[0001] Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe sowie eine Anordnung mit einer Vakuumpumpe.
[0002] Vakuumpumpen, insbesondere Turbomolekularpumpen weisen mindestens einen in einem
Pumpengehäuse angeordneten Rotor auf. Der Rotor ist von einem Statorpaket oder mehreren
Statoren umgeben, das oder die von dem Pumpengehäuse getragen ist/werden. Ferner ist
innerhalb des Pumpengehäuses eine Antriebseinrichtung, beispielsweise ein Elektromotor
angeordnet, der den mindestens einen Rotor antreibt. Üblicherweise ist die Antriebswelle
zur Rotorachse axial angeordnet.
[0003] Mit Turbomolekularpumpen können hohe Kompressionsverhältnisse erzielt werden. Turbomolekularpumpen
weisen gegenüber der Einlassöffnung, beziehungsweise dem Einlassstutzen eine sehr
kleine Auslassöffnung, beziehungsweise einen kleinen Auslassstutzen auf. Mit dem Auslassstutzen
ist üblicherweise über eine Leitung eine Vorvakuumpumpe verbunden.
[0004] Anordnungen mit Vakuumpumpe und Rezipienten, im Folgenden Kammer genannt, unterliegen
einer Vielzahl von Anforderungen hinsichtlich ihrer geometrischen Gestaltung. So besteht
beispielsweise beim Bau von Massenspektrometern der Wunsch nach kompakten Abmessungen
des Gesamtsystems. Dies führt oftmals zu einer Positionierung der Vakuumpumpe im Endgerät,
bei der ihre Zugänglichkeit erheblich eingeschränkt ist. Trotzdem soll der Service
an diesen Vakuumpumpen, beispielsweise der präventive Austausch von Wälzlagern leicht
möglich sein.
[0005] Gemäß dem Stand der Technik (
EP 2 228 540 A2) wird hierzu eine Anordnung mit einer Vakuumpumpe vorgeschlagen, welche einen Pumpenflansch
aufweist. Die Anordnung weist einen Kammerflansch auf und eine den Pumpenflansch und
den Kammerflansch umfassende Flanschverbindung zur vakuumdichten Verbindung von Kammer
und Vakuum. Bei der Anordnung ist eine Kraftübertragungsstruktur vorgesehen, welche
eine Kraft von einer Einleitungsstelle an wenigstens eine in der Flanschverbindung
liegende Wirkstelle überträgt.
[0006] Das bedeutet, dass die Vakuumpumpe üblicherweise in einer hierfür vorgesehenen Aufnahme
der Anordnung angeordnet wird. Die Aufnahme kann in der Art eines Schienensystems
ausgebildet sein. Pumpenflansch und Kammerflansch werden vakuumdicht miteinander verbunden.
Hierbei werden Einlassöffnungen der Pumpe derart angeordnet, dass sie mit Auslassöffnungen
der Kammer fluchtend und sich überdeckend angeordnet sind. Diese zum Stand der Technik
gehörende Pumpe kann leicht aus der Anordnung nach Lösen der entsprechenden Verbindungs-
und Befestigungsmittel herausgezogen werden, beispielsweise um einen präventiven Austausch
von Wälzlagern vorzunehmen.
[0007] Diese aus dem Stand der Technik bekannten Anordnungen müssen kundenspezifische Anforderungen
hinsichtlich der Lage der Auslässe der Kammern und der Geometrie zur Aufnahme der
Vakuumpumpen erfüllen.
[0008] In einem System mit mehreren Ansaugöffnungen für verschiedene Druckniveaus werden,
wie aus der Praxis bekannt, mehrere diskrete Pumpen eingesetzt. Besonders bei Massenspektrometern
mit Time-Of-Flight-Systemen können zwischen den verschiedenen Ansaugöffnungen erhebliche
Abstände entstehen. Time-Of-Flight-Massenspektrometer sind eine Unterklasse der Massenspektrometer.
Es handelt sich hierbei um Flugzeitmassenspektrometer.
[0009] Aus der Praxis ist bekannt, bei diesen Anwendungen so genannte Splitflowpumpen einzusetzen.
Bei den Splitflowpumpen handelt es sich um Vakuumpumpsysteme für mehrstufige Gaseinlasssysteme,
wie sie beispielsweise aus der
DE 43 31 589 A1 bekannt sind.
[0010] Diese zum Stand der Technik gehörenden Splitflowpumpen weisen üblicherweise Baulängen
bis zu 500 Millimetern auf. Sind die Ansaugöffnungen jedoch weit voneinander entfernt,
können, wie aus der Praxis bekannt, nur mit sehr großen und sehr teueren Bearbeitungsmaschinen
Gehäuse gefertigt werden, die lang genug sind, um die großen Abstände der Ansaugöffnungen
zu überbrücken.
[0011] Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht darin, die zum Stand
der Technik gehörende Vakuumpumpe sowie die Anordnung mit einer Vakuumpumpe derart
zu verbessern, dass kundenspezifische Anforderungen einfacher und kostengünstiger
realisiert werden können und dass kostengünstig Vakuumpumpen mit großen Baulängen
herstellbar sind.
[0012] Dieses technische Problem wird durch eine Vakuumpumpe mit den Merkmalen gemäß Anspruch
1 sowie eine Anordnung mit einer Vakuumpumpe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 15 gelöst.
