VAKUUMPUMPE

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe, insbesondere Turbomolekularpumpe, die ein erstes Bauteil (14) und ein zweites Bauteil umfasst, die in einem endmontierten Zustand miteinander verbunden sind. Zur Abdichtung der Verbindung der Bauteile ist zumindest eine separate, einteilige Dichtung (10) vorgesehen, die zur Vormontage lösbar an einem der beiden Bauteile (14) befestigbar ist und die zumindest zwei in Umfangsrichtung geschlossene Dichtbereiche (28) definiert, die separat voneinander abzudichten sind.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe, insbesondere eine Turbomolekularpumpe, die ein erstes Bauteil und ein zweites Bauteil umfasst, die in einem endmontierten Zustand miteinander verbunden sind, wobei zur Abdichtung der Verbindung eine Dichtung vorgesehen ist.

[0002] Bei Vakuumpumpen ist die Thematik "Dichtigkeit" naturgemäß von zentraler Bedeutung. Zur Abdichtung von miteinander verbundenen Bauteilen der Vakuumpumpe werden eine Vielzahl von Dichtungen eingesetzt. Meist gilt es, Kanäle und/oder Komponenten eines Pumpraums der Pumpe sowie deren eingangs- und ausgangsseitigen Anschlüsse abzudichten. Aber auch in anderen Funktionsbereichen der Pumpe muss eine zuverlässige Abdichtung gewährleistet sein, beispielsweise im Bereich einer der Vakuumpumpe zugeordneten Schmiermittelpumpe. Zwischen dem Gehäuse der Vakuumpumpe und der Schmiermittelpumpe wird bisher ein O-Ring zur Abdichtung von Schmiermittelkanälen gegenüber dem Außenraum eingesetzt. Ein zweiter, kleinerer O-Ring verhindert, dass Schmiermittel zur Steuerplatine und sogar bis in den Motorraum der Pumpe gelangen kann.

[0003] In der Praxis rutscht insbesondere der kleinere O-Ring bei der Montage der Schmiermittelpumpe an der Vakuumpumpe leicht aus der vorgesehenen Position und es ist nicht ganz einfach, ihn korrekt zu platzieren. Es besteht also eine gewisse Gefahr, dass die Verbindung der beiden Komponenten Leckagestellen aufweist.

[0004] Außerdem müssen die verwendeten O-Ringe aufgrund der beengten Verhältnisse oftmals deformiert werden, um korrekt eingesetzt werden zu können. Nicht selten fallen die O-Ringe sogar bei der Vormontage herunter, was zu unnötigen Zeitverlusten führt.

[0005] Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vakuumpumpe zu schaffen, die zuverlässig und einfach zu montieren ist und deren Komponenten zuverlässig abgedichtet sind.

[0006] Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch eine Vakuumpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

[0007] Erfindungsgemäß ist zur Abdichtung der Verbindung zwischen den beiden Bauteilen zumindest eine separate, einteilige Formdichtung vorgesehen, die zur Vormontage lösbar an einem der beiden Bauteile befestigbar ist und die zumindest zwei in Umfangsrichtung geschlossene Dichtbereiche definiert, die separat voneinander abzudichten sind.

[0008] Erfindungsgemäß sind also nicht zwei separate Dichtelemente vorgesehen, die die beiden Dichtbereiche gegenüber dem Außenraum und/oder gegeneinander abdichten.

[0009] Erfindungsgemäß wird der Weg beschritten, eine an die jeweilige Konstruktion angepasste Formdichtung vorzusehen, die zwei oder mehr Dichtbereiche abdichtet. In einem einzigen Vormontageschritt lässt sich die Formdichtung an einem der beiden Bauteile anordnen. Die Verbindung Bauteil/Formdichtung ist dabei lösbar. so dass auch im Servicefall ein leichter Austausch der Formdichtung möglich ist. Da lediglich eine einzige, speziell angepasste Dichtung vorgesehen ist, kann die Montage der beiden Bauteile schnell, einfach und zuverlässig durchgeführt werden.

[0010] Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in der Beschreibung, den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen angegeben.

