Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe nach Anspruch 1.
Vakuumpumpen, wie zum Beispiel Turbomolekularpumpen, werden in unterschiedlichen Bereichen der Technik eingesetzt, um ein für einen jeweiligen Prozess notwendiges Vakuum zu schaffen. Dabei kann das Problem auftreten, dass sich Ablagerungen, wie etwa Prozessverunreinigungen, Partikel und/oder Flüssigkeitsreste, aus dem durch die Pumpe gepumpten Fluid in der Vakuumpumpe und dort vornehmlich in deren Vorvakuumbereich ansammeln bzw. ablagern. Diese möglicherweise auch ätzenden und giftigen Ablagerungen müssen bei einer Wartung mit teilweise hohem Aufwand entfernt werden, insbesondere durch mechanische, physikalische und/oder chemische Reinigung. Das Gehäuse der Vakuumpumpe und insbesondere das den Vorvakuumbereich umschließende Unterteil des Gehäuses mit den dort eventuell angeordneten Baugruppen, wie etwa einer Elektronikbaugruppe, feinmechanischen Baugruppen, Dichtungen, usw. erschweren die Reinigung, da sich zum Beispiel Heißdampf, Reinigungsmittel und dergleichen schädlich auswirken können.
Eine Vakuumpumpe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus der
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vakuumpumpe bereitzustellen, die sich einfach reinigen lässt. Insbesondere sollen sich Ablagerungen einfach aus dem Vorvakuumbereich der Vakuumpumpe entfernen lassen.
Die Aufgabe wird durch eine Vakuumpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Eine erfindungsgemäße Vakuumpumpe, insbesondere Turbomolekularpumpe, umfasst ein Gehäuse mit wenigstens einem Einlass und einem Auslass für Fluid, insbesondere Prozessgas oder Luft, wobei an den Einlass ein Rezipient anschließbar ist. Die erfindungsgemäße Vakuumpumpe umfasst außerdem wenigstens eine in dem Gehäuse angeordnete Pumpstufe zum Fördern des Fluids, insbesondere aus dem Rezipient, durch die Vakuumpumpe vom Einlass zum Auslass, wobei in dem Gehäuse ferner eine Kammer ausgebildet ist, und wobei in der Kammer wenigstens eine Einlage zur Aufnahme von Ablagerungen angeordnet ist, die wenigstens eine die Kammer begrenzende Seite überdeckt.
Die Kammer mündet vorzugsweise in den Auslass und bildet bevorzugt einen Ausstoßbereich der Vakuumpumpe. Die Kammer liegt daher vorzugsweise im Vorvakuumbereich der Pumpe. Die Kammer ist bevorzugt in Pumprichtung gesehen nachgeordnet zu der vorvakuum-nahesten Pumpstufe im Gehäuse angeordnet. Der durch die Vakuumpumpe verlaufende Pumpkanal, durch den das Fluid in der Pumpe strömt, erstreckt sich durch die Kammer. Die von der Pumpe angesaugten, im Fluid enthaltenen Ablagerungen können sich daher auf der Einlage ablagern. Durch Herausnahme der Einlage aus der Pumpe können die Ablagerungen entfernt werden. Die Einlage kann bevorzugt derart in der Kammer angeordnet sein, dass sie z.B. im Rahmen einer Wartung der Pumpe aus der Kammer herausgenommen werden kann. Die herausgenommene Einlage kann außerhalb der Pumpe gereinigt und anschließend wieder in die Pumpe eingesetzt werden. Alternativ kann die verschmutzte Einlage durch eine neue Einlage ersetzt werden. Der Aufwand der Reinigung der Kammer von den Ablagerungen lässt sich durch Verwendung der Einlage reduzieren oder im optimalen Fall ganz einsparen. Dadurch kann auch das Risiko der Beschädigung von empfindlichen Baugruppen im Vorvakuumbereich reduziert werden.
Der Begriff "Ablagerung" ist breit zu verstehen und kann jegliche Art von Stoffen, wie etwa Partikel, Flüssigkeiten, Gase oder exotische Zustände wie Plasma oder atomares Gas, umfassen, die in dem durch die Vakuumpumpe geförderten Fluid enthalten sind und sich in der Vakuumpumpe etwa durch Anhaftung, Kondensation, Resublimation, Erstarrung oder chemische Reaktion "niedersetzen" können.
Die Einlage weist erfindungsgemäß eine, insbesondere mit dem Auslass am Gehäuse der Vakuumpumpe ausrichtbare, Auslassöffnung auf. Das Fluid kann somit durch das Volumen der Einlage hindurch in die Auslassöffnung der Einlage und weiter in den Auslass der Vakuumpumpe gelangen. Die Auslassöffnung kann einen Durchmesser aufweisen, der zumindest im Wesentlichen dem Durchmesser des Auslasses der Vakuumpumpe entspricht. Die Auslassöffnung kann zum Beispiel durch Entfernen, insbesondere Ausschneiden, von Material aus der Einlage gebildet werden.
Der Auslass der Vakuumpumpe weist erfindungsgemäß einen Vorvakuumstutzen auf, in welchen die Kammer mündet, und die Einlage weist einen Mündungsabschnitt auf, der in den Vorvakuumstutzen einbringbar oder eingebracht ist. Der Mündungsabschnitt kann zumindest teilweise die Innenwand des Vorvakuumstutzens abdecken und diese somit vor Ablagerungen schützen.
