Drehkolbenpumpe zur Vakuumerzeugung Es sind Drehkolbenpumpen zur Vakuumerzeu gung bekannt, bei denen zu Beginn jeder Kompres sionsperiode des Fördervolumens eine definierte Öl menge in den Förderraum der Pumpe eingebracht wird. Diese Ölmenge wird einerseits zur Schmierung der gleitenden Teile benötigt, und sie dient anderseits zur Abdichtung der an den Schieberanlagestellen und an den Rotorstimseiten auftretenden Spalte. Während die gewünschte Schmierwirkung bereits mit einer relativ kleinen Ölmenge sicher erreicht wird, ist für die angestrebte Abdichtwirkung eine grössere Öleinspritzung nötig.
Die Ölmenge richtet sich dabei nach den Betriebsbedingungen der Pumpe und muss so bemessen sein, dass auch bei hohen Differenzdruk- ken an den Spalten, wie sie z. B. beim Betrieb mit Gasballast auftreten, eine weitgehende Abdichtung erzielt wird. Ist die hierzu zur Verfügung stehende Ölmenge zu gering, so tritt eine hohe Luft-Rück- strömung nach der Ansaugseite hin und damit eine wesentliche Verringerung des erreichbaren End- vakuums ein.
In der Praxis wird daher die in den Förderraum einer Drehkolbenpumpe eingebrachte Ölmenge so eingestellt, dass der geforderte End- vakuumdruck gegebenenfalls bei Betrieb mit Gas ballast sicher erreicht wird.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass beim Lauf der Drehkolbenpumpe gegen Endvakuum (Betrieb ohne Gasballast) bereits eine erheblich geringere Ölmenge zur Spaltabdichtung ausreicht. Da anderseits die bei jedem Hub in den Förderraum eingespritzte Ölmenge wieder aus diesem Raum ausgestossen werden muss, wäre es an sich vorteilhaft, dieses Ölvolumen so klein wie möglich zu halten, damit beim Ausstoss der in kompressiblen Ölmenge im Auslasskanal nicht Druck spitzen auftreten, die Geräusch und Erschütterung hervorrufen, und die vermutlich auch als Ursache für einen erhöhten Verschleiss wichtiger Pumpen- teile anzusehen sind.
Ausserdem bedeutet die an sich überflüssige Umwälzung einer zu grossen Öl menge bei geringer Förderleistung einen unnötig hohen Leistungsbedarf.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Ölzu- fuhr in den Förderraum der Pumpe der jeweiligen Betriebsart in der Weise anzupassen, dass bei der Umschaltung von Betrieb mit Gasballast auf Betrieb ohne Gasballastzufuhr eine Veränderung der in den Förderraum eingebrachten Ölmenge durch Einschal tung einer von aussen zu betätigenden Drosselstelle in die ölzufuhrleitung vorgenommen wird, beispiels weise durch Koppelung der Bewegung des Drossel elementes mit derjenigen des Gasballastventils.
Die Erfindung betrifft eine Drehkolbenpumpe zur Vakuumerzeugung, die mit in einem Auslasskanal angeordnetem, ölüberlagertem Auslassventil verse hen ist, wobei eine Ölzufuhr in den Förderraum der Pumpe stattfindet. Das Wesen der Erfindung be steht darin, dass Steuermittel vorgesehen sind, welche die Ölzufuhr zum Förderraum in Abhängigkeit vom Druck im Auslasskanal steuern.
Da der Druck im Auslasskanal einer Drehkol- benpumpe zeitlich ungleichförmig, nämlich stossweise verläuft, erscheint es vorteilhaft, die Steuermittel mit einer Dämpfungsvorrichtung in Wirkverbindung zu bringen, so dass aus den Augenblickswerten des Druckes im Auslasskanal ein zeitlicher Mittelwert gebildet wird, dem die Steuerung der Ölzufuhr folgt.
