DE4026670C2 - Mechanical vacuum pump - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mechanische Va­ kuumpumpe, bei der ein Arbeitsvolumen von einem Elektromotor zyklisch vergrößert und verkleinert wird, indem eine dieses Volumen begrenzende Wand hin- und hergeschoben wird, wobei Ventile zwischen diesem Arbeitsvolumen und Ein- bzw. Auslässen vorgesehen sind, die ebenso zyklisch geöffnet und geschlossen werden. In derartigen mechanischen Vakuumpumpen treibt der Elektromotor meist über eine Kurbelwelle ein sich hin- und herbewegendes Element an, das Teil der Wand eines Arbeitsvolu­ mens ist. Dabei kann es sich entweder um einen Kolben handeln, der in einen Zylinder auf- und abgleitet (Kolbenpumpe) oder um eine elastische Membran, die an den Enden fest eingespannt ist und in ihrem Mittelbereich hin- und herbewegt wird.The invention relates to a mechanical Va Kuumpump, which has a working volume of an electric motor is increased and decreased cyclically by one of these Volume limiting wall is pushed back and forth, whereby Valves between this working volume and inlets and outlets are provided, which are also opened and closed cyclically become. In such mechanical vacuum pumps, the drives Electric motor mostly back and forth via a crankshaft moving element, the part of the wall of a work volu mens is. It can either be a piston, which slides up and down in a cylinder (piston pump) or around an elastic membrane that is firmly clamped at the ends and is moved back and forth in its central area.

Üblicherweise liegt der Motor- oder Getrieberaum, der sich auf der dem Arbeitsvolumen abgewandten Seite der Membran oder des Kolbens befindet, auf Atmosphärendruck, was die Ver­ wendung üblicher Motoren und Lager erlaubt. Die Motorleistung muß so ausgelegt sein, daß die zur Aufrechterhaltung der Pump­ bewegung erforderliche Kraft auch dann noch und dauerhaft erbracht wird, wenn das Endvakuum praktisch schon erzielt ist, d. h. wenn maximale Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten der Membran bzw. des Kolbens herrscht. Im Fall von Membranpum­ pen hat sich zusätzlich herausgestellt, daß bei maximaler Druckdifferenz die frei beweglichen Teile der Membran der Hin- und Herbewegung nicht mehr vollständig folgen. Dies führt zu einer deutlichen Verringerung der Lebensdauer der Membran.Usually the engine or gearbox is located on the side of the membrane facing away from the working volume or the piston is at atmospheric pressure, which the Ver using conventional motors and bearings. The engine power must be designed so that the maintenance of the pump The force required for movement is still there and permanently is provided when the final vacuum is practically achieved, d. H. if maximum pressure difference between the two sides the membrane or the piston prevails. In the case of diaphragm pump pen has also been found that at maximum Pressure difference the freely moving parts of the membrane of the rear and no longer follow movement completely. this leads to a significant reduction in the life of the membrane.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine mechanische Vakuum­ pumpe der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die aufgenommene Motorleistung beträchtlich reduziert werden kann und die Lebensdauer der Membran einer Membranpumpe erhöht wird. The object of the invention is a mechanical vacuum pump of the type mentioned to improve so that the motor power consumption can be reduced considerably and increases the life of the diaphragm of a diaphragm pump becomes.  

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die dem Arbeitsvolumen abgewandte Seite der beweglichen Wand in einen Motorraum weist, der druckfest ausgebildet ist und nur mit einem vakuumseitigen Bereich der Pumpe in Verbindung steht.This object is achieved in that the side of the movable wall facing away from the working volume points in an engine compartment, which is pressure-resistant and only in connection with a vacuum-side area of the pump stands.

Durch diese Maßnahme wird die Druckdifferenz zu beiden Seiten der beweglichen Wand, d. h. des Kolbens oder der Mem­ bran, deutlich verringert oder gar beseitigt. Die Membran bzw. die am Zylinderrand gleitenden Dichtungen des Kolbens werden dadurch deutlich weniger belastet und die erforderliche Motor­ leistung beim Endvakuum wird verringert. This measure makes the pressure difference to both Sides of the movable wall, d. H. of the piston or the mem bran, significantly reduced or even eliminated. The membrane or the seals of the piston sliding on the edge of the cylinder thereby significantly less stress and the required engine performance in the final vacuum is reduced.