[0013] Die erfindungsgemäße Vakuumpumpe mit einem Gehäuse und einer Pumpeinheit, welche
lediglich eine Antriebseinheit für einen Rotor, der in einem Stator drehbar gelagert
ist, aufweist, zeichnet sich dadurch aus, dass an dem Gehäuse in axialer Richtung
wenigstens ein angesetztes mit dem Gehäuse verbindbares zusätzliches Gehäuseteil angeordnet
ist und dass in axialer Richtung in dem Gehäuse eine Einlassöffnung und in dem wenigstens
einen zusätzlichen Gehäuseteil eine Auslassöffnung vorgesehen sind.
[0014] Die erfindungsgemäße Vakuumpumpe weist den Vorteil auf, dass durch das zusätzliche,
in axialer Richtung angesetzte Gehäuseteil eine große Baulänge der Vakuumpumpe, wie
sie häufig von Kundenseite gefordert wird, realisierbar ist. Darüber hinaus kann eine
Standard-Vakuumpumpe verwendet werden, und das angesetzte Gehäuseteil weist dann die
für die kundenspezifischen Anforderungen geforderten Abmessungen auf.
[0015] Darüber hinaus können Vakuumpumpen mit einem durchgehenden Gehäuse mit größeren Baulängen
hergestellt werden, als es mit den bisher bekannten Werkzeugen möglich ist. Die Baulänge
des Gehäuses ist nämlich durch die zum Stand der Technik gehörenden Werkzeugmaschinen
in der Länge begrenzt.
[0016] Durch das Vorsehen wenigstens eines zusätzlichen Gehäuseteiles können im Prinzip
beliebige Längen geschaffen werden.
[0017] Dabei weist das angesetzte Gehäuseteil gegenüber einem beispielsweise angesetzten
Rohr den Vorteil auf, dass der Durchmesser und die Außenkontur des Gehäuses durchgehend
und gleichbleibend für die gesamte Vakuumpumpe ausgebildet sind, so dass Flansche,
Öffnungen, Schienensysteme und dergleichen in Anordnungen, beispielsweise mit einem
Massenspektrometer von der erfindungsgemäßen Pumpe genutzt werden können.
[0018] Darüber hinaus weisen angesetzte Rohre häufig eine Abwinklung auf, um mit einem in
radialer Richtung zur Längsachse der Pumpe angeordneten Auslass einer Pumpenkammer
verbunden werden zu können. Durch diese Abwinklung ist eine zum Stand der Technik
gehörende Vakuumpumpe mit einem angesetzten Rohr in bestehenden Aufnahmen einer Anordnung
nicht einsetzbar.
[0019] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das wenigstens eine angesetzte
Gehäuseteil wenigstens einen radialen Einlass auf.
[0020] Dieser radiale Einlass dient zur Verbindung mit einem Auslass einer Pumpenkammer
der Anordnung, in der die Vakuumpumpe angeordnet wird.
[0021] Weist die Anordnung mehrere Kammern auf, ist es vorteilhaft, wenn das angesetzte
Gehäuseteil eine entsprechende Anzahl von Einlässen aufweist, die jeweils mit dem
Auslass der Kammern zur Deckung kommen.
[0022] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der wenigstens
eine radiale Einlass des angesetzten Gehäuseteiles an einem antriebsfernen Ende des
angesetzten Gehäuseteiles angeordnet ist.
[0023] Anordnungen, beispielsweise mit Massenspektrometern mit Time-Of-Flight-Systemen,
weisen häufig erhebliche Abstände zwischen den verschiedenen Ansaugöffnungen auf.
Dadurch, dass in dem angesetzten Gehäuseteil die radialen Einlässe kundenspezifisch
ausgebildet sein können, ist es von Vorteil, den wenigstens einen Einlass oder den
letzten radialen Einlass am antriebsfernen Ende, das heißt an dem Ende des Gehäuseteiles,
der von den pumpaktiven Strukturen entfernt angeordnet ist, vorzusehen.
[0024] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Gehäuse
der Vakuumpumpe wenigstens einen radialen Einlass auf. Das bedeutet, dass die Vakuumpumpe
in dem Gehäuse, an dem das zusätzliche Gehäuse angesetzt wird, selbst schon wenigstens
einen radialen Einlass aufweist.
[0025] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das wenigstens
eine angesetzte Gehäuseteil wenigstens teilweise eine zu dem Gehäuse gleiche Außenkontur
auf. Hierdurch ist gewährleistet, dass das Gehäuse der Vakuumpumpe und das angesetzte
Gehäuseteil die Außenkontur und Form eines einzigen Gehäuses aufweist. Hierdurch ist
es möglich, die Vakuumpumpe besonders vorteilhaft in einer Aufnahme einer Anordnung,
beispielsweise mit einem Massenspektrometer, anzuordnen.
[0026] Die identischen Außenkonturen von Gehäuse und angesetztem Gehäuseteil können beispielsweise
durch Einschnürungen unterbrochen werden.
[0027] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass in dem angesetzten
Gehäuseteil wenigstens teilweise pumpaktive Strukturen der Vakuumpumpe angeordnet
sind. Es besteht zum Beispiel die Möglichkeit, dass ein Lagerstern für ein Lager des
Rotors der Vakuumpumpe in dem angesetzten Gehäuseteil angeordnet ist.
[0028] Andere Bauteile können ebenfalls in dem Gehäuseteil vorgesehen werden.
[0029] Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass in dem angesetzten Gehäuseteil
keine pumpaktiven Strukturen der Vakuumpumpe angeordnet sind. In diesem Fall bildet
das wenigstens eine angesetzte Gehäuseteil eine reine Verlängerung des Gehäuses der
Vakuumpumpe.
