[0001] Die vorliegende Anmeldung betrifft die Verbesserung von Vakuumpumpen, insbesondere
Scrollpumpen, und Herstellungsverfahren für solche.
[0002] Nach einem ersten Aspekt der Erfindung wird von einer Vakuumpumpe, insbesondere Scrollpumpe,
mit einem Elektronikgehäuse ausgegangen, in dem eine oder mehrere Elektronikkomponenten
angeordnet sind. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine gute Wärmeabfuhr von den
Elektronikkomponenten bzw. eine gute Kühlung bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch
eine Vakuumpumpe nach Anspruch 1 gelöst, und insbesondere dadurch, dass innerhalb
des Elektronikgehäuses für wenigstens eine Elektronikkomponente eine gesonderte Kammer
vorgesehen ist, in der die Elektronikkomponente vergossen ist.
[0003] Neben der besonders guten Wärmeabfuhr schirmt die Kammer die Elektronickomponente
zusätzlich ab, insbesondere gegenüber Wärmestrahlung und elektromagnetischen Einflüssen.
Zudem ermöglicht die gesonderte Kammer die Verwendung von relativ wenig Vergussmaterial,
welches häufig teuer ist. Bevorzugt kann das Elektronikgehäuse aus Metall ausgebildet
sein.
[0004] Das zum Vergießen verwendete Vergussmaterial ist insbesondere wärmeleitend und/oder
elektrisch isolierend ausgebildet.
[0005] Es können z.B. auch mehrere gesonderte Kammern vorgesehen sein. Eine Ausführungsform
sieht vor, dass in den mehreren Kammern jeweils wenigstens eine Elektronikkomponente
vergossen ist. So lassen sich insbesondere verschiedene Elektronikkomponenten zuverlässig
voneinander trennen, insbesondere voneinander abschirmen. Gleichzeitig wird eine vorteilhafte
Wärmeabfuhr ermöglicht.
[0006] Es kann beispielsweise und mit Vorteil vorgesehen sein, dass wenigstens eine gesonderte
Kammer vorgesehen ist, in der keine Elektronikkomponente vergossen ist. Generell kann
ein Elektronikgehäuses beispielsweise für verschiedene Pumpen, insbesondere einer
Baureihe, identisch ausgelegt werden, wobei gesonderte Kammern für verschiedene Elektronikkomponenten
bereitgestellt werden, welche abhängig von der Pumpenart in die Kammern eingebaut
sind oder nicht. Insofern ist es vorteilhaft, wenigstens eine gesonderte Kammer bereitzuhalten,
in welche eine Elektronikkomponente eingebaut werden kann, insbesondere vergossen
werden kann, welche bei einer anderen Pumpenart Verwendung findet. Es lässt sich somit
eine Art Baukastensystem realisieren, was erhebliche Kostenvorteile in der Herstellung
ermöglicht.
[0007] Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird von einer Scrollpumpe ausgegangen. Es
ist eine Aufgabe, die Anwendung der Scrollpumpe in einem Vakuumsystem zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird durch eine Scrollpumpe nach Anspruch 3 gelöst und insbesondere
dadurch, dass die Pumpe einen integrierten Drucksensor umfasst.
[0008] Ein Vakuumsystem umfasst meist bereits einen Drucksensor, zum Beispiel in einer Vakuumkammer.
Durch die Integration des Drucksensors in die Scrollpumpe kann diese nun weitgehend
eigenständig und ohne aufwändige Verbindung zum Drucksensor des Vakuumsystems betrieben
werden. Umgekehrt kann ein zusätzlicher Drucksensor im Vakuumsystem beispielsweise
entfallen. Generell ermöglicht der integrierte Drucksensor, dass sich die Scrollpumpe
selbst überwacht und dies nicht aufwendig durch ein Prozessleitsystem durchgeführt
werden muss. So kann insbesondere ein Verschleißzustand der Pumpe abhängig von einem
gemessenen Druck überwacht werden. Insbesondere für den Fall, dass die Scrollpumpe
als Vorpumpe für eine Hochvakuumpumpe vorgesehen ist, kann durch den integrierten
Drucksensor außerdem eine erhöhte Betriebssicherheit gewährleistet werden. So kann
beispielsweise bei einem zu hohen Druck in der Scrollpumpe die Hochvakuumpumpe abgeschaltet
und/oder zwischengeschaltete Ventile geschlossen werden oder ähnliche Maßnahmen ergriffen
werden. Die Hockvakuumpumpe kann so zuverlässig vor einen Betrieb bei zu hohem Druck
geschützt werden.
[0009] Vorzugsweise kann der Drucksensor in eine Steuerung der Scrollpumpe und/oder eines
Vakuumsystems eingebunden sein. Die Scrollpumpe bzw. das Vakuumsystem können somit
besser gesteuert bzw. geregelt werden, und zwar auf Basis des nun bekannten Drucks
in der Scrollpumpe.
[0010] Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Drucksensor zum Messen eines
Ansaugdrucks der Pumpe oder eines Drucks zwischen zwei pumpaktiven Spiralwänden bzw.
zwischen zwei Spiralwänden in einem pumpaktiven Spiralabschnitt vorgesehen ist. Beides
ermöglicht eine noch genauere Überwachung des Pumpprozesses und eines Verschleißzustandes
der Pumpe, insbesondere eines Dichtungselements, wie etwa eines Tip Seals, oder der
Spiralwände.
[0011] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Drucksensor in ein Bauteil
der Scrollpumpe eingeschraubt. Dies ermöglicht einerseits einen einfachen Aufbau und
andererseits einen flexiblen Vertrieb der Scrollpumpe. Anstelle des integrierten Drucksensors
kann beispielsweise einfach ein Blindstopfen vorgesehen sein, wenn für den Prozess
des Anwenders kein integrierter Drucksensor unbedingt nötig ist. Gleichwohl lässt
sich in diesem Fall ein integrierter Drucksensor auf einfache Weise nachrüsten. Das
Bauteil, in welches der Drucksensor eingeschraubt ist, kann beispielsweise ein Gehäuseelement
und/oder festes Spiralbauteil sein. Insbesondere kann der Drucksensor axial in ein
festes Spiralbauteil eingeschraubt sein.
[0012] Gemäß einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Drucksensor in einem Kühlluftstrom
einer Kühleinrichtung, beispielsweise eines Lüfters, der Pumpe angeordnet ist. Der
Drucksensor kann so auf vorteilhafte Weise direkt gekühlt werden, was seine Lebensdauer
und Messgenauigkeit verbessert. Vorzugsweise kann der Drucksensor zumindest im Wesentlichen
am Anfang des Kühlluftstromes, nämlich benachbart zu einem Lüfter und/oder innerhalb
einer Luftleithaube angeordnet sein.
[0013] Grundsätzlich können zum Beispiel auch mehrere Drucksensoren vorgesehen sein, die
in die Scrollpumpe integriert sind. Hierdurch können insbesondere Steuerung und Verschleißüberwachung
noch weiter verbessert werden.
[0014] Nach einem dritten Aspekt der Erfindung wird von einem Verfahren zum Montieren einer
Scrollpumpe ausgegangen, welche eine Exzenterwelle zum exzentrischen Erregen eines
beweglichen Spiralbauteils der Pumpe umfasst, bei dem eine Mehrzahl an Ausgleichsgewichten
unterschiedlicher Art jeweils zum Befestigen an einer Exzenterwelle einer Scrollpumpe
einer bestimmten Art bereitgestellt werden. Es ist eine Aufgabe, die Montage besonders
zuverlässig durchführen zu können. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch
5 gelöst, und insbesondere dadurch, dass die Exzenterwelle, die Ausgleichsgewichte
und/oder ein weiteres Bauteil der Pumpe, zum Beispiel ein Pumpengehäuse, so dimensioniert
sind, dass an einer bestimmten Befestigungsposition nur eine bestimmte Art von Ausgleichsgewicht
an der Exzenterwelle montierbar ist.
[0015] Somit kann eine Fehlmontage von Ausgleichsgewichten einer für die betreffende Pumpe
falschen Art zuverlässig vermieden werden. Die Montage wird somit insgesamt zuverlässiger.
[0016] Der Begriff "nicht montierbar" umfasst, dass ein Ausgleichsgewicht zwar befestigt
werden kann, aber eine weitere Montage, beispielsweise ein Einstecken der Welle in
ein Pumpengehäuse, nicht vollständig möglich ist. Der Monteur merkt also, dass etwas
falsch ist, weil er die Montage nicht abschließen kann. Hierdurch wird auf besonders
einfache Weise eine korrekte Montage sichergestellt. "Nicht montierbar" kann außerdem
bedeuten, dass das Ausgleichsgewicht nicht flächig mit einer am Ausgleichsgewicht
vorgesehenen Anlagefläche an der Exzenterwelle anliegen kann, beispielsweise weil
dies durch einen Absatz an der Welle verhindert ist. Generell kann also zum Beispiel
ein Ausgleichsgewicht einer falschen Art nicht mit der Exzenterwelle vollständig in
Anlage bringbar sein. Generell kann zum Beispiel eine Exzenterwelle mit montiertem
Ausgleichsgewicht einer falschen Art nicht vollständig in ein Pumpengehäuse der Pumpe
einsteckbar sein.
