiter beispielsweise durch eine Schwerkraft- und/oder Prallabscheidung. Ein weiterer Teilprozess kann das Filtern des Öls in einem, ein Filterelement aufweisenden Gasentölelement sein. Due to the design, the oil is pumped from the last chamber into the outlet together with the pumped gas. In addition, the oil is heated due to the compression enthalpy in the system. The oil can also become contaminated due to contact with the pumped medium or change as a result of possible chemical reactions. This results in preferential treatment of the oil after it leaves the pumping stage. In this regard, it is known to let the oil run through the device in a circular process. It is also known that the oil processing process can essentially be carried out in various sub-processes. For example, oil and gas can first be separated, possibly in several stages, for example as a result of a coarse separation of large oil drops, and then, for example, by gravity and/or impact separation. Another sub-process can be filtering the oil in a gas deoiling element having a filter element.
Darüber hinaus ist es bekannt, die Ölabscheideeinrichtung, bevorzugt in Kombination mit einer Wiederaufbereitungseinrichtung, in einem zu dem Drehschiebergehäuse gesonderten, jedoch gegebenenfalls angekoppelten Ölabscheide-Wiederaufbereitungsgehäuse unterzubringen. In addition, it is known to accommodate the oil separation device, preferably in combination with a reprocessing device, in an oil separation reprocessing housing that is separate from the rotary valve housing but optionally coupled to it.
Das hierbei vorgesehene Gasentölelement ist in einem zu dem Drehschiebergehäuse benachbarten Ölabscheide-Wiederaufbereitungsgehäuse auswechselbar aufgenommen. Dabei ist das Gasentölelement im Wesentlichen in dem Ölabscheide-Wiederaufbereitungsgehäuse durch eine oder mehrere Halterungswände steckgehaltert. The gas deoiling element provided here is accommodated in an exchangeable manner in an oil separator reprocessing housing adjacent to the rotary valve housing. The gas deoiling element is essentially plug-mounted in the oil separator reprocessing housing by one or more mounting walls.
Werden ölgeschmierten Drehschiebervakuumpumpen für längere Zeit nicht benutzt, so ist der Ölstand beim Pumpenstart niedrig und die Gleitlagerung wird beim Anfahren der Pumpe nicht ausreichend geschmiert. Dadurch wird die Oberfläche des Gleitlagers zerstört, und dessen Lebensdauer verkürzt. If oil-lubricated rotary vane vacuum pumps are not used for a long period of time, the oil level is low when the pump starts and the plain bearing is not sufficiently lubricated when the pump starts up. This destroys the surface of the plain bearing and shortens its service life.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Lebensdauer der Gleitlagerung einer ölgeschmierten Drehschiebervakuumpumpe zu erhöhen. The object of the invention is therefore to increase the service life of the plain bearing of an oil-lubricated rotary vane vacuum pump.
Stand der Technik State of the art
Im Stand der Technik ist diese Problematik bisher weder offenbart noch gelöst worden. Ölgeschmierte Drehschieber-Vakuumpumpen sind beispielsweise aus der WO 2022/078591 bekannt. Zusammenfassung der Erfindung This problem has so far neither been disclosed nor solved in the prior art. Oil-lubricated rotary vane vacuum pumps are known, for example, from WO 2022/078591. Summary of the invention
Die Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabenstellung, eine aus dem Stand der Technik bekannte Drehschieber-Vakuumpumpe dahingehend weiter zu verbessern, dass die Lebensdauer der Gleitlager erhöht wird. The invention is concerned with the task of further improving a rotary vane vacuum pump known from the prior art in such a way that the service life of the plain bearings is increased.
Die jetzige Lösung besteht in einer Querschnittsverengung des Gasentölelements auf der Eintrittsseite des Gas-Öl-Gemisches. Bei herkömmlichen Gasentölelementen wird der Querschnitt üblicherweise so gewählt, dass möglichst wenig Druckverlust auf der Eintrittsseite auftritt. Im Gegensatz hierzu wird der Querschnitt des Gasentölelementes auf der Eintrittsseite des Gas-Öl- Gemisches verkleinert. Bevorzugt ist der Durchmesser der Verengung im Bereich von 40% bis 75% des Durchmessers eines herkömmlichen Gasentölelementes ohne Querschnittsverengung, besonders bevorzugt ist der Durchmesser der Verengung im Bereich von 45% bis 70% des Durchmessers eines herkömmlichen Gasentölelementes ohne Querschnittsverengung, ganz besonders bevorzugt ist der Durchmesser der Verengung 50% des Durchmessers eines herkömmlichen Gasentölelementes ohne Querschnittsverengung. Je nach Pumpe und zu erzeugendem Vakuum kann die Querschnittsverengung entsprechend angepasst werden. The current solution consists in a cross-sectional constriction of the gas separator element on the inlet side of the gas-oil mixture. In conventional gas separator elements, the cross-section is usually selected so that as little pressure loss as possible occurs on the inlet side. In contrast, the cross-section of the gas separator element on the inlet side of the gas-oil mixture is reduced. The diameter of the constriction is preferably in the range of 40% to 75% of the diameter of a conventional gas separator element without cross-sectional constriction, the diameter of the constriction is particularly preferably in the range of 45% to 70% of the diameter of a conventional gas separator element without cross-sectional constriction, and the diameter of the constriction is particularly preferably 50% of the diameter of a conventional gas separator element without cross-sectional constriction. Depending on the pump and the vacuum to be generated, the cross-sectional constriction can be adjusted accordingly.