[0030] Das Gehäuse und das wenigstens eine angesetzte Gehäuseteil weisen vorteilhaft eine
Gesamtlänge von wenigstens 550 Millimetern auf. Längen von Gehäusen von Vakuumpumpen
mit weniger als 500 Millimetern lassen sich mit dem üblichen Kostenaufwand auf herkömmlichen
Maschinen fertigen.
[0031] Das Gehäuse und das wenigstens eine angesetzte Gehäuseteil weisen vorteilhaft eine
Gesamtlänge von wenigstens 700 Millimetern auf. Die Erfindung ist besonders vorteilhaft
bei Längen von mehr als 550 Millimetern, beispielsweise Längen von mehr als 700 Millimetern
sinnvoll einsetzbar.
[0032] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Einlassöffnungen
des Gehäuses und die Auslassöffnung des angesetzten Gehäuseteiles sich überdeckend
ausgebildet. Hierdurch wird gewährleistet, dass das angesetzte Gehäuseteil wie eine
Verlängerung des Gehäuses der Vakuumpumpe wirkt.
[0033] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Einlassöffnung
eines ersten angesetzten Gehäuseteiles und die Auslassöffnung eines zweiten angesetzten
Gehäuseteiles sich ebenfalls überdeckend ausgebildet, um eine weitere Verlängerung
des Gehäuses zu ermöglichen.
[0034] Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass
zwischen dem Gehäuse der Vakuumpumpe und dem angesetzten Gehäuseteil oder zwischen
zwei angesetzten Gehäuseteilen wenigstens ein thermisch isolierendes und/oder schwingungsentkoppelndes
und/oder elektrisch isolierendes Element vorgesehen ist. Diese Funktion kann zum Beispiel
in einem besonders gestalteten Dichtungselement integriert sein.
[0035] Durch diese Ausführungsform ist es möglich, beispielsweise eine thermische Entkopplung
zwischen den Gehäuseteilen zu verwirklichen. Auch eine elektrische Isolierung und/oder
eine Schwingungsentkopplung ist hierdurch möglich.
[0036] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Vakuumpumpe als Turbomolekularpumpe
ausgebildet.
[0037] Es ist jedoch auch möglich, andere Pumpentypen mit der erfindungsgemäßen Gehäuseverlängerung
vorzusehen.
[0038] Die Vakuumpumpe kann gemäß einer weiteren Ausführungsform als Pumpe mit wenigstens
zwei Gaseinlässen ausgebildet sein. Dieser Pumpentyp wird auch Splitflowpumpe genannt.
Dieser Pumpentyp mit einem mehrstufigen Gaseinlasssystem wird häufig in Anordnungen
beispielsweise mit Massenspektrometern verwendet. Gerade bei diesen Anordnungen ist
eine an kundenspezifische Anforderungen angepasste Ausführung des Gehäuses auch häufig
gewünscht.
[0039] Die Vakuumpumpe kann beispielsweise wenigstens eine Turbomolekularpumpstufe und/oder
wenigstens eine Holweckpumpstufe aufweisen. Die wenigstens eine Holweckpumpstufe ist
üblicherweise der wenigstens einen Turbomolekularpumpstufe in Gasförderrichtung nachgeordnet.
Die Gaseinlässe sind vorzugsweise vor, zwischen oder hinter den Turbomolekularpumpstufen
und/oder Holweckpumpstufen angeordnet.
[0040] Die erfindungsgemäße Anordnung mit einer Vakuumpumpe mit einem Gehäuse und einer
Pumpeinheit, welche lediglich eine Antriebseinheit für einen Rotor, der in einem Stator
drehbar gelagert ist, aufweist, wobei die Anordnung wenigstens einen Pumpenflansch
und eine Kammer mit einem Kammerflansch aufweist, wobei die Anordnung eine einen Pumpenflansch
und einen Kammerflansch umfassende Flanschverbindung zur vakuumdichten Verbindung
von Kammer und Vakuumpumpe aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse
der Vakuumpumpe in axialer Richtung wenigstens ein angesetztes mit dem Gehäuse verbindbares,
zusätzliches Gehäuseteil angeordnet ist, und dass in axialer Richtung in dem Gehäuse
eine Einlassöffnung und in dem wenigstens einen zusätzlichen Gehäuseteil eine Auslassöffnung
vorgesehen ist, und dass das wenigstens eine angesetzte Gehäuseteil wenigstens einen
radialen Einlass aufweist, der mit wenigstens einer Kammer der Anordnung verbindbar
ausgebildet ist.
[0041] Durch diese erfindungsgemäße Ausführung einer Anordnung mit einer Vakuumpumpe kann
die Vakuumpumpe in einer Anordnung mit mehreren Ansaugöffnungen verwendet werden,
bei denen die Ansaugöffnungen weit voneinander entfernt sind, ohne dass besonders
hohe Bearbeitungs- und Fertigungskosten bei der Herstellung des Gehäuses auftreten.
[0042] Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Anordnung
eine Kraftübertragungsstruktur auf, welche als eine eine Kraft von einer Einleitungsstelle
an wenigstens eine in der Flanschverbindung liegende Wirkstelle übertragende Kraftübertragungsstruktur
ausgebildet ist. Diese Kraftübertragungsstruktur ist in der
EP 2 228 540 A2 beschrieben.
