DE4208194A1 - Verfahren zum betrieb einer oelgedichteten vakuumpumpe sowie fuer die durchfuehrung dieses verfahrens geeignete vakuumpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer ölgedichteten Vakuumpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Beim Betrieb von Vakuumpumpen besteht generell das Bedürfnis, daß sowohl bei einem beabsichtigten als auch bei einem unbeabsich­ tigten Anhalten der Pumpe der an den Einlaßstutzen angeschlossene Rezipient nicht belüftet wird. Vielfach bekannt sind im Einlaß­ stutzen eingebaute Ventile (Saugstutzenventile), die beispiels­ weise über Fliehkraftschalter oder sich beim Anhalten der Pumpe ändernde Drücke (Öldruck, Auslaßdruck) gesteuert werden.

Bei Vakuumpumpen der eingangs erwähnten Art sind Saugstutzenven­ tile nicht erforderlich. Sie werden derart betrieben, daß bei einer Stromabschaltung - beabsichtigt oder nicht - das im Auslaß befindliche Ventil, üblicherweise ein Rückschlagventil, sowie das in der Ölzuführungsleitung befindliche Ventil, üblicherweise ein Magnetventil, schließen. Dadurch ist der Schöpfraum der Vakuum­ pumpe dicht abgeschlossen, so daß das Vakuum im Schöpfraum der Vakuumpumpe und damit auch im Rezipienten bei einer Stromab­ schaltung aufrecht erhalten bleibt.

Tritt jedoch der Fall ein, daß der Rotor der Pumpe blockiert, z. B. nach einem Schieberbruch oder nach einem Fressen des Rotors, ohne daß dieser Vorgang zunächst mit einem Stromausfall verbunden ist, dann bleibt das in der Ölzuführungsleitung befindliche Ventil offen. Über dieses Ventil gelangt Pumpenöl in den Schöpf­ raum und damit auch in den unter Vakuum stehenden Rezipienten. Die Folgen sind nicht nur eine Druckerhöhung im Rezipienten sondern auch eine Ölverseuchung des Rezipientens und der darin befindlichen Gegenstände.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vakuumpumpe der eingangs erwähnten Art derart zu betreiben, daß eine Vakuumsicherung nicht nur bei Stromausfall gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das in der Ölzuführungsleitung befindliche Ventil zusätzlich in Abhängigkeit von der Drehzahl des Rotors bzw. seines Antriebsmotors derart gesteuert wird, daß es bei normaler Betriebsdrehzahl offen und bei reduzierter Drehzahl geschlossen ist. Ein in dieser Weise gesteuertes Ölzuführungsventil schließt also nicht nur bei Stromausfall oder Stromabschaltung sondern auch bei einem Stop der Pumpe auf Grund eines mechanischen Defektes. Die Aufrechter­ haltung des Vakuum im Rezipienten ist damit auch bei einem mechanischen Defekt sichergestellt; die Gefahr der beschriebenen Ölverseuchungen im Rezipienten ist beseitigt.

Weitere Vorteile und Einzelheiten sollen anhand der Fig. 1 und 2 erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen stark vereinfachten Schnitt durch eine Drehschiebervakuumpumpe und

Fig. 2 ein Funktionsschaltbild.

Die in Fig. 1 dargestellte Drehschiebervakuumpumpe 1 weist ein Pumpengehäuse 2 mit einem Schöpfraum 3 auf. Im Schöpfraum 3 befindet sich der drehbar angeordnete Rotor 4, der die Drehschieber 5, 6 führt. Seitlich von der Rotoranlage 6 befinden sich der Einlaßstutzen 7 und der Auslaßstutzen 8. An den Einlaß­ stutzen 7 wird der zu evakuierende, nicht dargestellte Rezipient angeschlossen. Der Auslaßstutzen 8 ist mit dem Rückschlagventil 9 ausgerüstet, das den Auslaßstutzen 8 immer dann vakuumdicht verschließt, wenn die Pumpe keine Fluide fördert.

In den Schöpfraum 3 mündet noch die Ölzuführungsleitung 11, über die der Schöpfraum 3 ständig aus der schematisch dargestellten Ölwanne 12 mit Öl versorgt wird. In die Leitung 11 ist das Magnetventil 13 eingeschaltet.

