DE3444169A1

DE3444169A1 - Anordnung zur optimierung des betriebes von vakuumpumpenanlagen

Info

Publication number: DE3444169A1
Application number: DE19843444169
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl.-Phys. 2127 Rullstorf Bohn
Original assignee: Loewe Pumpenfabrik GmbH
Current assignee: Loewe Pumpenfabrik GmbH
Priority date: 1984-12-04
Filing date: 1984-12-04
Publication date: 1986-06-12

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Optimierung des
Betriebes von mit Wälzkolbenpumpen ausgerüsteten Vakuumpumpenanlagen.
Es ist bekannt beispielsweise zur Evakuierung von Behältern und zur Aufrechterhaltung einen größeren Unterdruckes in den Behältern Wälzkolbenpumpen zu verwenden, da diese wegen des Fehlens von Ventilen und etwa gegenüber Kolbenpumpen wegen des Fehlens des Kurbelbetriebes einfach im Aufbau und betriebssicher sind. Der Nachteil der Wälzkolbenpumpen besteht darin, daß sie beim Betrieb bei geringen Unterdrücken, also etwa bei Beginn der Evakuierung eines Behälters außerordentlich geräuschvoll arbeiten, wobei der Antriebsmotor sehr stark belastet wird und die Wälzkolbenpumpe einer erheblichen thermischen Beanspruchung unterworfen ist.
Durch die vorliegende Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, diese Nachteile beim Betrieb der Wälzkolbenpumpen zu vermeiden und zu erreichen, daß diese nur in ihrem günstigsten Betriebsbereich ihre volle Leistung erbringen müssen Erfindungsgemäß wird dazu bei einer Anordnung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, der Wälzkolbenpumpe eine Vorpumpe vorzuschalten und die Regelung der Wälzkolbenpumpe über mittels in der Vakuumpumpenanlage angeordnete Sensoren und Meßwertaufnehmer festgestellte Meßgrößen nach vorgegebenen Sollwerten dieser Größen durch stufenlose Drehzahlverstellung vorzunehmen.
Die stufenlose Drehzahlverstellung der Wälzkolbenpumpe kann dabei durch das Verhältnis der festgestellten Istwerte zu den vorgegebenen Sollwerten einzelner, mehrerer oder aller Meßgrößen wie Ansaugedruck vor der Wälzkolbenpumpe, Zwischendruck zwischen der Vorpumpe und der Wälzkolbenpumpe, Temperatur vor der Wälzkolbenpumpe, Temperatur zwischen der Vorpumpe und der Wälzkolbenpumpe, Temperatur hinter der Vorpumpe, Drehzahl der Wälzkolbenpumpe, Stromaufnahme des Antriebsmotors der Wälzkolbenpumpe, Drehmoment der Wälzkolbenpumpe oder dergl.
geregelt werden.
Zweckmäßig sollen die Abhängigkeiten und Zuordnungen der Sollwerte und der Meßwerte als Programme in eine Regeleinrichtung für den Antrieb der Wälzkolbenpumpe eingespeichert werden.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Vorpumpe ebenfalls über eine stufenlose Drehzahlverstellung verfügt.
Wenn die Vorpumpe als Wasserring-Vakuumpumpe ausgebildet ist, kann die Regelung der Drehzahl der Wälzkolbenpumpe nach der Ansaugetemperatur der Wasserring-Vakuumpumpe auf eine vom Zwischendruck zwischen der Wasserring-Vakuumpumpe und der Wälzkolbenpumpe abhängige Soll-Temperatur vorgenommen werden. Die Drehzahlverstellung der Wasserring-Vakuumpumpe kann zwischen einem pumpenspezifischen Minimal- und Maximalwert nach einem vorgegebenen Sollwert der Betriebswassertemperatur der Wasserring-Vakuumpumpeverstelit werden.
An Hand der beiliegenden Zeichnungen, auf denen Fig, 1 die Anbringung der Meßstellen in einer erfindungsgemäßen Anordnung einer Vakuumpumpenanlage Fig. 2 die Druck-Volumen-Kurven einer solchen Anordnung und Fig. 3 einen Vakuumpumpenstand mit einer Wälzkolbenpumpe und einer Wasserring-Vakuumpumpe zeigen, soll die Erfindung nachfolgend noch näher erläutert werden.
In Fig. 1 ist die Wälkolbenpumpe.mit 10 bezeichnet, und die Vorpumpe mit 11. P1 bezeichnet den Ansaugedruck vor der Wälzkolbenpumpe, P2 den Zwischendruck zwischen der Vorpumpe und der Walzkolbenpumpe, T1 die Temperatur vor der Wälzkolbenpumpe, T2 die Temperatur zwischen der Vorpumpe und der Wälzkolbenpumpe, T3 die Temperatur hinter der Vorpumpe. Mit D ist der Istwert der Drehzahl der Wälzkolbenpumpe angedeutet und mit I der Istwert der Stromaufnahme des Antriebsmotors der Wälzkolbenpumpe. M gibt schließlich den Istwert des Drehmomentes an.
Wie die Kurven der Fig. 2 erkennen lassen, beginnen beide Vakuumpumpen gleichzeitig ihren Betrieb beim Atmosphärendruck Pa.
Dabei fördert die Wasserring-Vakuumpumpe abhängig vom Druck P ein Volumen V gemäß der Kurve I. Die Wälzkolbenpumpe beginnt bei relativ geringer Drehzahl, welche mit zunehmendem Unterdruck stufenlos erhöht wird, so daß ihre Druck-Volumen-Kurve etwa den Verlauf der obe-ren Kurve entspricht. In der Darstellung gibt die Kurve II die von beiden Pumpen gemeinsam erbrachten Volumenströme wieder. Man erkennt, daß bei Beginn die Leistung der Wälzkolbenpumpe gering ist, dann aber ständig erhöht wird. Wenn die Wasserring-Vakuumpumpe mit ihrer Leistung bereits am Ende ist, übernimmt die Wälzkolbenpumpe allein den Betrieb.
Eine Darstellung eines Vakuumpumpenstandes nach der Erfindung ist in Fig. 3 wiedergegeben. In einem. Gestell 13 sind eine Wasserring-Vakuumpumpe 11 mit ihrem Antriebsmotor 14 und eine Wälzkolbenpumpe 10 mit ihrem Antriebsmotor 15 angebracht, an diesem Gestell kann auch noch die nicht dargestellte Regeleinrichtung für die Pumpen bzw. deren Motoren angeordnet sein,in der die Meßwerte mit den Sollwerten vergleichen und in die stufenlose Drehzahlverstellung für die Motore umgesetzt werden.
Die Wasserring-Vakuumpumpe 11 schafft einen Ansaugedruck, der mit dem Sensor 16 gemessen wird, während die Wälzkolbenpumpe 10 einen niedrigeren Ansaugedruck in der Saugleitung 17 zum Behälter 19 erreicht. Dabei wird die Wälzkolbenpumpe durch Drehzahlverstellung nach verschiedenen Programmen in der Regeleinrichtung betrieben. Hierzu wird eine vom Zwischendruck P2 abhängige Soll-Temperatur errechnet. Auf diese Soll-Temperatur hin wird nach der Temperatur-Messung mit Sensor 18 der Wälzkolbenpumpenbetrieb geregelt.