[0011] Gemäß einer Ausführungsform weist das erste Bauteil und/oder das zweite Bauteil eine Nut auf, in die die Formdichtung zur Vormontage zumindest abschnittsweise einbringbar ist. Insbesondere ist die Nut derart dimensioniert, dass die Formdichtung zumindest abschnittsweise in der Nut geklemmt und/oder verspannt ist. Eine Verklemmung kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass eine Breite der Nut in zumindest einem Abschnitt der Nut geringfügig kleiner ist als eine Dicke der Formdichtung in einem dem Abschnitt der Nut zugeordneten Abschnitt der Formdichtung. Mit anderen Worten ist bei dieser Ausführungsform eine Verengung der Nut - oder eine Verdickung der Formdichtung - vorgesehen, um die Formdichtung gegen ein unbeabsichtigtes Herausfallen zu sichern. Dabei ist es nicht notwendig, dass die Klemmung überall vorliegt. Grundsätzlich ist es ausreichend, wenn zumindest eine "Klemmstelle" vorgesehen ist. Eine "vollständige" Klemmung kann in bestimmten Fällen jedoch geeignet sein.

[0012] Zusätzlich oder alternativ kann der Verlauf der Nut derart gewählt sein, dass die Formdichtung in einem in die Nut eingebrachten Zustand gedehnt oder gestaucht ist. Beispielsweise ist ein Verspannen erzeugbar, wenn ein Nutabschnitt, der einen der beiden geschlossenen Dichtbereiche zugeordnet ist, etwas länger ist, als der entsprechende Abschnitt der Formdichtung. Zum Einbringen dieses Abschnitts der Formdichtung muss diese folglich gedehnt werden, wodurch die Formdichtung gegen eine Innenwand der Nut gepresst wird. Grundsätzlich ist auch eine inverse Ausgestaltung möglich, bei der zumindest ein einen der beiden Dichtbereiche definierender Abschnitt der Formdichtung gestaucht und gegen eine Außenwand der Nut gepresst wird.

[0013] Eine weitere Maßnahme, die - alleine oder in Kombination mit den vorstehend beschriebenen Maßnahmen - dazu dienen kann, ein unbeabsichtigtes Herausfallen der Formdichtung zu verhindern, besteht darin, an dem ersten und/oder dem zweiten Bauteil zumindest eine Ausnehmung vorzusehen, in die ein Sicherungsabschnitt der Formdichtung zumindest abschnittsweise einbringbar ist. Die Ausnehmung ist dabei insbesondere derart dimensioniert, dass der Sicherungsabschnitt in der Ausnehmung geklemmt ist. Der Sicherungsabschnitt kann beispielsweise laschenförmig ausgebildet sein und/oder einen Steg umfassen, an dessen Ende ein verdickter Zapfen angeordnet ist. Dieser kann in die vorstehend genannte Ausnehmung gedrückt werden, um die Formdichtung lösbar an dem ersten oder dem zweiten Bauteil zu sichern.

[0014] Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Formdichtung einen Umfangsabschnitt auf, der die Dichtbereiche in Umfangsrichtung gemeinsam umschließt. Der von dem Umfangsabschnitt umschlossene Bereich ist durch zumindest einen mit dem Umfangsabschnitt verbundenen Teilungsabschnitt in die zumindest zwei separaten Dichtbereiche aufgeteilt. Es versteht sich, dass grundsätzlich eine beliebige Anzahl von Teilungsabschnitten und beliebig geformte Teilungsabschnitte vorgesehen sein können, um die benötigte Anzahl und Formgebung der Dichtbereiche zu erhalten.

[0015] Der Teilungsabschnitt kann stegartig ausgebildet sein. Insbesondere erstreckt er sich im Wesentlichen geradlinig.

[0016] In vielen Fällen ist es vorteilhaft, wenn der Teilungsabschnitt einen kleineren Querschnitt aufweist als der Umfangsabschnitt. Der Umfangsabschnitt kann eine im Wesentlichen rechteckige, insbesondere quadratische Grundform aufweisen. Die Ecken der vorstehend genannten Grundform können abgerundet sein. Es versteht sich jedoch, dass auch beliebige andere Grundformen denkbar sind.

[0017] Ein runder, ovaler, quadratischer oder rechteckiger Querschnitt der Formdichtung bietet in vielen Fällen gute Dichteigenschaften bei vergleichsweise günstigen Herstellungskosten. Für spezielle Anwendungen kann der Querschnitt der Formdichtung jedoch auch komplexer sein.

[0018] Der Querschnitt der Formdichtung kann lokal variieren. D.h. es ist nicht zwingend erforderlich, dass die Formdichtung überall einen im Wesentlichen gleichen Querschnitt und/oder überall eine gleiche Querschnittsgeometrie aufweist.

