[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Vakuumgerät, insbesondere Vakuumpumpe, mit
einer elektrisch betreibbaren Funktionseinheit, die zumindest teilweise in einem Vakuumbereich
des Vakuumgerätes angeordnet und mit zumindest einem elektrischen Leiter verbunden
ist, der an einem Austrittsbereich aus der Funktionseinheit austritt und in einen
gegenüber dem Vakuumbereich abgedichteten Druckbereich führt.
[0002] Bei Vakuumgeräten ist es regelmäßig der Fall, dass eine zumindest teilweise in einem
Vakuumbereich angeordnete Funktionseinheit, wie z.B. ein Elektromotor eines Rotors
einer Vakuumpumpe, elektrisch oder informationstechnisch mit einer in einem Druckbereich
angeordneten Einheit, z.B. einer Steuerungseinheit, zu verbinden ist. Dabei muss jedoch
eine Abdichtung zwischen Vakuumbereich und Druckbereich gewährleistet werden.
[0003] Im Stand der Technik werden zur Abdichtung z.B. Steckverbinder mit vergossenen Kontakten,
beispielsweise sogenannte MIL-Stecker, verwendet, wobei die Steckverbinder eine Dichtung,
z.B. einen O-Ring, gegen ein Gehäuseelement des Vakuumgerätes pressen. Bei einer alternativen
aus dem Stand der Technik bekannten Lösung wird eine Platine eines Steuergeräts dazu
genutzt, eine Dichtung gegen ein Gehäuseelement zu verpressen, um eine Abdichtung
zu realisieren. Eine derartige Lösung ist beispielsweise in der
EP 1 843 043 A2 offenbart.
[0004] Den Konstruktionen des Standes der Technik ist gemein, dass ein oder mehrere Leiter
von der Funktionseinheit zu der außen oder im Druckbereich befindlichen Einheit zumindest
teilweise durch einen Vakuumbereich führen. In diesem Vakuumbereich herrscht beim
Betrieb des Vakuumgeräts allgemein ein niedriger Druck eines je nach Anwendungsfall
vorhandenen Prozessgases. Niedrige Drücke können allerdings Glimmentladungen an dem
oder den Leitern bzw. zwischen den Leitern begünstigen. Glimmentladungen können neben
einfachen Funktionsstörungen auch zur Beschädigung von Komponenten des Vakuumgeräts
bis hin zu ihrer Zerstörung führen.
[0005] Niedrige Drücke können sich insbesondere für den Fall, dass die Funktionseinheit
ein Elektromotor ist und über die Leiter Leistung übertragen werden muss, als problematisch
darstellen, da hierbei im Allgemeinen relativ hohe Spannungen Anwendung finden, welche
wiederum eine Gefahr von Glimmentladungen erhöhen. Dies alles gilt grundsätzlich auch
dann, wenn die Leiter eine Kabelisolierung aufweisen, denn eine Kabelisolierung weist
regelmäßig Unvollkommenheiten auf oder entwickelt solche nach einer gewissen Zeit.
[0006] Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Lebensdauer von Vakuumgeräten mit konstruktiv
und herstellungstechnisch möglichst einfachen Mitteln zu verlängern, wobei insbesondere
die Gefahr von Glimmentladungen in Vakuumgeräten verringert werden soll.
[0007] Diese Aufgabe wird durch ein Vakuumgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst,
und insbesondere dadurch, dass der Austrittsbereich innerhalb des Druckbereiches gelegen
ist.
[0008] Durch die Erfindung wird verhindert, dass der Leiter durch den Vakuumbereich hindurch
verläuft und einer Gefahr von Glimmentladungen ausgesetzt ist. Hierdurch werden die
Betriebssicherheit des Vakuumgeräts und damit seine Lebensdauer erhöht.
[0009] Als Austrittsbereich ist dabei vorteilhafterweise der Bereich vorgesehen, der nach
den Erkenntnissen der Erfinder besonders gefährdet bzw. gefährlich ist, wenn er im
Vakuumbereich liegt. Die Erfindung kann also auf dem Gedanken beruhend angesehen werden,
die Abdichtung zwischen Vakuumbereich und Druckbereich gewissermaßen "nach innen"
zu verlagern, d.h. so nahe an die Funktionseinheit heran, dass Räume zum Verlegen
des außerhalb der Funktionseinheit verlaufenden Leiters bzw. zum Herausführen des
Leiters aus dem Vakuumgerät nicht evakuiert werden, folglich im Druckbereich liegen
und somit keine Gefahr darstellen.
[0010] Neben der verbesserten Betriebssicherheit bietet die Erfindung aber auch eine konstruktiv
besonders einfache und damit kostengünstige Lösung. Beispielsweise muss der Leiter
nicht separat von der Funktionseinheit an einem gegenüberliegenden Leiterende vergossen
werden, wie es bei aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen vorgesehen ist.
[0011] Bei einer Ausführungsform ist die Außenseite der Funktionseinheit zumindest im Austrittsbereich
von einem Dichtkörper gebildet und der elektrische Leiter ist aus dem Dichtkörper
herausgeführt. Dabei kann der Dichtkörper bevorzugt zumindest im Wesentlichen starr
sein.
[0012] Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Dichtkörper von einer Vergussmasse gebildet.
