DE10021454C2 - Vorrichtung zum Fördern feuchter Gase - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mehrstufige Vorrichtung zum Fördern feuchter Gase, mit mehreren Förderpumpen, die jeweils einen, in einem Förderraum oszillierenden Verdränger aufweisen und über jeweils einen Verbindungskanal einander nachgeschaltet sind, sowie mit einer Belüftungseinrichtung, die wenigstens einen Belüftungskanal hat, wobei der Belüftungskanal in einem einander nachgeschaltete Förderpumpen miteinander verbindenden Verbindungs­ kanal mündet.

In der nachveröffentlichten Voranmeldung DE 198 51 680 der Anmelderin ist bereits eine Vorrichtung beschrieben, die zum Fördern feuchter Gase zumindest eine Förderpumpe hat. Jede dieser Förderpumpen weist einen Verdränger auf, der in einem Förderraum oszilliert. Um die im gasförmigen Fördermedium enthaltene Flüssigkeit kondensieren, das Fördervolumen reduzieren und die beispielsweise zum Evakuieren einer Vakuumkammer benötigte Zeit möglichst klein halten zu können, ist der Pumpenkopf dieser Förderpumpe zwangsgekühlt. Zumindest eine Förderpumpe weist eine Belüftungseinrichtung mit einem Belüftungs­ kanal auf, der im Bereich des Förderraums mündet. In diesem Belüftungskanal ist ein Belüftungsventil zwischengeschaltet, das bedarfsweise und unabhängig von der Hubstellung des Verdrängers während des Betriebs der Förderpumpe betätigbar ist.

Beim Betätigen des Belüftungsventils wird in der Förderpumpe eine zielgerichtete Strömung mit einer ausreichend hohen Strömungs­ geschwindigkeit aufgebaut, um die im Förderraum bislang ver­ bliebenen Flüssigkeitströpfchen mitzureißen.

Durch die Kondensation der im Fördermedium enthaltenen Feuchtigkeit erfolgt eine drastische Volumenverkleinerung, womit sich schnelle Pumpzeiten und hohe Pumpleistungen erzielen lassen. Mit Hilfe der in den Förderpumpen vorgesehenen Belüftungseinrichtung kann eine schnelle und zielgerichtete Trocknung der gegebenenfalls auch mehrstufigen Fördervorrichtung erreicht werden, wodurch die Verkürzung der Evakuierungszeit noch zusätzlich begünstigt und das erreichbare Endvakuum maßgeblich reduziert werden kann. Nach­ teilig ist jedoch, daß die Vorrichtung gemäß DE 198 51 680 spezielle Förderpumpen erfordert, in deren Pumpenkopf der im Förderraum mündende Belüftungskanal eingearbeitet ist. Dies kann einen eventuell nicht unerheblichen Mehraufwand mit sich bringen.

Aus der DE 198 31 123 A1 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung bekannt, beider einander nachfolgende Pumpstufen über einen als Zwischenvaku­ umraum bezeichneten Verbindungskanal miteinander Verbunden sind. Die vorbekannte Vorrichtung weist eine Belüftungseinrichtung mit einem ersten Belüftungskanal auf, der in dem die einander nachgeschalteten Verdrängerpumpen miteinander verbindenden Verbindungskanal mündet. Mit Hilfe dieses ersten Belüftungskanals wird ein stetiger Gasballast in den Verbindungskanal eingebracht, der anschließend über einen zweiten Belüftungskanal in den Schöpfraum der ersten Pumpstufe weitergeleitet wird. Über diese Belüftungs- oder Gasballasteinrichtung erfolgt eine ständige Luftzumischung in den Schöpfraum der ersten Pumpstufe, wobei der Druck in dieser ersten Pumpstufe über Drosselstellen in den Belüftungskanälen so eingestellt ist, daß kein Kondensat entsteht. Es versteht sich aber, daß eine derartige, ständige Luftzumischung den Saugdruck dieser vorbekannten mehrstufigen Fördervorrichtung nicht unwesentlich reduziert.