[0019] Oftmals weisen die zu verbindenden Bauteile jeweils ebene Verbindungsflächen auf, so dass eine sich in Wesentlichen in einer Ebene erstreckende Formdichtung als geeignet erweist. Die Formdichtung kann jedoch auch beliebige dreidimensionale Formgebungen aufweisen, um komplexen Anschlussgeometrien der beiden Bauteile Rechnung zu tragen.

[0020] Insbesondere ist das erste Bauteil ein Grundkörper oder Gehäusebauteil der Vakuumpumpe.

[0021] Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

eine Formdichtung gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vakuumpumpe,

Fig. 2 und 3

Vergrößerungen von Abschnitten der in Fig. 1 gezeigten Formdichtung und

Fig. 4 bis 6

weitere Ausführungsformen der Formdichtung einer erfindungsgemäßen Vakuumpumpe.

[0022] Fig. 1 zeigt eine Formdichtung 10, die in eine Nut 12 eingesetzt ist, die an einem Bauteil 14 einer Vakuumpumpe ausgebildet ist. Das Bauteil 14 kann beispielsweise ein Grundkörper einer Turbomolekularpumpe sein, an dem eine weitere Komponente befestigt wird, beispielsweise eine Schmiermittelpumpe. Das Bauteil 14 weist eine Reihe von Kanälen 16, 18 und (Befestigungs-)Bohrungen 20 auf, die mit entsprechenden Kanälen bzw. Bohrungen der zur befestigenden Komponente verbunden werden sollen.

[0023] Um die Kanäle 16, 18 gegeneinander und gegenüber dem Außenraum abzudichten, wird die Formdichtung 10 bei der Montage der Vakuumpumpe in die Nut 12 eingesetzt. Anstelle herkömmlicher separater Dichtungen, die die Kanäle 16, 18 separat umgeben und abdichten, wird die einteilige Formdichtung 10 verwendet. Diese umfasst einen Umfangsabschnitt 22, der im Wesentlichen quadratisch ausgebildet ist und abgerundete Ecken aufweist. Stege 24, die mit Seitenabschnitten 26a, 26b des Umfangsabschnitts 22 verbunden sind, teilen den durch den Umfangsabschnitt 22 umgebenen Bereich in drei Dichtbereiche 28a, 28b, 28c auf. Jeder Dichtbereich 28a, 28b, 28c ist gegenüber dem Außenraum und gegenüber dem jeweils benachbarten Dichtbereich abgedichtet.

[0024] Gegenüber der herkömmlichen Bauweise, separate Dichtringe vorzusehen, weist die Formdichtung 10 den Vorteil auf, dass lediglich eine speziell für die vorliegende Konstruktion angepasste Komponente benötigt wird, die sich präzise in die Nut 12 einsetzen lässt.

[0025] In Fig. 2, die einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 1 zeigt, ist zu erkennen, dass eine Dicke d des Stegs 24 kleiner ist als eine Breite s des entsprechenden Abschnitts der Nut 12. Analoges gilt für den Umfangsabschnitt 22. Um zu verhindern, dass die Formdichtung 10 bei der Vormontage unabsichtlich aus der Nut 12 herausfällt, kann vorgesehen sein, dass die Dicke d geringfügig größer ist als die Breite s, so dass die Formdichtung 10 in der Nut 12 durch Klemmkräfte gehalten ist. Die benötigten Klemmkräfte zur Sicherung gegen ein unbeabsichtigtes Herausfallen der Formdichtung 10 sind vergleichsweise gering, so dass bereits ein kleines Übermaß der Formdichtung 10 in Bezug auf die Nut 12 eine zuverlässige Fixierung der Formdichtung 10 gewährleistet. Es kann vorgesehen sein, die Formdichtung 10 nicht in allen Bereichen mit einer größeren Dicke d zu versehen als die Breite s der Nut 12. In vielen Fällen ist es ausreichend, lediglich einen oder mehrere Abschnitte vorzusehen, bei denen die Dicke d größer ist als die Breite s.

