DE4439724A1 - Twin shaft mangle useful esp. for avoiding hydrocarbon emissions - Google Patents

Twin shaft mangle useful esp. for avoiding hydrocarbon emissions

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Abstract

The appts. gives pressure stages to give an overpressure and an underpressure.The stages operate independently of each other, simultaneously or separately. The entry and exit for each stage area accessible from outside the assembly.

Description

Die Erfindung betrifft eine trockenverdichtende Zweiwellen- Verdrängermaschine mit mindestens zwei Druckstufen, welche jeweils einen Schöpfraum und ein Rotorpaar umfassen, mit deren Hilfe in jeder Druckstufe durch ihren Einlaß eintre­ tendes Gas zu ihrem Auslaß gefördert und dabei auf einen höheren Druck gebracht wird.The invention relates to a dry compressing two-shaft Displacement machine with at least two pressure levels, which each include a scoop and a pair of rotors, with whose help arrives at each pressure stage through its inlet tending gas to their outlet and thereby on one higher pressure is brought.

Zu den trockenverdichtende Zweiwellen-Verdrängermaschinen gehören Wälzkolbenpumpen (vgl. EU-A-0 472 751) und Klauen­ pumpen (vgl. EU-A-0 290 663). In den Schöpfräumen der ein­ zelnen Stufen derartiger Maschinen befinden sich jeweils zwei Rotoren, die sich gegeneinander und gegenüber der Schöpfraumwandung berührungsfrei drehen. Maschinen dieser Art können deshalb "trocken", das heißt, ohne Öl in ihren Schopfräumen, betrieben werden. Die geförderten Gase werden nicht mit Kohlenwasserstoffen belastet; auch das von einer Zweiwellenvakuumpumpe der hier betroffenen Art erzeugte Vakuum ist frei von entgegen der Förderrichtung diffundie­ renden Kohlenwasserstoffmolekülen.To the dry compacting twin-shaft displacement machines belong to Roots pumps (cf. EU-A-0 472 751) and claws pumps (see EU-A-0 290 663). In the scoops of the one there are individual stages of such machines two rotors, which are against each other and opposite Turn the scoop wall without contact. Machines this Art can therefore be "dry", that is, without oil in their Piles are operated. The extracted gases are not contaminated with hydrocarbons; also that of one Generated twin-shaft vacuum pump of the type concerned here Vacuum is free from diffusion opposite to the conveying direction hydrocarbon molecules.

In modernen Produktionsanlagen werden immer häufiger Drücke unterschiedlicher Höhe benötigt, sei es zum Trocknen (Überdruck und Unterdruck), Transportieren großflächiger Gegenstände (Grobvakuum), Steuern usw. Kontaminationen mit Kohlenwasserstoffmolekülen sind dabei in der Regel uner­ wünscht.Pressures are becoming more and more common in modern production plants different heights, be it for drying  (Positive and negative pressure), transport over a large area Objects (rough vacuum), taxes etc. Contamination with Hydrocarbon molecules are usually not important wishes.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine trockenverdichtende Zweiwellen-Verdrängermaschine derart zu gestalten, daß sie für die Erzeugung unterschiedlicher "trockener" Druckniveaus geeignet ist.The present invention has for its object a dry compacting two-shaft displacement machine shape that for the generation of different "dry" pressure levels is suitable.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß mindestens zwei Druckstufen der Verdrängermaschine so ausgebildet sind, daß sie unabhängig voneinander - sei es gleichzeitig oder einzeln - als Verdrängermaschine einsetz­ bar sind und daß der Einlaß sowie der Auslaß einer jeden als unabhängige Verdrängermaschine einsetzbaren Druckstufe von außen zugänglich sind. Mit einer Maschine dieser Art können unabhängig voneinander mehrere Druckniveaus erzeugt werden, je nach dem, welche der verschiedenen Einlässe und Auslässe verwendet werden. Nur ein Antriebsmotor und ein Getriebe sind erforderlich. Natürlich besteht auch die Möglichkeit, mehrere Druckstufen hintereinander oder parallel geschaltet zu betreiben.According to the invention this object is achieved in that at least two pressure stages of the displacement machine are trained to be independent of each other - be it Simultaneously or individually - use as a displacement machine are bar and that the inlet and the outlet of each as independent positive displacement machine from are accessible from the outside. With a machine of this type several pressure levels are generated independently of one another, depending on which of the different inlets and outlets be used. Only one drive motor and one gear are required. Of course there is also the possibility several pressure levels connected in series or in parallel to operate.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungs­ beispielen erläutert werden. Es zeigenFurther advantages and details of the invention will be explained with reference to exemplary embodiments shown in FIGS. 1 to 4. Show it

Fig. 1 und 2 schematische Darstellungen von Ver­ drängermaschinen nach der Erfindung und Fig. 1 and 2 are schematic representations of the invention and Ver drängermaschinen

Fig. 3 und 4 Schnitte durch Klauenpumpen nach der Erfindung. FIGS. 3 and 4 show sections through claw pumps according to the invention.

