DE19526321A1 - Ölgedichtete Drehschiebervakuumpumpe mit Ölpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine ölgedichtete Dreh­ schiebervakuumpumpe mit einer Ölpumpe, deren Schöpfraum mit Zuführungen für Öl und Gas ausgerüstet ist. Durch die Beladung des Öls mit Gas, vorzugsweise Luft, wird eine Reduzierung der Betriebsgeräusche der Vakuumpumpe erreicht.

Eine Drehschiebervakuumpumpe mit den Merkmalen des Ober­ begriffs des Patentanspruchs 1 ist aus der DE-A-39 22 417 bekannt. Die Zuführungen für Gas und Öl in den Förder­ raum der Ölpumpe nach dem Stand der Technik sind derart angeordnet, daß die Ölpumpe zunächst nur Luft und dann nur Öl ansaugt. Dieses wird dadurch erreicht, daß der Abstand zwischen den Ansaugöffnungen für Luft einerseits und Öl andererseits so groß bemessen ist, daß die An­ saugöffnung für Öl erst dann freigegeben wird, wenn der nächst folgende Schieber das umlaufende Fördervolumen be­ reits von der Luftansaugöffnung getrennt hat. Ein gleichzeitiges Ansaugen von Luft und Öl ist nicht mög­ lich. Die vorbekannte Lösung setzt deshalb die Verwen­ dung einer Ölpumpe mit mindestens drei gleichmäßig über den Umfang verteilten Schiebern voraus. Nur dadurch ist sichergestellt, daß auch in der Anlaufphase der Pumpe Öl angesaugt wird. Ohne Ölversorgung würde nach kurzer Zeit sowohl die Ölpumpe als auch die mit Öl zu versorgende Drehschiebervakuumpumpe Schaden nehmen. Eine als Dreh­ schieberpumpe mit drei Schiebern ausgebildete Ölpumpe ist aufwendig und damit kostspielig. Weiterhin kann auf die Menge der angesaugten Luft bzw. des angesaugten Öls nur mit Hilfe von Düsen Einfluß genommen werden, bei de­ nen die Gefahr der Verstopfung besteht.

Aus der EU-A-474066 ist es bekannt, das einer ebenfalls als Drehschieberpumpe ausgebildeten Ölpumpe zugeführte Gas und Öl vor dem Eintritt in die Ölpumpe zu mischen. Dazu wird eine Venturi-Düse verwendet. Im Bereich der Venturi-Düse sind der Luftstrom und der Ölstrom parallel gerichtet. Dadurch entsteht ein Druckabfall, so daß sich das Öl mit den mitgerissenen Gasen belädt. Auch diese Lösung ist insbesondere wegen der Verwendung der Ven­ turi-Düse technisch relativ aufwendig.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ölgedichtete Vakuumpumpe der eingangs erwähnten Art derart zu gestalten, daß ihre Versorgung mit einem Gas- Ölgemisch besonders einfach ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Bei einer Vakuumpumpe nach der Erfindung ist es nicht mehr erfor­ derlich, als Drehschieberpumpen ausgebildete Ölpumpen und/oder von der Ölpumpe unabhängige Mittel zur Vermi­ schung von Öl und Luft einzusetzen. Dadurch, daß zu­ nächst Öl und dann gleichzeitig Luft und Öl angesaugt wird, tritt eine wirksame Vermischung von Gas und Öl be­ reits in der Ölpumpe ein. Das Ansaugen von zunächst Öl und dann sowohl Öl als auch Luft erfolgt in ein- und dasselbe Fördervolumen. Mit Drehschiebern ausgerüstete Ölpumpen, deren Fördervolumina die Ansaugöffnungen von Luft und Gas stets getrennt halten müssen, sind nicht mehr erforderlich. Ein besonderer Vorteil besteht noch darin, daß über die Winkellage der Ansaugöffnung für Luft der angesaugte Luftanteil bestimmt werden kann. Auf den Einsatz von Düsen zum Zwecke einer Einflußnahme auf die Luft-/Öl-Anteile im geförderten Gemisch kann ver­ zichtet werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand eines in den Fig. 1 und 2 dargestellten Aus­ führungsbeispieles erläutert werden.

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbei­ spiel für eine Drehschiebervakuumpumpe nach der Erfindung und

Fig. (2 eine Draufsicht auf ein Lagerstück, in das die Ölpumpe eingelassen ist.

