CH665512A5

CH665512A5 - Oelgedichtete drehschiebervakuumpumpe mit antriebsmotor in einem gehaeuse.

Info

Publication number: CH665512A5
Application number: CH4704/84A
Authority: CH
Inventors: Ludwig Fabel; Roland Fischer; Baldur Schmidt
Original assignee: Pfeiffer Vakuumtechnik
Priority date: 1983-11-07
Filing date: 1984-10-01
Publication date: 1988-05-13
Also published as: NL192553B; DE3340198A1; FR2554517A1; JPS60180483A; IT8423207A0; IT1178574B; GB2151091A; NL8403372A; IT8423207A1; FR2554517B1; DE3340198C2; GB2151091B; NL192553C; GB8427034D0

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine ölgedichtete Drehschiebervakuumpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, bei der zur Optimierung des Antriebsmotors der Anlaufkondensator nach Überschreiten des Kippmomentes abgeschaltet wird.

In der DE-OS 2 620 375 wird eine Drehschiebervakuumpumpe beschrieben, die mit Öl abgedichtet ist und durch einen direkt gekuppelten Antriebsmotor angetrieben wird. Dabei sind das Pumpsystem und der elektrische Antriebsmotor in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, welches soweit mit Öl gefüllt ist, dass beide Aggregate im Öl laufen. Zur Überwachung der Drehzahl ist auf der Pumpenwelle zusätzlich ein elektrischer Generator angebracht.

Für den Hochlauf der Pumpe wird allein schon zur Beschleunigung der rotierenden Teile ein höheres Drehmoment benötigt als dies für den Betrieb bei Nenndrehzahl der Fall ist. Wenn aber das Pumpsystem und der Antriebsmotor wie im hier beschriebenen Falle völlig von Öl überdeckt sind und somit alle rotierenden Teile im Öl laufen, ist ein beträchtliches zusätzliches Drehmoment für den Hochlauf notwendig, um die Zähigkeit des Öles zu überwinden.

Dies macht sich noch verstärkt im kalten Zustand bemerkbar, wenn die Zähigkeit des Öles besonders gross ist. Einen Antriebsmotor, insbesondere einen Wechselstrommotor, nur für die kurze Zeitspanne des Hochlaufes auszulegen, würde eine starke Überdimensionierung, bezogen auf den Dauerbetrieb der Pumpe, bedeuten. Neben den Nachteilen einer räumlich ungünstigeren Bauweise, höheren Kosten, gesteigertem Energieverbrauch und grösserer Lärmbelästigung tritt hierbei besonders das Problem einer zu grossen Wärmeentwicklung auf. Mit Rücksicht auf das verwendete Öl darf eine bestimmte Temperatur (z.B.: 100°C) nicht überschritten werden.

Um das Drehmoment eines Wechselstrommotors, der für den Dauerbetrieb ausgelegt ist, während der Hochlaufzeit der Pumpe zu erhöhen, kann man einen zusätzlichen Anlaufkondensator dem Betriebskondensator parallel schalten (s. AEG-Telefunken-Handbücher 4 «Einphasenmotoren»). Nach Überschreitung des Kippmonentes des Antriebsmotors, das dem höchsten Drehmoment entspricht, das dieser kurzzeitig aufbringen kann, wird der Anlaufkondensator wieder abgeschaltet, um eine Überhitzung des Motors zu vermeiden.

Die Abschaltung des Anlaufkondensators geschieht nach dem seitherigen Stand der Technik entweder durch Fliehkraftschalter, Stromrelais oderr Zeitrelais.

Um einen universellen Einsatz der Drehschiebervakuumpumpen zu gewährleisten, müssen diese für unterschiedliche Netzspannungen und -frequenzen geeignet sein. Diese Forderung und durch die Bauweise der Drehschiebervakuumpumpe bedingte Tatsachen führen jedoch bei Verwendung einer der drei gebräuchlichen Abschaltelemente zu folgenden Nachteilen:

Fliehkraftschalter:

Die Verwendung von Fliehkraftschaltern, die unter Öl laufen, führt zu einigen Problemen. Zum Beispiel tritt eine Isolation der Kontakte durch das Öl auf; weiterhin wird es schwierig, die bewegten Teile in dem Öl, bedingt durch dessen Zähigkeit, exakt zu schalten. Beim Einbau von Fliehkraftschaltern vergrössert sich der Motor in seiner Baulänge, was neben ungünstigeren räumlichen Verhältnissen auch negative Auswirkungen auf die Laufruhe hat.

Ein weiterer Nachteil von Fliehkraftschaltern ist, dass sie, wenn sie auf eine bestimmte Drehzahl eingestellt sind, bei dieser Drehzahl schalten, unabhängig davon, mit welcher Frequenz der Motor betrieben wird. Das Kippmoment des Motors und somit der Zeitunkt, zu dem der Anlaufkondensator abgeschaltet werden soll, ist jedoch von der Frequenz, mit der der Motor betrieben wird, abhängig.

Stromrelais:

Die Verwendung von Stromrelais hat den Nachteil, dass für jede Spannung und Frequenz ein anderer Typ verwendet werden muss, um den Zeitpunkt des Schaltens genau einhalten zu können.

Zeitrelais:

Bei Zeitrelais treten die gleichen Nachteile wie bei Stromrelais auf, da sie ebenfalls von Spannung und Frequenz abhängig sind. Ein zusätzlicher Nachteil hierbei ist, dass die Zeit fest vorgegeben ist, d.h. wenn sich die Hochlaufzeit durch irgendwelche Randbedingungen ändert, z.B. durch Temperaturänderung, kann der Schaltpunkt nicht optimal eingehalten werden. Zum Beispiel kommt es bei verspätetem Abschalten des Anlaufkondensators zur Überhitzung der Wicklung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen bei allen Betriebszuständen optimal ausgelegten Einphasenantrieb für ölgedichtete Drehschiebervakuumpumpen mit integriertem Antriebsmotor vorzustellen. Dabei war zu berücksichtigen, dass sich Pumpsystem und Antriebsmotor in einem gemeinsamen Gehäuse befinden und von Öl überdeckt sind.