[0017] Zum Beispiel kann vorgesehen sein, dass die Exzenterwelle und/oder das weitere Bauteil
mit Ausgleichsgewichten wenigstens einer ersten Art bei einer versuchten Montage kollidiert.
Die erste Art stellt dabei eine falsche Art für die betreffende Exzenterwelle dar.
[0018] Bei einigen Ausführungsformen weist die Exzenterwelle und/oder das weitere Bauteil
einen Vorsprung und/oder Absatz auf, der mit Ausgleichsgewichten wenigstens einer
ersten Art bei einer versuchten Montage kollidiert. Hierdurch ist eine Fehlmontage
auf besonders einfache Weise verhindert.
[0019] Bei einem vierten Aspekt der Erfindung wird ausgegangen von einer Vakuumpumpe, insbesondere
Scrollpumpe, mit einem Pumpenkörper, dessen Innenseite einen Pumpraum begrenzt und
an dessen Außenseite ein Ventil zur Steuerung der Zufuhr eines Ballastgases in den
Pumpraum angeordnet ist, wobei das Ventil einen Betätigungsgriff aufweist, der über
wenigstens eine Befestigungsschraube mit einem statischen Element des Ventils drehbar
und/oder mit einem drehbaren Element des Ventils fest verbunden ist, wobei die Befestigungsschraube
durch eine Bohrung im Betätigungsgriff in das statische Element bzw. das drehbare
Element eingeschraubt ist. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Lebensdauer und/oder
ein Wartungsintervall des Ventils und/oder wenigstens einer seiner Komponenten zu
verlängern. Diese Aufgabe wird durch eine Vakuumpumpe nach Anspruch 7 gelöst, und
insbesondere dadurch, dass ein Deckel vorgesehen ist, der die Bohrung verschließt.
[0020] Durch den Deckel wird das Eindringen von Verschmutzungen in die Bohrung und schlussendlich
in funktionssensible Bereiche verhindert oder zumindest verringert.
[0021] Das Ventil kann beispielsweise einen, insbesondere axial, verpressten O-Ring als
Dichtmittel aufweisen. Bei Betätigung des Ventils wird eine Relativbewegung auf den
O-Ring ausgeübt. Gelangen Verschmutzungen, zum Beispiel Partikel, an die Gleitfläche
des O-Rings, so kann dies zu einem frühzeitigen Ausfall des O-Rings führen. Durch
den Deckel wird dies zuverlässig verringert oder verhindert.
[0022] Bei dem Pumpenkörper kann es sich zum Beispiel um ein statisches Spiralbauteil und/oder
ein Gehäusebauteil handeln.
[0023] Der Deckel kann zum Beispiel in den Betätigungsgriff eingesteckt sein. Beispielsweise
kann der Deckel in die oder eine Bohrung eingesteckt sein. Weiter generell beispielsweise
kann der Deckel durch eine Übermaßpassung am Betätigungsgriff, insbesondere in der
Bohrung, gehalten sein. Zum Einstecken kann der Deckel beispielsweise einen oder mehrere
Vorsprünge, zum Beispiel in Form eines Zapfens, aufweisen.
[0024] Es kann weiter vorgesehen sein, dass der Deckel in wenigstens zwei Bohrungen eingesteckt
ist und/oder dass der Deckel wenigstens eine Bohrung verschließt, in die er nicht
eingesteckt ist.
[0025] Bei einer weiteren Ausführungsform weist der Betätigungsgriff ein Basiselement aus
Metall und zumindest in einem zwecks manueller Betätigung anfassbaren Bereich einen
Kunststoffabschnitt auf. Dies sorgt für eine gute Korrosionsbeständigkeit bei gleichzeitig
niedrigen Herstellkosten. Des Weiteren bleibt der Kunststoffabschnitt aufgrund der
gegenüber Metall eingeschränkten Wärmeleitung kühler bzw. lässt sich besser bedienen.
Das Basiselement kann beispielsweise aus Edelstahl hergestellt sein. Dieses kann zum
Beispiel mit Kunststoff umspritzt sein. Das Basiselement kann z.B. ein Rückschlagventil
und/oder ein Anschlussgewinde umfassen.
[0026] Im Betätigungsgriff kann z.B. ein Rückschlagventil integriert angeordnet sein. Weiter
beispielsweise kann das Gasballastventil insbesondere zweistufig ausgebildet sein.
Weiter beispielsweise kann im Betätigungsgriff ein Einlass und/oder ein Anschluss
für das Ballastgas vorgesehen sein.
[0027] Bei einem fünften Aspekt der Erfindung wird ausgegangen von einer Vakuumpumpe, insbesondere
Scrollpumpe, mit einem in seiner Drehzahl steuerbaren Lüfter zur Kühlung der Pumpe.
Es ist eine Aufgabe, die Kühlung besonders bedarfsgerecht zu gestalten und/oder die
Schallemission des Lüfters zu reduzieren. Diese Aufgabe wird durch eine Vakuumpumpe
nach Anspruch 9 gelöst, und insbesondere dadurch, dass diese einen Temperatursensor
und eine Steuerungseinrichtung aufweist, welche dazu ausgebildet ist, die Drehzahl
des Lüfters in Abhängigkeit von einer Leistungsaufnahme eines Antriebs der Pumpe und
einer vom Temperatursensor gemessenen Temperatur zu regeln.
[0028] Bei der gemessenen Temperatur kann es sich vorzugsweise um eine Temperatur in der
Pumpe, zum Beispiel eines Pumpenbauteils und/oder eines Raumes in der Pumpe, zum Beispiel
eines Ansaug- oder Pumpraumes, handeln. Bei einer Ausführungsform ist vorgesehen,
dass die Regelung in Abhängigkeit von einer vom Temperatursensor gemessenen Temperatur
eines Motors, einer Motorwicklung, einer Antriebs- oder Leistungselektronik, eines
Pumpkörpers und/oder eines Gehäuses der Pumpe erfolgt. Grundsätzlich können diese
Temperaturwerte beispielsweise von mehreren Temperatursensoren gemessen werden oder
es können generell mehrere Temperatursensoren vorgesehen sein.
[0029] Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein erster Schwellwert der Temperatur
definiert ist, wobei die Regelung nur bei einer gemessenen Temperatur oberhalb des
ersten Schwellwerts erfolgt und/oder wobei unterhalb des ersten Schwellwerts die Drehzahl
des Lüfters konstant bei Null oder einer Minimaldrehzahl gehalten wird. Hierdurch
kann die Schallemission des Lüfters geringgehalten werden, wenn der Kühlungsbedarf
gering ist, nämlich wenn die gemessene Temperatur gering ist. Außerdem kann sich hierdurch
die Pumpe nach dem Anschalten schnell auf eine gewünschte Betriebstemperatur erwärmen.
Dies ist zum Beispiel vorteilhaft, weil die Spaltmaße zwischen den Spiralen abhängig
sind von einer Wärmeausdehnung der Bauteile und daher nur im Rahmen bestimmter Betriebstemperaturbereiche
optimal sind. Die Ausführungsform ermöglicht also ein schnelles Erreichen einer vorteilhaften
Pumpperformance. Außerdem wird durch eine schnelle Erhöhung der Temperatur eine verbesserte
Verträglichkeit gegenüber kondensierenden Medien erreicht.
[0030] Der erste Schwellwert kann bevorzugt wenigstens 40°C und/oder höchstens 60°C, insbesondere
etwa 50°C, betragen. Die Minimaldrehzahl ist generell niedriger als eine Maximaldrehzahl,
insbesondere deutlich niedriger, beträgt insbesondere weniger als 30 %, insbesondere
weniger als 20 %, insbesondere weniger als 10 % der Maximaldrehzahl.
[0031] Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein zweiter Schwellwert der Temperatur definiert,
wobei bei einer gemessenen Temperatur oberhalb des zweiten Schwellwerts die Lüfterdrehzahl
konstant auf einer Maximaldrehzahl gehalten wird. Hierdurch wird auf einfache Weise
bei hohen Temperaturen sichergestellt, dass die maximale Kühlleistung erreicht wird.
Die Kühlung kann somit auf einfache Weise bedarfsgerecht ausgeführt werden. Generell
ist die Ausführungsform mit dem zweiten Schwellwert unabhängig von der Ausführungsform
mit dem ersten Schwellwert und umgekehrt. Diese sind aber vorteilhaft kombinierbar.
Insofern ist die Bezeichnung "zweiter" Schwellwert lediglich zur erleichterten Bezugnahme
gewählt und erfordert nicht, dass außerdem ein "erster" Schwellwert definiert ist.