Die dargestellte Pumpe 1 umfaßt die Baugruppen Gehäuse 2, Rotor 3 und Antriebsmotor 4.

Das Gehäuse 2 hat im wesentlichen die Form eines Topfes mit einer äußeren Wandung 5, mit dem Deckel 6, mit einem Innenteil 7 mit den Schöpfräumen 8, 9 sowie der Lager­ bohrung 11, mit der Endscheibe 12 und dem Lagerstück 13, welche die Schöpfräume 8, 9 stirnseitig abschließen. Die Achse der Lagerbohrung 11 ist mit 14 bezeichnet. Zwi­ schen äußerer Wandung 5 und Innenteil 7 befindet sich der Ölraum 17, der während des Betriebs der Pumpe teil­ weise mit Öl gefüllt ist. Zur Kontrolle des Ölstandes sind im Deckel 6 zwei Ölaugen 18, 19 (maximaler, minima­ ler Ölstand) vorgesehen. Öleinfüll- und Ölablaßstutzen sind nicht dargestellt. Mit 20 ist der Ölsumpf bezeich­ net.

Innerhalb des Innenteils 7 befindet sich der Rotor 3. Er ist einteilig ausgebildet und weist zwei stirnseitig an­ geordnete Ankerabschnitte 21, 22 und einen zwischen den Ankerabschnitten 21, 22 befindlichen Lagerabschnitt 23 auf. Die Ankerabschnitte 21, 22 sind mit Schlitzen 24, 25 für zwei Schieber 26, 27 ausgerüstet. Die Darstellung nach Fig. 1 ist so gewählt, daß die jeweiligen Schie­ berzwischenräume 28, 29 in der Zeichnungsebene liegen. Die. Schieberschlitze 25, 26 sind jeweils von der zugehö­ rigen Stirnseite des Rotors her eingefräst, so daß in einfacher Weise exakte Schlitzabmessungen erreicht wer­ den können. Der Lagerabschnitt 23 liegt zwischen den An­ kerabschnitten 21, 22. Lagerabschnitt 23 und Lagerboh­ rung 11 bilden die einzige Lagerung des Rotors.

Der Ankerabschnitt 22 und der zugehörige Schöpfraum 9 haben einen größeren Durchmesser als der Ankerabschnitt 21 mit dem Schöpfraum 8. Ankerabschnitt 22 und Schöpf­ raum 9 bilden die Hochvakuumstufe. Während des Betriebs steht der Einlaß der Hochvakuumstufe 9, 22 mit dem An­ saugstutzen 30 in Verbindung. Der Auslaß der Hochvakuum­ stufe 9, 22 und der Einlaß der Vorvakuumstufe 8, 21 ste­ hen über die Gehäusebohrung 31 in Verbindung, die sich parallel zu den Achsen der Schöpfräume 8, 9 erstreckt. Der Auslaß der Vorvakuumstufe 8, 21 mündet in den Ölraum 17. Dort beruhigen sich die ölhaltigen Gase und verlas­ sen die Pumpe 1 durch den Auslaßstutzen 33. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Einlaß- und Auslaßöffnun­ gen der beiden Pumpenstufen in Fig. 1 nicht dargestellt. Das Gehäuse 2 der Pumpe ist zweckmäßig aus möglichst we­ nigen Teilen aufgebaut. Zumindest die die beiden Schöpf­ räume 8, 9 und den Ölraum 17 umfassenden Wandungsab­ schnitte 5, 7 sollten einstückig ausgebildet sein.

Koaxial mit der Achse 14 der Lagerbohrung 11 ist das La­ gerstück 13 mit einer Bohrung 35 für einen Rotorantrieb ausgerüstet. Dieses kann unmittelbar die Welle 35 des Antriebsmotors 4 sein. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen der freien Stirnseite der Antriebswelle 36 und dem Rotor 3 ein Kupplungsstück 37 vorgesehen. Die Art und Weise der Kopplung des Kupp­ lungsstückes 37 mit der Antriebswelle 36 einerseits und mit dem Rotor andererseits ist im einzelnen nicht be­ schrieben. Sie ist in der DE-A-43 25 285 näher erläu­ tert.