Diese Querschnittsverengung wird erfindungsgemäss bevorzugt durch den Einsatz einer Blende in das Gasentölelement auf der Eintrittsseite des Gas-Öl- Gemisches erreicht. Die Blende kann als extra Bauteil ausgeführt sein, die vorzugsweise mittels Formschluss am Gasentölelement befestigt ist. Es sind auch kraft- und stoffschlüssige Verbindungen denkbar. Entscheidend ist die Druckerhöhung innerhalb der Ölabscheide- und Wiederaufbereitungseinrichtung. Alternativ kann das Einlassstück des Gasentölelementes so gewählt werden, dass dieses bereits eine Querschnittsverengung aufweist. Der Einsatz der Blende auf der Eintrittsseite des Gas-Öl-Gemisches ermöglicht eine einfache Montage der Blende beispielsweise durch Einklipsen. According to the invention, this cross-sectional narrowing is preferably achieved by using an orifice in the gas separator on the inlet side of the gas-oil mixture. The orifice can be designed as an extra component, which is preferably attached to the gas separator by means of a positive fit. Force- and material-locking connections are also conceivable. The pressure increase within the oil separation and reprocessing device is crucial. Alternatively, the inlet piece of the gas separator can be selected so that it already has a cross-sectional narrowing. The use of the cover on the inlet side of the gas-oil mixture enables easy installation of the cover, for example by clipping it in.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind das Gasentölelement und die Blende bevorzugt einstückig ausgebildet. In a preferred embodiment, the gas deoiling element and the aperture are preferably formed in one piece.
Das erfindungsgemässe Gasentölelement lässt sich zudem einfach austauschen. Hierzu wird das Gasentölelement in einer erfindungsgemässen Ausführungsform auf der Ausgangsseite des Gas-Öl-Gemisches entnommen. Dies ist einfach möglich, da das Gasentölelement bevorzugt durch eine oder mehrere Halterungswände in der Ölabscheide- und Wiederaufbereitungseinrichtung steckgelagert ist. So muss nur der Abgasdeckel abgeschraubt werden, um den Zugang zum Gasentölelement und somit auch dessen Austausch zu ermöglichen. The gas separator element according to the invention can also be easily replaced. To do this, the gas separator element is removed from the outlet side of the gas-oil mixture in an embodiment according to the invention. This is easily possible because the gas separator element is preferably plug-mounted in the oil separation and reprocessing device by one or more support walls. This means that only the exhaust gas cover needs to be unscrewed to access the gas separator element and thus also to enable its replacement.
Die Querschnittsverengung, die beispielsweise durch eine Blende erreicht wird, führt dazu, dass ein Gegendruck schneller aufgebaut wird, da die Druckkammer dadurch kleiner ist. Durch diesen Überdruck in der Ölabscheideeinrichtung gegenüber dem Druck im Drehschieberraum wird schnell ein hohes Druckgefälle erzeugt, was dazu führt, dass schnell Öl zu den Gleitlagern strömt. So werden die Gleitlager schneller mit Öl versorgt und die Gefahr eines Lagerschadens minimiert. Dies ist besonders vorteilhaft bei ölgeschmierten Drehschieber-Vakuumpumpen, die zur Erzeugung eines Vakuums von Enddruck bis 50 mbar, besonders bevorzugt zur Erzeugung eines Vakuums von Enddruck bis 15 mbar, eingesetzt werden. The narrowing of the cross-section, which is achieved, for example, by an orifice, means that a counterpressure is built up more quickly because the pressure chamber is smaller. This overpressure in the oil separator compared to the pressure in the rotary vane chamber quickly creates a high pressure gradient, which causes oil to flow quickly to the plain bearings. This means that the plain bearings are supplied with oil more quickly and the risk of bearing damage is minimized. This is particularly advantageous for oil-lubricated rotary vane vacuum pumps, which are used to generate a vacuum from a final pressure of up to 50 mbar, particularly preferably for generating a vacuum from a final pressure of up to 15 mbar.
Daher ist ein Gegenstand der Erfindung auch die Verwendung einer Querschnittsverengung in einem erfindungsgemässen Gasentölelement zur Erhöhung der Lebensdauer des Gleitlagers in einer ölgeschmierten Drehschieber-Vakuumpumpe. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung einer Blende in einem erfindungsgemässen Gasentölelement zur Erhöhung der Lebensdauer des Gleitlagers in einer ölgeschmierten Drehschieber-Vakuumpumpe. Therefore, an object of the invention is also the use of a cross-sectional constriction in a gas deoiling element according to the invention to increase the service life of the plain bearing in an oil-lubricated rotary vane vacuum pump. A further object of the invention is the use of an orifice in a gas deoiling element according to the invention for increasing the service life of the plain bearing in an oil-lubricated rotary vane vacuum pump.
Ebenfalls ein Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung eines erfindungsgemässen Gasentölelementes in einer ölgeschmierten Drehschieber- Vakuumpumpe zur Erhöhung der Lebensdauer des Gleitlagers. Another subject of the invention is the use of a gas deoiling element according to the invention in an oil-lubricated rotary vane vacuum pump to increase the service life of the plain bearing.
