DE3536714A1

DE3536714A1 - Two-stage rotary-vane pump with a rotary structure inside a stationary structure

Info

Publication number: DE3536714A1
Application number: DE19853536714
Authority: DE
Inventors: Toshio Katsuta Ibaraki Nemoto
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 1984-10-16
Filing date: 1985-10-15
Publication date: 1986-04-17
Also published as: JPS6196195A

Abstract

A two-stage rotary-vane pump has a motor, a stationary structure with stationary outer and inner cylinders (16, 28), in which structure a rotary structure is accommodated and set in rotary drive by the motor. The rotary structure has outer and inner rotary cylinders (23, 26) which are arranged concentrically with one another about their axis of rotation (43) which is offset in relation to the central axes of the stationary cylinders so that outer (22) and inner (30) vacuum chambers are defined in between. Each outer and inner rotary cylinder contains in each case a pair of rotary vanes (23a, 23b; 26a, 26b) which are in sliding contact with the associated stationary cylinder. Means (55, 56, 57) of connecting the outer and inner chambers to the outside and connecting these chambers to one another are provided. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine zweistufige Drehschieberpumpe.The invention relates to a two-stage rotary vane pump.

Ubliche zweistufige Saugpumpen besitzen einen Rotor der ersten Stufe und einen Rotor der zweiten Stufe, deren Drehwellen jeweils in Reihe mittels einer Kupplung verbunden sind, und die über eine weitere Kupplung mit der Drehwelle eines Antriebsmotors verbunden sind. Diese Art von Pumpen baut jedoch sehr groß und erzeugt infolge von Lastveränderungen während des Anfangsbetriebes erhebliches Geräusch.Common two-stage suction pumps have a first stage rotor and a rotor of the second stage, the rotating shafts of which are each connected in series by means of a Coupling are connected, and via a further coupling with the rotating shaft of a Drive motor are connected. However, this type of pump is very large in size and generates Considerable noise due to load changes during initial operation.

Damit ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine Pumpe zu schaffen, bei der sowohl Größe als auch Geräuschentwicklung verringert sind. Dieses Ziel wird durch einen Drehaufbau erreicht, der innerhalb eines stationären Aufbaues angeordnet ist.It is therefore an object of the present invention to provide a pump that in which both size and noise are reduced. This goal will achieved by a rotating structure placed within a stationary structure is.

Die erfindungsgemäße Pumpe enthält einen Motor, einen stationären Aufbau mit stationären Außen- und Innenzylindern, und einen Drehaufbau, der innerhalb des stationären Aufbaues untergebracht ist und durch den Motor in Drehung versetzt wird. Der Drehaufbau besitzt sich drehende Außen- und Innenzylinder, die zueinander konzentrisch um ihren Drehmittelpunkt angeordnet sind, der von den Mittelachsen der stationären Außen- und Innenzylindern entfernt liegt, so daß dadurch äußere bzw. innere Kammern bestimmt werden. Jeder äußere bzw. innere Drehzylinder enthält mindestens einen Schieber, der gleitend mitdem zugeordneten stationären Zylinder in Berührung tritt. Es sind Mittel vorgesehen, um die Außen- und Innenkammern mit dem Außenraum und untereinander zu verbinden.The pump according to the invention contains a motor, a stationary one Structure with stationary outer and inner cylinders, and a rotary structure that is inside of the stationary structure is housed and rotated by the motor will. The rotating assembly has rotating outer and inner cylinders, which are mutually are arranged concentrically around their center of rotation, that of the central axes of the stationary outer and inner cylinders is removed, so that thereby outer or inner chambers are determined. Each outer or inner rotating cylinder contains at least one slide slidably associated with the associated stationary cylinder comes into contact. Means are provided to keep the outer and inner chambers with to connect with the outside space and with each other.