Dies erlaubt eine besonders gute Abschirmung des Leiters von dem Vakuumbereich und
somit eine besonders hohe Sicherheit gegen Glimmentladungen. Die Vergussmasse kann
insbesondere Kunststoff und/oder Glas umfassen oder sein. Besonders vorteilhaft ist
hierbei eine direkte Durchkontaktierung der Funktionseinheit. Insbesondere stehen
außer der Vergussmasse keine anderen Teile oder Bereiche und insbesondere keine elektrisch
leitenden Teile bzw. Bereiche der Funktionseinheit im Kontakt mit dem Vakuumbereich.
Die Wahrscheinlichkeit einer Glimmentladung wird somit wirksam verringert.
[0013] Beispielsweise kann die Funktionseinheit zumindest im Wesentlichen vollständig von
einem Dichtkörper, insbesondere einer Vergussmasse, umgeben sein. Dabei kann der elektrische
Leiter aus dem Dichtkörper herausgeführt sein. So kann die Sicherheit gegen Glimmentladung
weiter verbessert werden.
[0014] Bei einer Weiterbildung ist der Dichtkörper von einer an die Funktionseinheit angegossenen,
insbesondere Kunststoff und/oder Glas umfassenden, Vergussmasse gebildet, wobei bevorzugt
die Funktionseinheit zumindest im Wesentlichen vollständig von einer Vergussmasse
umgeben und der elektrische Leiter aus der Vergussmasse herausgeführt ist.
[0015] Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine Abdichtung zwischen Vakuumbereich
und Druckbereich von dem Dichtkörper gebildet. Alternativ ist es jedoch auch möglich,
dass ein Dichtelement, z.B. ein O-Ring, zur Abdichtung zwischen Vakuumbereich und
Druckbereich zwischen einem nicht vergossenen oder einem keinen äußeren Dichtkörper
aufweisenden Bereich der Funktionseinheit einerseits und einem Gegenelement, z.B.
einem Gehäuseabschnitt, anderseits angeordnet ist. Austrittsbereich und Leiter liegen
dann sozusagen "frei", aber nicht wie im Stand der Technik im Vakuumbereich.
[0016] Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Abdichtung durch Zusammenwirken des Dichtkörpers
mit einer Komponente des Vakuumgerätes, insbesondere einem Gehäuseelement oder -abschnitt,
gebildet. Dabei kann der Dichtkörper beispielsweise entweder mit der Komponente unmittelbar
oder mittelbar über zumindest eine zusätzliche Dichtung, z.B. einen O-Ring oder eine
Flächendichtung, zusammenwirken. Beispielsweise kann hierfür ein, insbesondere in
Bezug auf eine Rotorachse exzentrisch angeordneter, O-Ring oder es können zwei, insbesondere
in Bezug auf eine Rotorachse konzentrisch angeordnete, O-Ringe vorgesehen sein. Dabei
kann ein O-Ring insbesondere zu einer besonders guten Abdichtung führen, während zwei
O-Ringe eine einfache Herstellung begünstigen können. Es sind aber auch andere Zahlen
und Anordnungen von zusätzlichen Dichtungen denkbar.
[0017] Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Dichtkörper mit zumindest einer Dichtfläche,
insbesondere von hoher Oberflächengüte, für eine zusätzliche Dichtung versehen ist,
wobei bevorzugt die Dichtfläche durch Bearbeiten einer den Dichtkörper bildenden Vergussmasse
gebildet ist. Beispielsweise kann die Dichtfläche durch spanende Bearbeitung einer
starren bzw. erstarrten Vergussmasse ausgebildet werden. Eine Dichtfläche, ebenfalls
beispielsweise spanend bearbeitet, kann auch an einem Gegenelement für den Dichtkörper,
insbesondere einer Komponente des Vakuumgeräts, insbesondere einem Gehäuseelement
desselben, ausgebildet sein.
[0018] Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Abdichtung zwischen Vakuumbereich
und Druckbereich im Inneren eines Gehäuses des Vakuumgerätes gelegen.
[0019] Gemäß einer Ausführungsform ist eine Abdichtung zwischen Vakuumbereich und Druckbereich
durch eine bei der Montage erfolgende Relativbewegung zwischen Funktionseinheit und
Vakuumgerät herstellbar. Beispielsweise kann die Funktionseinheit gegen ein Gegenelement
verspannt werden, wobei zwischen Funktionseinheit und Gegenelement eine Dichtung,
beispielsweise ein O-Ring, zur Abdichtung komprimiert wird. Beispielsweise für den
Fall, dass das Vakuumgerät eine Vakuumpumpe ist oder umfasst, kann die Relativbewegung
im Wesentlichen parallel zu einer Rotorachse der Vakuumpumpe verlaufen. Dabei lässt
es sich vorteilhaft ausnutzen, dass bei einer Vakuumpumpe häufig viele Komponenten
ohnehin axial zusammengesteckt werden, sodass die Montage einfach gehalten wird.
[0020] Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der elektrische Leiter zu einer im Druckbereich
befindlichen Steuerungsplatine für die Funktionseinheit geführt ist. Die Steuerungsplatine
kann beispielsweise außen an dem Vakuumgerät anbracht sein. Die Steuerungsplatine
kann z.B. eine Steuerung für einen Elektromotor einer Vakuumpumpe umfassen. Anders
als bei manchen Lösungen im Stand der Technik braucht hier die Platine keine Abdichtfunktion
zu erfüllen, da die Abdichtung zwischen Vakuumbereich und Druckbereich näher an der
Funktionseinheit erfolgt, bezogen auf die Erstreckung des Leiters von der Funktionseinheit
zu der Platine also gewissermaßen an einem "stromaufwärts" der Platine gelegenen Bereich.