Die dargestellte Pumpe ist mit einer Ölpumpe ausgerü­ stet. Diese besteht aus dem in das Lagerstück 13 von der Motorseite her eingelassenen Schöpfraum 45 mit dem darin rotierenden ovalen Exzenter 46. Dem Exzenter liegt ein Sperrschieber 47 an, der unter dem Druck der Spiralfeder 48 steht. Der Exzenter 46 der Ölpumpe ist Bestandteil des Kupplungsstückes 37. Er ist entweder fest oder form­ schlüssig - nur mit axialem Spiel - mit dem Kupplungs­ stück 37 verbunden.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel mit der Ölpumpe 45, 46 ist das Lagerstück 13 auf seiner dem Motor 4 zu­ gewandten Seite mit einer kreisförmigen Aussparung 58 ausgerüstet, in der sich eine Scheibe 59 befindet. Diese wird vom Gehäuse 61 des Antriebsmotors 4 in ihrer Position gehalten. Sie ist mit einer zentralen Bohrung 62 ausgerüstet, die von der Welle 36 des Antriebsmotors 4 durchsetzt ist. Außerdem hat die Scheibe 59 die Auf­ gabe, den Schöpfraum 45 der Ölpumpe 45, 46 zu begrenzen.

Der Ölpumpe 45, 46 wird über einen ersten Kanal 64 Luft aus dem Ölraum 17 und einen zweiten Kanal 65 Öl aus dem Ölsumpf 20 zugeführt. Das die Ölpumpe verlassende Luft- Öl-Gemisch tritt in den Kanal 66 ein, der in die Lager­ bohrung 11 (Mündung 67) mündet. In Höhe der Mündung 67 ist der Lagerzapfen 23 mit einer durchgehenden Radial­ bohrung 68 versehen, von dem eine Axial-Bohrung 69 mit einer Düse 70 in Richtung Schieberzwischenraum 28 ab­ zweigt. Die Lage der Mündung 67 des Kanals 66 einerseits und der Mündung der Radialbohrung 68 im Lagerzapfen 23 andererseits ist so gewählt, daß Öl aus dem Kanal 66 nur dann kurzzeitig in die Bohrung 68 eintreten kann, wenn die Schieber 26 ihre T-Stellung einnehmen. Durchsetzt die Radialbohrung 68 den Lagerzapfen 23 vollständig, sind zwei Mündungen vorhanden, so daß jedesmal, wenn die Schieber ihre T-Stellung einnehmen, eine Verbindung zur Ölpumpe 45, 46 hergestellt wird. Bei jeder Umdrehung des Rotors 3 nehmen die Schieber 26 zweimal diese T-Stellung ein. In dieser Stellung hat der Schieberzwi­ schenraum 28 sein kleinstes Volumen. Das über die Düse jeweils kurzzeitig in den Schieberzwischenraum 28 einge­ spritzte Öl-Luft-Gemisch strömt durch den Schieberzwi­ schenraum 28 hindurch und gelangt drucklos in den Schöpfraum 8. Dazu ist die Innenseite des Deckels 12 mit einer Nut 71 ausgerüstet, welche sich vom Schieberzwi­ schenraum 28 bis in den Schöpfraum 8 erstreckt. Um si­ cherzustellen, daß der Schieberzwischenraum 28 ständig mit dem Schöpfraum 8 in Verbindung steht, ist die freie Stirnseite des Ankerabschnittes 21 zusätzlich mit einer zentralen Eindrehung 72 ausgerüstet.