[0043] Wie schon ausgeführt, wird die erfindungsgemäße Anordnung besonders vorteilhaft bei
Anordnungen mit Massenspektrometern eingesetzt, da in diesen Anordnungen mehrere Gaseinlässe
vorliegen, die unter Umständen Ansaugöffnungen aufweisen, die weit auseinander liegen.
[0044] Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das
Gehäuse der Vakuumpumpe und das wenigstens eine angesetzte Gehäuseteil eine an eine
in der Anordnung angeordnete Aufnahme angepasste Außenkontur auf. Hierdurch ist es
möglich, die Vakuumpumpe mit dem wenigstens einen angesetzten Gehäuseteil in eine
vorgegebene Struktur einer Anordnung einzufügen. Die Aufnahmen in den Anordnungen
für Gehäuse von Vakuumpumpen sind der Au-ßenkontur des Gehäuses der Vakuumpumpe angepasst
ausgebildet. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn das angesetzte Gehäuseteil die
gleiche Außenkontur aufweist, damit auch die Aufnahme des Gehäuses mit dem angesetzten
Gehäuseteil problemlos möglich ist.
[0045] Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, dass das wenigstens eine angesetzte Gehäuseteil
einen Versatz zu dem Gehäuse der Vakuumpumpe aufweist. Diese Ausgestaltung wird bei
entsprechenden kundenspezifischen Anforderungen realisiert.
[0046] Da durch Toleranzen von einzelnen Gehäuseteilen und beim Fügeprozess Form- und Lageabweichungen
des Gehäuses und des wenigstens einen angesetzten Gehäuseteiles zueinander entstehen,
ist es vorteilhaft, das Lager der Hochvakuumseite in dem Gehäuse der Vakuumpumpe vorzusehen.
Die Toleranzen für die angesetzten Gehäuseteile können dann größer gewählt werden.
[0047] Vorteilhaft wird die erfindungsgemäße Pumpe mit einem Schienensystem in einer Anordnung
befestigt. Das Schienensystem erlaubt die Montage und Demontage der Vakuumpumpe von
einer Seite durch axiales Einschieben beziehungsweise Herausziehen, wie in der
EP 2 228 540 A2 beschrieben. Die Zugänglichkeit der Pumpe muss dann für die Montage und Demontage
nur noch von einer Seite gegeben sein, wodurch die Systeme kompakter gebaut werden
können, beziehungsweise die Pumpe mit geringerem Aufwand gewartet oder getauscht werden
kann.
[0048] Vorteilhaft werden die Bereiche zwischen den Dichtebenen auf den angesetzten Gehäuseteilen
zurückgesetzt ausgeführt, damit aufgrund von Balligkeiten und sonstigen Formund Lagerfehlern
das Gehäuse nicht unter Spannung gesetzt und so unzulässig verformt wird.
[0049] Durch den großen Abstand der radialen Ansaugöffnung in dem angesetzten Gehäuseteil
zu dem Gehäuse wird es möglich, besonders den Hochvakuumbereich der Pumpe mit höheren
Temperaturen auszuheizen. Die große Oberfläche und die Baulänge des wenigstens einen
angesetzten Gehäuseteiles wirken sich positiv auf das Temperaturverhalten der Pumpe
aus.
[0050] Durch die Mehrstückigkeit ist es möglich, zusätzlich eine thermische Entkopplung
zwischen den Gehäuseteilen und dem Gehäuse der Vakuumpumpe zu verwirklichen. Dies
kann durch das Reduzieren der Kontaktflächen oder den Einsatz von isolierenden Zwischenelementen
oder Dichtelementen geschehen. Auch eine elektrische Isolierung oder eine Schwingungsentkopplung
ist so realisierbar.
[0051] Ein modularer Aufbau eines Gehäuses einer Vakuumpumpe als Basispumpe mit verschiedenen
Gehäuseverlängerungen, das heißt verschieden langen angesetzten Gehäuseteilen, ist
durch die Erfindung möglich. Es ist jedoch auch möglich, die Basispumpe mit einem
Deckel anstelle einer Verlängerung zu betreiben.
[0052] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der zugehörigen Zeichnung,
in der mehrere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vakuumpumpe nur beispielhaft
dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:
- Fig. 1
- einen Längsschnitt durch eine Vakuumpumpe mit insgesamt drei Einlässen;
- Fig. 2
- einen Längsschnitt durch eine Vakuumpumpe mit insgesamt zwei Einlässen;
- Fig. 3
- eine Vakuumpumpe im Längsschnitt ohne pumpaktive Strukturen;
- Fig. 4
- eine perspektivische Ansicht einer Vakuumpumpe;
- Fig. 5
- einen Längsschnitt der Verbindung zwischen Gehäuse und Gehäuseteil;
- Fig. 6
- einen Längsschnitt der Verbindung zwischen Gehäuse und Gehäuseteil;
- Fig. 7
- einen Längsschnitt der Verbindung zwischen Gehäuse und Gehäuseteil;
- Fig. 8
- eine Schraubenverbindung zwischen Gehäuse und Gehäuseteil;
- Fig. 9
- eine Darstellung einer Anordnung mit Kammer und Vakuumpumpe in einem Gesamtsystem;
- Fig. 10
- einen Schnitt durch die Flanschverbindung entlang der Linie I-I' der Fig. 9;
- Fig. 11
- einen Schnitt durch die Flanschverbindung entlang der Linie II-II' der Fig. 10.