[0021] Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Austrittsbereich im Inneren eines Gehäuses
des Vakuumgerätes gelegen, wobei der elektrische Leiter außerhalb des Austrittsbereiches
zumindest bereichsweise freiliegend durch das Vakuumgerät verläuft. Der Begriff "freiliegend"
bedeutet dabei nicht, dass keine Isolierung vorhanden ist, sondern lediglich, dass
der Leiter außerhalb des Dichtkörpers liegt, d.h. insbesondere nicht von Vergussmasse
umgeben ist; also wie ein frei verlegtes Kabel.
[0022] Bei noch einer Weiterbildung ist im oder am Austrittsbereich eine Schnittstelle zwischen
dem elektrischen Leiter und einer weiteren elektrischen Komponente, z.B. einem weiteren
Leiter, wie z.B. einem Kabel, oder z.B. einer Platine, vorgesehen. Dies erlaubt eine
besonders einfache Herstellung des Vakuumgeräts. Beispielsweise lässt sich der Austrittsbereich
leichter, insbesondere zur Ausbildung einer Dichtfläche, bearbeiten, wenn der Leiter
nicht als Kabel aus dem Austrittsbereich heraushängt und so ein Bearbeitungswerkzeug
behindern könnte.
[0023] Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Verbindung zwischen dem Leiter und
der weiteren Komponente an der Schnittstelle durch eine bei der Montage erfolgende
Relativbewegung zwischen Funktionseinheit und Vakuumgerät herstellbar. Hierdurch lässt
sich die Montage des Vakuumgeräts vereinfachen. Insbesondere kann die weitere Komponente
dadurch unabhängig von der Funktionseinheit montierbar sein. Beispielsweise muss daher
bei der Montage der Funktionseinheit in dem Vakuumgerät nicht gleichzeitig zu der
mechanischen Einbringung auch auf Kabelführung geachtet werden, was die Montage gerade
bei der allgemein üblichen kompakten Bauweise von Vakuumgeräten, insbesondere Vakuumpumpen,
erheblich vereinfacht. Die Schnittstelle kann beispielsweise eine Steckverbindung
umfassen. Ein der weiteren Komponente zugeordneter Schnittstellenteil kann, insbesondere
zur weiteren Vereinfachung der Montage, beispielsweise an einem Gegenteil für die
Funktionseinheit, insbesondere einem Gehäuseteil, befestigt sein.
[0024] Die Funktionseinheit kann beispielsweise einen Stator eines Elektromotors des Vakuumgerätes
umfassen oder ein solcher sein. Die Funktionseinheit kann aber beispielsweise auch
einen Magnetlagerstator umfassen oder ein solcher sein.
[0025] Die Erfindung wird nachfolgend lediglich beispielhaft anhand der schematischen Zeichnung
erläutert.
- Fig. 1
- zeigt eine Vakuumpumpe des Standes der Technik.
- Fig. 2
- zeigt eine erfindungsgemäße Vakuumpumpe.
- Fig. 3
- zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vakuumpumpe.
- Fig. 4
- zeigt in einer Detailansicht einen erfindungsgemäßen Austrittsbereich. Dabei zeigt
Fig. 4A eine Schnittdarstellung entlang eines axialen Schnitts und Fig. 4B zeigt einen
Teil einer Schnittstelle am Austrittsbereich in einer Draufsicht.
- Fig. 5
- zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Austrittbereichs in entsprechenden
Einzeldarstellungen.
- Fig. 6
- zeigt noch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Austrittsbereichs
ebenfalls in entsprechenden Einzeldarstellungen, wobei hier jedoch keine Schnittstelle
vorgesehen ist.
[0026] Die in Fig. 1 gezeigte Vakuumpumpe 10 des Standes der Technik umfasst einen von einem
Einlassflansch 12 umgebenen Pumpeneinlass 14 sowie mehrere Pumpstufen zur Förderung
des an dem Pumpeneinlass 14 anstehenden Gases zu einem in Fig. 1 nicht dargestellten
Pumpenauslass. Die Vakuumpumpe 10 umfasst einen Stator mit einem statischen Gehäuse
16 und einen in dem Gehäuse 16 angeordneten Rotor mit einer um eine Rotorachse bzw.
Rotationsachse 18 drehbar gelagerten Rotorwelle 20.
[0027] Die Vakuumpumpe 10 ist als Turbomolekularpumpe ausgebildet und umfasst mehrere pumpwirksam
miteinander in Serie geschaltete turbomolekulare Pumpstufen mit mehreren mit der Rotorwelle
20 verbundenen turbomolekularen Rotorscheiben 22 und mehreren in axialer Richtung
zwischen den Rotorscheiben 22 angeordneten und in dem Gehäuse 16 festgelegten turbomolekularen
Statorscheiben 24, die durch Distanzringe 26 in einem gewünschten axialen Abstand
zueinander gehalten sind. Die Rotorscheiben 22 und Statorscheiben 24 stellen in einem
Schöpfbereich 28 eine in Richtung des Pfeils 30 gerichtete axiale Pumpwirkung bereit.