[0032] Die vorstehend beschriebenen Schwellwerte können für den Fall, dass mehrere Temperatursensoren
vorgesehen sind, beispielsweise für die mehreren Temperatursensoren unterschiedlich
sein.
[0033] Die Steuerungseinrichtung kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, in Abhängigkeit
von einer von einem Temperatursensor gemessenen Temperatur der Vakuumpumpe eine Antriebsleistung
der Pumpe zu reduzieren. Diese Funktion kann auch als "Derating" bezeichnet werden.
Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Lüfter auf seine Maximaldrehzahl
eingestellt wird, wenn eine Derating-Bedingung erfüllt ist und/oder wenn sich die
Pumpe in einem Derating-Zustand befindet, wenn also die Antriebsleistung reduziert
ist.
[0034] Die Drehzahl des Lüfters kann bevorzugt mittel Pulsweitenmodulation (PWM) gesteuert
werden.
[0035] Eine Maximaldrehzahl des Lüfters kann beispielsweise anpassbar sein. So kann es zum
Beispiel zum Zwecke einer erhöhten Wasserdampfverträglichkeit vorteilhaft sein, die
Maximaldrehzahl des Lüfters zu reduzieren.
[0036] Ein sechster Aspekt der Erfindung geht aus von einer Vakuumpumpe, vorzugsweise Scrollpumpe,
umfassend einen elektrisch angetriebenen Lüfter und eine Luftleithaube, Es ist eine
Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Verbindung des Lüfters zu einem Versorgungsanschluss
besonders zuverlässig, insbesondere für eine lange Zeit verlässlich, herzustellen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vakuumpumpe nach Anspruch 12 gelöst, und insbesondere
dadurch, dass ein Leiter, vorzugsweise ein Kabel, vom Lüfter, vorzugsweise durch die
Luftleithaube, zu einem Versorgungsanschluss für den Lüfter führt, wobei der Leiter
über einen, bevorzugt lösbaren, elektrischen Verbinder, vorzugsweise einen Stecker,
mit dem Versorgungsanschluss verbunden ist, wobei der Verbinder von einem durch die
Luftleithaube definierten Luftströmungsweg mittels einer Trennwand getrennt ist. Bevorzugt
kann der Verbinder zumindest teilweise innerhalb der Luftleithaube angeordnet sein.
Die Trennwand kann z.B. mit der Luftleithaube einteilig verbunden sein.
[0037] Über den Lüfter wird Umgebungsluft angesaugt, die auch Verschmutzungen und Stäube
umfassen kann, und entlang eines definierten Luftströmungsweges geleitet. Durch die
Trennwand wird verhindert, dass die angesaugten Verunreinigungen bzw. Stäube nicht
zu dem Verbinder und insbesondere in der Folge nicht in ein Elektronikgehäuse der
Pumpe eindringen können. Vielmehr bewirkt die Trennwand, dass die angesaugte Luft
lediglich an dem Verbinder beabstandet vorbeigeleitet wird.
[0038] Der Lüfter kann vorzugsweise an der Luftleithaube angeordnet, insbesondere an dieser
befestigt, sein. Der Verbinder kann bevorzugt lösbar ausgebildet sein.
[0039] Bei einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Leiter, insbesondere das Kabel,
vom Verbinder durch eine Ausnehmung in der Trennwand geführt ist. So kann auf einfache
Weise der Leiter vom Verbinder zum Lüfter geführt werden. Die Ausnehmung kann beispielsweise
eine Kerbe sein, die bevorzugt V-förmig ausgebildet sein kann.
[0040] Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Ausnehmung in Umfangsrichtung versetzt
zum Verbinder angeordnet ist. Hierdurch wird ein Weg von der Ausnehmung zum Verbinder
verlängert, sodass durch die Ausnehmung durchtretende Verunreinigungen einen längeren
Weg zum Verbinder zurücklegen müssen und somit die Wahrscheinlichkeit verringert ist,
dass diese den Verbinder erreichen. Hierdurch ist auf einfache Weise ein Labyrintheffekt
realisiert.
[0041] Bei einem siebten Aspekt der Erfindung wird ausgegangen von einer Scrollpumpe umfassend
ein im Betrieb feststehendes Spiralbauteil, welches mit einem Gehäuseelement der Pumpe
lösbar verbunden ist. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Lösen des Spiralbauteils
von dem Gehäuseelement zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird durch eine Scrollpumpe
nach Anspruch 14 gelöst, und insbesondere dadurch, dass am Spiralbauteil und/oder
am Gehäuseelement wenigstens ein Abdrückgewinde zum Lösen des Spiralbauteils vom Gehäuseelement
vorgesehen ist, vorzugsweise wobei zwei radial gegenüberliegend angeordnete Abdrückgewinde
vorgesehen sind.
[0042] Durch das Abdrückgewinde kann das Spiralbauteil auf einfache und definierte Art vom
Gehäuseelement abgedrückt und somit gelöst werden.
[0043] Generell bevorzugt ist axial fluchtend zum Abdrückgewinde am jeweils anderen Bauteil
keine zugeordnete Durchgangsbohrung vorhanden. Vielmehr kann bevorzugt am Abdrückgewinde
eine ebene Fläche oder eine Senkung des anderen Bauteils anliegen bzw. dieser zugeordnet
sein.
[0044] Generell können auch mehrere, insbesondere wenigstens zwei Abdrückgewinde vorgesehen
sein, die vorzugsweise über den Umfang gleichmäßig verteilt und/oder radial gegenüberliegend
angeordnet sein können. Hierdurch lässt sich das Spiralbauteil besonders gleichmäßig
lösen. So kann zum Beispiel ein Verkanten vermieden werden, wie es beispielsweise
ohne Abdrückgewinde beim Lösen eines Spiralbauteils auftreten könnte, welches mit
einer Übergangspassung am Gehäuseelement anliegt. Auch könnten etwaig vorhandene Dichtmittel
verkanten oder blockieren. Durch die, insbesondere mehreren, Abdrückgewinde können
diese Probleme der ungleichmäßigen Beaufschlagung vermieden oder zumindest verringert
werden.
[0045] Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein zum Spiralbauteil und/oder
zum Gehäuseelement benachbartes Bauteil derart ausgebildet ist, dass es mit einem
Schraubenkopf einer etwaig in das Abdrückgewinde eingeschraubten Abdrückschraube kollidieren
würde, sodass das Bauteil nicht vollständig montierbar wäre. Hierdurch kann auf einfache
Weise eine Fehlmontage vermieden werden, denn es ist sichergestellt, dass keine Schraube
in das Abdrückgewinde eingeschraubt ist, die zum Beispiel eine korrekte Anlage des
Spiralbauteils am Gehäuseelement verhindern könnte. Bei dem Bauteil kann es sich insbesondere
um eine Luftleithaube handeln. Zur Kollision mit dem Schraubenkopf kann beispielsweise
ein Vorsprung und/oder ein Dom vorgesehen sein.
[0046] Es versteht sich, dass die einzelnen Aspekte der Erfindung, und zwar auch diejenigen
Aspekte, die nachstehend anhand der Figuren beschrieben werden, jeweils untereinander
vorteilhaft kombinierbar sind.
[0047] Die Erfindung wird nachfolgend lediglich beispielhaft anhand der schematischen Zeichnung
erläutert.
- Fig. 1
- zeigt eine Scrollpumpe in einer Schnittansicht.
- Fig. 2
- zeigt ein Elektronikgehäuse der Scrollpumpe.
- Fig. 3
- zeigt die Scrollpumpe in perspektivischer Ansicht, wobei ausgewählte Elemente freigestellt
sind.
- Fig. 4
- zeigt einen in die Pumpe integrierten Drucksensor.
- Fig. 5
- zeigt ein bewegliches Spiralbauteil der Pumpe.
- Fig. 6
- zeigt das Spiralbauteil von einer anderen, der in Fig. 5 sichtbaren Seite gegenüberliegenden
Seite.
- Fig. 7
- zeigt eine Einspannvorrichtung für ein Spiralbauteil.
- Fig. 8 und 9
- zeigen jeweils eine Exzenterwelle mit einem Ausgleichsgewicht von unterschiedlichen
Scrollpumpen.
- Fig. 10
- zeigt ein Gasballastventil mit einem Betätigungsgriff in perspektivischer Ansicht.
- Fig. 11
- zeigt das Ventil der Fig. 10 in einer Schnittansicht.
- Fig. 12
- zeigt einen Teilbereich des Spiralbauteils der Fig. 5 und 6.
- Fig. 13
- zeigt einen Querschnitt des Spiralbauteils durch die Spiralwand in einem äußeren Endbereich.
- Fig. 14
- zeigt eine Luftleithaube der Scrollpumpe der Fig. 1 in perspektivischer Ansicht.
- Fig. 15
- zeigt ein Abdrückgewinde in einer Schnittdarstellung.