Die Zweiwellen-Verdrängermaschine 1 nach Fig. 1 weist zwei Stufen 2, 3 auf, die jeweils mit einem von außen zugäng­ lichen Einlaß 4 bzw. 6 und Auslaß 5 bzw. 7 ausgerüstet sind. The two-shaft displacement machine 1 of FIG. 1 has two stages 2, 3, each with a-reach from the outside inlet 4 and outlet 6 and are fitted 5 and 7 respectively.

Ihre Wellen sind mit 8 und 9 bezeichnet. Eine der Wellen ist mit dem Antriebsmotor 11 gekuppelt. Ein Synchrongetriebe ist nicht dargestellt. Wellenlager sind mit 1 2, Wellendichtungen mit 13 bezeichnet. Da beide Stufen 2, 3 jeweils mit einem Einlaß und einem Auslaß ausgerüstet sind, sind folgende Betriebsweisen möglich:Their waves are labeled 8 and 9 . One of the shafts is coupled to the drive motor 11 . A synchronous gear is not shown. Shaft bearings are denoted by 1 2 , shaft seals by 13 . Since both stages 2 , 3 are each equipped with an inlet and an outlet, the following operating modes are possible:

  • - Beide Stufen 2, 3 unabhängig voneinander, gleichzeitig oder einzeln;- Both stages 2 , 3 independently of one another, simultaneously or individually;
  • - beide Stufen 2, 3 parallel zueinander geschaltet;- Both stages 2 , 3 connected in parallel to each other;
  • - beide Stufen 2, 3 hintereinandergeschaltet.- Both stages 2 , 3 connected in series.

Die Verdrängermaschine 1 nach Fig. 2 weist insgesamt fünf Stufen 21 bis 25 auf. Ihre Einlässe sind mit 31 bis 35, ihre Auslässe mit 41 bis 45 bezeichnet. Der Antriebsmotor 11 befindet sich zwischen der dritten Stufe 23 und der vierten Stufe 24. In Höhe des Antriebsmotors 11 ist durch eine Linie 14 angedeutet, daß die Maschine 1 einen Vakuumabschnitt 15 (links von der Linie 14) und einen Überdruckabschnitt 16 (rechts von der Linie 14) umfaßt. Der Auslaß 43 der Stufe 23 und der Einlaß 34 der Stufe 24 befinden sich auf Atmosphä­ rendruck (p₇ bzw. p₈).The displacement machine 1 according to FIG. 2 has a total of five stages 21 to 25 . Their inlets are labeled 31 to 35 , their outlets 41 to 45 . The drive motor 11 is located between the third stage 23 and the fourth stage 24 . At the level of the drive motor 11 it is indicated by a line 14 that the machine 1 comprises a vacuum section 15 (to the left of the line 14 ) and an overpressure section 16 (to the right of the line 14 ). The outlet 43 of stage 23 and the inlet 34 of stage 24 are at atmospheric pressure (p₇ or p₇).

Bei den Stufen 21, 22, 23 im Vakuumabschnitt 15 handelt es sich um Vakuumpumpstufen. Werden sie einzeln eingesetzt, dann erzeugt jede Stufe das ihren Eigenschaften entspre­ chende Vakuum (Drücke p₁, p₃, p₅). Ihre Auslässe 41, 42, 43 münden in die Atmosphäre. Bei diesem Anwendungsfall ent­ sprechen deshalb die Druckwerte p₂, p₄ und p₆ den Atmosphä­ rendruck.The stages 21 , 22 , 23 in the vacuum section 15 are vacuum pump stages. If they are used individually, each stage generates the vacuum corresponding to their properties (pressures p₁, p₃, p₅). Their outlets 41 , 42 , 43 open into the atmosphere. In this application, the pressure values p₂, p₄ and p₆ correspond to the atmospheric pressure.