[0053] Fig. 1 zeigt eine Vakuumpumpe 1 mit einem Gehäuse 2. Die Vakuumpumpe 1 weist einen
Rotor 3 auf, der Rotorschaufeln 4 trägt. Die Rotorschaufeln 4 wechseln sich mit Statorschaufeln
5 ab und bilden verschiedene Vakuumpumpstufen der Pumpe 1.
[0054] Der Rotor 3 ist mittels eines Lagersternes 6 hochvakuumseitig gelagert. Wegen der
besseren Übersicht sind die Lager nicht dargestellt. Vorvakuumseitig ist der Rotor
3 ebenfalls mittels Lagern, beispielsweise Kugellagern, gelagert.
[0055] Das Gehäuse 2 der Vakuumpumpe 1 weist einen axialen Einlass 7 auf. Darüber hinaus
sind zwei radiale Einlässe 8 und 9 vorgesehen.
[0056] An dem Gehäuse 2 ist ein zusätzliches Gehäuseteil 10 angeordnet, welches einen weiteren
radialen Einlass 11 aufweist. Das Gehäuseteil 10 weist den gleichen Querschnitt und
die gleiche Außenkontur wie das Gehäuse 2 auf. Ein Auslass 12 des Gehäuseteiles 10
ist vollständig überdeckend mit dem Einlass 7 des Gehäuses 2 ausgebildet.
[0057] Das Gehäuse 2 weist darüber hinaus einen radialen Auslass 13 auf, der beispielsweise
mit einer Vorvakuumpumpe (nicht dargestellt) verbunden werden kann.
[0058] Die pumpaktiven Strukturen wie Rotor 3, Rotorschaufeln 4, Statorschaufeln 5, Lagerstern
6 sind gemäß Fig. 1 vollständig in dem Gehäuse 2 angeordnet. Das angesetzte Gehäuseteil
10 bildet lediglich eine Verlängerung des Gehäuseteiles 2. Durch diese Ausführungsform
ist es möglich, dass das Gehäuse 2 und das angesetzte Gehäuseteil 10 eine Gesamtlänge
L von mindestens 550 Millimetern, vorzugsweise von mindestens 700 Millimetern aufweist.
Hierdurch ist es möglich, die Ansaugöffnung 11 relativ weit entfernt von den Ansaugöffnungen
8, 9 anzuordnen, ohne dass das Gehäuse 2, wenn es einstückig ausgebildet wäre, mit
aufwändigen Fertigungsmaschinen gefertigt werden muss.
[0059] Zwischen dem Gehäuse 2 und dem Gehäuseteil 10 ist eine Schnittstelle 19 vorgesehen,
die in den Fig. 5 bis 8 beschrieben wird.
[0060] Gemäß Fig. 2 ist die Vakuumpumpe 1 dargestellt mit dem Gehäuse 2 und dem angesetzten
Gehäuseteil 10.
[0061] Gleiche Bauteile weisen gleiche Bezugszahlen auf und werden im Einzelnen nicht noch
einmal genauer beschrieben. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse 2 lediglich
einen radialen Einlass 9 auf.
[0062] Das angesetzte Gehäuseteil 10 verlängert die Baulänge des Gehäuseteiles 2, so dass
die Baulänge des Gehäuses 2 und des angesetzten Gehäuseteiles 10 fast doppelt so lang
sind wie die Baulänge des Gehäuseteiles 2.
[0063] Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, ist ein Teil der pumpaktiven Strukturen in dem angesetzten
Gehäuseteil 10 angeordnet. So befindet sich zum Beispiel der Lagerstern 6 und die
hochvakuumseitig angeordnete Pumpstufe in dem angesetzten Gehäuseteil 10.
[0064] Fig. 3 zeigt eine weitere Vakuumpumpe 1, bei der keine pumpaktiven Strukturen innerhalb
des Gehäuses 2 dargestellt sind. In dem Gehäuse 2 sind die Einlässe 8, 9 und der radiale
Auslass 13 angeordnet. Das Gehäuseteil 10 weist einen radialen Einlass 11 auf. Das
Gehäuse 2 weist darüber hinaus eine Einschnürung 14 auf, um eine Reduzierung des Wärmestromes
vom Hochvakuum zum Rotor, beziehungsweise zum Gehäuseteil 2 zu reduzieren.
[0065] Fig. 4 zeigt die Vakuumpumpe 1 mit dem Gehäuse 2 und dem angesetzten Gehäuseteil
10 sowie den Einlässen 8, 9 und 11. Wie in Fig. 4 zu erkennen ist, weisen das Gehäuse
und das Gehäuseteil 10 die gleiche Aussenkontur auf. Beispielsweise setzen sich Kühlrippen
15 des Gehäuses 2 formidentisch als Kühlrippen 16 an dem Gehäuseteil 10 fort. In Fig.
4 ist darüber hinaus die Einschnürung 14 deutlich zu erkennen. Darüber hinaus sind
an dem Gehäuse 2 und an dem Gehäuseteil 10 Leisten 17, 18 angeordnet, die eine zusätzliche
Stabilisierung der Gehäuseteile 2, 10 zueinander und über die gesamte Länge der Vakuumpumpe
1 gewährleisten.
[0066] Die Verbindung zwischen dem Gehäuse 2 und dem Gehäuseteil 10 erfolgt über eine Schnittstelle
19. Gemäß Fig. 5 ist in der Schnittstelle 19 eine O-Ringdichtung 20 vorgesehen, um
eine vakuumdichte Verbindung zwischen dem Gehäuse 2 und dem Gehäuseteil 10 zu erzielen.