In einer Ausführungsform der Erfindung steht der Mo­ torraum mit dem Saugbereich oberhalb des Kolbens oder der Membran in Verbindung. Da jedoch bei hohem Vakuum der Motor besonders gut gegen Überschläge geschützt werden muß, kann es empfehlenswert sein, den Motorraum auf ein Zwischenvakuum zwischen dem Druck auf der Saugseite der Pumpe und Atmosphä­ rendruck zu legen. Hierzu wird beispielsweise im Fall einer mehrstufigen Pumpanordnung der Motorraum mit einem der Zwi­ schenvakuumräume in Verbindung gebracht.In one embodiment of the invention, the Mo gate area with the suction area above the piston or the Membrane in connection. However, since the motor is at a high vacuum must be particularly well protected against flashovers be recommended to keep the engine compartment on an intermediate vacuum between the pressure on the suction side of the pump and the atmosphere pressure. For example, in the case of a multi-stage pump arrangement of the engine compartment with one of the two associated vacuum spaces.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert.The invention will now be described with reference to the drawings explained.

Fig. 1 zeigt im Schnitt eine Membranvakuumpumpe gemäß der Erfindung und Fig. 1 shows in section a diaphragm vacuum pump according to the invention and

Fig. 2 zeigt schematisch eine entsprechende Kolben­ vakuumpumpe. Fig. 2 shows schematically a corresponding piston vacuum pump.

Die Pumpe gemäß Fig. 1 besitzt ein druckfestes Motor­ gehäuse 1, auf das ein Ventildeckel 2 mit Schrauben aufgesetzt ist. Zwischen dem Gehäuse und dem Deckel ist eine Membran 3 eingespannt, die in ihrem Mittelbereich von einem nicht dargestellten, um eine Achse 4 drehenden Motor über eine Pleu­ elstange 5 in eine Hin- und Herbewegung versetzt wird. Die Membran trennt das Arbeitsvolumen 11 der Pumpe vom Motorraum 12. Im Deckel 2 sind zwei Ventile 6 und 7 angeordnet, die in einer Ansaugleitung 8 bzw. Auslaßleitung 9 sitzen und als Rückschlagventile ausgebildet sind, die nur in einer Richtung das zu pumpende Gas durchlassen. Der Motor ist ein Niederspan­ nungs-Gleichstrommotor, der in dem Motorraum 12 untergebracht ist und dort unter einem Vakuum steht, das dem der Ansaug­ leitung 8 entspricht, und zwar aufgrund einer Verbindungs­ leitung 10 zwischen dieser Ansaugleitung und dem Motorraum. Auf diese Weise unterscheiden sich die Drücke zu beiden Seiten der Membran 3 kaum voneinander, so daß die Membran bei der Hubbewegung gleichmäßig verformt wird, was ihre Lebensdauer erhöht. Zudem wird die Motorleistung gering gehalten, denn die Membran muß nicht gegen eine große Druckdifferenz verschoben werden.The pump according to Fig. 1 has a pressure-proof motor housing 1 to which a valve cover 2 is attached with screws. Between the housing and the cover, a membrane 3 is clamped, which is set in a reciprocating motion in its central region by a motor (not shown ) rotating about an axis 4 via a connecting rod 5 . The membrane separates the working volume 11 of the pump from the engine compartment 12 . In the cover 2 , two valves 6 and 7 are arranged, which are seated in a suction line 8 or outlet line 9 and are designed as check valves which only allow the gas to be pumped to pass in one direction. The engine is a low-voltage DC motor, which is housed in the engine compartment 12 and is there under a vacuum that corresponds to the intake line 8 , due to a connecting line 10 between this intake line and the engine compartment. In this way, the pressures on both sides of the membrane 3 hardly differ from one another, so that the membrane is deformed uniformly during the lifting movement, which increases its service life. In addition, the engine power is kept low because the membrane does not have to be moved against a large pressure difference.

Das erfindungsgemäße Prinzip einer Entlastung der beweglichen Trennwand des Arbeitsvolumens 11 zum Motorraum 12 läßt sich auch auf eine Kolbenvakuumpumpe anwenden, die sche­ matisch in Fig. 2 angedeutet ist.The inventive principle of relieving the movable partition of the working volume 11 to the engine compartment 12 can also be applied to a piston vacuum pump, which is indicated schematically in FIG. 2.