Im Gasentölelement erfolgt die Filtration des Öls: Ein mit Öl beladener Gasstrom zirkuliert von einem Einlass eines Gehäuses, in dem das Gasentölelement montiert ist, zu einem Auslass, aus dem er ölnebelfrei wieder austritt. Die Gasentölelemente haben in der Regel die Form von zylindrischen Patronen, die typischerweise mit einem Einlassstück und einem Verschlussdeckel versehen sind, so dass der Luftstrom die zylindrischen Filterwände durchquert, bevor er zu einem Abgasdeckel geleitet wird. In einer bevorzugten Ausführungsform sind das Einlassstück, das zylindrische Filterelement und der Verschlussdeckel miteinander unlösbar verbunden, insbesondere miteinander verklebt. The oil is filtered in the gas separator: a gas stream laden with oil circulates from an inlet of a housing in which the gas separator is mounted to an outlet from which it exits again free of oil mist. The gas separator elements are generally in the form of cylindrical cartridges, which are typically provided with an inlet piece and a closure cover, so that the air stream passes through the cylindrical filter walls before being directed to an exhaust cover. In a preferred embodiment, the inlet piece, the cylindrical filter element and the closure cover are permanently connected to one another, in particular glued to one another.
D.h. die Strömungsrichtung des Öls kann in Längserstreckung des Ölabscheide- und Wiederaufbereitungsgehäuses bzw. des Gasentölelementes gegeben sein. Hierbei handelt es sich um eine wesentliche Strömungsrichtung von einem Endbereich des Gehäuses entlang dessen Längserstreckung zum anderen Endbereich des Gehäuses, wobei innerhalb dieser Strömung von einem zum anderen Ende des Gehäuses Abweichungen von einer streng linearen Strömungsrichtung vorgesehen sein können. Die Querschnittsverengung führt nun zu einer zusätzlichen Ölvorabscheidung aufgrund der starken Geschwindigkeitsänderungen. Gegenstand der Erfindung ist damit auch eine verbesserte Ölabscheide- und Wiederaufbereitungseinrichtung, die das erfindungsgemässe Gasentölelement enthält. This means that the flow direction of the oil can be given in the longitudinal extension of the oil separator and reprocessing housing or the gas deoiling element. This is a significant flow direction from one end area of the housing along its longitudinal extension to the other end area of the housing, whereby within this flow from one end of the housing to the other, deviations from a strictly linear flow direction can be provided. The cross-sectional constriction now leads to additional oil pre-separation due to the strong changes in speed. The invention therefore also relates to an improved oil separation and reprocessing device which contains the gas deoiling element according to the invention.
Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nun folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hervor, welche in den beigelegten Zeichnungen dargestellt ist. Aus der Beschreibung lassen sich auch die weiteren Vorteile der vorliegenden Erfindung entnehmen sowie Anregungen und Vorschläge, wie die Erfindungsgegenstände im Rahmen des Beanspruchten abgeändert oder auch weiterentwickelt werden könnte. Further details of the invention will become apparent from the following description of the preferred embodiment of the invention, which is shown in the accompanying drawings. The description also reveals further advantages of the present invention, as well as suggestions and proposals as to how the subject matter of the invention could be modified or further developed within the scope of what is claimed.
Die gesamte Beschreibung, die Ansprüche und die Figuren offenbaren zudem die Merkmale der Erfindung in speziellen Ausführungsbeispielen und Kombinationen. Der Fachmann wird die Merkmale auch einzeln betrachten und zu weiteren Kombinationen oder Unterkombinationen zusammenfassen, um die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen definiert ist, an seine Bedürfnisse oder an spezielle Anwendungsbereiche anzupassen. The entire description, the claims and the figures also disclose the features of the invention in specific embodiments and combinations. The person skilled in the art will also consider the features individually and combine them into further combinations or sub-combinations in order to adapt the invention, as defined in the claims, to his needs or to specific areas of application.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen Short description of the drawings
Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung der Pumpstufe mit Ölversorgung und Gleitlageranordnung. Fig. 1 shows a sectional view of the pump stage with oil supply and plain bearing arrangement.
Fig. 2A zeigt eine perspektivische Darstellung einer ölgeschmierten Drehschiebervakuumpumpe. Fig. 2A shows a perspective view of an oil-lubricated rotary vane vacuum pump.
Fig. 2B zeigt die Aufsicht auf die ölgeschmierte Drehschiebervakuumpumpe nach Fig. 2A. Fig. 2B shows the top view of the oil-lubricated rotary vane vacuum pump according to Fig. 2A.
Fig. 3 zeigt eine partiell geschnittene Darstellung einer ölgeschmierten Drehschiebervakuumpumpe mit Blick auf die Ölabscheide- und Wiederaufbereitungseinrichtung. Fig. 4 zeigt eine seitliche Schnittdarstellung der erfindungsgemässen Ölab- scheide- und Wiederaufbereitungseinrichtung. Fig. 3 shows a partially sectioned view of an oil-lubricated rotary vane vacuum pump with a view of the oil separation and recycling device. Fig. 4 shows a side sectional view of the oil separation and recycling device according to the invention.