Eine mögliche Ausführungsform der Erfindung ist vorteilhaft so aufgebaut, dass in einer Ölzufuhr leitung zwischen dem Ölvorratsraum und dem För derraum der Pumpe eine veränderbare Durchfluss- öffnung eingeschaltet ist, welche in ihrer Grösse gemäss dem Druck im Auslasskanal verändert wird.
Man kann dabei einen Aufbau wählen, bei dem die Durchflussöffnung in einem Steuerkolben vorgesehen ist, welcher in einem Kolbengehäuse mit Anschlüs sen für die Ölzufuhr und Weiterleitung gegen Feder druck bewegbar ist, wobei ein vom Kolbengehäuse und einer Steuerkolbenstimfläche begrenzter Kolben raum über eine Steuerdruckleitung mit dem Auslass- kanal in Verbindung steht.
Bei grosser Förderleistung der Drehkolbenpumpe herrscht im Auslasskanal ein Überdruck, der dann mit der eingebauten Feder gleichwirkend den Steuerkolben in eine Endlage ent sprechend der grössten freigegebenen Durchflussöff- nung drängt. Läuft die Pumpe dagegen ohne Gas ballast gegen Endvakuum, so wird der Steuerkol ben durch den Unterdruck im Auslasskanal unter Zu sammenpressung der Feder zurückgezogen und die Durchflussöffnung verkleinert.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfin dung wird die durch das Auslass"entil in den För- derraum zurückströmende Ölmenge in Abhängig keit vom Druck im Auslasskanal gesteuert.
Man er reicht dies zweckmässigerweise dadurch, dass die Ventilplatte des Auslassventils über eine Dämpfungs- vorrichtung eine veränderbare Hubbewegung aus führen kann, wobei der grössere Ventilhub höherer Förderleistung der Pumpe und damit in gewünschter Weise einer höheren Öldruckströmung in den Pum- penförderraum entspricht. Ausserdem ergibt sich dabei als zusätzlicher Vorteil eine geringere Drosse lung der ausgestossenen Luft.
Beim Lauf der Dreh kolbenpumpe gegen Endvakuum ist dann der Hub der Ventilplatte auf einen bestimmten kleinen Wert begrenzt, so dass die in den Förderraum rückströ mende Ölmenge gering bleibt. Die Dämpfungsvor- richtung kann auch hier in einfacher Weise als Öl- kolbendämpfung aufgebaut sein. Falls erforderlich, kann der Steuerbereich wieder durch eine Feder eingestellt werden.
Selbstverständlich sind die verschiedensten wei teren Ausführungsformen denkbar, bei denen die Steuerung der Ölzufuhr zum Förderraum in Abhän gigkeit vom Druck im Auslasskanal vorgenommen wird.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung schematisch darge stellt. Es zeigen: Fig.l einen Längsschnitt durch eine Drehkol- benpumpe mit Kolbensteuerung und Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Drehkolben pumpe mit Ventilplattensteuerung.
In Fig.l ist in einem Pumpengehäuse 1 ein Drehkolben 2 mit Drehschiebern 3, 4 erkennbar. Diese Drehschieber 3, 4 werden durch Druckfedern 5 mit ihren Abdichtflächen gegen den inneren Um fang des Pumpengehäuses 1 angepresst. Durch die Drehschieber 3, 4 und die innere Oberfläche des Gehäuses 1 werden sichelförmige Schöpfräume ge bildet.
Am oberen Ende eines Auslasskanals 6 ist ein Auslassventil 7 mit einer Ventilplatte 8 angeordnet. Diese Ventilplatte 8 kann beim Ausstossvorgang bis zur Auflage nur einen relativ geringen Hubweg zu- rücklegen zwecks Vermeidung unerwünscht grosser Ölrückströmung parallel zur Ölsteuerung.
Durch eine ölzufuhrleitung 9, die einerseits mit dem Ölvorratsraum 10 über dem Auslassventil und anderseits mit dem Förderraum der Pumpe in Ver bindung steht, erfolgt die gesteuerte Ölzufuhr in den Förderraum. In diese ölzufuhrieitung 9 ist eine in einem Steuerkolben 11 befindliche Durchflussöffnung 12 eingeschaltet, welche je nach der Stellung des Steuerkolbens 11 den vollen Ouerschnitt der Ölzu- fuhrleitung 9 freigibt oder diesen nahezu bis zur völ ligen Sperrung verschliesst.