Aus der WO 98 39 570 A1 ist eine mehrstufige Fördereinrichtung bekannt, bei welcher die Schöpfräume zweier benachbarter Pumpstufen ohne Zwischenschaltung weiterer Ventile direkt über einen Verbindungskanal miteinander verbunden sind. In diesen Verbindungs­ kanal mündet ein Belüftungskanal, durch den ein Ballast- oder Spülgas zugemischt werden kann. Da der Belüftungskanal ohne ein Ventil ausgebildet und daher ständig offen ist, sind die Pumpstufen im Gehäuseinnenraum eines äußeren Pumpengehäuses angeordnet. Das die Pumpstufen dicht umschließende äußere Pumpengehäuse weist einen Gasballast- oder Spülgaseinlaß auf, der ein Sperrventil und eine Drossel umfaßt. Während sich bei geschlossenem Sperrventil im Gehäuseinnenraum des Pumpengehäuses ein Vakuum einstellt, das ein Entweichen des Fördergases durch Lecks in den Pumpstufen verhindert, sorgt die Drossel bei demgegenüber geöffnetem Ventil für die Aufrechterhaltung eines Unterdrucks im Gehäuseinnenraum, der einer Verschlechterung des Saugdrucks dieser Fördereinrichtung entgegen­ wirkt.

Es besteht daher insbesondere die Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die sich auch bei einem hohen Feuchtigkeitsanteil des Fördermediums durch eine große Förderleistung auszeichnet, ohne daß diese Fördervorrichtung spezielle Förderpumpen und einen entsprechend hohen Herstellungsaufwand erfordert.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht bei der Fördervorrichtung der eingangs erwähnten Art insbesondere darin, daß in den Belüftungskanal ein Belüftungsventil zwischengeschaltet ist, welches Belüftungsventil bedarfsweise und unabhängig von der Hubstellung der Verdränger betätigbar ist, und daß das Auslaßventil der dem Verbindungskanal vorgeschalteten Förderstufe gleichzeitig als Rückschlagventil ausgestaltet ist, welches beim Öffnen des Belüftungsventils schlagartig schließt.

In den Belüftungskanal der erfindungsgemäßen Fördervorrichtung ist ein Belüftungsventil zwischengeschaltet, das bedarfsweise und unabhängig von der Hubstellung der Verdränger betätigbar ist. Wird dieses Belüftungsventil bei Bedarf stoßweise geöffnet, schließt sich schlagartig das Auslaßventil der dem Verbindungskanal vorgeschalteten Förderstufe. Dieses Auslaßventil wirkt somit gleichzeitig auch als Rückschlagventil, das einen unerwünschten Abbau des erreichten Vakuums effektiv verhindert. Durch das stoßweise Belüften der erfindungsgemäßen Fördervorrichtung wird in der Förderpumpe der dem Verbindungskanal nachfolgenden Förderstufe eine zielgerichtete Strömung mit ausreichend hoher Strömungsgeschwindig­ keit aufgebaut, um die im Förderraum insbesondere dieser Förderpumpe bislang verbliebenen Flüssigkeits- und Kondensattropfen mitzureißen. Die erfindungsgemäße Fördervorrichtung zeichnet sich auch bei einem hohen Feuchtigkeitsanteil des Fördermediums durch eine große Förderleistung aus, ohne daß diese Fördervorrichtung spezielle Förderpumpen und einen entsprechend hohen Herstellungs- und Konstruktionsaufwand erfordert.

Das Belüften der Fördervorrichtung kann während ihres Betriebes einmal oder mehrmals zeitlich versetzt beispielsweise nach bestimmten Kondensationszeiten oder bei verschiedenen Druckstufen in einer mittels der Fördervorrichtung zu evakuierenden Kammer erfolgen. Durch das Belüften der Fördervorrichtung wird in der Förderpumpe der dem Belüftungskanal nachfolgenden Förderstufe eine zielge­ richtete Strömung mit einer ausreichend hohen Strömungsgeschwindig­ keit aufgebaut, um die im Förderraum insbesondere dieser Förderpumpe bislang verbliebenen Flüssigkeits- und Kondensattropfen mitzureißen. Da beim Öffnen des Belüftungsventils gleichzeitig das Auslaßventil der dem Belüftungskanal vorgeschalteten Förderstufe schlagartig schließt, kann das Belüftungs- bzw. Trocknungsgas nur eine Richtung nehmen, während das in den vorgeschalteten Förderstufen und insbesondere in der zu evakuierenden Kammer bereits erreichte Vakuum im wesentlichen erhalten bleibt. Da der Belüftungskanal lediglich in dem Verbindungskanal zwischen zwei Förderpumpen mündet und da für den Belüftungskanal keine speziell ausgestaltete Förderpumpe erforderlich ist, kann der Herstellungs- und Konstruktionsaufwand bei der erfindungsgemäßen Fördervorrichtung wesentlich reduziert werden.