Fig. 5A zeigt eine Schnittdarstellung des Gasentölelements mit eingesetzter Blende. Fig. 5A shows a sectional view of the gas separator with the orifice plate inserted.
Fig. 5B zeigt eine perspektivische Darstellung des Gasentölelements mit eingesetzter Blende. Fig. 5B shows a perspective view of the gas deoiling element with the aperture inserted.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung Preferred embodiments of the invention
Aus der Schnittdarstellung der Pumpstufe mit Ölversorgung und Gleitlageranordnung nach Fig. 1 ist die Ölversorgung der Gleitlager 23 in einer ölgeschmierten Drehschiebervakuumpumpe ersichtlich. 00 kennzeichnet den Ölstand bei Pumpenstart, 01 den Ölstand im Elektromotor 12 im Betrieb: D.h. bei Pumpenstart sind die Gleitlager nicht von Öl geschmiert. Um ein sog. «Fressen» der Pumpe zu verhindern, ist es daher notwendig, dass die Gleitlager 23 schnell mit Öl geschmiert werden, wie es auch bei der Pumpe im Betrieb der Fall ist. Dieses schnelle Schmieren der Gleitlager 23 wird durch die Querschnittsverengung des Gasentölelements auf der Eintrittsseite des Gas-Öl- Gemisches ermöglicht, da die Ölversorgung der Gleitlager durch den grösseren Druckunterschied zwischen Pumpstufe 5 und Ölabscheide- und Wiederaufbereitungseinrichtung 3 schneller in Gang gesetzt wird. Dadurch werden die Gleitlager 23 rasch ausreichend geschmiert, so dass deren Lebensdauer erhöht wird. The sectional view of the pump stage with oil supply and plain bearing arrangement according to Fig. 1 shows the oil supply to the plain bearings 23 in an oil-lubricated rotary vane vacuum pump. 00 indicates the oil level when the pump starts, 01 the oil level in the electric motor 12 during operation: This means that when the pump starts, the plain bearings are not lubricated with oil. In order to prevent so-called "seizure" of the pump, it is therefore necessary that the plain bearings 23 are quickly lubricated with oil, as is the case with the pump during operation. This rapid lubrication of the plain bearings 23 is made possible by the cross-sectional narrowing of the gas deoiling element on the inlet side of the gas-oil mixture, since the oil supply to the plain bearings is started more quickly due to the greater pressure difference between the pump stage 5 and the oil separation and reprocessing device 3. As a result, the plain bearings 23 are quickly and sufficiently lubricated, increasing their service life.
Der Ölfluss in der Pumpstufe beim Anfahren und im Betrieb der Pumpe ist in Fig. 1 durch die Pfeile dargestellt. The oil flow in the pump stage during start-up and operation of the pump is shown by the arrows in Fig. 1.
Fig. 1 zeigt zudem den zylindrischen Drehschieberrotor 9 im Drehschieberraum 8, sowie den Elektromotor 12. Fig. 2A zeigt eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemässen ölgeschmierten Drehschieber-Vakuumpumpe 4 mit dem Elektromotor 12 und der Ölabscheide- und Wiederaufbereitungseinrichtung 3. Zu sehen ist auch der Abgasdeckel 7. Fig. 1 also shows the cylindrical rotary vane rotor 9 in the rotary vane chamber 8, as well as the electric motor 12. Fig. 2A shows a perspective view of an oil-lubricated rotary vane vacuum pump 4 according to the invention with the electric motor 12 and the oil separation and recycling device 3. The exhaust cover 7 can also be seen.
Fig. 2B zeigt die Aufsicht auf die ölgeschmierte Drehschiebervakuumpumpe 4 nach Fig. 2A mit Pumpstufe 5, Elektromotor 12 und erfindungsgemässer Ölabscheide- und Wiederaufbereitungseinrichtung 3. Deutlich ist der Einsatz einer Blende 2 in das Gasentölelement 1 auf der E intrittsseite des Gas-Öl- Gemisches zu sehen. Das Gasentölelement 1 ist bevorzugt aus Filterelement 29, Verschlussdeckel 27 und Einlassstück 28 zusammengesetzt, wobei diese drei Teile unlösbar miteinander verbunden sein können; insbesondere sind diese drei Teile 27, 28 und 29 miteinander verklebt. Zu sehen ist auch der Abgasdeckel 7, über den das Gas nach Reinigung entweichen kann. Fig. 2B shows a top view of the oil-lubricated rotary vane vacuum pump 4 according to Fig. 2A with pump stage 5, electric motor 12 and oil separation and reprocessing device 3 according to the invention. The use of a baffle 2 in the gas deoiling element 1 on the inlet side of the gas-oil mixture can be clearly seen. The gas deoiling element 1 is preferably composed of a filter element 29, a closure cover 27 and an inlet piece 28, whereby these three parts can be permanently connected to one another; in particular, these three parts 27, 28 and 29 are glued to one another. The exhaust cover 7, through which the gas can escape after cleaning, can also be seen.