[0028] Die Vakuumpumpe 10 umfasst zudem drei in radialer Richtung ineinander angeordnete
und pumpwirksam miteinander in Serie geschaltete Holweck-Pumpstufen. Der rotorseitige
Teil der Holweck-Pumpstufen umfasst eine mit der Rotorwelle 20 verbundene Rotornabe
32 und zwei an der Rotornabe 32 befestigte und von dieser getragene zylindermantelförmige
Holweck-Rotorhülsen 34, 36, die koaxial zu der Rotorachse 18 orientiert und in radialer
Richtung ineinander geschachtelt sind. Ferner sind zwei zylindermantelförmige Holweck-Statorhülsen
38, 40 vorgesehen, die ebenfalls koaxial zu der Rotationsachse 18 orientiert und in
radialer Richtung ineinander geschachtelt sind. Die pumpaktiven Oberflächen der Holweck-Pumpstufen
sind jeweils durch die einander unter Ausbildung eines engen radialen Holweck-Spalts
gegenüberliegenden radialen Mantelflächen jeweils einer Holweck-Rotorhülse 34, 36
und einer Holweck-Statorhülse 38, 40 gebildet. Dabei ist jeweils eine der pumpaktiven
Oberflächen glatt ausgebildet, im vorliegenden Fall die der Holweck-Rotorhülse 34
bzw. 36, und die gegenüberliegende pumpaktive Oberfläche der Holweck-Statorhülse 38,
40 weist eine Strukturierung mit schraubenlinienförmig um die Rotationsachse 18 herum
in axialer Richtung verlaufenden Nuten auf, in denen durch die Rotation des Rotors
das Gas vorangetrieben und dadurch gepumpt wird.
[0029] Die drehbare Lagerung der Rotorwelle 20 wird durch ein Wälzlager 42 im Bereich des
Pumpenauslasses und ein Permanentmagnetlager 44 im Bereich des Pumpeneinlasses 14
bewirkt.
[0030] Das Permanentmagnetlager 44 umfasst eine rotorseitige Lagerhälfte 46 und eine statorseitige
Lagerhälfte 48, die jeweils einen Ringstapel aus mehreren in axialer Richtung aufeinandergestapelten
permanentmagnetischen Ringen 50, 52 umfassen, wobei die Magnetringe 50, 52 unter Ausbildung
eines radialen Lagerspalts 54 einander gegenüberliegen.
[0031] Innerhalb des Permanentmagnetlagers 44 ist ein Not- oder Fanglager 56 vorgesehen,
das als ungeschmiertes Wälzlager ausgebildet ist und im normalen Betrieb der Vakuumpumpe
ohne Berührung leer läuft und erst bei einer übermäßigen radialen Auslenkung des Rotors
gegenüber dem Stator in Eingriff gelangt, um einen radialen Anschlag für den Rotor
zu bilden, der eine Kollision der rotorseitigen Strukturen mit den statorseitigen
Strukturen verhindert.
[0032] In Bereich des Wälzlagers 42 ist an der Rotorwelle 20 eine konische Spritzmutter
58 mit einem zu dem Wälzlager 42 hin zunehmenden Außendurchmesser vorgesehen, die
mit einem Abstreifer eines mehrere mit einem Betriebsmittel, wie zum Beispiel einem
Schmiermittel, getränkte saugfähige Scheiben 60 umfassenden Betriebsmittelspeichers
in gleitendem Kontakt steht. Im Betrieb wird das Betriebsmittel durch kapillare Wirkung
von dem Betriebsmittelspeicher über den Abstreifer auf die rotierende Spritzmutter
58 übertragen und infolge der Zentrifugalkraft entlang der Spritzmutter 58 in Richtung
des größer werdenden Außendurchmessers der Spritzmutter 58 zu dem Wälzlager 42 hin
gefördert, wo es zum Beispiel eine schmierende Funktion erfüllt.
[0033] Die Vakuumpumpe 10 umfasst einen Antriebsmotor 62 zum drehenden Antreiben des Rotors,
dessen Läufer bzw. Rotor durch die Rotorwelle 20 gebildet ist. Eine Steuerungseinheit
64 steuert den Antriebsmotor 62 an.
[0034] Die turbomolekularen Pumpstufen stellen in dem Schöpfbereich 28 eine Pumpwirkung
in Richtung des Pfeils 30 bereit.
[0035] In Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Vakuumpumpe 10 dargestellt, die ebenfalls die
zu Fig. 1 beschriebenen Merkmale aufweist. Der Antriebsmotor 62 der Vakuumpumpe 10
der Fig. 2 weist einen Motorstator 66 bzw. Ständer auf, der eine Funktionseinheit
im Sinne der Erfindung bildet. Der Motorstator 66 ist mit der Steuerungseinheit 64
über einen Leiter 68 verbunden. Der Leiter 68 entspringt innerhalb des Motorstators
66 bzw. der Funktionseinheit und tritt aus dieser an einem Austrittsbereich aus und
verläuft von dort aus durch einen Gang 70, welcher in einem Gehäuseteil 72 der Vakuumpumpe
ausgebildet ist, zu einer mit der Steuerungseinheit 64 verbundenen Platine 74. Der
Leiter 68 ist in dem Gang 70 im Wesentlichen freiliegend verlegt.
[0036] Der Gang 70 ist gegenüber einem Vakuumbereich 76 durch eine Dichtung abgedichtet,
welche in dieser Ausführungsform zwei konzentrisch angeordnete O-Ringe 78 umfasst.
Der Gang 70 ist im Betrieb der Vakuumpumpe 10 nicht evakuiert, ist also Teil eines
Druckbereichs 80, in dem bei dieser Ausführungsform im Wesentlichen atmosphärischer
Druck herrscht. Der Austrittsbereich des Leiters 68 ist folglich im Druckbereich 80
gelegen und der Leiter 68 ist dem Vakuumbereich 76 nicht ausgesetzt, sodass Glimmentladungen
an dem Leiter 68, welche insbesondere bei niedrigem Druck auftreten können, wirksam
vermieden werden.
