[0001] Die Erfindung betrifft eine schmiermittelgedichtete Drehschiebervakuumpumpe mit Motor,
einer ein Pumpstufengehäuse aufweisende Pumpstufe, Sicherheitsventil, Schmiermittelpumpe,
welche Einlass und Auslass aufweist, ein das Pumpstufengehäuse wenigstens teilweise
umgebendes Schmiermittelreservoir und Hydraulikleitung, wobei das durch die Hydraulikleitung
geförderte Schmiermittel das Öffnen des Sicherheitsventils bewirkt.
[0002] Eine Drehschiebervakuumpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs zeigt die
DE-OS 10 2004 024 554. Das Schmiermittel in dieser Pumpe wird unter anderem dazu benutzt, um ein hydraulisch
arbeitendes Sicherheitsventil zu öffnen. Dabei ist das Sicherheitsventil nur solange
geöffnet, solange eine von der Welle der Vakuumpumpe angetriebene Schmiermittelpumpe
das dem Sicherheitsventil zugeführte Schmiermittel unter Druck setzt.
[0003] Das Schmiermittel dient außerdem der Schmierung der Schieber, welche in einem zylindrischen
Schöpfraum umlaufen und so die Pumpwirkung erzeugen. Gleichzeitig dichtet das Schmiermittel
die Spalte zwischen Schieber, Welle und Gehäuse des Schöpfraumes ab. Dieses Gehäuse,
das Pumpstufengehäuse, ist in ein sogenanntes Schmiermittelreservoir eingetaucht,
daher zum großen Teil von Schmiermittel umgeben. Wärme, die innerhalb dieses Pumpstufengehäuses
entsteht, wird an das umgebende Schmiermittel abgegeben.
[0004] Das Problem dieses Standes der Technik ist nun, dass sich das Schmiermittel zunehmend
erwärmt, wodurch es sich chemisch verändert.
[0005] Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Drehschiebervakuumpumpe vorzustellen, deren
Aufbau eine Überhitzung des Schmiermittels verhindert.
[0006] Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Drehschiebervakuumpumpe mit den Merkmalen des
ersten Anspruchs.
[0007] Ein zwischen Auslass der Schmiermittelpumpe und Sicherheitsventil von der Hydraulikleitung
abzweigender Kanal ermöglicht, dass unter Druck stehendes Schmiermittel in das Schmiermittelreservoir
strömt. Dieses strömende Schmiermittel sorgt dafür, dass sich das Schmiermittel im
Schmiermittelreservoir nicht statisch verhält, sondern in Bewegung ist. Inbesondere
wird durch diese Bewegung dafür gesorgt, dass das Pumpstufengehäuse berührendes Schmiermittel
von diesem weg gefördert wird und zu dem das Schmiermittelreservoir umgebende Pumpengehäuse
gelangt. Dort kann es die am Pumpstufengehäuse aufgenomme Wärme wieder abgeben. Eine
Überhitzung des Schmiermittels wird auf diese Art verhindert.
[0008] Die abhängigen Ansprüche 2 bis 6 geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
an.
[0009] Die Anordnung einer Schmiermittelpumpe auf der Welle zwischen Motor und Pumpstufe
gemäß einer ersten Weiterbildung der Erfindung verkürzt die Länge der Hydraulikleitung,
da das Sicherheitsventil in der Regel in der Nähe des Motors angeordnet ist.
[0010] Gemäß einer zweiten Weiterbildung ist zwischen Schmiermittelpumpe und Pumpstufe ein
Schmiermittelströmungswiderstand angeordnet. Dieser verringert die die Menge an in
die Pumpstufe strömendes und dabei unter Druck stehendes Schmiermittel.
[0011] Gemäß einer dritten Weiterbildung ist zwischen Schmiermittelpumpe und Pumpstufe ein
Gleitlager zur Lagerung der Welle angeordnet. Durch diese Maßnahme kann das Gleitlager
durch aus der Schmiermittelpumpe austretendes Schmiermittel geschmiert werden. Dieses
austretende Schmiermittel ist nicht das durch den eigentlichen Schmiermittelpumpenauslass
austretende Schmiermittel, sondern das durch die Spalte zwischen Gehäuse und Welle
leckende Schmiermittel. Weiterer Vorteil dieser Maßnahme ist daher, dass eine weniger
gute Abdichtung der Schmiermittelpumpe ausreicht, wodurch ihr Aufbau erheblich vereinfacht
wird und die Kostent gesenkt werden.
[0012] In einer anderen Weiterbildung liegt der Auslass der Schmiermittelpumpe auf der einer
Stellfläche der Drehschiebervakuumpumpe zugewandten Seite der Welle. In Bezug auf
die Schwerkraftrichtung in der bestimmungsgemäßen Aufstellung der Pumpe bedeutet dies,
dass der Auslass der Schmiermittelpumpe unterhalb der Wellenmittelachse angeordnet
ist. Dies vereinfacht die Kanalführung.