Der Steuerkolben 11 befindet sich in einem Kol bengehäuse 13, das auf seiner dem Auslassventil zu gewandten Seite über eine Steuerleitung 14 mit dem Auslasskanal 6 .in Verbindung steht. Auf der Kolben stirnfläche ist ausserdem eine Schraubendruckfeder 15 abgestützt, die bei grosser Förderleistung der Drehkolbenpumpe eine einwandfreie Bewegung des Steuerkolbens 11 in die Endlage für volle Freigabe der Durchlassöffnung herbeiführt. Durch die Öffnung 24 steht der Innenraum des Gehäuses mit dem unter Atmosphärendruck stehenden Ölvorratsraum in Ver bindung. Die Grösse dieser Öffnung bestimmt die Dämpfung des Kolbens.
Bei Lauf gegen Endvakuum wird der Kolben durch den im Auslasskanal 6 herr schenden Unterdruck gegen die Wirkung der Schrau- bendruckfeder 15 in die entgegengesetzte Endlage gebracht, wodurch die Ölzufuhrleitung 9 je nach Ein stellung mehr oder weniger vollständig verschlos sen wird. Bei einer anderen Ausführungsform ist an Stelle der durchgehenden Öffnung 12 eine umlau fende Ringnut am Steuerkolben 11 vorgesehen, wo durch der Aufbau der Steuervorrichtung vereinfacht wird. In einem Aufsatz 16 ist in an sich bekannter Weise über dem Auslassventil 7 ein Ölfangkasten 17 mit Spritzschutz 18 angeordnet.
Das Rohr 23 deutet den Ansaugkanal der Pumpe an.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 ent sprechen die nicht besonders erläuterten Teile denen von Fig. 1. Die Ventilplatte 8 ist dabei derart ange ordnet, dass sie in ihrer Aufwärtsbewegung gegen einen Dämpfungskolben 19 stösst, der sich in einem ölgefüllten Kolbengehäuse 20 unter Verdrängung eines bestimmten Ölvolumens aus einer Auslassöff- nung 21 verschieben kann.
Je nach dem im Auslasskanal vorherrschenden Druck bewegt die Ventilplatte 8 mehr oder weniger den Kolben 19 in dem Zylinder 20 und gibt dadurch nach Luftausstoss jeweils einer entsprechenden Öl menge den Weg zur Rückströmung bzw. Zufuhr in den Förderraum frei. Durch eine wahlweise Bemes sung vorgenannter Auslassöffnung 21 lässt sich die hy draulische Wirkung verstärken (keine Öffnung) oder abschwächen (grosse Öffnung).
Der Hub des Kolbens 19 wird hier also durch die Bemessung der Auslassöffnung 21 bestimmt, wobei gleichzeitig auch die Menge des rückströmen- den Öles in den einzelnen Evakuierungsphasen be stimmt ist.
Um ein Verkanten der Ventilplatte 8 zu vermei den, ist ein zylindrischer Führungskörper 22 vorge sehen, der auch als Führung für den verschiebbaren Dämpfungskolben 19 dient. Bei dem in Fig.2 dar gestellten Ausführungsbeispiel ist zusätzlich zur ge steuerten Ölzufuhr durch Rückströmung im Auslass- kanal eine konstant eingestellte Dauerzufuhr mit Hilfe der ölzufuhrleitung 9 vorgesehen, durch die unab hängig von der Steuerung fortgesetzt eine konstante Ölmenge in den Förderraum gelangt.
Diese Mass nahme kann selbstverständlich auch bei einer Öl steuerung nach dem Ausführungsbeispiel in Fig.l oder bei beliebigen anderen Ausführungsformen an gewendet werden.