[0026] Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Formdichtung 10 in die Nut 12 eingespannt wird. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass die Seitenabschnitte 26a, 26b zwischen den Stegen 24 etwas kürzer sind als die entsprechenden Abschnitte der Nut 12. Dann muss nämlich die Formdichtung 10 abschnittsweise etwas gedehnt werden, um in die Nut 12 eingesetzt werden zu können, wodurch Abschnitte der Formdichtung 10 an die Innenseiten entsprechender Abschnitte der Nut 12 gepresst werden, was in Fig. 3 durch einen Pfeil angedeutet ist. Entsprechendes lässt sich auch durch eine inverse Bauweise realisieren, bei der die Formdichtung 10 zumindest abschnittsweise ein gewisses Übermaß in Bezug auf entsprechende Abschnitte der Nut 12 aufweist, so dass Teile der Formdichtung 10 gegen eine Außenseite der Nut 12 gepresst werden. Die Formdichtung 10 muss in diesem Fall geringfügig gestaucht werden, um in die Nut 12 eingesetzt werden zu können.

[0027] Die vorstehend beschriebenen Konstruktionsprinzipien können auch auf andere Bereiche der Formdichtung 10 - oder auf diese als Ganzes - angewendet werden.

[0028] Fig. 4 verdeutlicht, dass es nicht zwingend notwendig ist, die Formdichtung hinsichtlich ihrer Dicke d überall gleich auszugestalten. In dem Ausführungsbeispiel 10' der Formdichtung sind die Stege 24 dünner ausgeführt als der Umfangsabschnitt 22 (d2 < d1). Grundsätzlich kann auch vorgesehen sein, die Dicke d, d1, d2 lokal zu variieren. Beispielsweise können bestimmte Bereiche des Umfangsabschnitts 22 eingeschnürt oder verdickt ausgebildet sein. Verdickungen können beispielsweise lokale Klemmstellen ermöglichen.

[0029] Alternativ oder zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Fixierungsmöglichkeiten mittels Klemmwirkung, Dehnung und/oder Stauchung können Sicherungsabschnitte 30 vorgesehen sein, was anhand der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform 10" der Formdichtung erläutert wird. Die Sicherungsabschnitte 30 umfassen jeweils einen Steg 24', der einen Pin 32 mit dem Umfangsabschnitt 22 verbindet. Die Pins 32 werden in dafür vorgesehene Ausnehmungen in dem Bauteil 14 gepresst, um die Formdichtung 10" in der Nut 12 zu fixieren bzw. einen Beitrag zu deren Fixierung zu leisten.

[0030] Alternative Ausgestaltungen und/oder Anordnungen der Sicherungsabschnitte 30 sind denkbar. Diese können beispielsweise laschenartig ausgebildet sein. Die Anzahl, Ausgestaltung und Anordnung der vorzusehenden Sicherungsabschnitte 30 hängt unter anderem von dem zur Verfügung stehenden Bauraum und der erforderlichen Zuverlässigkeit der Fixierung ab.

[0031] Die vorstehend beschriebenen Formdichtungen 10, 10', 10" definieren eine im Wesentlichen quadratische Grundfläche, die durch zwei gerade und symmetrisch angeordnete Stege 24 in drei Dichtbereiche 28a, 28b, 28c aufgeteilt wird. Abweichungen von dieser Ausgestaltung sind durchaus möglich. Beispielsweise kann der Umfangsabschnitt 22 eine beliebige Geometrie aufweisen. Die Stege 24 müssen nicht zwingend geradlinig sein und können eine beliebige Geometrie aufweisen. Letztlich wird die Ausgestaltung der Formdichtung durch die Geometrie der abzudichtenden Bereiche diktiert. Die Formdichtung kann sich aus der Bildebene heraus erstreckende Abschnitte aufweisen, so dass die Formdichtung keine im Wesentlichen ebene Struktur ist (vgl. Formdichtungen 10, 10', 10"), sondern eine dreidimensionale Struktur aufweist.

[0032] Grundsätzlich ist es auch denkbar, durch einen Dichtungsabschnitt 34 einen geschlossenen Dichtbereich 28d zu begrenzen, wobei der Dichtungsabschnitt 34 mit zumindest einem - z.B. stegartigen - Verbindungsabschnitt 36 mit dem Umfangsabschnitt 22 verbunden ist (siehe Formdichtung 10"' in Fig. 6). Der Dichtbereich 28d liegt vollständig innerhalb dem Umfangsabschnitt 22, der einen den Dichtbereich 28d umgebenden Dichtbereich 28e umschließt.