[0013] In einer Weiterbildung mündet der von der Hydraulikleitung abzweigende Kanal in einer
Höhe zwischen dem Wellenmittelachse und einer Stellfläche der Drehschiebervakuumpumpe
in das Schmiermittelreservoir. Diese Anordnung sorgt dafür, dass unter Druck stehendes
Schmiermittel zwischen der Oberfläche des im Schmiermittelreservoir befindlichen Schmiermittel
und dem Boden einströmt. Hierdurch wird eine Verwirbelung aller Bereiche des Schmiermittelreservoir
gefördert und damit der Wärmeaustausch verbessert.
[0014] Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Weitere
Vorteile werden ebenfalls aufgezeigt. Es zeigen:
- Fig. 1:
- Senkrechter Schnitt durch eine Vakuumpumpe entlang der Wellenachse.
- Fig. 2:
- Senkrechter Schnitt durch die Vakuumpumpe entlang A-A'.
[0015] In den nachfolgenden Abbildungen bezeichnen gleiche Ziffern gleiche Teile.
[0016] Die erste Abbildung zeigt einen Schnitt längs der Wellenachse durch eine schmiermittelgedichtete
Drehschiebervakuumpumpe, im folgenden kurz Vakuumpumpe. Über einen Gaseinlass 1 gelangt
Gas in die Vakuumpumpe, wird in ihrem Inneren verdichtet und über einen Gasauslass
2 ausgestoßen. Unmittelbar im Gasstrom hinter dem Gaseinlass ist das Sicherheitsventil
3 angeordnet, welches hydraulisch betrieben wird: Das Schmiermittel der Vakuumpumpe
bewirkt, sobald es unter Druck steht, das Öffnen dieses Sicherheitsventils. Eine Gasführung
4 verbindet das Sicherheitsventil mit dem Schöpfraum 11 einer ersten Pumpstufe 17,
so dass Gas vom Gaseinlass in Schöpfraum gelangen kann, sobald das Sicherheitsventil
geöffnet ist. Die Pumpstufe ist in einem Pumpstufengehäuse 10 angeordnet, welches
wenigstens teilweise von im Schmiermittelreservoir 30 befindlichen Schmiermittel umgeben
ist. Im zylindrischen Schöpfraum läuft ein Schieber 13 um. Der Umlauf entsteht durch
die Drehung einer exzentrisch den Schöpfraum 11 durchsetzenden Welle 15. Zwischen
Schieber und Schöpfraum entsteht ein sichelförmiger Raum, der durch den Umlauf des
Schiebers periodisch vergößert und verkleinert wird, wodurch die Pumpwirkung entsteht.
Das verdichtete Gas wird über eine Überleitung 16 an die zweite Pumpstufe 18 übergeben
und in deren Schöpfraum 12, in dem Schieber 14 umlaufen, weiter verdichtet und schließlich
ausgestoßen.
[0017] Die Welle wird über einen Motor angetrieben. Im Beispiel umfasst dieser Motor auf
der Welle angeordnete Permanentmagnete 8 und stehende Spule 7, welche ein umlaufendes
Magnetfeld erzeugt und so die Welle in Drehung versetzt. Ein Trennelement 5 bewirkt
eine hermetische Abtrennung der Spulen von der Welle. Eine Steuerelektronik 6 ist
über elektrische Leitungen mit der Spule verbunden und bewirkt deren Bestromung. Die
Erfindung lässt sich auch an Vakuumpumpen mit anderen Motoren einsetzen, beispielsweise
Asynchronmotoren.
[0018] Drehbar unterstützt wird die Welle von einem Gleitlager 35, welches zwischen Motor
und Pumpstufe 17 angeordnet ist, und einem endseitigen Gleitlager 36, welches an dem
Wellenende vorgesehen ist, welches auf der von der ersten Pumpstufe abgewandten Seite
der zweiten Pumpstufe 18 liegt.
[0019] Zwischen Motor und erster Pumpstufe ist eine Schmiermittelpumpe angeordnet. Diese
umfasst einen in einem Schmiermittelschöpfraum 24 umlaufenden Schieber 23, wobei dieser
Umlauf durch die Drehung der Welle 15 bewirkt wird. Der Querschnitt ist hier rechteckig
dargestellt. Für die Fertigung vorteilhaft ist es, einen kreisförmigen Querschnitt
vorzusehen.
[0020] Zwischen Schmiermittelpumpe und Pumpstufe ist ein Schmiermittelströmungswiderstand
34 angeordnet. Aufgabe des Schmiermittelströmungswiderstandes ist es, den Fluss von
unter Druck stehenden und aus der Schmiermittelpumpe austretenden Schmiermittel in
Richtung Pumpstufe 17 zu erschweren. Er braucht nicht vollständig unterbunden werden,
da ein geringer Fluss genutzt werden kann, das Gleitlager 35 zu schmieren. Im vorliegenden
Beispiel ist dieser als Stufe in der Welle ausgebildet, die durch eine Änderung des
Wellendurchmessers gebildet wird. Zusätzlich können Strukturen auf der Wellenoberfläche
vorgesehen sein, beispielsweise Rillen. Vorteilhaft weiterbilden lässt sich diese
Idee, indem eine derart gewinderartig um die Welle herumlaufende Rille vorgesehen
wird, dass eine Förderwirkung entsteht, welche der Strömungsrichtung des Schmiermittels
entgegengerichtet ist.