Ein wesentlicher Vorteil der beschriebenen Pumpe liegt vor allem darin, dass die vorgeschlagenen Steuer vorrichtungen, besonders bei einer Ausführungs form, wie sie Fig.2 darstellt, in einfachster Weise mit nur geringfügigen konstruktiven Abänderungen auch in bereits vorhandene Drehkolbenpumpen ein gebaut werden können.
Rotary lobe pump for vacuum generation Rotary lobe pumps for vacuum generation are known, in which a defined amount of oil is introduced into the delivery chamber of the pump at the beginning of each compression period of the delivery volume. This amount of oil is required on the one hand to lubricate the sliding parts, and on the other hand it serves to seal the gaps that occur at the slide contact points and on the front sides of the rotor. While the desired lubricating effect is reliably achieved with a relatively small amount of oil, a larger oil injection is necessary for the desired sealing effect.
The amount of oil depends on the operating conditions of the pump and must be measured in such a way that even with high differential pressures at the gaps, such as B. occur when operating with gas ballast, an extensive seal is achieved. If the amount of oil available for this is too small, there is a high air return flow towards the intake side and thus a significant reduction in the achievable final vacuum.
In practice, therefore, the amount of oil introduced into the delivery chamber of a rotary lobe pump is adjusted so that the required final vacuum pressure is safely achieved, if necessary when operating with gas ballast.
However, it has been shown that when the rotary lobe pump is running against the ultimate vacuum (operation without gas ballast), a considerably smaller amount of oil is sufficient to seal the gap. Since, on the other hand, the amount of oil injected into the delivery chamber with each stroke has to be expelled from this chamber, it would be advantageous to keep this oil volume as small as possible so that pressure peaks, which are noises, do not occur in the outlet channel when the compressible oil is expelled and vibrations, and which are probably also to be regarded as the cause of increased wear and tear on important pump parts.
In addition, the superfluous circulation of an excessively large amount of oil with a low delivery rate means an unnecessarily high power requirement.
It has already been proposed to adapt the oil supply to the delivery chamber of the pump to the respective operating mode in such a way that when switching from operation with gas ballast to operation without gas ballast supply, the amount of oil introduced into the delivery chamber is changed by switching on an from outside actuating throttle point is made in the oil supply line, for example by coupling the movement of the throttle element with that of the gas ballast valve.
The invention relates to a rotary lobe pump for generating a vacuum, which is provided with an oil-superimposed outlet valve arranged in an outlet channel, with oil being supplied into the delivery chamber of the pump. The essence of the invention is that control means are provided which control the oil supply to the delivery chamber as a function of the pressure in the outlet channel.
Since the pressure in the outlet channel of a rotary lobe pump is not uniform over time, namely intermittently, it appears advantageous to bring the control means into operative connection with a damping device, so that a time average is formed from the instantaneous values of the pressure in the outlet channel, which is used to control the oil supply follows.
One possible embodiment of the invention is advantageously constructed in such a way that a variable flow opening is switched on in an oil supply line between the oil reservoir and the delivery chamber of the pump, the size of which is changed according to the pressure in the outlet channel.
You can choose a structure in which the flow opening is provided in a control piston, which is movable against spring pressure in a piston housing with connections for the oil supply and forwarding, with a piston space delimited by the piston housing and a control piston face via a control pressure line with the Outlet channel is in communication.
When the rotary lobe pump has a high delivery rate, there is overpressure in the outlet channel which, with the built-in spring, pushes the control piston into an end position corresponding to the largest open flow opening. If, on the other hand, the pump runs against the ultimate vacuum without gas ballast, the control piston is retracted by the negative pressure in the outlet channel while the spring is compressed and the flow opening is reduced.
In another embodiment of the invention, the amount of oil flowing back into the delivery chamber through the outlet valve is controlled as a function of the pressure in the outlet channel.
This is expediently achieved in that the valve plate of the outlet valve can execute a variable stroke movement via a damping device, the larger valve stroke corresponding to the higher delivery rate of the pump and thus, in the desired manner, a higher oil pressure flow into the pump delivery chamber. There is also an additional advantage in the fact that there is less throttling of the air expelled.