Claims

Anordnung zur Optimierung des Betriebes von Vakuumpumpenanlagen Patenta«prüche 1. Anordnung zur Optimierung des Betriebes von mit Wälzkolbenpumpen ausgerüsteten Vakuumpumpenanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß der Wälzkolbenpumpe (10) eine Vorpumpe (11) vorgeschaltet ist und die Regelung der Wälzkolbenpumpe über mittels in der Vakuumpumpenanlage angeordnete Sensoren und Meßwertaufnehmer festgestellte Meßgrößen nach vorgegebenen Sollwerten dieser Größen durch stufenlose Drehzahl verstellung erfolgt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stufenlose Drehzahlverstellung der Wälzkolbenpumpe (10) durch das Verhältnis der festgestellten Istmeßwerte zu den vorgegebenen Sollwerten einzelner, mehrerer oder aller Meßgrößen wie Ansaugedruck vor der Wälzkolbenpumpe (P1), Zwischendruck zwischen der Vorpumpe und der Wälzkolbenpumpe (P2), Temperatur vor der Wälzkolbenpumpe (T1), Temperatur zwischen der Vorpumpe und der Wälzkolbenpumpe (T2), Temperatur hinter der Vorpumpe (T3), Drehzahl der Wälzkolbenpumpe (D), Stromaufnahme des Antriebsmotors der Wälzkolbenpumpe (I), Drehmoment der Wälzkolbenpumpe (M) oder dergl.

erfolgt.
3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abhängigkeiten und Zuordnungen der Sollwerte und der Meßwerte als Programme in eine Regeleinrichtung (12) für den Antrieb der Wälzkolbenpumpe (10) eingespeichert sind.
4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorpumpe (11) ebenfalls mit einer stufenlosen Drehzahl verstellung ausgestattet ist.
5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4 mit einer Wasserringvakuumpumpe als Vorpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellungder Drehzahl der Wälzkolbenpumpe (10) nach der Ansaugetemperatur (T2) der Wasserring-Vakuumpumpe (11) auf eine vom Zwischendruck (P2) zwischen der Wasserring-Vakuumpumpe und der Wälzkolbenpumpe abhängige Soll-Temperatur vorgenommen wird.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlverstellung der Wasserring-Vakuumpumpe (11) zwischen einem pumpenspezifischen Minimal- und Maximalwert nach einem vorgegebenen Sollwert der Betriebswassertemperatur der Uasserring-Vakuumpumpe (T3) genutzt wird.