[0067] Gemäß Fig. 6 weist die Schnittstelle 19 zusätzlich zu dem O-Ring 20 ein Dichtungselement
21 auf. Das Dichtungselement kann als thermisches und/oder schwingungsentkoppelndes
und/oder elektrisches Dichtungselement ausgebildet sein.
[0068] Fig. 7 zeigt die Schnittstelle 19 mit dem O-Ring 20 und einem Dichtungselement 22,
welches ebenfalls als thermisches und/oder schwingungsentkoppelndes und/oder elektrisches
Dichtungselement 22 ausgebildet sein kann.
[0069] Gemäß Fig. 8 ist eine Schraubverbindung zur Verbindung des Gehäuses 2 und des Gehäuseteiles
10 dargestellt. Diese Schraubverbindung dient zur vakuumdichten und mechanischen Verbindung
des Gehäuses 2 und des Gehäuseteiles 10.
[0070] Die Schraubverbindung besteht aus einer Schraube 25 sowie einer Scheibe 26, die auf
einem Elastomer 24 zur Schwingungsentkopplung gelagert ist. Als Kraftübertragungselement
ist eine Hülse 23 vorgesehen.
[0071] Fig. 9 zeigt die Anordnung einer Vakuumpumpe 1, die in einem Gesamtsystem mit einer
Anordnung aus der Vakuumpumpe 1 und einer Kammer 102 dargestellt ist.
[0072] Die Kammer 102 ist als Mehrkammersystem zum differenziellen Pumpen gestaltet und
weist daher eine Vorvakuumkammer 121, eine Mittelkammer 122, eine weitere Mittelkammer
123 und eine Hochvakuumkammer 166 auf. Diese Kammern sind über Öffnungen 125, 126,
167 miteinander verbunden, durch welche beispielsweise ein Gasteilchenstrahl hindurchtritt.
In der Hochvakuumkammer 166 ist ein Detektor, beispielsweise ein Massenspektrometer
124 vorgesehen, welcher von einer Ansteuerungsbaugruppe 136 angesteuert wird. Die
Kammer 102 weist einen Kammerflansch 120 auf, mit welchem ein Pumpenflansch 110 verbunden
ist.
[0073] Der Pumpenflansch 110 ist Teil der Vakuumpumpe 1, welche eine Welle 111 umfasst,
die mit einem hochvakuumseitigen Lager 113, beispielsweise einem Permanentmagnetlager,
drehbar unterstützt ist. Die Welle 111 wird von einem Antrieb 114 in Drehung versetzt,
so dass in den Pumpstufen 115, 116 Kompression und Saugvermögen aufgebaut werden.
[0074] Der Einlass der Pumpstufe 115 steht über eine Ansaugöffnung 127 mit der Mittelkammer
122 in Verbindung. Die Pumpstufe 116 steht mit der Mittelkammer 123 über die Ansaugöffnung
128 in Verbindung. Die Pumpstufe 168 steht über die Ansaugöffnung 169 mit der Hochvakuumpumpkammer
166 in Verbindung.
[0075] Gas tritt durch die Ansaugöffnung 169 in die Vakuumpumpe 1 ein, wird durch die Pumpstufe
168 verdichtet, danach mit dem durch die Ansaugöffnung 128 in die Vakuumpumpe 1 eintretenden
Gas zusammengeführt und gemeinsam mit diesem von der Pumpstufe 116 weiter verdichtet.
Es erfolgt eine weitere Zusammenführung mit dem aus der Mittelkammer 122 durch die
Ansaugöffnung 127 eintretenden Gas und eine weitere Verdichtung durch die Pumpstufe
115. Die Auslässe der Vakuumpumpe 1 und der Vorvakuumkammer 121 sind über eine Vorvakuumzuleitung
141 mit einer Vorpumpe 140 verbunden, welche das Gas weiter verdichtet und gegen Atmosphäre
ausstößt. Die Pumpstufen 115, 116 und 168 sind vorzugsweise als Turbomolekularpumpstufen
ausgebildet.
[0076] Die Vakuumpumpe 1 und Kammer 102 werden von einem Gestell 130 getragen. Die Vakuumpumpe
1 ist über eine Flanschverbindung mit der vakuumdichten Kammer, das heißt über deren
Flansch und einem Pumpenflansch, verbunden. Dieses Gestell 130 trägt zudem die Ansteuerungsbaugruppe
136 des Massenspektrometers sowie weitere Komponenten 133, 134, 135, beispielsweise
Netzteile, Recheneinheiten und dergleichen mehr. Das Gestell 130 ist mit einer Verkleidung
131 abgedeckt. Die Vakuumpumpe 1 und die Kammer 102 sind durch eine Klappe 132 zugänglich,
jedoch von den anderen vom Gestell 130 getragenen Baugruppen und Komponenten umgeben.
Die Flanschverbindung ist daher schwer und im Wesentlichen nur von der Seite zugänglich,
die der Klappe 132 zugewandt ist. Die Montage und Demontage der Vakuumpumpe können
daher nur von dieser Seite erfolgen.
[0077] Die Vakuumpumpe 1 weist das Gehäuse 2 und das angesetzte Gehäuseteil 10 auf. Das
angesetzte Gehäuseteil 10 weist den Einlass 11 auf, der mit der Ansaugöffnung 169
in Verbindung steht. Durch das angesetzte Gehäuseteil 10 weist die Vakuumpumpe eine
Gesamtlänge auf, die aufgrund der in Fig. 9 dargestellten Anordnung erforderlich ist.