Die Erfindung wird im einzelnen mit Bezug auf die Zeichnung nachfolgend näher erläutert; in dieser zeigt: Figur 1 eine Seitenschnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe, Figur 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 der Figur 1, in Pfeilrichtung gesehen, und Figur 3 eine Darstellung von Einzelheiten der Antriebswelle der Pumpe aus Figur 1.The invention will be explained in more detail with reference to the drawing explained in more detail; FIG. 1 shows a sectional side view of a preferred one Embodiment of the pump according to the invention, FIG. 2 shows a section along line 2-2 of Figure 1, seen in the direction of the arrow, and Figure 3 is a representation of details of the drive shaft of the pump from Figure 1.

In Figuren 1 und 2 ist eine Saugpumpe nach einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Saugpumpe enthält ein Gehäuse 10, das in einem Vorratsraum 11 Schmieröl (Hochvakuumöl) enthält und einen Deckel 12, der über Schrauben 13 an dem Gehäuse 10 befestigt ist. Innerhalb des Gehäuses befindet sich ein Pumpmechanismus 14 mit einer an einem stationären Außenzylinder 16 über Schrauben 17 befestigten Grundplatte 15. Der stationäre Außenzylinder 16 besitzt eine Deckplatte 18 mit einem zylindrischen Fortsatz 19, der dicht in eine Öffnung 20 der Deckplatte 12 eingepaßt und an dieser mit Schrauben 21 befestigt ist. Die Innenumfangswand des Außenzylinders 16 bestimmt eine Außen-Vakuumkammer 22 mit der Außenumfangswand eines drehbaren Außenzylinders 23, der eine Deckplatte 24 besitzt, die mit der Deckplatte 18 luftdicht in Berührung steht. Um Reibung zu vermindern, ist die Deckplatte 24 mit einer Ausnehmung 25 versehen. Ein drehbarer Innenzylinder 26 ist fest an der Deckplatte 24 des drehbaren Außenzylinders 23 durch Stifte 27 so befestigt, daß er sich mit diesem dreht. Die drehbaren Außen-und Innenzylinder können integral in Form eines einstückigen Drehaufbaues ausgebildet sein. Ein stationärer Innenzylinder 28 ist an der Grundplatte 15 durch Schrauben 29 befestigt und bestimmt eine Innen-Vakuumkammer 30 zwischen der Innenumfangswand des stationären Innenzylinders 28 und der Außenumfangswand des drehbaren Innenzylinders 26.In Figures 1 and 2 is a suction pump according to a preferred embodiment of the present invention. The suction pump includes a housing 10 which contains in a storage space 11 lubricating oil (high vacuum oil) and a cover 12, the is fastened to the housing 10 by means of screws 13. Located inside the case A pump mechanism 14 overlaps with one on a stationary outer cylinder 16 Screws 17 attached to the base plate 15. The stationary outer cylinder 16 has a cover plate 18 with a cylindrical extension 19 which fits tightly into an opening 20 of the cover plate 12 is fitted and fastened to it with screws 21. the The inner peripheral wall of the outer cylinder 16 defines an outer vacuum chamber 22 with the Outer peripheral wall of a rotatable outer cylinder 23 having a cover plate 24, which is in airtight contact with the cover plate 18. To reduce friction, the cover plate 24 is provided with a recess 25. A rotatable inner cylinder 26 is fixed to the cover plate 24 of the rotatable outer cylinder 23 by pins 27 attached so that it rotates with it. The rotatable outer and inner cylinder may be integrally formed in the form of a one-piece rotating assembly. A stationary one Inner cylinder 28 is fixed to the base plate 15 by screws 29 and determined an internal vacuum chamber 30 between the inner peripheral wall of the stationary inner cylinder 28 and the outer peripheral wall of the rotatable inner cylinder 26.