[0048] Die Fig. 1 zeigt eine als Scrollpumpe 20 ausgebildete Vakuumpumpe. Diese umfasst
ein erstes Gehäuseelement 22 und ein zweites Gehäuseelement 24, wobei das zweite Gehäuseelement
24 eine pumpaktive Struktur aufweist, nämlich eine Spiralwand 26. Das zweite Gehäuseelement
24 bildet also ein feststehendes Spiralbauteil der Scrollpumpe 20. Die Spiralwand
26 wirkt mit einer Spiralwand 28 eines beweglichen Spiralbauteils 30 zusammen, wobei
das bewegliche Spiralbauteil 30 zum Erzeugen einer Pumpwirkung über eine Exzenterwelle
32 exzentrisch erregt wird. Dabei wird ein zu pumpendes Gas von einem Einlass 31,
welcher im ersten Gehäuseelement 22 definiert ist, zu einem Auslass 33 gefördert,
welcher im zweiten Gehäuseelement 24 definiert ist.
[0049] Die Exzenterwelle 32 ist durch einen Motor 34 angetrieben und durch zwei Wälzlager
36 gelagert. Sie umfasst einen exzentrisch zu ihrer Rotationsachse angeordneten Exzenterzapfen
38, der über ein weiteres Wälzlager 40 seine exzentrische Auslenkung an das bewegliche
Spiralbauteil 30 überträgt. An dem beweglichen Spiralbauteil 30 ist zwecks Abdichtung
außerdem ein in Fig. 1 linksseitiges Ende eines Wellbalgs 42 befestigt, dessen rechtsseitiges
Ende an dem ersten Gehäuseelement 22 befestigt ist. Das linksseitige Ende des Wellbalgs
42 folgt der Auslenkung des beweglichen Spiralbauteils 30.
[0050] Die Scrollpumpe 20 umfasst einen Lüfter 44 zur Erzeugung eines Kühlluftstromes. Für
diesen Kühlluftstrom ist eine Luftleithaube 46 vorgesehen, an der der Lüfter 44 auch
befestigt ist. Die Luftleithaube 46 und die Gehäuseelemente 22 und 24 sind derart
geformt, dass der Kühlluftstrom im Wesentlichen das gesamte Pumpengehäuse umströmt
und somit eine gute Kühlleistung erreicht.
[0051] Die Scrollpumpe 20 umfasst ferner ein Elektronikgehäuse 48, in dem eine Steuerungseinrichtung
und Leistungselektronikkomponenten zum Antrieb des Motors 34 angeordnet sind. Das
Elektronikgehäuse 48 bildet außerdem einen Standfuß der Pumpe 20. Zwischen dem Elektronikgehäuse
48 und dem ersten Gehäuseelement 22 ist ein Kanal 50 sichtbar, durch den ein vom Lüfter
44 erzeugter Luftstrom am ersten Gehäuseelement 22 und auch am Elektronikgehäuse 48
entlanggeführt ist, sodass beide wirksam gekühlt werden.
[0052] Das Elektronikgehäuse 48 ist in Fig. 2 näher veranschaulicht. Es umfasst mehrere
gesonderte Kammern 52. In diesen Kammern 52 können Elektronikkomponenten vergossen
werden und sind somit vorteilhaft abgeschirmt. Bevorzugt kann beim Vergießen der Elektronikkomponenten
eine möglichst minimale Menge des Vergussmaterials verwendet werden. Zum Beispiel
kann zuerst das Vergussmaterial in die Kammer 52 eingebracht werden und anschließend
die Elektronikkomponente hineingedrückt werden. Vorzugsweise können die Kammern 52
so ausgeführt sein, dass verschiedene Varianten der Elektronikkomponenten, insbesondere
verschiedene Bestückungsvarianten einer Platine, in dem Elektronikgehäuse 48 angeordnet
werden können und/oder vergossen werden können. Für bestimmte Varianten können dabei
auch einzelne Kammern 52 leer bleiben, also keine Elektronikkomponente aufweisen.
So kann auf einfache Weise ein sogenanntes Baukastensystem für verschiedene Pumpentypen
realisiert werden. Das Vergussmaterial kann insbesondere wärmeleitend und/oder elektrisch
isolierende ausgebildet sein.
[0053] An einer in Bezug auf Fig. 2 hinteren Seite des Elektronikgehäuses 48 sind mehrere
Wände oder Rippen 54 ausgebildet, die mehrere Kanäle 50 zum Leiten eines Kühlluftstromes
definieren. Die Kammern 52 ermöglichen außerdem eine besonders gute Wärmeabfuhr von
den in ihnen angeordneten Elektronikkomponenten, insbesondere in Verbindung mit einem
wärmeleitenden Vergussmaterial, und hin zu den Rippen 54. Die Elektronikkomponenten
lassen sich somit besonders wirksam kühlen und ihre Lebensdauer wird verbessert.
[0054] In Fig. 3 ist die Scrollpumpe 20 als Ganzes perspektivisch dargestellt, wobei jedoch
die Luftleithaube 46 ausgeblendet ist, sodass insbesondere das feststehende Spiralbauteil
24 und der Lüfter 44 sichtbar sind. An dem feststehenden Spiralbauteil 24 sind mehrere,
sternförmig angeordnete Ausnehmungen 56 vorgesehen, die jeweils zwischen den Ausnehmungen
56 angeordnete Rippen 58 definieren. Der vom Lüfter 44 erzeugte Kühlluftstrom führt
durch die Ausnehmungen 56 und vorbei an den Rippen 58 und kühlt so das feststehende
Spiralbauteil 24 besonders wirksam. Dabei umströmt der Kühlluftstrom zunächst das
feststehende Spiralbauteil 24 und erst anschließend das erste Gehäuseelement 22 bzw.
das Elektronikgehäuse 48. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft, da der pumpaktive
Bereich der Pumpe 20 aufgrund der Kompression im Betrieb eine hohe Wärmeentwicklung
aufweist und daher hier vorrangig gekühlt wird.
[0055] Die Pumpe 20 umfasst einen in diese integrierten Drucksensor 60. Dieser ist innerhalb
der Luftleithaube 46 angeordnet und in das feststehende Spiralbauteil 24 eingeschraubt.
Der Drucksensor 60 ist über eine nur teilweise dargestellte Kabelverbindung mit dem
Elektronikgehäuse 48 und einer darin angeordneten Steuerungseinrichtung verbunden.
Dabei ist der Drucksensor 60 in die Steuerung der Scrollpumpe 20 eingebunden. Zum
Beispiel kann der Motor 34, der in Fig. 1 sichtbar ist, in Abhängigkeit von einem
vom Drucksensor 60 gemessenen Druck angesteuert werden. Z.B. beim Einsatz der Pumpe
20 in einem Vakuumsystem als Vorpumpe für eine Hochvakuumpumpe kann beispielsweise
die Hochvakuumpumpe nur dann eingeschaltet werden, wenn der Drucksensor 60 einen ausreichend
niedrigen Druck misst. So kann die Hochvakuumpumpe vor einer Beschädigung geschützt
werden.
[0056] Fig. 4 zeigt den Drucksensor 60 und seine Anordnung am feststehenden Spiralbauteil
24 in einer Querschnittsdarstellung. Für den Drucksensor 60 ist ein Kanal 62 vorgesehen,
der hier in einen nicht pumpaktiven Außenbereich zwischen den Spiralwänden 26 und
28 der feststehenden bzw. beweglichen Spiralbauteile 24 und 30 mündet. Somit misst
der Drucksensor einen Ansaugdruck der Pumpe. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise
auch ein Druck zwischen den Spiralwänden 26 und 28 in einem pumpaktiven Bereich gemessen
werden. Je nach Position des Drucksensors 60 bzw. des Kanals 62 können also zum Beispiel
auch Zwischendrücke gemessen werden.
[0057] Der Drucksensor 60 erlaubt, zum Beispiel über die Ermittlung einer Kompression, insbesondere
eine Erkennung eines Verschleißzustandes der pumpaktiven Komponenten, insbesondere
eines auch als Tip Seal bezeichneten Dichteelements 64. Weiterhin kann der gemessene
Ansaugdruck auch zu einer Regelung der Pumpe verwendet werden (u. a. Pumpendrehzahl).
So kann beispielsweise ein Ansaugdruck softwareseitig vorgegeben werden und durch
Variation der Pumpendrehzahl ein Ansaugdruck eingestellt werden. Auch ist denkbar,
dass abhängig vom gemessenen Druck ein verschleißbedingter Druckanstieg durch Drehzahlsteigerung
kompensiert werden kann. Somit kann ein Tip Seal-Wechsel verschoben werden bzw. größere
Wechselintervalle realisiert werden. Die Daten des Drucksensors 60 können also generell
z.B. zur Verschleißbestimmung, zur situativen Steuerung der Pumpe, zur Prozesskontrolle,
etc. verwendet werden.
[0058] Der Drucksensor 60 kann zum Beispiel optional vorgesehen sein. Anstelle des Drucksensors
60 kann beispielsweise ein Blindstopfen zum Verschließen des Kanals 62 vorgesehen
sein. Ein Drucksensor 60 kann dann beispielsweise bei Bedarf nachgerüstet werden.