Bezugszeichenliste

[0033] 

10, 10', 10", 10'"

Formdichtung

12

Nut

14

Bauteil

16

Kanal

18

Kanal

20

Bohrung

22

Umfangsabschnitt

24, 24'

Steg

26a, 26b

Seitenabschnitt

28a, 28b, 28c, 28d, 28e

Dichtbereich

30

Sicherungsabschnitt

32

Pin

34

Dichtungsabschnitt

36

Verbindungsabschnitt

d, d1, d2

Dicke

s

Breite

Ansprüche

1. Vakuumpumpe, insbesondere Turbomolekularpumpe, umfassend ein erstens Bauteil (14) und ein zweites Bauteil, die in einem endmontierten Zustand miteinander verbunden sind, wobei zur Abdichtung der Verbindung der Bauteile zumindest eine separate, einteilige Formdichtung (10, 10', 10", 10"') vorgesehen ist, die zur Vormontage lösbar an einem der beiden Bauteile (14) befestigbar ist und die zumindest zwei in Umfangsrichtung geschlossen Dichtbereiche (28a, 28b, 28c, 28d, 28e) definiert, die separat voneinander abzudichten sind.

2. Vakuumpumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Bauteil (14) und/oder das zweite Bauteil eine Nut (12) aufweist, in die die Formdichtung (10, 10', 10', 10"") zur Vormontage zumindest abschnittsweise einbringbar ist.

3. Vakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Nut (12) derart dimensioniert ist, dass die Formdichtung (10, 10', 10", 10'") zumindest abschnittsweise in der Nut (12) geklemmt und/oder verspannt ist.

4. Vakuumpumpe nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Breite (s) der Nut (12) in zumindest einem Abschnitt der Nut (12) geringfügig kleiner ist als die Dicke (d) der Formdichtung (10, 10', 10", 10"') in einem dem Abschnitt der Nut (12) zugeordneten Abschnitt der Formdichtung (10, 10', 10", 10"').

5. Vakuumpumpe nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Verlauf der Nut (12) derart gewählt ist, dass die Formdichtung (10, 10', 10", 10'") in einem in die Nut (12) eingebrachten Zustand gedehnt oder gestaucht ist.

6. Vakuumpumpe nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Bauteil (14) und/oder das zweite Bauteil zumindest eine Ausnehmung aufweist, in die ein Sicherungsabschnitt (30) der Formdichtung (10") zur Vormontage zumindest abschnittsweise einbringbar ist, insbesondere wobei die Ausnehmung derart dimensioniert ist, dass der Sicherungsabschnitt (30) in der Ausnehmung geklemmt ist.

7. Vakuumpumpe nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Sicherungsabschnitt laschenförmig ausgebildet ist und/oder einen Steg (24') umfasst, an dessen Ende ein verdickter Zapfen (32) angeordnet ist.

8. Vakuumpumpe nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Formdichtung (10, 10', 10", 10'") einen Umfangsabschnitt (22) aufweist, der die Dichtbereiche (28a, 28b, 28c, 28d, 28e) in Umfangsrichtung gemeinsam umschließt, wobei der von dem Umfangsabschnitt (22) umschlossene Bereich durch zumindest einen mit dem Umfangsabschnitt (22) verbundenen Teilungsabschnitt (24, 34) in die separaten Dichtbereiche (28a, 28b, 28c bzw. 28d, 28e) aufgeteilt ist.

9. Vakuumpumpe nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Teilungsabschnitt (24, 34) stegartig, insbesondere geradlinig ausgebildet ist.

10. Vakuumpumpe nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Teilungsabschnitt (24, 24) einen kleineren Querschnitt aufweist als der Umfangsabschnitt (22).

11. Vakuumpumpe nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Umfangsabschnitt (22) eine im Wesentlichen rechteckige, insbesondere quadratische Grundform aufweist.

12. Vakuumpumpe nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Querschnitt der Formdichtung (10, 10', 10", 10"') rund, oval, quadratisch oder rechteckig ist.

13. Vakuumpumpe nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Querschnitt der Formdichtung (10, 10', 10", 10'") lokal variiert.

14. Vakuumpumpe nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass sich die Formdichtung (10, 10', 10", 10"') im Wesentlichen in einer Ebene erstreckt oder dass die Formdichtung eine dreidimensionale Geometrie aufweist.

15. Vakuumpumpe nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Bauteil (14) ein Grundkörper oder Gehäusebauteil der Vakuumpumpe ist.

Zeichnung