Es besteht auch die Möglichkeit, zwei oder mehrere Stufen parallel oder hintereinanderzuschalten. Eine Hintereinan­ derschaltung der Stufen 22 und 23 ist in Fig. 2 durch eine gestrichelte Linie 17 angedeutet, die den Auslaß 42 der Stufe 22 mit dem Einlaß 33 der Stufe 23 verbindet.It is also possible to connect two or more stages in parallel or in series. A Hintereinan derschalt the stages 22 and 23 is indicated in Fig. 2 by a dashed line 17 which connects the outlet 42 of the stage 22 with the inlet 33 of the stage 23 .

Bei den Stufen 24, 25 im Überdruckabschnitt 16 handelt es sich um Kompressorstufen, welche ebenfalls einzeln bzw. parallel- oder hintereinandergeschaltet betrieben werden können. Eine weitere Alternative ist im Zusammenhang mit der Stufe 24 dargestellt. Sie ist mit zwei Auslässen 44 und 44′ ausgerüstet, die mit unterschiedlichen Stellen des Schöpf­ raumes in Verbindung stehen, so daß unterschiedliche Drücke p₈, p′₈ erzeugt werden.The stages 24 , 25 in the overpressure section 16 are compressor stages which can also be operated individually or in parallel or in series. Another alternative is shown in connection with level 24 . It is equipped with two outlets 44 and 44 ', which are connected to different points of the scoop space, so that different pressures p₈, p'₈ are generated.

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch ein Ausführungs­ beispiel für eine als Klauenpumpe ausgebildete Verdränger­ maschine 1. Sie weist zwei Stufen 51 und 52 auf, die jeweils die Schöpfräume 53, 54 und die darin befindlichen, auf den Wellen 8, 9 befestigten Kolben 55, 56 bzw. 57, 58 umfassen. Jede der Stufen 51, 52 ist jeweils mit einem Einlaß 61 bzw. 62 und mit einem Auslaß 63 bzw. 64 ausgerüstet, so daß unterschiedliche, den Eigenschaften (Länge, Größe der Dichtspalte usw.) der Pumpstufen entsprechende Drücke - im Falle der Verwendung als Vakuumpumpstufen einlaßseitig Drücke unterhalb des Atmosphärendruckes, im Falle der Verwendung als Kompressorstufen auslaßseitig Drücke oberhalb des Atmosphärendruckes - erzeugt werden können. Fig. 3 shows a longitudinal section through an embodiment example of a claw pump designed as a displacement machine 1st It has two stages 51 and 52 , each of which includes the scoops 53 , 54 and the pistons 55 , 56 and 57 , 58 located therein and fastened on the shafts 8 , 9 . Each of the stages 51 , 52 is equipped with an inlet 61 or 62 and with an outlet 63 or 64 , so that different pressures corresponding to the properties (length, size of the sealing gaps, etc.) of the pump stages - in the case of use as Vacuum pump stages on the inlet side pressures below atmospheric pressure, in the case of use as compressor stages on the outlet side pressures above atmospheric pressure.

Fig. 3 zeigt noch, daß sich auf einer Stirnseite der Maschine 1 ein Seitenraum 18 mit Getrieberädern 19 befindet, welche eine synchrone Bewegung der Rotoren gewährleisten. Da der Seitenraum 18 üblicherweise Öl enthält, sind Radialwel­ lendichtringe 20 zur Abdichtung des Seitenraumes 18 vorge­ sehen. Die Welle 8 ist aus der dem Seitenraum 18 gegenüber­ liegenden Stirnseite der Maschine 1 herausgeführt und mit dem nicht dargestellten Antriebsmotor gekoppelt. Wellenlager und Dichtungen sind wieder mit 12, Wellendichtungen mit 13 bezeichnet. Fig. 3 also shows that on one end of the machine 1 there is a side space 18 with gear wheels 19 , which ensure a synchronous movement of the rotors. Since the side space 18 usually contains oil, radial seal rings 20 are provided for sealing the side space 18 . The shaft 8 is led out of the end face of the machine 1 opposite the side space 18 and is coupled to the drive motor (not shown). Shaft bearings and seals are again designated with 12 , shaft seals with 13 .