Weiterhin sollte eine minimale Baugrösse und eine möglichst geringe Leistungsaufnahme angestrebt werden. Die Pumpe soll für unterschiedliche Betriebsbedingungen (z.B. verschiedene Netzspannung und -frequenz, verschiedene Umgebungstemperaturen) einsatzbereit sein.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Zur Erhöhung des Anlaufmomentes eines Wechselstrommotors wird parallel zum Betriebskondensator ein Anlaufkondensator geschaltet. Hat die Pumpe eine Drehzahl erreicht, bei der das Kippmoment des Motors überschritten ist, wird der Anlaufkondensator abgeschaltet. Das Signal zur Abschaltung (in Form einer Frequenz oder einer Spannung) wird von einem Generator geliefert, der sich auf der Pumpenwelle befindet. Die Steuerung besteht aus einem Netzteil, einem Elektronikteil und aus einem Leistungsteil. Das Netzteil ist so ausgelegt, dass alle Funktionen der Elektronik in den Bereichen von 90 V bis 130 V und von 180 V bis 360 V sicher geschaltet werden, wobei der Trafo im ersten Fall primärseitig umgeschaltet wird. Dies gilt auch für die Netzfrequenz 50 Hz und 60 Hz, wobei die Umschaltung automatisch oder von Hand erfolgen kann. Läuft der Motor hoch, so gibt der auf der Pumpenwelle sitzende Generator eine etwa sinusförmige Spannung ab, deren Frequenz von der Drehzahl der Pumpenwelle abhängig ist. Die Generatorspannung

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und -frequenz werden von der Elektronik so verarbeitet, dass bei Erreichen einer bestimmten Drehzahl der Pumpenwelle, bei der das Kippmoment des Antriebsmotors überschritten ist, ein Signal zum Abschalten des Anlaufkondensators geliefert wird, unabhängig von der Netzfrequenz. Die Elektronik ist so ausgelegt, dass bei Änderung der Netzfrequenz die Drehzahl, bei der die Abschaltung erfolgen soll, dem zu der jeweiligen Netzfrequenz gehörenden Kippmoment automatisch oder manuell zugeordnet werden kann. Das Signal kann sowohl durch die Generatorfrequenz als auch durch die Generatorspannung gesteuert werden.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, dass der Anlaufkondensator durch Signale des Generators, der sich auf der Pumpenwelle befindet, bei einer dem Kippmoment des Motors zugeordneten Drehzahl sicher abgeschaltet werden kann, und zwar unabhängig von der Netzspannung, der Netzfrequenz und von andere äusseren Betriebsbedingungen, wie z.B. Temperatin:. Dabei werden optimale Baugrösse und Betriebsdaten der Pumpe erreicht. Der Motor kann für den Dauerbetrieb ausgelegt werden und muss nicht für die ein wesentlich höheres Drehmoment erfordernde kurze Hochlaufzeit ausgelegt werden.

Anhand der folgenden Abbildung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Der Rotor der Drehschiebervakuumpumpe 1, der Antriebsmotor 2 und der Generator 3 sind auf einer gemeinsamen Welle 5 angeordnet. Im Klemmenkasten 4 des Antriebsmotors 2 sind die Wicklungsenden des Antriebsmotors 2 und des Generators 3 sowie die Anschlüsse der Kondensatorabschaltelektronik 5 elektrisch verbunden.

Legt man die entsprechende Netzspannung 6 im Klemmen-lo kästen 4 an, beginnt der Hochlauf des Antriebsmotors 2. Um das erforderliche hohe Anlaufmoment beim Antriebsmotor 2 zu erreichen, sind der Auflaufkondensator 7 und Betriebskondensator 8 in der Hochlaufphase durch die Kondensatorschaltelektronik 5 parallel geschaltet. Bei Erreichen einer dem Kippmo-15 ment des Antriebsmotors zugeordneten Drehzahl gibt der Generator 3 eine bestimmte Spannung bzw. Frequenz ab, welche von der Kondensatorabschaltelektronik 5 so verarbeitet wird, dass dies die Abschaltung des Anlaufkondensators 7 zur Folge hat. Dies geschieht, indem das Leistungsrelais 9 von der Kondensa-20 torabschalt-Elektronik 5 betätigt wird, und der Relaiskontakt 10 den Stromkreis öffnet, d.h. der Anlaufkondensator 7 wird abgeschaltet.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Ölgedichtete Drehschiebervakuumpumpe, bei der sich das Pumpsystem und der elektrische Wechselstrom-Antriebsmotor in einem Gehäuse befinden und mit Öl überdeckt sind und bei der auf der Pumpenwelle ausser dem Antriebsmotor ein elektrischer Generator angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale, die dieser Generator in Abhängigkeit von der Drehzahl der Pumpenwelle erzeugt, eine Abschaltautomatik steuern, die ihrerseits einen Anlaufkondensator bei Erreichen einer Drehzahl, bei der das Kippmoment des Antriebsmotors überschritten ist, abschaltet.

2. Ölgedichtete Drehschiebervakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Signal zur Steuerung der Abschaltautomatik die von dem Generator erzeugte Frequenz verwendet wird.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Ölgedichtete Drehschiebervakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Signal zur Steuerung der Abschaltautomatik die von dem Generator erzeugte Spannung verwendet wird.