Fig. 3 zeigt eine partiell geschnittene Darstellung einer erfindungsgemässen ölgeschmierten Drehschiebervakuumpumpe 4 mit Blick auf die Ölabscheide- und Wiederaufbereitungseinrichtung 3 und deren Gehäuse 14. Das Gehäuse 14 setzt sich aus der Deckenwand 16, der Bodenwand 17 und den Seitenwänden 15 und 26 zusammen. Das Gasentölelement 1 lässt sich durch die Öffnung 6, die durch Abnahme des Abgasdeckels 7 entsteht, austauschen. Dabei ist das Gasentölelement 1 , welches die Blende 2, das Einlassstück 28, das Filterelement 29 und den Verschlussdeckel 27 aufweist, im Wesentlichen in der Ölabscheide- und Wiederaufbereitungseinrichtung 3 steckgehaltert, bevorzugt durch mehrere Halterungswände 19. Fig. 3 shows a partially sectioned view of an oil-lubricated rotary vane vacuum pump 4 according to the invention with a view of the oil separation and reprocessing device 3 and its housing 14. The housing 14 is composed of the top wall 16, the bottom wall 17 and the side walls 15 and 26. The gas deoiling element 1 can be replaced through the opening 6, which is created by removing the exhaust cover 7. The gas deoiling element 1, which has the aperture 2, the inlet piece 28, the filter element 29 and the closure cover 27, is essentially plug-mounted in the oil separation and reprocessing device 3, preferably by several mounting walls 19.
Das Öl wird zusammen mit dem geförderten Gas aus der letzten Förderkammer der Pumpstufe 5 in den Auslass gefördert. Zudem wird, bedingt durch die Verdichtungsenthalpie im System das Öl erwärmt. Auch kann das Öl zufolge Kontakt mit dem Fördermedium verschmutzen oder sich infolge eventueller chemischer Reaktionen verändern. Hieraus folgt eine bevorzugte Aufbereitung des Öls nach dem Verlassen des Vakuumbereiches. Bekannt ist diesbezüglich, das Öl in einen Kreisprozess durch das Gerät laufen zu lassen. Dies ist in Fig. 3 zu sehen: Das mit Gas-Öl-Gemisch wird regelmässig durch das Gasentölelement 1 geleitet, welches im Einlassbereich eine Querschnittsverengung, bevorzugt in Form einer Blende 2, aufweist. Die ungefüllten Pfeile zeigen die Gasströmung, die gefüllten Pfeile die Ölströmung, wenn die Pumpe in Betrieb ist. The oil is pumped together with the pumped gas from the last pumping chamber of pump stage 5 into the outlet. In addition, the oil is heated due to the compression enthalpy in the system. The oil can also become contaminated due to contact with the pumped medium or due to possible chemical reactions. This results in a preferential treatment of the oil after leaving the vacuum area. It is known in this regard to let the oil run through the device in a circular process. This can be seen in Fig. 3: The gas-oil mixture is regularly passed through the gas deoiling element 1, which has a cross-sectional constriction in the inlet area, preferably in the form of an orifice 2. The unfilled arrows show the gas flow, the filled arrows the oil flow when the pump is in operation.
Die Ölabscheide-Wiederaufbereitungseinrichtung kann eine bevorzugt integral ausgebildete Kammerung aufweisen. Mit Bezug auf einen wie auch in den Zeichnungen dargestellten Aufstellzustand ergeben sich hinsichtlich der Schwerkraft eine untere Kammer 20 und eine obere Kammer 21 . Die Trennung der Kammern 20 und 21 ist erreicht durch einen mit Bezug auf einen Querschnitt gemäß Fig. 3 quer zu den Seitenwänden 15 und 26 verlaufenden Trennboden 22. The oil separator reprocessing device can preferably have an integrally formed chamber. With reference to an installation state as shown in the drawings, a lower chamber 20 and an upper chamber 21 result with respect to gravity. The separation of the chambers 20 and 21 is achieved by a separating floor 22 which runs transversely to the side walls 15 and 26 with reference to a cross section according to Fig. 3.
Die obere Kammer 21 dient im Wesentlichen zur Aufnahme des Gasentölelementes 1 . Sie kann sich hierbei, wie auch bevorzugt, im Wesentlichen gleichgerichtet zur Rotorachse erstrecken. Es kann sich dabei eine in Längserstreckungsrichtung der oberen Kammer 21 jeweils endseitige Begrenzung durch Halterungswände 19 ergeben. The upper chamber 21 essentially serves to accommodate the gas deoiling element 1. It can extend, as is also preferred, essentially in the same direction as the rotor axis. In this case, a limitation by retaining walls 19 can result at each end in the longitudinal direction of the upper chamber 21.
Das Öl-Gas-Gemisch tritt im Betrieb der Drehschieber-Vakuumpumpe 4 aus der Pumpstufe 5 über eine Durchtrittsöffnung 24 im Bereich der Aussenwand 18 (siehe Fig. 4) in die Ölabscheide- und Wiederaufbereitungseinrichtung 3 ein. Die Durchtrittsöffnung 24 ist also der Eingang in die Ölabscheide- und Wiederaufbereitungseinrichtung. When the rotary vane vacuum pump 4 is operating, the oil-gas mixture enters the oil separation and reprocessing device 3 from the pumping stage 5 via a passage opening 24 in the area of the outer wall 18 (see Fig. 4). The passage opening 24 is therefore the entrance to the oil separation and reprocessing device.