Der Rotor 4 ist mit einem in Fig. 1 nicht dargestellten An­ triebsmotor gekoppelt. Gleichzeitig mit dem An- und Abschalten des Antriebsmotors wird das Ventil 13 derart betätigt, daß es bei eingeschaltetem Strom offen ist. Bei abgeschaltetem Strom - also auch bei Stromausfall - ist das Ventil 13 geschlossen.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Funktionsschaltbild für ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung sind schematisch wesent­ liche Bauelemente eines Einphasen-Kondensator-Motors 14 darge­ stellt, nämlich die Motorspule 15 (Hauptabwicklung), der Motor­ kondensator 16 und die Motorspule 20 (Hilfsabwicklung). Die Spannungsversorgung erfolgt über die Leitungen 17, 18, die über den Schalter 19 an die Wechselspannungsquelle 21 angeschlossen sind. Zusätzlich ist noch schematisch ein Temperatursensor 22 dargestellt. Dieser dient in bekannter Weise dem Temperaturschutz des Motors 14. Übersteigt die Temperatur einen Grenzwert, dann erfolgt automatisch eine Abschaltung des Motors (angedeutet durch den Pfeil 23).

Auch das Ventil 13 ist über die Leitungen 24, 25 und den Schalter 19 an die Wechselspannungsquelle 21 angeschlossen. Im Falle des Stromabschaltens, eines Stromausfalles oder einer unzulässigen Motortemperatur erfolgt deshalb gleichzeitig mit dem Pumpenstop die Schließbewegung des Ventils 13.

Als drehzahlabhängiger Sensor dient die in Reihe mit dem Motor­ kondensator geschaltete Spule 20, über der die von der Drehzahl n abhängige Spannung U_n abfällt. Der Wert von U_n nimmt seinen maximalen Wert bei der Lehrlaufdrehzahl des Motors an. Bei der Drehzahl 0 ist auch der Wert von U_n klein.

Der Wert U_n wird einer Logik 26 zugeführt, innerhalb der der Wert von U_n ständig mit einem Soll- oder Grenzwert verglichen wird. Solange der Wert von U_n größer ist als der Sollwert, wird ein Signal nicht weitergeleitet. Unterschreitet der Wert von U_n den Sollwert, dann wird über die Leitung 27 ein Relais 28 mit dem Schalter 29 betätigt. Der Schalter 29 liegt in dem von den Leitungen 24, 25 gebildeten Stromkreis, in den auch das Ventil 13 eingeschaltet ist. Die Betätigung des Relais 28, 29 erfolgt in der Weise, daß mit dem Unterschreiten des mit Hilfe der Logik 26 überwachten Sollwertes der Schalter 29 geöffnet wird. Dieser Öffnungsvorgang hat zur Folge, daß das Magnetventil 13 schließt, und zwar auch dann, wenn Schalter 19 noch geschlossen bleibt. Dadurch ist sichergestellt, daß die Ölversorgung über die Zulei­ tung 11 auch dann gestoppt wird, wenn bei geschlossenem Schalter 19 ein mechanischer Defekt auftritt.

Bei einem zweckmäßigen Ausführungsbeispiel ist der Sollwert der Logik 26 derart gewählt, daß er dem Wert für U_n bei 20% der Lehrlaufdrehzahl des Antriebsmotors 14 entspricht. Tritt also zum Beispiel bei einer Vakuumpumpe mit einem Antriebsmotor, dessen Lehrlaufdrehzahl 1500 U/min beträgt, ein mechanischer Defekt auf, der die Drehzahl auf 300 U/min absinken läßt, dann öffnet sich der Schalter 29, so daß das Magnetventil 13 schließt, die Ölzu­ fuhr zum Schöpfraum also unterbrochen ist. Die Aufrechterhaltung des Vakuums im angeschlossenen Rezipienten ist dadurch sicherge­ stellt. Läuft die Pumpe wieder an, dann erfolgt automatisch wieder eine Öffnung des Schalters 29 und damit des Ventils 13.

Unmittelbar nach dem Auftreten eines mechanischen Defektes, der zu einem Anhalten der Pumpe oder zu einer sehr niedrigen Drehzahl des Rotors 4 führt, heizt sich der Antriebsmotor 14 auf. Nach kurzer Zeit wird deshalb der dem Antriebsmotor 14 zugeordnete Thermoschutz (22, 23) die Abschaltung des Stromes bewirken, so daß die Pumpe zum Stillstand kommt.

