DE3444169A1

DE3444169A1 - Arrangement for optimising the operation of vacuum pump installations

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

Abstract

The invention relates to an arrangement for optimising the operation of vacuum pump installations equipped with Roots pumps and has as its objective in particular to minimise noise, power consumption and thermal stress of the Roots pumps. To this end, the invention proposes to connect a forepump upstream of the Roots pump and to control the Roots pump via measured quantities, determined by means of sensors and detectors arranged in the vacuum pump installation, according to predefined setpoints of said quantities by infinitely variable rotational-speed adjustment. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Optimierung desThe invention relates to an arrangement for optimizing the

Betriebes von mit Wälzkolbenpumpen ausgerüsteten Vakuumpumpenanlagen.Operation of vacuum pump systems equipped with Roots pumps.

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.It is known, for example, for evacuating containers and for Maintaining a greater negative pressure in the tanks Roots pumps to use, as this because of the lack of valves and approximately opposite piston pumps due to the lack of crank operation, they are simple in construction and operationally reliable. The disadvantage of Roots pumps is that they operate at low Suppress, so extraordinary at the beginning of the evacuation of a container work noisily, the drive motor is very heavily loaded and the Roots pump is subject to considerable thermal stress.

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.The present invention is intended to solve the problem To avoid disadvantages in the operation of Roots pumps and to achieve that these only have to perform at their best in their most favorable operating range is proposed for this purpose in an arrangement of the type mentioned, the Roots pump upstream a backing pump and the control of the Roots pump via in sensors and transducers arranged in the vacuum pump system according to specified setpoints of these variables through infinitely variable speed adjustment to undertake.

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.The infinitely variable speed adjustment of the Roots pump can by the ratio of the established actual values to the specified target values individual, several or all measured variables such as suction pressure upstream of the Roots pump, Intermediate pressure between the backing pump and the Roots pump, temperature before the Roots pump, temperature between the backing pump and the roots pump, temperature behind the backing pump, speed of the Roots pump, power consumption of the drive motor of the Roots pump, torque of the Roots pump or the like.

geregelt werden.be managed.

Zweckmäßig sollen die Abhängigkeiten und Zuordnungen der Sollwerte und der Meßwerte als Programme in eine Regeleinrichtung für den Antrieb der Wälzkolbenpumpe eingespeichert werden.The dependencies and assignments of the setpoints should be useful and the measured values as programs in a control device for driving the Roots pump can be saved.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Vorpumpe ebenfalls über eine stufenlose Drehzahlverstellung verfügt.It has proven to be advantageous if the backing pump also has a stepless speed adjustment.

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.If the backing pump is designed as a water ring vacuum pump, it can the regulation of the speed of the Roots pump according to the intake temperature of the water ring vacuum pump to one of the intermediate pressure between the water ring vacuum pump and the Roots pump dependent target temperature can be made. The speed adjustment of the water ring vacuum pump can be set between a pump-specific minimum and maximum value according to a predetermined one Setpoint of the operating water temperature of the water ring vacuum pump can be adjusted.

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.With reference to the accompanying drawings, on which Fig. 1 shows the attachment of the measuring points in an arrangement according to the invention of a vacuum pump system Fig. 2 shows the pressure-volume curves of such an arrangement; and FIG. 3 shows a vacuum pump stand show the invention with a Roots pump and a water ring vacuum pump will be explained in more detail below.

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.In Fig. 1, the Roots pump is denoted by 10, and the backing pump 11. P1 denotes the suction pressure upstream of the Roots pump, P2 the intermediate pressure between the backing pump and the Roots pump, T1 is the temperature upstream of the Roots pump, T2 the temperature between the backing pump and the Roots pump, T3 the temperature behind the backing pump. With D the actual value of the speed of the Roots pump is indicated and with I the actual value of the current consumption of the drive motor of the Roots pump. Finally, M indicates the actual value of the torque.

Wie die Kurven der Fig. 2 erkennen lassen, beginnen beide Vakuumpumpen gleichzeitig ihren Betrieb beim Atmosphärendruck Pa.As can be seen from the curves in FIG. 2, both vacuum pumps begin at the same time their operation at atmospheric pressure 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.The water ring vacuum pump delivers depending on the pressure P. Volume V according to curve I. The Roots pump starts at a relatively low speed, which is continuously increased with increasing negative pressure, so that its pressure-volume curve corresponds roughly to the course of the upper curve. In the representation there is the curve II those provided by both pumps together Volume flows again. It can be seen that the Roots pump's output is low at the beginning, but then it does is constantly increasing. If the water ring vacuum pump is already with its performance at the end, the Roots pump alone takes over the operation.

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.An illustration of a vacuum pump stand according to the invention is reproduced in FIG. 3. In one. Frame 13 are a water ring vacuum pump 11 with its drive motor 14 and a Roots pump 10 with its drive motor 15 attached, the control device, not shown, can also be attached to this frame be arranged for the pumps or their motors, in which the measured values with the setpoints compare and be implemented in the stepless speed adjustment for the motors.

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.The water ring vacuum pump 11 creates a suction pressure that is with the sensor 16 is measured, while the roots pump 10 has a lower suction pressure reached in the suction line 17 to the container 19. The Roots pump is thereby through Speed adjustment operated according to various programs in the control device. For this purpose, a target temperature dependent on the intermediate pressure P2 is calculated. To this After the temperature measurement with sensor 18, Roots pump operation becomes the setpoint temperature regulated.

Claims

Arrangement for optimizing the operation of vacuum pump systems. Patent claims 1. Arrangement for optimizing the operation of equipped with Roots pumps Vacuum pump systems, characterized in that the Roots pump (10) has a backing pump (11) is connected upstream and the Roots pump is controlled via means in the Sensors and transducers arranged in a vacuum pump system according to specified setpoints of these variables through infinitely variable speed adjustment he follows.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the stepless Speed adjustment of the Roots pump (10) by the ratio of the determined Actual measured values for the specified target values of individual, several or all measured variables like suction pressure upstream of the Roots pump (P1), intermediate pressure between the backing pump and the Roots pump (P2), temperature upstream of the Roots pump (T1), temperature between the backing pump and the Roots pump (T2), temperature behind the backing pump (T3), speed of the Roots pump (D), power consumption of the drive motor of the Roots pump (I), torque of the Roots pump (M) or the like.

he follows.

3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the Dependencies and assignments of the setpoints and the measured values as programs in one Control device (12) for driving the Roots pump (10) are stored.

4. Arrangement according to claim 1 to 3, characterized in that the Backing pump (11) also equipped with a stepless speed adjustment is.

5. Arrangement according to claim 1 to 4 with a water ring vacuum pump as a backing pump, characterized in that the adjustment of the speed of the Roots pump (10) according to the suction temperature (T2) of the water ring vacuum pump (11) on one of the Intermediate pressure (P2) between the water ring vacuum pump and the Roots pump dependent target temperature is made.

6. Arrangement according to claim 5, characterized in that the speed adjustment the water ring vacuum pump (11) between a pump-specific minimum and maximum value according to a specified setpoint of the operating water temperature of the Uasser ring vacuum pump (T3) is used.