Ist die erfindungsgemäße Vakuumpumpe eine einstufige Pumpe, dann strömt der maßgebliche Anteil des Öl-Luft- Gemisches über die Bohrungen 66, 68, 69 und den Schie­ berzwischenraum 28 in den Schöpfraum 8 und gelangt von dort aus in den Ölraum 17 zurück. Nur ein sehr kleiner Teil des Öls gelangt in den Lagerspalt zwischen Lager­ bohrung 11 sowie Lagerzapfen 23 und versorgt diese Lage­ rung mit Schmieröl. Sie durchströmt den Lagerspalt und gelangt dann ebenfalls in den Schöpfraum 8. Ist die Va­ kuumpumpe - wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 dargestellt - zweistufig ausgebildet, tritt ein dritter Öl-Luft-Teilstrom in den Lagerspalt der Lagerung 11, 23 in Richtung Hochvakuumpumpenstufe 9, 22 ein. Würde das Öl-Luft-Gemisch in die Hochvakuumstufe gelangen, dann würde die im Öl enthaltene Luft das Enddruckverhalten der Vakuumpumpe beeinträchtigen. Auf dem Weg von der Mündung 67 des Kanals 66 bis zum Schöpfraum 9 der Hoch­ vakuumstufe findet deshalb ein Entgasungsschritt statt. Dazu ist der Lagerzapfen 23 mit einer umlaufenden Nut 74 ausgerüstet, in deren Höhe eine Bohrung 75 mündet, die mit dem Zwischenvakuum (Bohrung 31) in Verbindung steht.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf das Lagerstück 13. In das Lagerstück 13 ist der kreisrunde Schöpfraum 45 der Ölpumpe eingelassen. Im Schöpfraum befindet sich ein oval gestalteter Rotor 46, dem der Sperrschieber 47 von unten anliegt. Die Drehrichtung ist durch einen Pfeil gekennzeichnet. In das sein Volumen vergrößernde Förder­ volumen (rechts vom Sperrschieber 47) mündet zunächst eine Ölzuführung 81. Diese ist als Nut in der Oberfläche des Lagerstückes 13 ausgebildet und erstreckt sich von der Mündung des Ölzuführungskanals 65 (Fig. 1) bis in den Schöpfraum 45. Über eine seitlich abzweigende Nut 82 steht sie mit der Rückseite des Sperrschiebers 47 in Verbindung, versorgt diesen mit Schmieröl und bewirkt eine Druckentlastung im Sperrschieberschlitz.

Um den Winkel α versetzt mündet eine Luftzuführung 83 in den Schöpfraum 45. Auch diese ist als Nut ausgebildet und steht mit dem Luftzuführungskanal 64 (Fig. 1) in Verbindung.

Das angesaugte Öl-Luft-Gemisch wird vom jeweiligen För­ dervolumen zum Auslaß 84 gefördert. Dieser wird gebildet von einer Nut, die mit dem Kanal 66 (Fig. 1) in Verbin­ dung steht.

Von der Größe des Winkels α (azinutaler Abstand der Luftzuführung von der Ölzuführung) hängt der Anteil der Luft im Öl-Luft-Gemisch ab. Durch Veränderung des Win­ kels α kann auf diesen Anteil Einfluß genommen werden. Die Größe des Winkels α liegt zwischen 5° und 90°, vor­ zugsweise 30-40. Wesentlich ist, daß - dieses gilt auch für anders als dargestellt gestaltete Rotoren - während eines maßgeblichen Teils der Ansaughase sowohl Öl als auch Luft angesaugt wird.

Claims (8)

1. Ölgedichtete Drehschiebervakuumpumpe (1) mit einem Rotor (3) und mit einer Ölpumpe (45, 46), deren Schöpfraum mit Zuführungen (64, 65) für Gas und Öl ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der Zuführungen (64, 65) für Gas und Öl so gewählt ist, daß in das umlaufende Fördervolumen der Ölpumpe (45, 46) zunächst nur Öl und danach so­ wohl Öl als auch Luft angesaugt wird.

2. Drehschiebervakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölpumpe (45, 46) einen Ro­ tor (46) und einen dem Rotor anliegenden Sperr­ schieber (47) umfaßt.

3. Drehschiebervakuumpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (46) die Form einer Ellipse hat.

4. Drehschiebervakuumpumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölpumpe (45, 46) in die Drehschieberpumpe integriert ist und daß sie mit der Antriebswelle (36) für den Rotor (3) gekop­ pelt ist.

5. Drehschiebervakuumpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schöpfraum (45) der Ölpumpe (45, 46) antriebsseitig in ein Lagerstück (13) ein­ gelassen ist und daß eine dem Lagerstück (13) auf­ liegende Scheibe (59) eine der Schöpfraumwandungen bildet.

6. Drehschiebervakuumpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerstück (13) und/oder die Scheibe (59) mit Nuten (81 bis 84) ausgerüstet sind, die in den Schöpfraum (45) der Ölpumpe (45, 46) münden.

7. Drehschiebervakuumpumpe nach Anspruch 2 und An­ spruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Öl füh­ rende Nut (81) über eine Abzweigung (82) mit dem Sperrschieberschlitz in Verbindung steht.

8. Drehschiebervakuumpumpe nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aus­ laß (84) der Ölpumpe (45, 46) über Kanäle (66, 68, 69) im Gehäuse und in einem Lagerstück (23) mit dem Schieberzwischenraum (28) in Verbindung steht.