Insbesondere im Hinblick auf die Nachrüstung, aber auch generell vorteilhaft, kann
vorgesehen sein, dass der Drucksensor 60 beim Anschließen an die Steuerungseinrichtung
der Pumpe 20 automatisch erkannt wird.
[0059] Der Drucksensor 60 ist im Kühlluftstrom des Lüfters 44 angeordnet. Hierdurch wird
auch er vorteilhaft gekühlt. Dies hat außerdem zur Folge, dass keine besonderen Maßnahmen
für eine höhere Temperaturbeständigkeit des Drucksensors 60 zu treffen sind und folglich
ein kostengünstiger Sensor eingesetzt werden kann.
[0060] Außerdem ist der Drucksensor 60 insbesondere derart angeordnet, dass die äußeren
Abmessungen der Pumpe 20 durch ihn nicht vergrößert sind und die Pumpe 20 folglich
kompakt bleibt.
[0061] In den Fig. 5 und 6 ist das bewegliche Spiralbauteil 30 in verschiedenen Ansichten
gezeigt. In Fig. 5 ist die spiralförmige Struktur der Spiralwand 28 besonders gut
sichtbar. Neben der Spiralwand 28 umfasst das Spiralbauteil 30 eine Grundplatte 66,
ausgehend von der sich die Spiralwand 28 erstreckt.
[0062] Eine der Spiralwand 28 abgewandte Seite der Grundplatte 66 ist in Fig. 6 sichtbar.
An dieser Seite umfasst die Grundplatte unter anderem mehrere Befestigungsausnehmungen,
etwa zur Befestigung des Lagers 40 und des Wellbalgs 42, die in Fig. 1 sichtbar sind.
[0063] Außen an der Grundplatte 66 sind drei über den Umfang der Grundplatte 66 beabstandete
und gleichmäßig über den Umfang verteilte Haltevorsprünge 68 vorgesehen. Die Haltevorsprünge
68 erstrecken sich dabei radial nach außen. Die Haltevorsprünge 68 weisen insbesondere
alle die gleiche radiale Höhe auf.
[0064] Zwischen zwei der Haltevorsprünge 68 erstreckt sich ein erster Zwischenabschnitt
70 des Umfangs der Grundplatte 66. Dieser erste Zwischenabschnitt 70 weist eine größere
radiale Höhe auf als ein zweiter Zwischenabschnitt 72 und als ein dritter Zwischenabschnitt
74. Der erste Zwischenabschnitt 70 ist einem äußersten 120°-Abschnitt der Spiralwand
28 gegenüberliegend angeordnet.
[0065] Bei der Herstellung des beweglichen Spiralbauteils 30 werden bevorzugt die Grundplatte
66 und die Spiralwand 28 aus einem Vollmaterial gemeinsam spannend hergestellt, d.
h. die Spiralwand 28 und die Grundplatte 66 sind einteilig ausgebildet.
[0066] Zum Beispiel bei einer Schlichtbearbeitung kann das Spiralbauteil 30 an den Haltevorsprüngen
68 direkt eingespannt sein. Im Rahmen ein und derselben Einspannung kann zum Beispiel
auch die in Fig. 6 gezeigte Seite der Grundplatte 66 bearbeitet werden, insbesondere
die Befestigungsausnehmungen eingebracht werden. Grundsätzlich kann im Rahmen dieser
Einspannung auch die spahnende Herstellung der Spiralwand 28 aus dem Vollmaterial
erfolgen.
[0067] Das Spiralbauteil 30 kann zu diesem Zweck beispielsweise mit einer Einspannvorrichtung
76 eingespannt sein, wie sie in Fig. 7 gezeigt ist. Diese weist ein hydraulisches
Dreibackenfutter 78 zur direkten Anlage an den drei Haltevorsprüngen 68 auf. Außerdem
weist die Einspannvorrichtung 76 eine durchgehende Ausnehmung 80 auf, durch die ein
Werkzeugzugang zu dem Spiralbauteil 30, insbesondere zu der in Fig. 6 gezeigten Seite
desselben, ermöglicht ist. Somit können Bearbeitungsvorgänge von beiden Seiten während
einer Einspannung erfolgen, insbesondere wenigstens eine Schlichtbearbeitung der Spiralwand
28 und ein Einbringen von Befestigungsausnehmungen.
[0068] Die Kontur der Haltevorsprünge 68 und der Spanndruck der Einspannvorrichtung 76 sind
bevorzugt so gewählt, dass keine kritischen Verformungen des Spiralbauteils 30 stattfinden.
Die drei Haltevorsprünge 68 sind bevorzugt so gewählt, dass die äußere Dimension,
also der maximale Durchmesser des Spiralbauteils 30 nicht vergrößert werden. Somit
kann zum einen Material und zum anderen Zerspanungsvolumen eingespart werden. Die
Haltevorsprünge 68 sind insbesondere so ausgeführt und/oder an einer solchen Winkelposition
angeordnet, dass die Zugänglichkeit der Verschraubung des Wellbalgs 42 gegeben ist.
Die Anzahl der Verschraubungspunkte des Wellbalgs 42 ist bevorzugt ungleich der Anzahl
der Haltevorsprünge 68 am beweglichen Spiralbauteil 30.
[0069] An der Exzenterwelle 32 der Fig. 1 sind zwei Ausgleichsgewichte 82 zum Ausgleich
einer Unwucht des erregten Systems angebracht. Der Bereich des in Fig. 1 rechtsseitigen
Ausgleichgewichts 82 ist in Fig. 8 vergrößert dargestellt. Das Ausgleichsgewicht 82
ist an der Exzenterwelle 32 festgeschraubt.
[0070] Ein ähnlicher Bildausschnitt ist in Fig. 9 für eine andere Scrollpumpe gezeigt, die
bevorzugt derselben Baureihe der Pumpe 20 der Fig. 1 angehört. Die der Fig. 9 zugrunde
liegende Pumpe weist insbesondere andere Dimensionen auf und benötigt daher ein anderes
Ausgleichsgewicht 82.
[0071] Die Exzenterwellen 32, die Ausgleichsgewichte 82 und die Gehäuseelemente 22 sind
so dimensioniert, dass an der jeweils gezeigten Befestigungsposition nur eine bestimmte
Art der zwei gezeigten Arten von Ausgleichsgewichten 82 an der Exzenterwelle 32 montierbar
ist.
[0072] Die Ausgleichsgewichte 82 sind in den Fig. 8 und 9 zusammen mit bestimmten Abmessungen
des für sie vorgesehenen Bauraumes bemaßt, um zu verdeutlichen, dass das Ausgleichsgewicht
82 der Fig. 9 nicht an der Exzenterwelle 32 montierbar ist und umgekehrt. Es versteht
sich, dass die angegebenen Maße rein beispielhaft genannt sind.
[0073] So beträgt in Fig. 8 ein Abstand zwischen einer Befestigungsbohrung 84 und einem
Wellenabsatz 86 9,7 mm. Das Ausgleichsgewicht 82 der Fig. 8 ist in der entsprechenden
Richtung kürzer ausgebildet, nämlich 9 mm lang, kann also problemlos montiert werden.
Das Ausgleichsgewicht 82 der Fig. 9 weist jeweils gemessen von der Befestigungsbohrung
eine Längserstreckung von 11 mm auf. Somit ist das Ausgleichsgewicht 82 der Fig. 9
nicht an der Exzenterwelle 32 der Fig. 8 montierbar, da der Wellenabsatz 86 mit dem
Ausgleichsgewicht 82 bei einer versuchten Montage kollidiert bzw. da somit das Ausgleichsgewicht
82 der Fig. 9 nicht vollständig in Anlage mit der Exzenterwelle 82 der Fig. 8 gebracht
werden kann. Dadurch, dass das Ausgleichsgewicht 82 der Fig. 9 in beiden bemaßten
Dimensionen größer ist als der Abstand von Befestigungsbohrung 84 und Wellenabsatz
86 in Fig. 8, ist auch eine Montage in umgedrehter Richtung verhindert. Zudem verhindert
die Dimension von 21,3 mm des Ausgleichsgewichts 82 der Fig. 8 eine umgedrehte und
folglich falsche Montageausrichtung des ansonsten richtigen Ausgleichsgewichts 82.
[0074] In Fig. 9 beträgt ein Abstand in Längsrichtung zwischen der Befestigungsbohrung 84
und einer Gehäuseschulter 88 17,5 mm. Das Ausgleichsgewicht 82 der Fig. 8 mit seiner
Erstreckung von 21,3 mm würde beim Einschieben der Exzenterwelle 32 der Fig. 9 mit
der Gehäuseschulter 88 kollidieren, sodass keine vollständige Montage möglich wäre.