Dabei ist es möglich, daß die Belüftungseinrichtung ein manuell oder motorisch über eine Steuereinrichtung betätigbares Belüftungs­ ventil aufweist.

Eine besonders vorteilhaft und leicht zu handhabende Ausführungsform gemäß der Erfindung sieht vor, daß die in Steuerverbindung mit dem Belüftungsventil stehende Steuereinrichtung ein Zeitglied und/oder einen Drucksensor hat, zum einmaligen oder mehrmaligen stoßweisen Betätigen des Belüftungsventils in Abhängigkeit von der Kondensa­ tionszeit und/oder in Abhängigkeit vorgegebener Druckstufen in einer mittels der Fördervorrichtung zu evakuierenden Kammer.

Die erfindungsgemäße Fördervorrichtung ist bei allen stark kondensathaltigen Anwendungen vorteilhaft einsetzbar. So ist beispielsweise vorgesehen, die zur ersten Stufe der erfindungsgemäßen Fördervorrichtung gehörende Förderpumpe saugseitig an einen Autoklaven oder an eine Vakuum-Trockenkammer und druckseitig an die Saugseite der zweiten Förderpumpe anzuschließen.

Der geringe Konstruktions- und Herstellungsaufwand wird noch zusätzlich begünstigt, wenn die in den einzelnen Stufen der Fördervorrichtung eingesetzten Förderpumpen handelsübliche Pumpen, insbesondere Membranpumpen, sind.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Ansprüchen sowie der Zeichnung. Die einzelnen Merkmale können je für sich oder zu mehreren bei einer Ausführungs­ form gemäß der Erfindung verwirklicht sein.

In der einzigen Figur ist eine hier zweistufig ausgebildete Fördervorrichtung 1 dargestellt, die zum Fördern feuchter und insbesondere kondensathaltiger Gase bestimmt ist. Die Förderrichtung 1 hat zwei Förderpumpen 2, 3, die jeweils einen, in einem Förderraum 4 oszillierenden Verdränger aufweisen. Die Förderpumpen 2, 3 sind hier als Membranpumpen und ihre Verdränger als Formmembranen 5 ausgebildet.

Die Förderpumpen 2, 3 sind über einen Verbindungskanal 6 einander nachgeschaltet. Dabei ist die die erste Förderstufe bildende Förderpumpe 2 saugseitig an einen Autoklaven, eine Vakuum- Trockenkammer oder dergleichen Vakuumkammer und druckseitig an die Saugseite der zweiten Förderpumpe 3 angeschlossen.

Die Fördervorrichtung 1 hat eine Belüftungsvorrichtung 7 mit einem Belüftungskanal 8, der im Verbindungskanal 6 zwischen erster und zweiter Pumpstufe mündet. In dem Belüftungskanal 8 ist ein Belüftungsventil 9 zwischengeschaltet. Um die Fördervorrichtung 1 bedarfsweise und unabhängig von der Hubstellung ihrer Förderpumpen 2, 3 belüften zu können, kann das Belüftungsventil 9 während des Betriebs der Fördereinrichtung 1 einmal oder in Zeitintervallen mehrmals stoßweise geöffnet werden.

Das Belüften der Fördervorrichtung 1 kann während ihres Betriebes einmal oder mehrmals zeitlich versetzt beispielsweise nach bestimmten Kondensationszeiten oder bei verschiedenen Druckstufen in einer mittels der Fördervorrichtung 1 zu evakuierenden Kammer erfolgen. Durch das Belüften der Fördervorrichtung 1 wird in der Förderpumpe 3 der dem Belüftungskanal 8 nachfolgenden Förderstufe eine zielgerichtete Strömung mit einer ausreichend hohen Strömungs­ geschwindigkeit aufgebaut, um die im Förderraum insbesondere dieser Förderpumpe 3 bislang verbliebenen Flüssigkeits- und Konden­ sattropfen mitzureißen. Da beim Öffnen des Belüftungsventils 9 gleichzeitig das Auslaßventil 10 der dem Belüftungskanal 8 vorgeschalteten Förderstufe 2 schließt, kann das Belüftungs- bzw. Trocknungsgas nur eine Richtung nehmen, während das in der vorgeschalteten Förderstufe 2 und insbesondere in der zu evakuieren­ den Kammer bereits erreichte Vakuum im wesentlichen erhalten bleibt.