Dabei kann zunächst eine Grobabscheidung von großen Öltropfen durch einen Schwerkraft- und/oder Prallabscheider erfolgen. Der sich unterhalb der Durchtrittsöffnung 24 in dem Gehäuse 14 der Ölabscheide- und Wiederaufbereitungseinrichtung ergebende Gehäuseabschnitt 25 kann in Art einer Ölwanne dienen, in welcher sich ein Ölsumpf sammelt. In Fig. 3 ist deshalb auch ein möglicher Ölstand 30 eingezeichnet. Es kann so in der unteren Kammer 20 ein Öl-Sammelbehälter ausgeformt sein. First, a coarse separation of large oil drops can be carried out by a gravity and/or impact separator. The separator is located below the The housing section 25 resulting from the passage opening 24 in the housing 14 of the oil separation and reprocessing device can serve as an oil pan in which an oil sump collects. A possible oil level 30 is therefore also shown in Fig. 3. An oil collecting container can thus be formed in the lower chamber 20.
Weiter formt die untere Kammer 20 einen Strömungsweg mit einer an der Längsausrichtung des Gehäuses 14 orientierten Strömung. Diese Strömung ist im Wesentlichen in Richtung auf die Seitenwand 26 gerichtet, wobei sich im Bereich dieser Seitenwand 26 eine Umlenkung der Strömung zum Eintritt in die obere Kammer 21 einstellt. Furthermore, the lower chamber 20 forms a flow path with a flow oriented along the longitudinal direction of the housing 14. This flow is essentially directed towards the side wall 26, with the flow being diverted in the area of this side wall 26 to enter the upper chamber 21.
Das in der oberen Kammer 21 aufgenommene Gasentölelement 1 weist üblicherweise ein Filterelement 29 auf, insbesondere beispielsweise in Form einer Feinabscheideeinrichtung. The gas deoiling element 1 accommodated in the upper chamber 21 usually has a filter element 29, in particular, for example, in the form of a fine separation device.
Das aus der unteren Kammer 20 in die obere Kammer 21 umgelenkte Öl-Gas- Gemisch wird gezielt durch das Gasentölelement 1 geleitet, wobei sich vor und hinter dem Gasentölelement 1 ein Druckunterschied ergeben kann, der in Abhängigkeit vom Förderdruck der Pumpstufe 5, je nach Pumpentyp, beim Start der Pumpe bis zu 800 mbar betragen kann. The oil-gas mixture diverted from the lower chamber 20 into the upper chamber 21 is directed through the gas deoiling element 1, whereby a pressure difference can arise in front of and behind the gas deoiling element 1, which, depending on the delivery pressure of the pump stage 5, depending on the pump type, can be up to 800 mbar when the pump is started.
Wie durch die Pfeile dargestellt ist, erfolgt eine im Wesentlichen zentrale axiale Anströmung des Gasentölelementes 1 , wobei das gereinigte Gas durch den Abgasdeckel 7 nach außen aus dem Gehäuse 14 der Ölabscheide- und Wiederaufbereitungseinrichtung treten kann. Die dabei in dem Gasentölelement 1 abgeschiedenen Öltropfen werden in den vorbeschriebenen Ölsumpf zurückgeführt. As shown by the arrows, there is an essentially central axial flow to the gas deoiling element 1, whereby the cleaned gas can exit through the exhaust cover 7 to the outside of the housing 14 of the oil separation and reprocessing device. The oil drops separated in the gas deoiling element 1 are returned to the oil sump described above.
Fig. 4 zeigt eine seitliche Schnittdarstellung der erfindungsgemässen Ölabscheide- und Wiederaufbereitungseinrichtung. Hierbei sind insbesondere die Blende 2 des Gasentölelementes, sowie die Steckhalterung durch die Halterungswände 19 zu sehen; ausserdem die einzelnen Teile des Gehäuses der Ölabscheide- und Wiederaufbereitungseinrichtung 14: die Seitenwand 15, die Deckenwand 16, die Bodenwand 17 und die Aussenwände 18. Weiterhin sind die untere Kammer 20, die Durchtrittsöffnung 24, der Gehäuseabschnitt 25, die obere Kammer 21 und der Trennboden 22 zu sehen, sowie der Ölstand 30. Fig. 4 shows a side sectional view of the oil separation and reprocessing device according to the invention. In particular, the cover 2 of the gas separator and the plug-in holder can be seen through the holder walls 19; also the individual parts of the housing of the oil separation and reprocessing device 14: the side wall 15, the top wall 16, the bottom wall 17 and the outer walls 18. Furthermore, the lower chamber 20, the passage opening 24, the housing section 25, the upper chamber 21 and the separating floor 22 can be seen, as well as the oil level 30.