When the rotary piston pump is running against ultimate vacuum, the stroke of the valve plate is limited to a certain small value, so that the amount of oil flowing back into the delivery chamber remains low. The damping device can also be designed here in a simple manner as an oil piston damping device. If necessary, the control range can be adjusted again by a spring.
Of course, the most diverse white direct embodiments are conceivable, in which the control of the oil supply to the delivery chamber is carried out as a function of the pressure in the outlet channel.
In the drawing, two embodiments of the subject matter of the invention are schematically Darge provides. There are shown: FIG. 1 a longitudinal section through a rotary piston pump with piston control and FIG. 2 a longitudinal section through a rotary piston pump with valve plate control.
In Fig.l a rotary piston 2 with rotary slide valves 3, 4 can be seen in a pump housing 1. These rotary valves 3, 4 are pressed against the inner circumference of the pump housing 1 by compression springs 5 with their sealing surfaces. By the rotary valve 3, 4 and the inner surface of the housing 1 sickle-shaped pumping chambers are ge forms.
An outlet valve 7 with a valve plate 8 is arranged at the upper end of an outlet channel 6. During the ejection process, this valve plate 8 can only cover a relatively short stroke path up to the point of contact in order to avoid an undesirably large oil return flow parallel to the oil control.
Through an oil supply line 9, which is connected on the one hand to the oil reservoir 10 via the outlet valve and on the other hand to the delivery space of the pump, the controlled oil supply takes place in the delivery space. In this oil supply line 9, a flow opening 12 located in a control piston 11 is switched on, which, depending on the position of the control piston 11, releases the full cross section of the oil supply line 9 or closes it almost to the point of complete blocking.
The control piston 11 is located in a piston housing 13 which, on its side facing the outlet valve, is in communication with the outlet channel 6 via a control line 14. A helical compression spring 15 is also supported on the piston end face, which brings about a perfect movement of the control piston 11 into the end position for full opening of the passage opening when the rotary piston pump has a high delivery rate. Through the opening 24, the interior of the housing is connected to the oil reservoir under atmospheric pressure. The size of this opening determines the damping of the piston.
When running against the ultimate vacuum, the negative pressure prevailing in the outlet channel 6 moves the piston into the opposite end position against the action of the helical compression spring 15, whereby the oil supply line 9 is more or less completely closed depending on the setting. In another embodiment, instead of the through opening 12, a circumferential annular groove is provided on the control piston 11, which simplifies the structure of the control device. In an attachment 16, an oil collecting box 17 with a splash guard 18 is arranged in a manner known per se above the outlet valve 7.
The pipe 23 indicates the suction channel of the pump.
In the embodiment according to FIG. 2, the parts not specifically explained correspond to those of FIG. 1. The valve plate 8 is arranged in such a way that it abuts in its upward movement against a damping piston 19, which is in an oil-filled piston housing 20 while displacing a Can move certain oil volume from an outlet opening 21.
Depending on the pressure prevailing in the outlet channel, the valve plate 8 moves the piston 19 in the cylinder 20 to a greater or lesser extent, thereby releasing a corresponding amount of oil after the air has been expelled to allow the return flow or supply into the delivery chamber. By optionally dimensioning the aforementioned outlet opening 21, the hydraulic effect can be increased (no opening) or weakened (large opening).
The stroke of the piston 19 is therefore determined here by the dimensioning of the outlet opening 21, the amount of the oil flowing back in the individual evacuation phases being determined at the same time.
In order to avoid tilting the valve plate 8, a cylindrical guide body 22 is provided, which also serves as a guide for the displaceable damping piston 19. In the embodiment shown in Figure 2, in addition to the controlled oil supply by backflow in the outlet channel, a constant set continuous supply is provided with the aid of the oil supply line 9, through which a constant amount of oil continues to enter the pumping chamber independently of the control.
This measure can of course also be used in an oil control according to the embodiment in Fig.l or in any other embodiments.
A major advantage of the pump described is primarily that the proposed control devices, especially in an embodiment form as shown in FIG. 2, can be built into existing rotary lobe pumps in the simplest way with only minor structural changes.