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch eine Verdrängerma­ schine 1, ebenfalls als Klauenpumpe ausgebildet. Beispiels­ weise kann eine der beiden Stufen 51, 52 in dieser Weise ausgebildet sein. Auf den Wellen 8, 9 sind die Klauenrotoren 71, 72 befestigt. Mit seiner Aussparung steuert der einlaß­ seitige Rotor 71 in bekannter Weise die in der Stirnwand des Schöpfraumes 73 befindliche Einlaßöffnung 74, die mit dem Einlaß 75 in Verbindung steht. Der auslaßseitige Rotor 72 steuert zwei Auslaßöffnungen 76 und 77, die jeweils mit den Auslässen 78 und 79 in Verbindung stehen. Bezüglich der analog zu Fig. 2, Stufe 24 Drücke p₇ (Einlaßdruck) sowie p₈ und p′₈ (Auslaßdrücke) gilt allgemein Fig. 4 shows a cross section through a Verdrängerma machine 1 , also designed as a claw pump. For example, one of the two stages 51 , 52 can be designed in this way. The claw rotors 71 , 72 are fastened on the shafts 8 , 9 . With its recess, the inlet-side rotor 71 controls in a known manner the inlet opening 74 located in the end wall of the scooping chamber 73 , which is connected to the inlet 75 . The outlet-side rotor 72 controls two outlet openings 76 and 77 , which are connected to the outlets 78 and 79 , respectively. Regarding the analog to Fig. 2, stage 24 pressures p₇ (inlet pressure) and p₈ and p'₈ (outlet pressures) applies generally

p₇ < p′₈ < p₈p₇ <p′₈ <p₈

mit p₇ = Atmosphärendruck.with p₇ = atmospheric pressure.

Zur gegenseitigen Abdichtung der einzelnen Stufen der Verdrängermaschine 1 und zur Abdichtung der Stufen nach außen sind die Wellendichtungen 13 zweckmäßig als Spalt- oder Labyrinthdichtungen ausgebildet. Ausführungsbeispiele für Dichtungen dieser Art sind in Fig. 3 dargestellt. Sie bestehen aus sich mit der Welle drehenden Buchsen 26, welche gleichzeitig die Funktion haben, die Rotoren 55 bis 58 in ihre Lage zu fixieren. Ihre Außenseite bildet zusammen mit den sie umgebenden Gehäuseteilen die Spalt- oder Labyrinth­ dichtung. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Buchsen auf ihre Außenseiten mit Kunststoff beschichtet (Schicht 27) sind, der eine Schaumstoffstruktur hat und wenn abgeschnit­ tene Blasen der Kunststoffschicht den Dichtspalt begrenzen. Dadurch entsteht eine besonders wirksame, labyrinthartige Wellendichtung. Dichtungen dieser Art sind in der EU-A-493 315 beschrieben.For mutual sealing of the individual steps of the displacement machine 1 and for sealing the steps to the outside, the shaft seals 13 are expediently designed as gap or labyrinth seals. Exemplary embodiments of seals of this type are shown in FIG. 3. They consist of bushings 26 rotating with the shaft, which at the same time have the function of fixing the rotors 55 to 58 in their position. The outside together with the surrounding housing parts forms the gap or labyrinth seal. It when the bushings are coated on their outer sides with plastic (layer 27 ), which has a foam structure and when cut-off bubbles of the plastic layer limit the sealing gap, is particularly advantageous. This creates a particularly effective, labyrinthine shaft seal. Seals of this type are described in EU-A-493 315 .

Die Rotoren einer erfindungsgemäß gestalteten Verdrängerma­ schine bestehen zweckmäßig aus Kunststoff oder sind zumin­ dest kunststoffbeschichtet. Wegen der auftretenden Fliehkräfte können die verwendeten Kunststoffe mit einer Verstärkung (z. B. einem Streckgitter) versehen werden. Als Kunststoffe werden zweckmäßig Polyamide oder Polyamidimide eingesetzt, die mit geeigneten Füllstoffen (Graphitfasern, Gasfasern und/oder Mineralstoffe) versetzt werden. Einzel­ heiten dazu sind in der EU-A-391 182 beschrieben.The rotors of a displacement ma designed according to the invention Machines are suitably made of plastic or are at least least plastic coated. Because of the occurring  Centrifugal forces can be used with a plastic Reinforcement (e.g. expanded metal). As Plastics are suitably polyamides or polyamide imides used with suitable fillers (graphite fibers, Gas fibers and / or minerals) are added. Single Units for this are described in EU-A-391 182.