[0021] Das Schmiermittelreservoir 30 dient zur Aufnahme größerer Mengen von Schmiermittel.
Dieses Schmiermittel bildet mit demjenigen in Schöpfräumen, Gleitlagern und Sicherheitsventil
einen Kreislauf und dient zu dessen Austausch. Der waagrechte Kanalteil 32a mündet
an der Kanalmündung 33 in dieses Schmiermittelreservoir. Aus ihm tritt Schmiermittel
aus, welches von der Schmiermittelpumpe unter Druck gesetzt wird. Durch diesen Strom
wird das im Schmiermittelreservoir befindliche Schmiermittel in Bewegung versetzt,
wodurch warmes, nahe der Oberfläche des Pumpstufengehäuses 10 befindliches Schmiermittel
von dort weg zum Pumpengehäuse 40 bewegt wird. Dort gibt es die aufgenomme Wärme ab.
Hierdurch wird die Temperatur des Schmiermittels herabgesetzt und die Lebensdauer
erhöht, da weniger chemische Zersetzungsprozesse ablaufen. Die Bewegung des Schmiermittels
ist durch den kreisförmigen Pfeil veranschaulicht.
[0022] Die zweite Abbildung zeigt einen Schnitt in einer Ebene quer zur Wellenachse und
auf Höhe der Schmiermittelpumpe. Diese Darstellung veranschaulicht das Leitungssystem,
durch welches das unter Druck stehende Schmiermittel gefördert wird. Die Welle 15
weist einen Schlitz auf, in welchem ein Schieber 23 beweglich gelagert ist und welcher
bei Wellendrehung durch Fliehkräfte von der Wellenachse radial nach außen gedrückt
wird. Die Welle durchsetzt den zylindrischen Schöpfraum 24 exzentrisch. Durch die
Drehung der Welle wird der Raum zwischen Schieber und Wandung zunächst vergrößert,
wodurch Schmiermittel durch den Einlass 21 der Schmiermittelpumpe angesaugt wird.
Dieses Schmiermittel wird um die Welle herum gefördert und über den Auslass 22 der
Schmiermittelopumpe in eine Hydraulikleitung 31 gedrückt. Dieser verbindet den Auslass
22 mit dem Sicherheitsventil 3, welches im Gasstrom hinter dem Gaseinlass 1 angeordnet
ist. Von der Hydraulikleitung zweigt ein Kanal 32 ab, so dass unter Druck stehendes
Schmiermittel sowohl in der Hydraulikleitung als auch im Kanal gefördert wird. Der
Kanal 32 steht mit dem waagrechten Kanalteil 32a der Abbildung 1 in Verbindung.
[0023] Der Auslass 22 der Schmiermittelpumpe liegt auf der der Stellfläche 9 zugewandten
Seite der Welle. Dies ist in Bezug auf die Schwerkraft unterhalb der Wellenachse.
Der Kanal mündet in einer Höhe zwischen Wellenmittelachse und einer Stellfläche 9
der Drehschiebervakuumpumpe in das Schmiermittelreservoir 30, wodurch die Umwälzung
des Schmiermittels im Schmiermittelreservoir verbessert wird.
1. Schmiermittelgedichtete Drehschiebervakuumpumpe mit Motor, wenigstens einer ein Pumpstufengehäuse
(10) aufweisende Pumpstufe (17, 18), Sicherheitsventil (3), Schmiermittelpumpe, welche
Einlass (21) und Auslass (22) aufweist, ein das Pumpstufengehäuse wenigstens teilweise
umgebendes Schmiermittelreservoir (30) und Hydraulikleitung (31), wobei das durch
die Hydraulikleitung geförderte Schmiermittel das Öffnen des Sicherheitsventils bewirkt,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Auslass der Schmiermittelpumpe und Sicherheitsventil ein Kanal (32) von
der Hydraulikleitung abzweigt, durch den unter Druck stehendes Schmiermittel in das
Schmiermittelreservoir strömt.
2. Drehschiebervakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Motor und Pumpstufe (17, 18) von einer ein- oder mehrstückigen Welle (15) durchsetzt
werden, und die Schmiermittelpumpe auf der Welle zwischen Motor und Pumpstufe angeordnet
ist.
3. Drehschiebervakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Schmiermittelpumpe und Pumpstufe (17, 18) ein Schmiermittelströmungswiderstand
(34) angeordnet ist.
4. Drehschiebervakuumpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Schmiermittelpumpe und Pumpstufe (17, 18) ein Gleitlager (35) zur Lagerung
der Welle (15) angeordnet ist.
5. Drehschiebervakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (22) der Schmiermittelpumpe auf der einer Stellfläche (9) der Drehschiebervakuumpumpe
zugewandten Seite der Welle (15) liegt.
6. Drehschiebervakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal in einer Höhe zwischen Wellenmittelachse und einer Stellfläche (9) der
Drehschiebervakuumpumpe in das Schmiermittelreservoir (30) mündet.