[0037] Der Motorstator 66 umfasst eine Vielzahl von nicht näher dargestellten Wicklungen,
die über den Leiter 68 aus dem Motorstator 68 herausgeführt sind. Der Motorstator
66 ist in dieser Ausführungsform im Wesentlichen vollständig vergossen, sodass die
Wicklungen bzw. der Leiter 68 durch einen Vergusskörper von dem Vakuumbereich 76 getrennt
sind. Der Vergusskörper bildet hier einen Dichtkörper. Als Vergussmaterial ist Kunststoff
vorgesehen.
[0038] Der Vergusskörper bildet eine Abdichtung zwischen Vakuumbereich 76 und Druckbereich
80, und zwar durch Kompression einer Dichtung, hier der O-Ringe 78, zwischen dem Vergusskörper
und dem Gehäuseteil 72. Die Abdichtung lässt sich dabei auf einfache Weise dadurch
herstellen, dass der Motorstator 66 bei der Montage der Vakuumpumpe 10 in seine vorbestimmte
Position gebracht wird, also axial in das Gehäuseteil 72 eingesetzt wird, wobei die
O-Ringe 78 zuvor entsprechend zu positionieren sind.
[0039] Bei der bekannten Vakuumpumpe 10 der Fig. 1 ist hingegen ein Austrittsbereich eines
Leiters 68 aus einem Motorstator 66 im Vakuumbereich 76 gelegen, denn die Abdichtung
zwischen Vakuumbereich 76 und Druckbereich 80 ist hier weit entfernt von dem Motorstator
66, nämlich durch einen mittels einer Platine 74 komprimierten O-Ring 78, gebildet.
[0040] In Fig. 3 ist ein weiteres, als Vakuumpumpe 10 ausgeführtes, erfindungsgemäßes Vakuumgerät
dargestellt. Ein Leiter 68 tritt aus einem Motorstator 66 an einem Austrittsbereich
aus, der in einem Druckbereich 80 gelegen ist. Der Motorstator 66 ist von einem Vergusskörper
im Wesentlichen umschlossen, welcher sich im Gegensatz zur Ausführungsform der Fig.
2 weiter nach unten erstreckt und hier einen exzentrischen Fortsatz 67 an dem Motorstator
66 bildet.
[0041] Zwischen Druckbereich 80 und Vakuumbereich 76 ist eine Abdichtung mit einem exzentrisch
in Bezug auf die Rotorachse 18 angeordneten O-Ring 78 vorgesehen. Der O-Ring 78 ist
zwischen dem Vergusskörper bzw. dem Motorstator 66 einerseits und dem Gehäuseteil
72 andererseits zur Abdichtung komprimiert.
[0042] Die unterschiedlichen O-Ring-Konfigurationen der Fig. 2 und 3 bieten individuelle
Vorteile. Beispielsweise ist das Gehäuseteil 72 gemäß Fig. 2 besonders einfach zu
fertigen, da eine Dichtfläche für die O-Ringe 78 wie diese konzentrisch zur Rotorachse
18 verläuft. Das bedeutet, dass die Dichtfläche z.B. durch Drehen bei derselben Einspannung
gefertigt werden kann wie die übrigen konzentrischen Formmerkmale des Gehäuseteils.
Außerdem wird über die komprimierten O-Ringe 78 eine Gegenkraft auf den Motorstator
66 über dessen Umfang gleichmäßig übertragen, sodass keine Fehlstellung des Motorstators
66 in Bezug auf die Rotorachse 18 zu befürchten ist. Die Ausführungsform der Fig.
3 bietet dagegen eine besonders gute Abdichtung, da der eine exzentrische O-Ring 78
einen relativ kurzen Umfang und damit eine relativ kleine potentiell diffusionsaktive
Fläche aufweist.
[0043] In den Ausführungsformen der Fig. 2 und 3 ist außerdem die Verbindung zwischen dem
Leiter 68 und der Platine 74 unterschiedlich ausgeführt. In Fig. 2 ist der Leiter
68 direkt an der Platine angelötet. In Fig. 3 ist der Leiter dagegen über eine Steckverbindung
82 mit der Platine 74 verbunden. In beiden Varianten bzw. ganz allgemein kann zur
Vereinfachung der Montage beispielsweise der Leiter 68 etwas länger ausgeführt sein,
als es hier dargestellt ist.
[0044] Bei den hier dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsformen liegt die Abdichtung
zwischen Vakuumbereich 76 und Druckbereich 80 im Inneren eines Gehäuses der Vakuumpumpe
und die Abdichtung wird bei der Montage von innen, hier nämlich durch Positionieren
des Motorstators 66 im Gehäuse, hergestellt.
[0045] In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgestalteten Austrittsbereichs
in einer Detailansicht gezeigt. Fig. 4A zeigt dabei einen den Fig. 1 bis 3 hinsichtlich
der Schnittebene im Wesentlichen entsprechenden Querschnitt einer Vakuumpumpe 10.
Eine Rotorachse 18 ist - ohne einen maßstabsgetreuen Abstand zur restlichen Darstellung
aufzuweisen - zur Illustration der ungefähren Positionierung und Ausrichtung der vorliegenden
Ausführungsform angedeutet.
[0046] Ein Leiter 68 entspringt in einem Motorstator 66 und tritt an einem Austrittsbereich
aus dem Motorstator 66 aus, wobei der Austrittsbereich in einem Druckbereich 80 liegt.
Der Druckbereich 80 ist gegenüber einem Vakuumbereich 76 über einen O-Ring 78 abgedichtet.