Ein Elektromotor 40 ist mit seinem Flansch 41 durch Schrauben 42 an der Deckplatte 12 befestigt. Der Motor 40 besitzt eine Drehwelle 43, die in den Pumpmechanismus 14 hineinreicht. Wie in Figur 3 dargestellt, besitzt die Antriebswelle 43 des Motors 40 Abschnitte 43a, 43b, 43c und 43d mit unterschiedlichen Durchmessern. Der Abschnitt 43a mit dem größten Durchmesser sitzt in dem zylindrischen Fortsatz 19 und wird durch ein ringförmiges Dichtglied 44 umgeben. Der Abschnitt 43b der Welle 43 ist in einem oberen Hülsenlager 45 gelagert. Ein Keil 46 (Figur 2) ist fest in den Wellenabschnitt 43c so eingepaßt, daß er längs eines axial in der Innenwand des drehbaren Innenzylinders 46 ausgebildeten Schlitzes 26a gleiten kann. Die drehbaren Zylinder 23 und 26 sind so durch die Welle 43 zur Drehung angetrieben, sind jedoch in Axialrichtung nicht festgelegt, so daß das Gewicht der Zylinder nicht auf den Rotor des Motors 40 übertragen wird.An electric motor 40 is attached to its flange 41 by screws 42 the cover plate 12 attached. The motor 40 has a rotating shaft 43 which is in the Pump mechanism 14 extends into it. As shown in Figure 3, the drive shaft has 43 of the motor 40 sections 43a, 43b, 43c and 43d with different diameters. The section 43a with the largest diameter is seated in the cylindrical extension 19 and is replaced by an annular Sealing member 44 surrounded. The section 43b of the shaft 43 is mounted in an upper sleeve bearing 45. A wedge 46 (fig 2) is tightly fitted into the shaft portion 43c so that it extends along an axially in the slot 26a formed on the inner wall of the rotatable inner cylinder 46 slide can. The rotatable cylinders 23 and 26 are driven to rotate by the shaft 43 so that however, are not fixed in the axial direction, so that the weight of the cylinders is not is transmitted to the rotor of the motor 40.

Der unterste Abschnitt 43d der Welle 43 ist in einem unteren Hülsenlager 47 in der Grundplatte 15 gelagert.The lowermost section 43d of the shaft 43 is in a lower sleeve bearing 47 stored in the base plate 15.

Die Antriebswelle 43 ist mit einem Öldurchlaß 48 versehen, der parallel zur Drehachse der Welle 43, jedoch ihr gegenüber versetzt von einem unteren Mündungsende bis zum Abschnitt 43b verläuft. Der Durchlaß 48 steht über einen unteren Horizontalkanal 49 mit einer kleinen Kammer 50 der Grundplatte 15 in Verbindung und endet mit einem oberen horizontalen Durchlaß 51, der zum Hülsenlager 45 reicht. Der Pumpenmechanismus 14 ist so weit in öl eingetaucht, daß ein wesentlicher Anteil des Axialdurchlasses 48 mit vom unteren Ende der Welle 43 her eindringendem öl gefüllt ist. Wenn sich die Welle 43 dreht, saugt die in den vertikalen und horizontalen öldurchlässen auftretende Zentrifugalkraft öl durch die untere Öffnung der Drehwelle 43 an. Die Kammer 50 wird mit durch den Durchlaß 49 austretendem öl überströmt, und so wird die Innenwand des unteren Lagers 47 und die Berührungsflächen zwischen der Grundplatte 15 und dem inneren Drehzylinder 26 geschmiert, und das öl dringt in die innere Vakuumkammer 30 ein. überschüssiges öl in der Kammer 50 wird durch einen Ablaß 52 zum Öl-Vorratsraum 11 zurückgeführt. Auch aus dem oberen horizontalen Durchlaß 51 fließt öl aus, das die Innenwand des oberen Hülsenlagers 45 schmiert und bis zur Innenseite des zylindrischen Fortsatzes 19 hochläuft, sowie nach unten in die Vertiefung 25 des äußeren Drehzylinders 23 einfließt. Ein vertikaler Durchlaß 53 läßt im Fortsatz 19 befindliches öl in die Vertiefung 25 nach unten abfließen. Uberschüssiges öl kann durch einen horizontalen Durchlaß 54 in den Vorratsraum 11 zurückfließen. Das Öl in der Vertiefung 25 wird durch die Zentrifugalkraft nach außen gedrückt und benetzt die Berührungsflächen zwischen den Deckplatten 18 und 24 des stationären Außenzylinders 16 bzw. des Dreh-Außenzylinders 23, und fließt dann durch den Zwischenraum zwischen den Platten 18 und 24 und weiter in die Außen-Vakuumkammer 22.The drive shaft 43 is provided with an oil passage 48 which is parallel to the axis of rotation of the shaft 43, but offset from a lower mouth end opposite it runs to section 43b. The passage 48 stands over a lower horizontal channel 49 with a small chamber 50 of the base plate 15 in connection and ends with a upper horizontal passage 51, which extends to the sleeve bearing 45. The pump mechanism 14 is so deeply immersed in oil that a substantial portion of the axial passage 48 is filled with oil penetrating from the lower end of the shaft 43. If the shaft 43 rotates, sucks the occurring in the vertical and horizontal oil passages Centrifugal force feeds oil through the lower opening of the rotary shaft 43. Chamber 50 is overflowed with exiting through the passage 49 oil, and so the inner wall of the lower bearing 47 and the contact surfaces between the base plate 15 and the inner rotary cylinder 26 is lubricated, and the oil enters the inner vacuum chamber 30 a. Excess oil in the chamber 50 is through a drain 52 to the oil storage space 11 returned. Oil also flows out of the upper horizontal passage 51, which the inner wall of the upper sleeve bearing 45 lubricates and up to the inside of the cylindrical Extension 19 runs up, and down into the recess 25 of the outer rotary cylinder 23 flows in. A vertical passage 53 can in the extension 19 located oil in the recess 25 flow downwards. Excess oil can pass through a horizontal Passage 54 into the storage room 11 flow back. The oil in the Well 25 is pushed outward by the centrifugal force and wets the Contact surfaces between the cover plates 18 and 24 of the stationary outer cylinder 16 or the rotary outer cylinder 23, and then flows through the space between the plates 18 and 24 and further into the external vacuum chamber 22.