Die falsche Montage ist zwar zunächst möglich, wird aber zuverlässig erkannt. Bei
einer um die Achse der Befestigungsbohrung 84 verdrehten Montage des Ausgleichsgewicht
82 der Fig. 8 an der Exzenterwelle 32 der Fig. 9 würde die Erstreckung von 21,3 mm
mit der Wellenschulter 86 kollidieren, die nur in einem Abstand von 13,7 mm von der
Befestigungsbohrung 84 angeordnet ist.
[0075] Die Ausgleichsgewichte 82, insbesondere ein motorseitiges Ausgleichsgewicht 82, sind
allgemein so ausgeführt, dass eine Verwechslung des Ausgleichsgewichts mit solchen
anderer Baugrößen bei der Montage und/oder beim Service vermieden wird. Die Ausgleichsgewichte
werden bevorzugt mittels Durchgangsschrauben befestigt. Ähnliche Ausgleichsgewichte
verschiedener Pumpengrößen sind insbesondere so ausgeführt, dass aufgrund angrenzender
Absätze auf der Welle, der Positionen von Gewinde und Durchgangsbohrung des Ausgleichsgewichts
sowie von Absätzen innerhalb des Gehäuses eine Montage des falschen Ausgleichsgewichts
verhindert wird.
[0076] In den Fig. 10 und 11 ist ein Gasballastventil 90 der Scrollpumpe 20 gezeigt. Dieses
ist auch in der Gesamtdarstellung der Pumpe 20 in Fig. 3 sichtbar und am feststehenden
Spiralbauteil 24 angeordnet.
[0077] Das Gasballastventil 90 umfasst einen Betätigungsgriff 92. Dieser umfasst einen Kunststoffkörper
94 und ein Basiselement 96, welches bevorzugt aus Edelstahl hergestellt ist. Das Basiselement
96 umfasst eine durchgehende Bohrung 98, die einerseits zum Anschluss und Einleiten
eines Ballastgases vorgesehen ist und andererseits ein Rückschlagventil 100 umfasst.
Die Bohrung 98 ist außerdem in den Darstellungen mittels eines Stopfens 102 verschlossen.
Anstelle des Stopfens 102 kann beispielsweise auch ein Filter vorgesehen sein, wobei
das Ballastgas bevorzugt Luft sein kann und über den Filter insbesondere direkt in
das Ventil 90 eintritt.
[0078] Der Betätigungsgriff 92 ist mit drei Befestigungsschrauben 104 an einem drehbaren
Element 106 des Ventils 90 befestigt, die in einer jeweiligen Bohrung 108 angeordnet
sind und von denen in der gewählten Schnittdarstellung der Fig. 11 nur eine sichtbar
ist. Das drehbare Element 106 ist mit einer nicht dargestellten, durch eine Bohrung
110 verlaufende Befestigungsschraube am zweiten Gehäuseelement 24 drehbar befestigt.
[0079] Zur Betätigung des Ventils 90 wird ein manuell am Betätigungsgriff 92 angelegtes
Drehmoment an das drehbare Element 106 übertragen und dieses somit gedreht. Somit
gelangt die Bohrung 98 in Kommunikation mit einem Inneren des Gehäuses. Für das Ventil
90 sind dabei drei Schaltstellungen vorgesehen, nämlich die in Fig. 10 dargestellte,
welche eine Sperrstellung ist, und jeweils eine nach rechts und nach links verdrehte
Stellung, in denen die Bohrung 98 mit unterschiedlichen Bereichen des Inneren des
Gehäuses in Kommunikation steht.
[0080] Die Bohrungen 108 und 110 sind durch einen Deckel 112 verschlossen. Die Dichtwirkung
des Gasballastventiles 90 beruht auf axial verpressten O-Ringen. Bei Betätigung des
Ventils 90 wird eine Relativbewegung auf die O-Ringe ausgeübt. Gelangen Verschmutzungen,
wie etwa Partikel, an die Oberfläche eines O-Rings, so birgt dies die Gefahr eines
frühzeitigen Ausfalls. Der Deckel 112 verhindert ein Eindringen von Verschmutzungen
und ähnlichem an die Schrauben des Griffes 92.
[0081] Dieser Deckel 112 wird über eine Übermaßpassung dreier Zentrierelemente befestigt.
Konkret weist der Deckel 112 für jede Bohrung 108 einen nicht dargestellten Einsteckzapfen
auf, mit denen der Deckel 112 in den Bohrungen 108 gehalten ist. Die Bohrungen 108
und 110 sowie die darin angeordneten Befestigungsschrauben sind somit vor Verschmutzungen
geschützt. Insbesondere bei der in der Bohrung 110 angeordneten, nicht dargestellten
Befestigungsschraube, die eine Drehbewegung erlaubt, kann so ein Verschmutzungseintrag
in die Ventilmechanik wirksam minimiert werden und so die Lebensdauer des Ventils
verbessert werden.
[0082] Der Kunststoff-Griff mit umspritzem Edelstahl-Basisteil sorgt für eine gute Korrosionsbeständigkeit
bei gleichzeitig niedrigen Herstellkosten. Weiterhin bleibt der Kunststoff des Griffs
aufgrund der eingeschränkten Wärmeleitung kühler und lässt sich dadurch besser bedienen.
[0083] Für den Lüfter 44, wie er beispielsweise in den Fig. 1 und 3 sichtbar ist, ist bevorzugt
eine Drehzahlregelung vorgesehen. Der Lüfter wird mittels PWM abhängig von Leistungsaufnahme
und Temperatur des Leistungsmoduls gesteuert, welches z.B. im Elektronikgehäuse 48
untergebracht ist. Die Drehzahl wird analog zur Leistungsaufnahme eingestellt. Die
Regelung wird jedoch erst ab einer Modultemperatur von 50 °C zugelassen. Falls die
Pumpe in Temperaturbereiche eines möglichen Deratings (temperaturbedingte Leistungsreduktion)
hineinkommt, wird automatisch die max. Lüfterdrehzahl angesteuert. Mit dieser Regelung
wird ermöglicht, dass bei kalter Pumpe ein minimaler Geräuschpegel erreicht wird,
dass im Enddruck bzw. bei geringer Last ein niedriger Geräuschpegel - entsprechend
dem Pumpengeräusch - herrscht, dass eine optimale Kühlung der Pumpe bei gleichzeitig
niedrigem Geräuschpegel erreicht wird, und dass vor einer temperaturbedingten Leistungsreduktion
die max. Kühlleistung sichergestellt wird.
[0084] Die maximale Lüfterdrehzahl kann, insbesondere situativ, anpassbar sein. Z. B. kann
es für eine hohe Wasserdampfverträglichkeit zielführend sein, die maximale Lüfterdrehzahl
herabzusetzen.
[0085] In Fig. 12 ist das bewegliche Spiralbauteil 30 teilweise und gegenüber Fig. 5 vergrößert
dargestellt. Eine Schnittansicht des Spiralbauteils 30 entlang der in Fig. 12 angedeuteten
Linie A:A ist in Fig. 13 schematisch und nicht maßstabsgerecht dargestellt.
[0086] Die Spiralwand 28 weist an ihrem der Grundplatte 66 abgewandten und einer Grundplatte
des hier nicht dargestellten, festen Spiralbauteils 24 zugewandten Ende eine Nut 114
zur Einlage eines hier ebenfalls nicht dargestellten Dichtungselements 64 auf, nämlich
eines sogenannten Tip Seals. Die Anordnung im Betriebszustand ist z.B. in Fig. 4 gut
sichtbar.
[0087] Die Nut 114 ist nach außen und nach innen durch zwei gegenüberliegende Seitenwände
begrenzt, nämlich durch eine innere Seitenwand 116 und eine äußere Seitenwand 118.
In einem ersten Spiralabschnitt 120 ist die äußere Seitenwand 118 dicker ausgeführt
als die innere Seitenwand 116 im ersten Spiralabschnitt 120 und dicker als beide Seitenwände
116 und 118 in einem anderen, zweiten Spiralabschnitt 122.
[0088] Der erste Spiralabschnitt 120 erstreckt sich vom in Fig. 12 angedeuteten Ort bis
zum äußeren Ende der Spiralwand 28, wie es beispielsweise auch in Fig. 5 angedeutet
ist. Der erste Spiralabschnitt 120 erstreckt sich hier beispielhaft über etwa 163°.
[0089] Der erste Spiralabschnitt 120 bildet einen äußeren Endabschnitt der Spiralwand 28.
Dabei ist der erste Spiralabschnitt 120 zumindest teilweise, insbesondere vollständig
in einem nicht pumpaktiven Bereich der Spiralwand 28 angeordnet. Insbesondere kann
der erste Spiralabschnitt 120 den nicht pumpaktiven Bereich der Spiralwand 28 zumindest
im Wesentlichen vollständig ausfüllen.