Hier ist wieder eine Pleuelstange 13 in einem Motor­ raum 14 mit einem nicht dargestellten Antriebsmotor verbunden, der über die Pleuelstange einen Kolben 15 hin- und herbewegt. Letzterer gleitet über Ringdichtungen 16 an der Zylinderwand 17. Das Arbeitsvolumen 18 erstreckt sich jenseits des Kolbens 15 und ist über ein Einlaßventil 19 mit der Saugleitung 20 der Pumpe und über ein Auslaßventil 21 mit der Auslaßleitung 22 verbunden.Here is a connecting rod 13 in a motor room 14 connected to a drive motor, not shown, which moves a piston 15 back and forth over the connecting rod. The latter slides over the ring seals 16 on the cylinder wall 17 . The working volume 18 extends beyond the piston 15 and is connected to the suction line 20 of the pump via an inlet valve 19 and to the outlet line 22 via an outlet valve 21 .

Erfindungsgemäß gibt es auch hier eine Verbindungslei­ tung 23 zwischen der Saugleitung 20 und dem Motorraum 14, so daß letzterer in Betrieb praktisch denselben Druck wie das Arbeitsvolumen 18 annehmen kann. Dadurch werden die Dichtungen 16 entlastet und können auch noch mit geringer Reibung zuver­ lässig arbeiten, was nicht der Fall wäre, wenn der Atmosphä­ rendruck auf der Seite des Motorraums 14 anstehen würde.According to the invention, there is also a connecting line 23 between the suction line 20 and the engine compartment 14 , so that the latter can assume practically the same pressure as the working volume 18 in operation. As a result, the seals 16 are relieved and can still work reliably even with low friction, which would not be the case if the atmospheric pressure on the side of the engine compartment 14 were present.

Die Erfindung ist nicht in allen Einzelheiten auf die beiden Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann insbesondere, wie bereits erwähnt, als Druck für den Motorraum ein Zwischen­ druck zwischen dem Druck auf der Saugseite und Atmosphären­ druck gewählt werden. Dies gilt insbesondere im Fall einer mehrstufigen Pumpanordnung, da dann das Zwischenvakuum zwi­ schen zwei solchen Stufen im Motorraum herrschen kann.The invention is not in all details on the limited to two embodiments. In particular,  as already mentioned, as an intermediate pressure for the engine compartment pressure between the pressure on the suction side and atmospheres pressure can be selected. This is especially true in the case of a multi-stage pump arrangement, since then the intermediate vacuum between there can be two such levels in the engine compartment.

Claims (5)

1. Mechanische Vakuumpumpe, bei der ein Arbeitsvolumen von einem Elektromotor zyklisch vergrößert und verkleinert wird, indem eine dieses Volumen begrenzende Wand hin- und hergescho­ ben wird, wobei Ventile zwischen diesem Arbeitsvolumen und Ein- bzw. Auslässen vorgesehen sind, die ebenso zyklisch ge­ öffnet und geschlossen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Arbeitsvolumen (11) abgewandte Seite dieser Wand (3, 15) in einen Motorraum (12, 14) weist, der druckfest ausgebildet ist und nur mit einem vakuumseitigen Bereich der Pumpe in Verbin­ dung steht.1. Mechanical vacuum pump, in which a working volume is cyclically increased and decreased by an electric motor by a wall limiting this volume back and forth ben, valves are provided between this working volume and inlets and outlets, which also opens cyclically ge and are closed, characterized in that the side of this wall ( 3 , 15 ) facing away from the working volume ( 11 ) has an engine compartment ( 12 , 14 ) which is designed to be pressure-resistant and is only connected to a vacuum-side area of the pump. 2. Vakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorraum (12, 14) mit ihrer eigenen Saugleitung (8, 20) in Verbindung steht.2. Vacuum pump according to claim 1, characterized in that the engine compartment ( 12 , 14 ) with its own suction line ( 8 , 20 ) is connected. 3. Vakuumpumpe nach Anspruch 1, die druckseitig mit einer gegen Atmosphärendruck arbeitenden Vorpumpe zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorraum mit dem Saugbereich dieser Vorpumpe in Verbindung steht.3. Vacuum pump according to claim 1, the pressure side with a fore-pump working against atmospheric pressure, characterized in that the engine compartment with the suction area is connected to this backing pump. 4. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es sich um eine Membranpumpe handelt (Fig. 1).4. Vacuum pump according to one of claims 1 to 3, characterized in that it is a diaphragm pump ( Fig. 1). 5. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es sich um eine Kolbenvakuumpumpe handelt (Fig. 2).5. Vacuum pump according to one of claims 1 to 3, characterized in that it is a piston vacuum pump ( Fig. 2).