Wie aus Figur 2 zu ersehen, ist der äußere Drehzylinder 23 mit zwei Drehschiebern 23a und 23b versehen, die in an diametral entgegengesetzt liegenden Stellen des Umfangs etwa in Tangentialrichtung zum Drehzylinder 23 bewegbar angebracht sind. Die Drehschieber 23a und 23b werden mittels Federn 23c bzw. 23d in Gleitberührung mit der Innenwand des stationären Außenzylinders 16 gedrückt. Auf ähnliche Weise ist der drehbare Innenzylinder 26 mit Drehschiebern 26a und 26b versehen, die durch Federn 26c bzw.As can be seen from Figure 2, the outer rotary cylinder 23 has two Rotary valves 23a and 23b provided, which are located in diametrically opposed Place the circumference approximately in the tangential direction to the rotary cylinder 23 movably attached are. The rotary valves 23a and 23b are in sliding contact by means of springs 23c and 23d, respectively pressed with the inner wall of the stationary outer cylinder 16. In a similar way the rotatable inner cylinder 26 is provided with rotary valves 26a and 26b, which through Springs 26c resp.

26d in Gleitkontakt mit der Innenwand des stationären Zylinders 28 gedrückt werden.26d in sliding contact with the inner wall of the stationary cylinder 28 be pressed.

Die Mittelpunkte der durch die Innenumfangslinien der stationären Außen- und Innenzylinder 16, 28 bestimmten Kreise sind entsprechend gegen den Drehmittelpunkt der Außen- und Innenzylinder so versetzt, daß die einzelnen Drehschieber der Drehzylinder aus- und einfahren, während sie längs der Innenwände der stationären Zylinder angedrückt gleiten.The centers of the through the inner circumferences of the stationary Outer and inner cylinders 16, 28 of certain circles are correspondingly against the center of rotation the outer and inner cylinder offset so that the individual rotary valve of the rotary cylinder extend and retract while pressed along the inner walls of the stationary cylinders slide.