Der Verbindungskanal 6 weist einen aus einer Rohr- oder einer Schlauchleitung 11 gebildeten Kanalabschnitt sowie jeweils einen, in den Pumpenköpfen der Förderpumpen 2, 3 zwischen der Schlauchleitung 11 und dem Auslaß- bzw. dem Einlaßventil 10, 12 befindlichen Kanalabschnitt 13, 14 auf.

Der Belüftungskanal 8 ist hier im Pumpenkopf der ersten Förderpumpe 2 angeordnet und mündet dort im abströmseitig hinter dem Auslaß­ ventil 10 angeordneten Kanalabschnitt 13. Es ist jedoch ein besonderer Vorteil des vorliegenden Erfindungsvorschlages, daß der Belüftungskanal 8 auch außerhalb der Pumpenköpfe der Förderpumpen 2, 3 geführt werden und in der Schlauchleitung 11 münden kann.

Da in der durch die Förderpumpe 3 gebildeten zweiten Förderstufe, die gegen Atmosphärendruck verdichtet, vor allem das Kondensat auftritt, ist die der Förderpumpe 3 zugeordnete Belüftungseinrichtung 7 ausreichend. Wird das Belüftungsventil 9 geöffnet, schließt automatisch das Auslaßventil 10 der ersten Förderpumpe 2, so daß keine Zeit- oder Leistungsverluste auftreten. Mittels der hier dargestellten Fördervorrichtung 1 können auch feuchte Gase gefördert werden, ohne daß durch ein künstliches Aufheizen der Förderpumpen 2, 3 einer Kondensatbildung entgegengewirkt werden müßte. Die hier dargestellte Förderrichtung 1 zeichnet sich auch bei einem hohen Feuchtigkeitsanteil des Fördermediums durch eine große Förderleistung aus, ohne daß diese Fördervorrichtung 1 spezielle Förderpumpen und einen entsprechend hohen Herstellungs- und Konstruktionsaufwand erfordert.

Claims (5)

1. Mehrstufige Vorrichtung (1) zum Fördern feuchter Gase, mit mehreren Förderpumpen (2, 3), die jeweils einen, in einem Förderraum oszillierenden Verdränger aufweisen und über je­ weils einen Verbindungskanal (6) einander nachgeschaltet sind sowie mit einer Belüftungseinrichtung (7), die wenigstens einen Belüftungskanal (8) hat, wobei der Belüftungskanal (8) in einem einander nachgeschaltete Förderpumpen (2, 3) miteinander verbindenden Verbindungskanal (6) mündet, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in den Belüftungskanal (8) ein Belüftungsventil (9) zwischengeschaltet ist, welches Belüftungsventil (9) bedarfsweise und unabhängig von der Hubstellung der Verdränger betätigbar ist und daß das Auslaßventil (10) der dem Verbin­ dungskanal (6) vorgeschalteten Förderstufe (2) gleichzeitig als Rückschlagventil ausgestaltet ist, welches beim Öffnen des Belüftungsventils (9) schlagartig schließt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungseinrichtung (7) ein manuell oder motorisch über eine Steuereinrichtung betätigbares Belüftungsventil (9) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in Steuerverbindung mit dem Belüftungsventil (9) stehende Steuereinrichtung ein Zeitglied und/oder einen Drucksensor hat, zum einmaligen oder mehrmaligen stoßweisen Betätigen des Belüftungsventils (9) in Abhängigkeit von der Kondensationszeit und/oder in Abhängigkeit vorgegebener Druckstufen in einer mittels der Fördereinrichtung (1) zu evakuierenden Kammer.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur ersten Stufe gehörende Förderpumpe (2) saugseitig an einen Autoklaven, an eine Vakuum-Trockenkam­ mer oder dergleichen Vakuumkammer und druckseitig an die Saugseite der zweiten Förderpumpe (3) angeschlossen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in den einzelnen Stufen der För­ dervorrichtung (1) eingesetzten Förderpumpen (2, 3) handels­ übliche Pumpen, insbesondere Membranpumpen, sind.