Fig. 5A zeigt eine Schnittdarstellung des erfindungsgemässen Gasentölelements 1 mit eingesetzter Blende 2, Einlassstück 28 und Filterelement 29. Die Blende 2 befindet sich bevorzugt auf der Eintrittsseite des Gas-Öl-Gemisches in die Ölabscheide- und Wiederaufbereitungseinrichtung. Die Blende 2 kann wie hier gezeigt als extra Bauteil ausgeführt sein, die vorzugsweise mittels Formschluss am Gasentölelement 1 befestigt ist. Es sind auch kraft- und stoffschlüssige Verbindungen denkbar. Entscheidend ist die Druckerhöhung innerhalb der Ölabscheide- und Wiederaufbereitungseinrichtung. Alternativ kann das Einlassstück 28 des Gasentölelementes so gewählt werden, dass dieses bereits eine Querschnittsverengung aufweist. Fig. 5A shows a sectional view of the gas separator 1 according to the invention with an inserted aperture 2, inlet piece 28 and filter element 29. The aperture 2 is preferably located on the inlet side of the gas-oil mixture into the oil separation and reprocessing device. The aperture 2 can be designed as an extra component, as shown here, which is preferably attached to the gas separator 1 by means of a positive fit. Force-locking and material-locking connections are also conceivable. The pressure increase within the oil separation and reprocessing device is crucial. Alternatively, the inlet piece 28 of the gas separator can be selected so that it already has a cross-sectional constriction.
Fig. 5B zeigt eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemässen Gasentölelements 1 mit Einlassstück 28, Filterelement 29 und eingesetzter Blende 2, die sich bevorzugt auf der Eintrittsseite des Gas-Öl-Gemisches in die Ölabscheide- und Wiederaufbereitungseinrichtung befindet. Fig. 5B shows a perspective view of the gas deoiling element 1 according to the invention with inlet piece 28, filter element 29 and inserted aperture 2, which is preferably located on the inlet side of the gas-oil mixture into the oil separation and reprocessing device.
Zum Schluss sei nochmals darauf hingewiesen, dass die hier beispielhaft beschriebenen Ausführungsformen nur Realisierungsmöglichkeiten der erfindungsgemässen Ideen darstellen und keinesfalls als limitierend angesehen werden sollen. Der Fachmann wird verstehen, dass noch andere Implementierungen der Erfindung und weitere Elemente möglich sind, ohne dass die wesentlichen Merkmale der Erfindung vernachlässigt werden. Bezugszeichenliste Finally, it should be pointed out again that the embodiments described here by way of example only represent possible implementations of the inventive ideas and should not be viewed as limiting in any way. The person skilled in the art will understand that other implementations of the invention and further elements are possible without neglecting the essential features of the invention. List of reference symbols
00 Ölstand bei Pumpenstart 00 Oil level at pump start
01 Ölstand im Elektromotor im Betrieb 01 Oil level in the electric motor during operation
1 Gasentölelement 1 gas separator
2 Blende 2 aperture
3 Ölabscheide- und Wiederaufbereitungseinrichtung 3 Oil separation and recycling facility
4 ölgeschmierte Drehschieber-Vakuumpumpe 4 oil-lubricated rotary vane vacuum pump
5 Pumpstufe 5 pumping levels
6 Öffnung 6 Opening
7 Abgasdeckel 7 Exhaust cover
8 Drehschieberraum 8 Rotary valve chamber
9 Drehschieberrotor 9 Rotary vane rotor
12 Elektromotor 12 Electric motor
13 Förderkammer 13 Conveying chamber
14 Gehäuse der Ölabscheide- und Wiederaufbereitungseinrichtung14 Housing of the oil separation and reprocessing device
15 Seitenwand 15 Side wall
16 Deckenwand 16 Ceiling wall
17 Bodenwand 17 Floor wall
18 Aussenwand 18 Exterior wall
19 Halterungswand 19 Support wall
20 untere Kammer 20 lower chamber
21 obere Kammer 21 upper chamber
22 Trennboden 22 Divider
23 Gleitlager 23 plain bearings
24 Durchtrittsöffnung 24 Passage opening
25 Gehäuseabschnitt 25 Housing section
26 Seitenwand 26 Side wall
27 Verschlussdeckel 27 Cover
28 Einlassstück 28 Inlet piece
29 Filterelement 29 Filter element
30 Ölstand 30 Oil level

Claims

Ansprüche Gasentölelement (1 ) dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Querschnittsverengung im Bereich des Eintritts des Gas-Öl-Gemisches in das Gasentölelement befindet. Gasentölelement (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsverengung durch eine Blende (2) erzielt wird, die sich im Bereich des Eintritts des Gas-Öl-Gemisches in das Gasentölelement befindet. Gasentölelement nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsverengung bevorzugt zu einer Verkleinerung des Durchmessers des Gasentölelementes auf 40% bis 75% des Ausgangswertes, besonders bevorzugt auf 45% bis 70% des Ausgangswertes, ganz besonders bevorzugt auf 50% des Ausgangswertes, führt. Gasentölelement nach nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasentölelement und die Blende einstückig ausgebildet sind. Ölabscheide- und Wiederaufbereitungseinrichtung (3) zum Abscheiden von Öltröpfchen aus einem Gas enthaltend ein Gasentölelement (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass das Gasentölelement ein Gasentölelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 -4 ist. Ölgeschmierte Drehschieber-Vakuumpumpe (4) mit einer Pumpstufe (5), aufweisend einen Drehschieberraum (8) und einen Drehschieberrotor (9) in einem Gleitlager (23), und mit einer Ölabscheide- und Wiederaufbereitungseinrichtung (3), wobei in der Ölabscheide- und Wiederaufbereitungseinrichtung (3) eine Trennung von Gas und