Die äußere Vakuumkammer 22 ist über ein Rohr 55 mit der Innen-Vakuumkammer 30 verbunden. Die Luft wird durch einen Einlaß 56 in die Außenkammer 22 angesaugt und mittels der Drehschieber 23a und 23b durch das Rohr 55 zur Innenkammer 30 gedrückt, von wo sie mittels der Drehschieber 26a und 26b durch einen Auslaß 57 abgeführt wird. Bevorzugterweise sind die Rohre 55 und 57 mit Ventilen 58 bzw. 59 versehen, die einen Stufen-Pumpbetrieb zulassen. Beispielsweise wird während einer Anfangsstufe das Ventil 58 geöffnet und das Ventil 59 geschlossen, so daß Luft aus der Außenkammer 22 direkt abgeführt wird. Sobald der Anfangszustand beendet ist, wird das Ventil 58 geschlossen und das Ventil 59 geöffnet, so daß die beiden Kammern 22 und 30 miteinander verbunden sind und in der Außenkammer 22 gesammelte Luft in der Innenkammer 30 weiter komprimiert und durch das Ventil 59 nach außen abgeführt wird.The outer vacuum chamber 22 is connected to the inner vacuum chamber via a pipe 55 30 connected. The air is drawn into the outer chamber 22 through an inlet 56 and pressed by means of the rotary valve 23a and 23b through the pipe 55 to the inner chamber 30, from where they are discharged through an outlet 57 by means of rotary valves 26a and 26b will. The tubes 55 and 57 are preferably provided with valves 58 and 59, respectively. which allow a step pumping operation. For example, during an initial stage the valve 58 opened and the valve 59 closed, so that air from the outer chamber 22 is discharged directly. Once the initial state is finished the valve 58 is closed and the valve 59 is opened, so that the two chambers 22 and 30 are connected to one another and air collected in the outer chamber 22 in the inner chamber 30 is further compressed and discharged to the outside through the valve 59 will.

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Claims

Two-stage rotary vane pump with a rotary assembly within one stationary structure - claims -1. A pump with a drive motor, thereby g e k e n n -z e i c h n e t that a stationary structure with a stationary outer cylinder (16) and a stationary inner cylinder (28) is provided that a rotary assembly lies within the stationary structure and rotates by the drive motor (40) is displaceable, the rotary assembly having a rotary outer cylinder (23) and a rotary inner cylinder (26), which are arranged concentrically about the axis of rotation of the rotary structure, which is offset from the central axis of the stationary outer and inner cylinders (16, 28) is, so that an outer chamber (22) and an inner chamber (30) are determined in each case is, and that at least one on each of the rotatable outer and inner cylinders Rotary slide valve (23a, 23b; 26a, 26b) in sliding contact with each associated stationary cylinder (16, 28) is provided, and that means (55, 56, 57) for connecting the outer and inner chambers (22, 30) to the outside and for connection these chambers are provided with each other.

2. Pump according to claim 1, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t the motor (40) has a rotating shaft (43) connected to the rotating assembly so that the rotary movement of the shaft (43) is transmitted to the rotary structure, and that a axial displacement of the rotating shaft is not transmitted to the rotating structure.

3. Pump according to claim 1 or 2, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t that a Cl reservoir (11) is provided with high vacuum lubricating oil, wherein the rotary shaft (43) is provided with a passage (48, 49, 51) for oil to the contact surfaces between the rotatable and stationary inner cylinders (26, 28) to guide through the centrifugal force generated by the rotation of the rotating assembly.

4. Pump according to claim 3, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that the passage (48) runs through the shaft (43) parallel to its axis of rotation, opposite it offset, extends and that transverse passages at upper and lower points to the upper resp.

provided lower sections of the rotating and stationary structure are.

5. Pump according to claim 3 or 4, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t that the stationary structure is at least partially in the oil storage space (11) is immersed.

6. Pump according to one of the preceding claims, characterized in that g e -k e n n z e i c h ne t that in the means connecting the two chambers (22, 30) (55) a valve with connection (58) is provided to remove air from the outer chamber (22) to drain to the outside.