[0047] Der O-Ring 78 ist bei dieser Ausführungsform in einer Nut 83 des Motorstators 66
angeordnet. Um den O-Ring 78 bei der Montage des Vakuumgeräts in Position zu halten,
kann der O-Ring 78 beispielsweise auf einer Innenwand der Nut 83 gespannt sein. Grundsätzlich
kann die hier und können auch die in den Fig. 5 und 6 gezeigten O-Ring- bzw. Abdichtungskonfigurationen
in Übereinstimmung mit Fig. 2 oder Fig. 3 ausgestaltet sein, d.h. es können sowohl
zwei konzentrische wie auch ein exzentrischer O-Ring vorgesehen sein. Darüber hinaus
sind natürlich auch weitere Konfigurationen denkbar, beispielsweise zwei nicht vollständig
konzentrische O-Ringe. Im Folgenden wird aber lediglich beispielhaft jeweils von einem
exzentrischen O-Ring 78 ausgegangen.
[0048] Der Leiter 68 tritt im Austrittsbereich über eine Buchse 84 aus dem Motorstator 66
bzw. der Funktionseinheit aus. Der Leiter 68 kann vorteilhafterweise mindestens in
einem Teilbereich unter Einhaltung von Mindestabständen zu gegebenenfalls weiteren
vorhandenen Leitern ohne eigene Kabelisolierung von der Funktionseinheit 66 zur Buchse
84 geführt werden, um in diesem Bereich eine bestmögliche Abdichtung zwischen der
auch in diesem Ausführungsbeispiel vorgesehenen Vergussmasse der Funktionseinheit
66 und dem Leiter 68 zu erreichen. Die Anbindung des Leiters 68 an die Buchse 84 kann
- wie die Verbindung des Leiters 68 mit der Platine 74 gemäß dem Ausführungsbeispiel
der Fig. 2 und 3 - beispielsweise durch Löten, Schweißen, Klemmen, Klemmschneiden
oder Einstecken erfolgen.
[0049] Die Buchse 84 bildet einen Teil einer Schnittstelle zu einer weiteren Komponente,
hier einem weiteren Leiter 86. Der Leiter 86 weist zur Verbindung mit dem Leiter 68
bzw. mit der Buchse 84 einen Stecker 88 auf. Der Leiter 86 ist entsprechend dem Leiter
68 in Fig. 2 oder 3 zu einer hier nicht gezeigten Platine 74 einer Steuerungseinheit
64 geführt.
[0050] Der Stecker 88 kann im Gegensatz zur Darstellung in Fig. 4 vorteilhafterweise auch
unabhängig von der Buchse 84 in dem Vakuumgerät 10 befestigt sein, beispielsweise
durch einen im Gang 70 angeordneten Sitz für den Stecker 80. Dabei kann beispielsweise
eine Verbindung zwischen dem Leiter 68 und dem weiteren Leiter 86 an der Schnittstelle,
also hier zwischen Buchse 84 und Stecker 88, durch eine bei der Montage erfolgende
Relativbewegung zwischen Funktionseinheit 66 und Vakuumgerät 10 herstellbar sein.
[0051] Die Buchse 84 ist derart in dem Motorstator 66 angeordnet, dass sie bzw. ihre Kontakte
nicht oder nur unwesentlich aus einem gedachten Hüllkörper des Motorstators 66 herausragen.
Hierdurch wird die Herstellung der Nut 83 oder einer Dichtfläche für die Dichtung
vereinfacht, da somit keine herausstehenden Kontakte oder gar heraushängende Kabel
eine spanende Bearbeitung einschränken. Die Buchse 84, ein z.B. alternativ vorgesehener
Stecker oder im Hinblick auf die Ausführungsformen der Fig. 2, 3 und 6 der Leiter
68 können gegebenenfalls zusätzlich gegen mechanische Einwirkung, insbesondere während
der spanenden Bearbeitung von Dichtflächen oder Nuten, geschützt werden, im Fall der
Buchse 84 beispielsweise durch eine Kappe.
[0052] Sowohl der Motorstator 66 als auch das Gehäuseteil 72 weisen an dem O-Ring 78 zugewandten
Flächen jeweilige Dichtflächen 90 auf, die zwecks guter Dichtwirkung eine hohe Oberflächengüte
aufweisen, welche z.B. mittels spanender Bearbeitung erreicht werden kann.
[0053] In Fig. 4B ist die Buchse 84 bzw. der Motorstator 66 in einer Draufsicht, in Bezug
auf Fig. 4A von unten, gezeigt. Die Buchse 84 weist drei Kontakte auf, die gemeinsam
von der Nut 83 bzw. einem darin angeordneten O-Ring 78 umschlossen sind.
[0054] Die in Fig. 5 gezeigte Ausführungsform weist ebenfalls eine Schnittstelle zwischen
einem aus dem Motorstator 66 austretenden Leiter 68 und einem weiteren Leiter 86 auf,
die als Stecker-Buchse-Verbindung 88, 84 ausgebildet ist. Der O-Ring 78 ist in Fig.
5A auf eine nicht-kreisförmige, in diesem Ausführungsbeispiel näherungsweise oval
bzw. rechteckig abgerundet umlaufende Dichtfläche 90 eines Gehäuseteils 72 aufgelegt.