Öl erfolgt, insbesondere von Luft und Öl, bevorzugt durch ein Gasentölelement (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass das Gasentölelement (1 ) ein Gasentölelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 -4 ist. Ölgeschmierte Drehschieber-Vakuumpumpe (4) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass diese zur Erzeugung eines Vakuums im Bereich von Enddruck bis 50 mbar, insbesondere im Bereich von Enddruck bis 15 mbar, eingesetzt wird. Verfahren zum Betreiben einer ölgeschmierten Drehschieber-Vakuumpumpe (4) nach Anspruch 6 und/oder 7. Verfahren zum Austausch des Gasentölelementes (1 ) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 -4 in einer ölgeschmierten Drehschieber- Vakuumpumpe (4). Verwendung einer Querschnittsverengung in einem Gasentölelement (1 ) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 -4 zur Erhöhung der Lebensdauer des Gleitlagers (23) in einer ölgeschmierten Drehschieber- Vakuumpumpe (4). Verwendung einer Blende (2) in einem Gasentölelement (1 ) nach einem oder mehreren der Ansprüche 2-4 zur Erhöhung der Lebensdauer des Gleitlagers (23) in einer ölgeschmierten Drehschieber-Vakuumpumpe (4). Verwendung eines Gasentölelementes (1 ) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 -4 in einer ölgeschmierten Drehschieber-Vakuumpumpe (4) zur Erhöhung der Lebensdauer des Gleitlagers (23). Claims Gas deoiling element (1), characterized in that a cross-sectional constriction is located in the region of the entry of the gas-oil mixture into the gas deoiling element. Gas deoiling element (1) according to claim 1, characterized in that the cross-sectional constriction is achieved by an aperture (2) which is located in the region of the entry of the gas-oil mixture into the gas deoiling element. Gas deoiling element according to claim 1 and/or 2, characterized in that the cross-sectional constriction preferably leads to a reduction in the diameter of the gas deoiling element to 40% to 75% of the initial value, particularly preferably to 45% to 70% of the initial value, very particularly preferably to 50% of the initial value. Gas deoiling element according to one or more of claims 1-3, characterized in that the gas deoiling element and the aperture are formed in one piece. Oil separation and reprocessing device (3) for separating oil droplets from a gas containing a gas deoiling element (1), characterized in that the gas deoiling element is a gas deoiling element according to one or more of claims 1 - 4. Oil-lubricated rotary vane vacuum pump (4) with a pump stage (5) comprising a rotary vane chamber (8) and a rotary vane rotor (9) in a sliding bearing (23), and with an oil separation and reprocessing device (3), wherein in the oil separation and reprocessing device (3) a separation of gas and oil is carried out, in particular of air and oil, preferably by a gas de-oiling element (1), characterized in that the gas de-oiling element (1) is a gas de-oiling element according to one or more of claims 1 - 4. Oil-lubricated rotary vane vacuum pump (4) according to claim 6, characterized in that it is used to generate a vacuum in the range from final pressure to 50 mbar, in particular in the range from final pressure to 15 mbar. Method for operating an oil-lubricated rotary vane vacuum pump (4) according to claim 6 and/or 7. Method for replacing the gas de-oiling element (1) according to one or more of claims 1 - 4 in an oil-lubricated rotary vane vacuum pump (4). Use of a cross-sectional constriction in a gas de-oiling element (1) according to one or more of claims 1 - 4 to increase the service life of the plain bearing (23) in an oil-lubricated rotary vane vacuum pump (4). Use of a diaphragm (2) in a gas separator (1) according to one or more of claims 2-4 to increase the service life of the plain bearing (23) in an oil-lubricated rotary vane vacuum pump (4). Use of a gas separator (1) according to one or more of claims 1-4 in an oil-lubricated rotary vane vacuum pump (4) to increase the service life of the plain bearing (23).
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4164384A (en) * 1976-06-15 1979-08-14 Barmag Barmer Maschinenfabrik Ag Rotary vane vacuum pump with filter means for inlet
US4360326A (en) * 1979-02-08 1982-11-23 Volkswagenwerk Ag Oil lubricated vacuum pump including an oil separator disposed adjacent of its suction opening
US6190149B1 (en) * 1999-04-19 2001-02-20 Stokes Vacuum Inc. Vacuum pump oil distribution system with integral oil pump
US20220099093A1 (en) * 2019-03-06 2022-03-31 Gebr. Becker Gmbh Oil-lubricated rotary vane vacuum pump
WO2022078591A1 (en) 2020-10-14 2022-04-21 Busch Produktions Gmbh Adapter element and retaining device for an air/oil separator of a vacuum pump

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4164384A (en) * 1976-06-15 1979-08-14 Barmag Barmer Maschinenfabrik Ag Rotary vane vacuum pump with filter means for inlet
US4360326A (en) * 1979-02-08 1982-11-23 Volkswagenwerk Ag Oil lubricated vacuum pump including an oil separator disposed adjacent of its suction opening
US6190149B1 (en) * 1999-04-19 2001-02-20 Stokes Vacuum Inc. Vacuum pump oil distribution system with integral oil pump
US20220099093A1 (en) * 2019-03-06 2022-03-31 Gebr. Becker Gmbh Oil-lubricated rotary vane vacuum pump
WO2022078591A1 (en) 2020-10-14 2022-04-21 Busch Produktions Gmbh Adapter element and retaining device for an air/oil separator of a vacuum pump

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