[0090] Wie es in Fig. 5 sichtbar ist, kann bevorzugt der erste Zwischenabschnitt 70 zwischen
zwei Haltevorsprüngen 68, welcher eine größere radiale Höhe hat, als andere Zwischenabschnitte
72 und 74, dem ersten Spiralabschnitt 120 gegenüberliegend angeordnet sein. Eine durch
die dickere Seitenwand 118 eingebrachte Unwucht kann somit durch das größere Gewicht
des ersten Zwischenabschnitt 70 ausgeglichen werden.
[0091] Für eine geringe Systembelastung der Lager und anderer Bauteile sollte das bewegliche
Spiralbauteil allgemein bevorzugt ein geringes Eigengewicht besitzen. Daher werden
die Spiralwände generell sehr dünn ausgeführt. Weiterhin ergeben sich bei dünneren
Wänden geringere Pumpenabmessungen (signifikanter Außendurchmesser). Die Seitenwände
der Tip Seal-Nut sind in der Folge besonders dünn. Das Verhältnis der TipSeal-Wanddicke
zur gesamten Spiralwanddicke beträgt z.B. höchstens 0,17. Aufgrund der Tip Seal-Nut
ist jedoch die Spiralwandspitze sehr empfindlich gegenüber Stößen beim Handling, wie
etwa bei der Montage oder beim Wechseln des Tip Seal. Durch leichte Stöße, z. B. auch
beim Transport, kann die Seitenwand der Nut nach innen gedrückt werden, sodass sich
das Tip Seal nicht mehr montieren lässt. Zur Lösung dieses Problems umfasst die Nut
eine unsymmetrische Wanddicke, insbesondere eine nach außen lokale Aufdickung der
Spiralwand. Dieser Bereich ist bevorzugt nicht pumpaktiv und kann daher mit einer
größeren Toleranz gefertigt werden. Durch die einseitige Aufdickung an der, insbesondere
letzten halben, Windung werden Schädigungen deutlich reduziert. An übrigen Stellen
des Bauteils ist bevorzugt eine Aufdickung der Spiralwand nicht notwendig, da die
Wand durch überstehende Elemente des Bauteils geschützt ist.
[0092] Die in Fig. 1 gezeigte Luftleithaube 46 definiert einen Luftstrom, wie er durch einen
gestrichelten Pfeil 124 angedeutet ist. Der Lüfter 44 ist mit einer Steuerungseinrichtung
in dem Elektronikgehäuse 48 über ein nicht dargestelltes Kabel, welches durch die
Luftleithaube 46 verläuft, und über eine Steckverbindung verbunden. Diese umfasst
eine Buchse 126 und einen Stecker 128. Die Buchse 126 ist am Elektronikgehäuse 48
gelagert und/oder an einer in dem Elektronikgehäuse 48 angeordneten Platine befestigt.
Die Buchse 126 ist beispielsweise auch in den Fig. 2 und 3 sichtbar. Der Stecker 128
ist über das nicht dargestellte Kabel mit dem Lüfter 44 verbunden.
[0093] Die Steckverbindung 126, 128 ist durch eine Trennwand 130 von dem Luftstrom 124 getrennt.
Der Luftstrom 124, der zum Beispiel Stäube oder ähnliche Verschmutzungen enthalten
kann, wird somit von der Steckverbindung 126, 128 ferngehalten. Somit wird einerseits
die Steckverbindung 126, 128 selbst geschützt und es wird andererseits verhindert,
dass die Verschmutzungen durch die für die Buchse 126 vorgesehene Öffnung im Elektronikgehäuse
48 in dieses hinein und zur Steuerungseinrichtung und/oder Leistungselektronik gelangen.
[0094] Die Luftleithaube 46 ist in Fig. 14 separat und perspektivisch dargestellt. Es ist
unter anderem die Trennwand 130 mit dem dahinter definierten, für den Stecker 128
vorgesehenen Raum sichtbar. Die Trennwand 130 umfasst eine hier als V-förmige Kerbe
ausgeführte Ausnehmung 132 zur Durchführung eines Kabels vom Stecker 128 zum Lüfter
44.
[0095] Z.B. zur Kostenersparnis können kostengünstige Steckverbinder ohne Abdichtung (z.B.
kein IP-Schutz) zum Einsatz kommen, da die Trennwand 130 dafür sorgt, dass die angesaugte
Luft nicht über den Durchbruch des Steckverbinders 126, 128 an die Elektronik gelangt.
Das Kabel des Lüfters wird durch die V-förmige Kerbe 132 seitlich durch die Trennwand
130 geführt. Die Kerbe 132 weist einen seitlichen Versatz zu dem Steckverbinder 126,
128 auf, wodurch eine Labyrinthwirkung und somit eine weitere Verringerung der Leckage
von Kühlluft zu dem Steckverbinder 126, 128 erreicht werden. Durch eine Trennwand
130 innerhalb der Luftleithaube 46 wird außerdem die Luftführung in den Kanal 50 zwischen
Elektronikgehäuse 48 und Pumpengehäuse 22 verbessert. Es entsteht weniger Verwirbelung
und Gegendruck für den Lüfter 44.
[0096] Die Fig. 15 zeigt einen Anlagebereich zwischen dem ersten Gehäuseelement 22 und dem
zweiten Gehäuseelement bzw. feststehenden Spiralbauteil 24 in einer schematischen
Schnittdarstellung. Das zweite Gehäuseelement 24 ist mit einer Übergangspassung 134
teilweise in das erste Gehäuseelement 22 eingesteckt. Dabei ist eine Abdichtung mittels
eines O-Rings 136 vorgesehen. Die Übergangspassung 134 dient zum Beispiel auch der
Zentrierung des zweiten Gehäuseelements 24 gegenüber dem ersten Gehäuseelement 22.
[0097] Zu Wartungszwecken, zum Beispiel zum Austausch des Dichtungselements 64, muss das
zweite Gehäuseelement 24 zum Beispiel demontiert werden. Dabei kann es vorkommen,
dass die Übergangspassung 134 oder der O-Ring 136 klemmen, wenn das zweite Gehäuseelement
24 nicht gerade genug herausgezogen wird. Zur Lösung dieses Problems ist ein Abdrückgewinde
138 vorgesehen. Bevorzugt kann auch zumindest im Wesentlichen radial gegenüberliegend
ein zweites Abdrückgewinde vorgesehen sein. Zum möglichst geraden und geführten Lösen
des zweiten Gehäuseelements 24 kann eine Schraube in das Abdrückgewinde 38 eingeschraubt
werden, bis die Schraube aus diesem heraus hervorsteht und in Anlage mit dem ersten
Gehäuseelement 22 gelangt. Durch weiteres Einschrauben werden die Gehäuseelemente
22 und 24 voneinander weggedrückt.
[0098] Zum Abdrücken können zum Beispiel die zur Befestigung des zweiten Gehäuseelements
24 am ersten Gehäuseelement 22 vorgesehenen Befestigungsschrauben 142 verwendet werden,
wie sie beispielsweise in den Fig. 1 und 3 bezeichnet sind. Zu diesem Zweck weist
das Abdrückgewinde 138 bevorzugt die gleiche Gewindeart auf, wie für die Befestigungsschrauben
142 vorgesehene Befestigungsgewinde.
[0099] Am zweiten Gehäuseelement 22 ist eine Senkung 140 vorgesehen, die dem Abdrückgewinde
138 zugeordnet ist. Falls beim Einschrauben der Schraube in das Abdrückgewinde 138
Abriebpartikel ausgetragen werden, sammeln sich diese in der Senkung 140. Somit wird
verhindert, dass derartige Abriebpartikel zum Beispiel eine vollständige Anlage der
Gehäuseelemente 22 und 24 aneinander verhindern.
[0100] Bei der Montage des festen Spiralbauteils 24 müssen die Schrauben wieder herausgedreht
werden, da sonst ein vollständiges Verschrauben (Richtiger Sitz auf der Planfläche
des Gehäuses) des feststehenden Spiralbauteils 24 am ersten Gehäuseelement 22 womöglich
verhindert ist. Leckage, Schiefstellung und Verringerung der Pumpperformance können
die Folge sein. Zur Vermeidung dieses Montagefehlers verfügt die Luftleithaube 46
über wenigstens einen, insbesondere zusätzlichen, in Fig. 14 gezeigten Dom 144, der
ein Montieren der Luftleithaube 46 nur dann ermöglicht, wenn die zum Abdrücken verwendeten
Schrauben, insbesondere die Befestigungsschrauben 142, wieder entfernt worden sind.
Denn die Luftleithaube 46 mit dem Dom 144 ist derart ausgebildet, dass sie mit einem
Schraubenkopf einer etwaig in das Abdrückgewinde 138 eingeschraubten Abdrückschraube
kollidieren würde, sodass die Luftleithaube 46 nicht vollständig montierbar wäre.
Insbesondere kann die Luftleithaube 46 nur bei vollständig demontierten Abdrückschrauben
montiert werden.