[0078] Die Montage wird problemlos durch die Kraftübertragungsstruktur gemäß den Fig. 10
und 11 ermöglicht.
[0079] Fig. 10 zeigt eine Kraftübertragungsstruktur 165 im Querschnitt zur Welle 111 durch
die Vakuumpumpe und Flanschverbindung entlang der Linie I-I' der Fig. 9. Kammerflansch
120 und Pumpenflansch 110 berühren einander. Zur vorvakuumdichten Verbindung ist eine
Dichtung 119 vorgesehen, die die Ansaugöffnung 127 am Flansch umgibt. In der Vakuumpumpe
1 sind in diesem Schnitt die zwischen den Pumpstufen vorgesehene und deren Komponente
beabstandete Distanzhülse 118 und die letzte Statorscheibe 117 der hochvakuumseitigen
Pumpstufe 168 zu sehen. Eine Befestigungsschraube 151 befestigt einen Haltewinkel
150 am Kammerflansch. Zwischen dem Haltewinkel und dem Pumpenflansch sind ein erstes
Spreizelement 152 und ein zweites Spreizelement 153 angeordnet.
[0080] In Fig. 11 ist der dazugehörige Schnitt entlang der Linie II-II' der Fig. 10 und
parallel zur Welle 111 gezeigt. Es wird ersichtlich, dass ein Teil des Haltewinkels
150, erstes Spreizelement 152, zweites Spreizelement 153 und ein Teil des Pumpenflansches
110 in einer gemeinsamen Ebene liegen. Das erste Spreizelement 152 weist eine Keilfläche
158' und das zweite Spreizelement 153 eine Keilfläche 158 auf. Diese Keilflächen 158,
158' berühren einander derart, dass eine Verschiebung gegeneinander möglich ist. Bewirkt
wird die Verschiebung durch eine Krafteinleitungsschraube 155, die durch eine Durchgangsbohrung
in einem Arm 154 des ersten Spreizelementes hindurchragt und deren Gewindeteil in
ein Gewinde des zweiten Spreizelementes 153 eingreift. Durch Anziehen der Schraube
wird ein planare Kraft ausgeübt, die die Spreizelemente 152, 153 gegeneinander verschiebt.
Durch Wirkung der Keilflächen wird die Kraftrichtung in eine axiale Richtung umgewandelt.
Es wird anschließend eine axiale Anpresskraft 160 an der Wirkstelle 159 erzeugt, die
Pumpenflansch 110 und Kammerflansch 120 gegeneinander drückt und so für die vakuumdichte
Verbindung sorgt. Durch die Spreizelemente 152, 153 findet eine Kraftrichtungsumsetzung
statt. Montage beziehungsweise Demontage der Vakuumpumpe 1 werden über Anziehen beziehungsweise
Lösen der Schraube 155 erreicht.
[0081] Die Spreizelemente 152, 153 bewirken, dass in der Kraftübertragungsstruktur 165 eine
Kraft von der Einleitungsstelle 156 an eine Wirkstelle 159 übertragen wird. Diese
Kraftübertragung erlaubt es, eine Anpresskraft 160 auch an den Stellen zu erzeugen,
die durch die im Zusammenhang mit Fig. 9 beschriebenen und die Vakuumpumpe 1 umgebenden
Komponenten nicht zugänglich sind. Vorteilhaft an diesem Beispiel ist zudem, dass
neben der Kraftübertragung auch eine Kraftverteilung über den Pumpenflansch stattfindet
und so eine gleichmäßige Anpressung erzielt wird. Mit der Anzahl der Keilflächen und
deren Winkel kann die Kraftverteilung der eingeleiteten Kraft auf den Flansch 10 eingestellt
werden.
[0082] Dadurch, dass das Gehäuse 2 und das angesetzte Gehäuseteil 10 die gleiche Außenkontur
aufweisen, wie in Fig. 4 dargestellt, lässt sich die Vakuumpumpe 1 problemlos in eine
Anordnung, wie in Fig. 9 dargestellt, montieren. Die Vakuumpumpe ist, wie gemäß den
Fig. 10 und 11 beschrieben, fest in der Anordnung fixiert. Mit dem angesetzten Gehäuseteil
10 ist es möglich, die kundenspezifischen Anforderungen, wie in einer Anordnung gemäß
Fig. 9 dargestellt, preiswert und problemlos zu erfüllen.