Die Logik 26 und das Relais 28, 29 sind in einem Gehäuse 31 untergebracht. Sie enthalten - bis auf den Schalter 29 des Relais - keine mechanischen Teile, so daß die erfindungsgemäße Lösung zuverlässig ist und eine lange Lebensdauer hat. Außerdem hat die erfindungsgemäße Lösung den Vorteil, daß sie unabhängig vom Druck im Rezipienten arbeitet.

Anstelle eines Relais kann auch ein Halbleiterschalter vorgesehen sein, so daß mechanische Teile völlig entfallen. Weiterhin besteht die Möglichkeit, die Logik 26 und den Schalter 29 über eine optische Koppelstrecke miteinander zu verbinden. Schließlich besteht die Möglichkeit, ein Bauelement einzusetzen, das sowohl Logik- als auch Schaltfunktion hat. Derartige Leistungshalbleiter sind unter dem Namen "Smart-power"-Baustein an sich bekannt.

Claims (12)

1. Verfahren zum Betrieb einer ölgedichteten Vakuumpumpe (1) mit

• - einem Pumpengehäuse (2),
• - einem im Pumpengehäuse befindlichen Schöpfraum (3),
• - einem im Schöpfraum drehbar angeordneten Rotor (4),
• - einem mit einem Rezipienten verbindbaren Einlaßstutzen (7),
• - einem mit einem Rückschlagventil (9) versehenen Auslaß­ stutzen (8),
• - einer in den Schöpfraum (3) mündenden, mit einem Ventil (13) ausgerüsteten Ölzuführungsleitung (11) sowie mit
• - einem elektrischen Antriebsmotor (14) für den Rotor (4) mit Spulen (15) und (20) und einem Kondensator (16),

bei welchem beim Abschalten der Pumpe (1) oder bei Strom­ ausfall das in der Ölzuführungsleitung (11) befindliche Ventil (13) geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Ölzuführungsleitung (11) befindliche Ventil (13) zusätzlich in Abhängigkeit von der Drehzahl n des Rotors (4) bzw. Antriebsmotors (14) derart gesteuert wird, daß es bei normaler Betriebsdrehzahl offen und bei reduzierter Drehzahl geschlossen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (13) geschlossen ist, wenn die Drehzahl des Antriebs­ motors kleiner ist als etwa 20% der Lehrlaufdrehzahl.

3. Ölgedichtete Vakuumpumpe mit

• - einem Pumpengehäuse (2),
• - einem im Pumpengehäuse befindlichen Schöpfraum (3),
• - einem im Schöpfraum drehbar angeordneten Rotor (4),
• - einem mit einem Rezipienten verbindbaren Einlaßstutzen (7),
• - einem mit einem Rückschlagventil (9) versehenen Aus­ laßstutzen (8),
• - einer in den Schöpfraum (3) mündenden, mit einem Ventil (13) ausgerüsteten Ölzuführungsleitung (11) sowie mit
• - einem elektrischen Antriebsmotor (14) für den Rotor (4),

dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (14) mit einem drehzahlabhängigen Sensor (20) ausgerüstet ist, daß das Ventil (13) ein elektrisch betätigbares Ventil ist und daß im Stromkreis (24, 25) des Ventils (13) ein Schälter (29) vorgesehen ist, der in Abhängigkeit von den vom Sensor (20) gelieferten Signalen derart gesteuert wird, daß das Ventil (13) bei normaler Betriebsdrehzahl offen und bei reduzierter Drehzahl geschlossen ist.

4. Ölgedichtete Vakuumpumpe nach Anspruch 3, bei der der Antriebsmotor (14) eine erste Motorspule (Hauptwicklung 15), eine zweite Motorspule (Hilfswicklung 20) sowie einen Kondensator (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswicklung (20) den Sensor bildet, indem die über die Spule (20) des Antriebsmotors (14) abfallende Spannung verwendet wird.

5. Vakuumpumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auswertung der Signale des Sensors (20) eine Logik (26) vorgesehen ist.

6. Vakuumpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Logik (26) über eine Signalleitung (27) mit einem Schalter (28, 29) verbunden ist.

7. Vakuumpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter ein Relais (28, 29) ist.

8. Vakuumpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter ein Halbleiterschalter ist.

9. Vakuumpumpe nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeich­ net, daß sich an die Logik (26) eine optische Koppelstrecke als Signalleitung anschließt.

10. Vakuumpumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auswertung der Signale des Sensors (20) ein Bauele­ ment vorgesehen ist, das Logikfunktion und Halbleiterschalt­ funktion hat.