Bezugszeichenliste
[0101]
- 20
- Scrollpumpe
- 22
- erstes Gehäuseelement
- 24
- zweites Gehäuseelement/feststehendes Spiralbauteil
- 26
- Spiralwand
- 28
- Spiralwand
- 30
- bewegliches Spiralbauteil
- 32
- Exzenterwelle
- 34
- Motor
- 36
- Wälzlager
- 38
- Exzenterzapfen
- 40
- Wälzlager
- 42
- Wellbalg
- 44
- Lüfter
- 46
- Luftleithaube
- 48
- Elektronikgehäuse
- 50
- Kanal
- 52
- Kammer
- 54
- Rippe
- 56
- Ausnehmung
- 58
- Rippe
- 60
- Drucksensor
- 62
- Kanal
- 64
- Dichtungselement
- 66
- Grundplatte
- 68
- Haltevorsprung
- 70
- erster Zwischenabschnitt
- 72
- zweiter Zwischenabschnitt
- 74
- dritter Zwischenabschnitt
- 76
- Einspannvorrichtung
- 78
- Dreibackenfutter
- 80
- Ausnehmung
- 82
- Ausgleichsgewicht
- 84
- Befestigungsbohrung
- 86
- Wellenabsatz
- 88
- Gehäuseschulter
- 90
- Gasballastventil
- 92
- Betätigungsgriff
- 94
- Kunststoffkörper
- 96
- Basiselement
- 98
- Bohrung
- 100
- Rückschlagventil
- 102
- Stopfen
- 104
- Befestigungsschraube
- 106
- drehbares Element
- 108
- Bohrung
- 110
- Bohrung
- 112
- Deckel
- 114
- Nut
- 116
- innere Seitenwand
- 118
- äußere Seitenwand
- 120
- erster Spiralabschnitt
- 122
- zweiter Spiralabschnitt
- 124
- Luftstrom
- 126
- Buchse
- 128
- Stecker
- 130
- Trennwand
- 132
- Ausnehmung
- 134
- Übergangspassung
- 136
- O-Ring
- 138
- Abdrückgewinde
- 140
- Senkung
- 142
- Befestigungsschraube
- 144
- Dom
1. Scrollpumpe (20) umfassend ein im Betrieb feststehendes Spiralbauteil (24), welches
mit einem Gehäuseelement (22) der Scrollpumpe (20) lösbar verbunden ist, wobei am
Spiralbauteil (24) und/oder am Gehäuseelement (22) wenigstens ein Abdrückgewinde (138)
zum Lösen des Spiralbauteils (24) vom Gehäuseelement (22) vorgesehen ist.
2. Scrollpumpe nach Anspruch 1,
wobei mehrere Abdrückgewinde vorgesehen sein, die vorzugsweise über den Umfang gleichmäßig
verteilt und/oder radial gegenüberliegend angeordnet sind.
3. Scrollpumpe nach Anspruch 1 oder 2,
wobei zwei radial gegenüberliegend angeordnete Abdrückgewinde (138) vorgesehen sind.
4. Scrollpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei axial fluchtend zum Abdrückgewinde (138) am jeweils anderen Bauteil keine zugeordnete
Durchgangsbohrung vorhanden ist, wobei bevorzugt am Abdrückgewinde (138) eine ebene
Fläche oder eine Senkung des anderen Bauteils anliegt bzw. dieser zugeordnet ist.
5. Scrollpumpe (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei ein zum Spiralbauteil (24) und/oder zum Gehäuseelement (22) benachbartes Bauteil
(46) derart ausgebildet ist, dass es mit einem Schraubenkopf einer etwaig in das Abdrückgewinde
(138) eingeschraubten Abdrückschraube kollidieren würde, sodass das Bauteil (46) nicht
vollständig montierbar wäre.
6. Scrollpumpe nach Anspruch 5,
wobei es sich bei dem Bauteil (46) um eine Luftleithaube handeln.
7. Scrollpumpe nach Anspruch 5 oder 6,
wobei zur Kollision mit dem Schraubenkopf ein Vorsprung und/oder ein Dom vorgesehen
ist.
8. Scrollpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
ferner umfassend ein Elektronikgehäuse (48), in dem eine oder mehrere Elektronikkomponenten
angeordnet sind,
wobei innerhalb des Elektronikgehäuses (48) für wenigstens eine Elektronikkomponente
eine gesonderte Kammer (52) vorgesehen ist, in der die Elektronikkomponente vergossen
ist;
insbesondere wobei mehrere gesonderte Kammern (52) vorgesehen sind, in denen jeweils
wenigstens eine Elektronikkomponente vergossen ist und/oder wobei wenigstens eine
gesonderte Kammer (52) vorgesehen ist, in der keine Elektronikkomponente vergossen
ist.
9. Scrollpumpe (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
ferner umfassend einen in die Scrollpumpe (20) integrierten Drucksensor (60), vorzugsweise
wobei der Drucksensor (60) in eine Steuerung der Scrollpumpe (20) und/oder eines Vakuumsystems
eingebunden ist und/oder vorzugsweise wobei der Drucksensor (60) zum Messen eines
Ansaugdrucks der Scrollpumpe (20) oder eines Drucks zwischen zwei pumpaktiven Spiralwänden
(26 ,28) angeordnet ist,
insbesondere wobei der Drucksensor (60) in ein Bauteil (24) der Scrollpumpe (20) eingeschraubt
ist und/oder wobei der Drucksensor (60) in einem Kühlluftstrom einer Kühleinrichtung
(44) der Scrollpumpe (20) angeordnet ist.
10. Scrollpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
ferner umfassend einen in seiner Drehzahl steuerbaren Lüfter (44) zur Kühlung der
Vakuumpumpe (20),
einen Temperatursensor und
eine Steuerungseinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, die Drehzahl des Lüfters
(44) in Abhängigkeit von einer Leistungsaufnahme eines Antriebs der Vakuumpumpe (20)
und einer vom Temperatursensor gemessenen Temperatur zu regeln,
vorzugsweise wobei die Regelung in Abhängigkeit von einer vom Temperatursensor gemessenen
Temperatur eines Motors (34), insbesondere einer Wicklung, einer Antriebselektronik,
eines Pumpkörpers und/oder eines Gehäuses (22, 24) der Vakuumpumpe (20) erfolgt.
11. Scrollpumpe nach Anspruch 10,
wobei ein erster Schwellwert der Temperatur definiert ist und wobei die Regelung nur
bei einer gemessenen Temperatur oberhalb des ersten Schwellwerts erfolgt und/oder
wobei unterhalb des ersten Schwellwerts die Drehzahl des Lüfters (44) konstant bei
Null oder einer Minimaldrehzahl gehalten wird, und/oder
wobei ein zweiter Schwellwert der Temperatur definiert ist und wobei bei einer gemessenen
Temperatur oberhalb des zweiten Schwellwerts die Lüfterdrehzahl konstant auf einer
Maximaldrehzahl gehalten wird.
12. Scrollpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
ferner umfassend einen elektrisch angetriebenen Lüfter (44) und eine Luftleithaube
(46), wobei ein Leiter, vorzugsweise ein Kabel, vom Lüfter (44), vorzugsweise durch
die Luftleithaube (46), zu einem Versorgungsanschluss (128) für den Lüfter (44) führt,
wobei der Leiter über einen elektrischen Verbinder (126), vorzugsweise einen Stecker,
mit dem Versorgungsanschluss (128) verbunden ist, und wobei der Verbinder (126) von
einem durch die Luftleithaube (46) definierten Luftströmungsweg (124) mittels einer
Trennwand (130) getrennt ist, bevorzugt wobei der Verbinder (126) zumindest teilweise
innerhalb der Luftleithaube (46) angeordnet ist.
13. Scrollpumpe (20) nach Anspruch 12,
wobei der Leiter vom Verbinder (126) durch eine Ausnehmung (132) in der Trennwand
(130) geführt ist, vorzugsweise wobei die Ausnehmung (132) in Umfangsrichtung versetzt
zum Verbinder (126) angeordnet ist.
14. Verfahren zum Montieren einer Scrollpumpe (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Scrollpumpe eine Exzenterwelle (32) zum exzentrischen Erregen eines beweglichen
Spiralbauteils (30) der Scrollpumpe (20) umfasst,
bei dem eine Mehrzahl an Ausgleichsgewichten (82) unterschiedlicher Art jeweils zum
Befestigen an einer Exzenterwelle (32) einer Scrollpumpe (20) einer bestimmten Art
bereitgestellt werden,
wobei die Exzenterwelle (32), die Ausgleichsgewichte (82) und/oder ein weiteres Bauteil
(22) der Scrollpumpe (20), zum Beispiel ein Gehäuseelement (22), so dimensioniert
sind, dass an einer bestimmten Befestigungsposition nur eine bestimmte Art von Ausgleichsgewicht
(82) an der Exzenterwelle (32) montierbar ist,
insbesondere wobei die Exzenterwelle (32) und/oder das weitere Bauteil (22) einen
Vorsprung (86, 88) und/oder Absatz (86, 88) aufweist, der mit Ausgleichsgewichten
(82) wenigstens einer ersten Art bei einer versuchten Montage kollidiert.