Bezugszahlen
[0083]
- 1
- Pumpe
- 2
- Gehäuse
- 3
- Rotor
- 4
- Rotorschaufeln
- 5
- Statorschaufeln
- 6
- Lagerstern
- 7
- axialer Einlass
- 8
- radialer Einlass
- 9
- radialer Einlass
- 10
- Gehäuseteil
- 11
- Einlass
- 12
- Auslass
- 13
- Auslass
- 14
- Einschnürung
- 15
- Kühlrippen
- 16
- Kühlrippen
- 17
- Leiste
- 18
- Leiste
- 19
- Schnittstelle
- 20
- O-Ring
- 21
- Dichtungselement
- 22
- Dichtungselement
- 23
- Hülse
- 24
- Elastomer
- 25
- Schraube
- 26
- Scheibe
- 102
- Kammer
- 110
- Pumpenflansch
- 111
- Welle
- 112
- Lager
- 113
- Lager
- 114
- Antrieb
- 115
- Pumpstufe
- 116
- Pumpstufe
- 117
- Statorscheibe
- 118
- Distanzhülse
- 119
- Dichtung
- 120
- Kammerflansch
- 121
- Kammer
- 122
- Kammer
- 123
- Kammer
- 124
- Massenspektrometer
- 125
- Öffnung
- 126
- Öffnung
- 127
- Ansaugöffnung
- 128
- Ansaugöffnung
- 130
- Gestell
- 131
- Verkleidung
- 132
- Klappe
- 133
- elektronische Komponente
- 134
- elektronische Komponente
- 135
- elektronische Komponente
- 136
- Ansteuerbaugruppe
- 140
- Vorpumpe
- 141
- Vakuumzuleitung
- 150
- Haltewinkel
- 151
- Befestigungsschraube
- 152
- erstes Spreizelement
- 153
- zweites Spreizelement
- 154
- Arm
- 155
- Krafteinleitungsschraube
- 156
- Einleitungsstelle
- 158
- Keilfläche
- 158'
- Keilfläche
- 159
- Wirkstelle
- 160
- Anpresskraft
- 165
- Kraftübertragungsstruktur
- 166
- Hochvakuumkammer
- 167
- Öffnung
- 168
- Pumpstufe
- 169
- Ansaugöffnung
1. Vakuumpumpe mit einem Gehäuse und einer Pumpeinheit, welche lediglich eine Antriebseinheit
für einen Rotor, der in einem Stator drehbar gelagert ist, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (2) in axialer Richtung wenigstens ein angesetztes, mit dem Gehäuse
(2) verbindbares, zusätzliches Gehäuseteil (10) angeordnet ist, und dass in axialer
Richtung in dem Gehäuse (2) eine Einlassöffnung (7) und in dem wenigstens einen zusätzlichen
Gehäuseteil (10) eine Auslassöffnung (12) vorgesehen sind.
2. Vakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine angesetzte Gehäuseteil (10) wenigstens einen radialen Einlass
(11) aufweist und dass der wenigstens eine radiale Einlass (11) des angesetzten Gehäuseteiles
(10) vorzugsweise an einem antriebsfernen Ende des angesetzten Gehäuseteiles (10)
angeordnet ist.
3. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) der Vakuumpumpe (1) wenigstens einen radialen Einlass (8, 9) aufweist.
4. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine angesetzte Gehäuseteil (10) eine zu dem Gehäuse (2) gleiche Außenkontur
aufweist.
5. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem angesetzten Gehäuseteil (10) wenigstens teilweise pumpaktive Strukturen (4,
5, 6) der Vakuumpumpe (1) angeordnet sind.
6. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das angesetzte Gehäuseteil (10) frei von pumpaktiven Strukturen (4, 5, 6) der Vakuumpumpe
(1) ausgebildet ist.
7. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) und das wenigstens eine angesetzte Gehäuseteil (10) eine Gesamtlänge
(L) von wenigstens 550 Millimetern, vorzugsweise von wenigstens 700 Millimetern aufweisen.
8. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnung (7) des Gehäuses und die Auslassöffnung (12) des angesetzten Gehäuseteiles
(10) sich überdeckend ausgebildet sind.
9. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnung eines angesetzten Gehäuseteiles und eine Auslassöffnung eines
benachbarten Gehäuseteiles sich überdeckend ausgebildet sind.
10. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gehäuse (2) der Vakuumpumpe (1) und dem angesetzten Gehäuseteil (10)
oder zwischen zwei angesetzten Gehäuseteilen wenigstens ein thermisches und/oder schwingungsentkoppelndes
und/oder elektrisches Dichtungselement (21, 22) vorgesehen ist.
11. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumpumpe (1) wenigstens eine Turbomolekularpumpstufe und/oder wenigstens eine
Holweckpumpstufe und wenigstens zwei Gaseinlässe (8, 9, 11) aufweist.
12. Anordnung mit einer Vakuumpumpe mit einem Gehäuse und einer Pumpeinheit, welche lediglich
eine Antriebseinheit für einen Rotor, der in einem Stator drehbar gelagert ist, aufweist,
wobei die Anordnung wenigstens einen Pumpenflansch und eine Kammer mit einem Kammerflansch
aufweist, wobei die Anordnung eine einen Pumpenflansch und einen Kammerflansch umfassende
Flanschverbindung zur vakuumdichten Verbindung von Kammer und Vakuumpumpe aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (2) der Vakuumpumpe (1) in axialer Richtung wenigstens ein angesetztes,
mit dem Gehäuse (2) verbindbares, zusätzliches Gehäuseteil (10) angeordnet ist, und
dass in axialer Richtung in dem Gehäuse (2) eine Einlassöffnung (7) und in dem wenigstens
einen zusätzlichen Gehäuseteil (10) eine Auslassöffnung (12) vorgesehen sind, und
dass das wenigstens eine angesetzte Gehäuseteil (10) wenigstens einen radialen Einlass
(11) aufweist, der mit wenigstens einer Kammer (166) der Anordnung verbindbar ausgebildet
ist.
13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung eine Kraftübertragungsstruktur (165) aufweist, welche als eine eine
Kraft von einer Einleitungsstelle (156) an wenigstens eine in der Flanschverbindung
(110, 120) liegende Wirkstelle (159) übertragende Kraftübertragungsstruktur (165)
ausgebildet ist.
14. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung ein Massenspektrometer (124) aufweist.
15. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) der Vakuumpumpe (1) und das wenigstens eine angesetzte Gehäuseteil
(10) eine an eine in der Anordnung angeordnete Aufnahme angepasste Außenkontur aufweisen.