Claims (15)

1. Trockenverdichtende Zweiwellen-Verdrängermaschine mit mindestens zwei Druckstufen, welche jeweils einen Schöpfraum und ein Rotorpaar umfassen, mit deren Hilfe in jeder Druckstufe durch ihren Einlaß eintretendes Gas zu ihrem Auslaß gefördert und dabei auf einen höheren Druck gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Druckstufen der Verdrängermaschine so ausgebildet sind, daß sie unabhängig voneinander - sei es gleichzeitig oder einzeln - als Verdrängermaschine einsetzbar sind und daß der Einlaß sowie der Auslaß einer jeden als unabhängige Verdrängermaschine einsetz­ baren Druckstufe von außen zugänglich sind.1. Dry-compressing two-shaft displacement machine with at least two pressure stages, each comprising a scoop and a pair of rotors, with the help of gas entering each outlet through its inlet is conveyed to its outlet and thereby brought to a higher pressure, characterized in that at least two Pressure stages of the displacement machine are designed so that they can be used independently of one another - be it simultaneously or individually - as displacement machines and that the inlet and outlet of each pressure stage which can be used as an independent displacement machine are accessible from the outside. 2. Verdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckstufen Überdruck erzeugende Stufen sind.2. Displacement machine according to claim 1, characterized records that the pressure levels generating overpressure Levels are. 3. Verdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die. Druckstufen Unterdruck erzeugende Stufen sind.3. Displacement machine according to claim 1, characterized records that the. Pressure levels generating negative pressure Levels are. 4. Verdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie einen Überdruckabschnitt (16) mit Überdruck erzeugenden Stufen und einen Vakuumabschnitt (15) mit Unterdruck erzeugenden Stufen umfaßt.4. Displacement machine according to claim 1, characterized in that it comprises an overpressure section ( 16 ) with overpressure generating stages and a vacuum section ( 15 ) with underpressure generating stages. 5. Verdrängermaschine nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Überdruck erzeu­ gende Stufe mit zwei Auslässen ausgerüstet ist.5. Displacement machine according to claim 2 or 4, characterized characterized in that generate at least one overpressure stage is equipped with two outlets. 6. Verdrängermaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antriebsmotor zwischen dem Vakuumabschnitt (15) und dem Überdruckabschnitt (16) angeordnet ist.6. Displacement machine according to claim 4 or 5, characterized in that a drive motor between the vacuum section ( 15 ) and the overpressure section ( 16 ) is arranged. 7. Verdrängermaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie vom Klauen­ typ ist.7. Displacement machine according to one of the preceding Claims, characterized in that they are stolen type is. 8. Verdrängermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie vom Wälzkolbentyp ist.8. displacement machine according to one of claims 1 to 6, characterized in that it is of the Roots type. 9. Verdrängermaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdichtung des Wellendurchtritts zwischen zwei Stufen und/oder nach außen Wellendichtungen (13) vorgesehen sind.9. Displacement machine according to one of the preceding claims, characterized in that for sealing the shaft passage between two stages and / or outwards shaft seals ( 13 ) are provided. 10. Verdrängermaschine nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wellendichtungen als Spalt- oder Labyrinthdichtungen ausgebildet sind.10. Displacement machine according to claim 9, characterized records that the shaft seals as a gap or Labyrinth seals are formed. 11. Verdrängermaschine nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mit den Wellen rotierende Buchsen Bestand­ teil der Spalt- oder Labyrinthdichtungen sind.11. Displacement machine according to claim 10, characterized shows that bushes rotating with the shafts exist are part of the gap or labyrinth seals. 12. Verdrängermaschine nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Außenseiten der Buchsen mit einem Kunststoff beschichtet sind, der eine Schaumstoff­ struktur hat. 12. Displacement machine according to claim 11, characterized records that the outer sides of the bushings with a Plastic coated, which is a foam has structure.   13. Verdrängermaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoren der Verdrängermaschine aus Kunststoff bestehen oder kunst­ stoffbeschichtet sind.13. Displacement machine according to one of the preceding Claims, characterized in that the rotors of the Displacement machine made of plastic or art are coated with fabric. 14. Verdrängermaschine nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der verwendete Kunststoff mit einer Verstärkung versehen ist.14. Displacement machine according to claim 13, characterized records that the plastic used with a Reinforcement is provided. 15. Verdrängermaschine nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoffe Polyamide oder Polyamidimide, vorzugsweise mit geeigneten Füllstoffen versetzt, verwendet werden.15. Displacement machine according to claim 13 or 14, characterized characterized in that as plastics polyamides or Polyamide imides, preferably with suitable fillers offset, used.
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