Bei der Montage wird der O-Ring also im Wesentlichen durch seine Rückstellkraft zur
herstellungsbedingten Ursprungsform, in diesem Fall einer Kreisform, in der nicht-kreisförmigen,
in diesem Fall näherungsweise ovalen bzw. rechteckig abgerundeten Ausnehmung im Gehäuseteil
72 in Position gehalten. Wie in Fig. 5B gezeigt, ist die Buchse 84 in dieser Ausführungsform
mit vier Kontakten ausgeführt.
[0055] Die in Fig. 6 gezeigte weitere Ausführungsform weist im Gegensatz zu den Ausführungsformen
der Fig. 4 und 5 einen zumindest im Austrittsbereich durchgehenden Leiter 68 auf.
Der Leiter 68 weist fünf Adern auf, wie es im Querschnitt gemäß Fig. 6B sichtbar ist.
Der O-Ring 78 ist hier im Wesentlichen entsprechend Fig. 5A angeordnet, wird jedoch
an einem Vorsprung des Motorstators 66 zentriert und bei der Montage vorteilhaft im
Wesentlichen durch seine Gewichtskraft in Position gehalten.
[0056] Auch in den Ausführungsbeispielen der Fig. 4 bis 6 ist der Leiter 68 vorzugsweise
im Austrittsbereich von einem Dichtkörper umschlossen, insbesondere von einer Vergussmasse
bzw. einem Vergusskörper, der bzw. die insbesondere an den Motorstator 66 bzw. die
Funktionseinheit angegossen ist und/oder diesen zumindest teilweise, insbesondere
im Wesentlichen vollständig, umschließt.
[0057] Obwohl anhand der Figuren lediglich als Motorstatoren ausgebildete Funktionseinheiten
betrachtet wurden, kann eine erfindungsgemäße Funktionseinheit von unterschiedlicher
Art sein, beispielsweise einen Magnetlagerstator oder ähnliches umfassen.
Bezugszeichenliste
[0058]
- 10
- Vakuumpumpe
- 12
- Einlassflansch
- 14
- Pumpeneinlass
- 16
- Gehäuse
- 18
- Rotationsachse
- 20
- Rotorwelle
- 22
- Rotorscheibe
- 24
- Statorscheibe
- 26
- Distanzring
- 28
- Schöpfbereich
- 30
- Pfeil
- 32
- Rotornabe
- 34
- Holweck-Rotorhülse
- 36
- Holweck-Rotorhülse
- 38
- Holweck-Statorhülse
- 40
- Holweck-Statorhülse
- 42
- Wälzlager
- 44
- Permanentmagnetlager
- 46
- rotorseitige Lagerhälfte
- 48
- statorseitige Lagerhälfte
- 50
- permanentmagnetischer Ring
- 52
- permanentmagnetischer Ring
- 54
- radialer Lagerspalt
- 56
- Not- oder Fanglager
- 58
- konische Spritzmutter
- 60
- saugfähige Scheibe
- 62
- Antriebsmotor
- 64
- Steuerungseinheit
- 66
- Motorstator
- 67
- Fortsatz
- 68
- Leiter
- 70
- Gang
- 72
- Gehäuseteil
- 74
- Platine
- 76
- Vakuumbereich
- 78
- O-Ring
- 80
- Druckbereich
- 82
- Steckverbindung
- 83
- Nut
- 84
- Buchse
- 86
- Leiter
- 88
- Stecker
- 90
- Dichtfläche
1. Vakuumgerät, insbesondere Vakuumpumpe, mit
einer elektrisch betreibbaren Funktionseinheit (66), die zumindest teilweise in einem
Vakuumbereich (76) des Vakuumgerätes angeordnet und mit zumindest einem elektrischen
Leiter (68) verbunden ist, der an einem Austrittsbereich aus der Funktionseinheit
(66) austritt und in einen gegenüber dem Vakuumbereich (76) abgedichteten Druckbereich
(80) führt, wobei der Austrittsbereich innerhalb des Druckbereiches (80) gelegen ist.
2. Vakuumgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Außenseite der Funktionseinheit (66) zumindest im Austrittsbereich von einem
Dichtkörper gebildet ist und der elektrische Leiter (68) aus dem Dichtkörper herausgeführt
ist, wobei bevorzugt der Dichtkörper starr ist.
3. Vakuumgerät nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Dichtkörper von einer insbesondere Kunststoff und/oder Glas umfassenden Vergussmasse
gebildet ist.
4. Vakuumgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Funktionseinheit (66) vollständig von einem Dichtkörper, insbesondere einer Vergussmasse,
umgeben ist und der elektrische Leiter (68) aus dem Dichtkörper herausgeführt ist.
5. Vakuumgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Dichtkörper von einer an die Funktionseinheit (66) angegossenen, insbesondere
Kunststoff und/oder Glas umfassenden, Vergussmasse gebildet ist, wobei bevorzugt die
Funktionseinheit (66) zumindest im Wesentlichen vollständig von einer Vergussmasse
umgeben und der elektrische Leiter (68) aus der Vergussmasse herausgeführt ist.
6. Vakuumgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Abdichtung zwischen Vakuumbereich (76) und Druckbereich (80) von dem Dichtkörper
gebildet ist.
7. Vakuumgerät nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abdichtung durch Zusammenwirken des Dichtkörpers mit einer Komponente (72) des
Vakuumgerätes gebildet ist, wobei insbesondere der Dichtkörper mit der Komponente
(72) unmittelbar oder mittelbar über zumindest eine zusätzliche Dichtung (78) zusammenwirkt.
8. Vakuumgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Dichtkörper mit zumindest einer Dichtfläche (90) für eine zusätzliche Dichtung
(78) versehen ist, wobei bevorzugt die Dichtfläche (90) durch Bearbeiten einer den
Dichtkörper bildenden Vergussmasse gebildet ist.
9. Vakuumgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Abdichtung zwischen Vakuumbereich (76) und Druckbereich (80) im Inneren eines
Gehäuses (72) des Vakuumgerätes gelegen ist.
10. Vakuumgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Abdichtung zwischen Vakuumbereich (76) und Druckbereich (80) durch eine bei der
Montage erfolgende Relativbewegung zwischen Funktionseinheit (66) und Vakuumgerät
herstellbar ist.
11. Vakuumgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der elektrische Leiter (68) zu einer im Druckbereich (80) befindlichen Steuerungsplatine
(74) für die Funktionseinheit (66) geführt ist.
12. Vakuumgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Austrittsbereich im Inneren eines Gehäuses (72) des Vakuumgerätes gelegen ist
und der elektrische Leiter (68) außerhalb des Austrittsbereiches zumindest bereichsweise
freiliegend durch das Vakuumgerät verläuft.
13. Vakuumgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
im oder am Austrittsbereich eine Schnittstelle zwischen dem elektrischen Leiter (68)
und einer weiteren elektrischen Komponente (86) vorgesehen ist.
14. Vakuumgerät nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Verbindung zwischen dem Leiter (68) und der weiteren Komponente (86) an der Schnittstelle
durch eine bei der Montage erfolgende Relativbewegung zwischen Funktionseinheit (66)
und Vakuumgerät herstellbar ist.
15. Vakuumgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Funktionseinheit einen Stator (66) eines Elektromotors des Vakuumgerätes umfasst.
Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 137(2) EPÜ.
1. Vakuumgerät, insbesondere Vakuumpumpe, mit
einer elektrisch betreibbaren Funktionseinheit (66), die zumindest teilweise in einem
Vakuumbereich (76) des Vakuumgerätes angeordnet und mit zumindest einem elektrischen
Leiter (68) verbunden ist, der an einem Austrittsbereich aus der Funktionseinheit
(66) austritt und in einen gegenüber dem Vakuumbereich (76) abgedichteten Druckbereich
(80) führt,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Austrittsbereich innerhalb des Druckbereiches (80) gelegen ist.
2. Vakuumgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Außenseite der Funktionseinheit (66) zumindest im Austrittsbereich von einem
Dichtkörper gebildet ist und der elektrische Leiter (68) aus dem Dichtkörper herausgeführt
ist, wobei bevorzugt der Dichtkörper starr ist.
3. Vakuumgerät nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Dichtkörper von einer insbesondere Kunststoff und/oder Glas umfassenden Vergussmasse
gebildet ist.
4. Vakuumgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Funktionseinheit (66) vollständig von einem Dichtkörper, insbesondere einer Vergussmasse,
umgeben ist und der elektrische Leiter (68) aus dem Dichtkörper herausgeführt ist.
5. Vakuumgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Dichtkörper von einer an die Funktionseinheit (66) angegossenen, insbesondere
Kunststoff und/oder Glas umfassenden, Vergussmasse gebildet ist, wobei bevorzugt die
Funktionseinheit (66) zumindest im Wesentlichen vollständig von einer Vergussmasse
umgeben und der elektrische Leiter (68) aus der Vergussmasse herausgeführt ist.
6. Vakuumgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Abdichtung zwischen Vakuumbereich (76) und Druckbereich (80) von dem Dichtkörper
gebildet ist.
7. Vakuumgerät nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abdichtung durch Zusammenwirken des Dichtkörpers mit einer Komponente (72) des
Vakuumgerätes gebildet ist, wobei insbesondere der Dichtkörper mit der Komponente
(72) unmittelbar oder mittelbar über zumindest eine zusätzliche Dichtung (78) zusammenwirkt.
8. Vakuumgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Dichtkörper mit zumindest einer Dichtfläche (90) für eine zusätzliche Dichtung
(78) versehen ist, wobei bevorzugt die Dichtfläche (90) durch Bearbeiten einer den
Dichtkörper bildenden Vergussmasse gebildet ist.
9. Vakuumgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Abdichtung zwischen Vakuumbereich (76) und Druckbereich (80) im Inneren eines
Gehäuses (72) des Vakuumgerätes gelegen ist.
10. Vakuumgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Abdichtung zwischen Vakuumbereich (76) und Druckbereich (80) durch eine bei der
Montage erfolgende Relativbewegung zwischen Funktionseinheit (66) und Vakuumgerät
herstellbar ist.
11. Vakuumgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der elektrische Leiter (68) zu einer im Druckbereich (80) befindlichen Steuerungsplatine
(74) für die Funktionseinheit (66) geführt ist.
12. Vakuumgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Austrittsbereich im Inneren eines Gehäuses (72) des Vakuumgerätes gelegen ist
und der elektrische Leiter (68) außerhalb des Austrittsbereiches zumindest bereichsweise
freiliegend durch das Vakuumgerät verläuft.
13. Vakuumgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
im oder am Austrittsbereich eine Schnittstelle zwischen dem elektrischen Leiter (68)
und einer weiteren elektrischen Komponente (86) vorgesehen ist.
14. Vakuumgerät nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Verbindung zwischen dem Leiter (68) und der weiteren Komponente (86) an der Schnittstelle
durch eine bei der Montage erfolgende Relativbewegung zwischen Funktionseinheit (66)
und Vakuumgerät herstellbar ist.
15. Vakuumgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Funktionseinheit einen Stator (66) eines Elektromotors des Vakuumgerätes umfasst.