Der Mündungsabschnitt ist erfindungsgemäß von dem Teil des Einlagenmaterials gebildet, welcher zur Schaffung der Auslassöffnung von der Einlage entfernt bzw. ausgeschnitten wurde, wobei der Mündungsabschnitt vorzugsweise einstückig mit der Einlage verbunden ist. Es wird somit kein zusätzliches Material für den Mündungsabschnitt benötigt. Vielmehr wird nur das Material der Einlage verwendet, welches durch Schaffung der Auslassöffnung "freigeworden" ist.
Der Mündungsabschnitt kann in den Vorvakuumstutzen einschiebbar sein. Der Mündungsabschnitt kann dabei passend zum Vorvakuumstutzen ausgebildet sein. Der Außendurchmesser des Mündungsabschnitts kann somit im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Vorvakuumstutzens entsprechen. Ferner kann die axiale Länge des Mündungsabschnitts an die axiale Länge des Vorvakuumstutzens angepasst sein. Der in den Vorvakuumstutzen eingeschobene, passende Mündungsabschnitt kann den Vorvakuumstutzen somit effektiv vor Ablagerungen schützen.
Bei der die Kammer begrenzenden Seite, welche die Einlage zumindest teilweise überdeckt, kann es sich um eine seitliche Wand und/oder um den Boden der Kammer handeln. Die Einlage kann derart ausgebildet sein, dass sie eine möglichst große Oberfläche der Kammer bzw. der Kammerwände überdeckt. Möglichst viele Ablagerungen können sich somit auf der Einlage und nicht auf den Kammeroberflächen ablagern.
Die Einlage kann schalenartig, dosenartig oder behälterartig ausgestaltet sein. Die Einlage kann daher ein von außen zugängliches Volumen aufweisen bzw. definieren, in welchem sich die Ablagerungen ablagern und ansammeln können.
Die Einlage kann derart ausgebildet sein, dass sie den Boden der Kammer und/oder eine die Kammer nach radial außen begrenzende Seitenwand und/oder eine die Kammer nach radial innen begrenzende Seitenwand, insbesondere zumindest weitgehend vollständig, überdeckt.
Vorzugsweise umgibt die Einlage, insbesondere deren Boden und Seitenwände, ein Volumen, wobei an wenigstens einer Seite der Einlage, insbesondere an der Oberseite der Einlage, wenigstens eine Öffnung vorgesehen ist, so dass die Ablagerungen durch die Öffnung hindurch in dem Volumen aufgefangen werden können. Die Öffnung kann so ausgestaltet sein, dass die Einlage an der entsprechenden Seite keine Wandung aufweist. Die Öffnung kann alternativ so ausgestaltet sein, dass in einer Wandung eine oder mehrere Durchbrechungen, etwa Schlitze, vorgesehen werden. Die Einlage kann somit an ihrer vom Boden entfernt liegenden Oberseite vollständig oder wenigstens teilweise geöffnet sein, so dass sich die Ablagerungen von oben her in dem Volumen ansammeln können.
Vorzugsweise ist die Einlage derart ausgebildet und/oder kann derart in der Kammer angebracht werden, dass die wenigstens eine Öffnung der der Kammer vorgeordneten Pumpstufe zugewandt ist. Ablagerungen, die von der Pumpstufe angesaugt und in Richtung Auslass gefördert werden, können somit direkt in das Volumen der Einlage gelangen und dort angesammelt werden. Eine mögliche Kontamination der Kammerwände durch Ablagerungen kann somit weiter reduziert werden.
Die Einlage ist bevorzugt als Schale ausgebildet, deren Form insbesondere an die Form der Kammer angepasst ist. Durch die Schalenform können Prozessverunreinigungen, Ablagerungen und sonstige Stoffe bzw. Partikel besonders gut aufgefangen und in dem von der Schale definierten Volumen gespeichert werden. Die Schale ist vorzugsweise an einer Seite hin zumindest teilweise offen, insbesondere an der Seite, welche in der vorgesehenen Einbauposition in Richtung der vorgeordneten Pumpstufe gerichtet ist. Die Ablagerungen können somit besonders gut in dem von der Schale gebildeten Volumen angesammelt werden.
Die Kammer kann sich, insbesondere unterhalb der Pumpstufe, ringförmig um eine zentrale Achse der Vakuumpumpe, insbesondere um eine Drehachse eines Rotors der Pumpstufe, erstrecken. Die Kammer kann somit eine Art Ringraum unter der Pumpstufe bilden, was sich unter anderem auch auf das Saugvermögen der Pumpstufe günstig auswirkt.
Die Kammer weist vorzugsweise einen zumindest annähernd rechteckigen Querschnitt auf. Diese Querschnittsform kann herstellungstechnisch besonders einfach realisiert werden.
Die Einlage kann als eine korrespondierend zur Kammer ausgestaltete, an ihrer Oberseite zumindest teilweise offene, vorzugsweise ringförmige, Schale mit einem Boden und, vorzugsweise vertikal zum Boden, insbesondere nach oben, verlaufenden, radial innen bzw. radial außen liegenden Seitenwänden ausgestaltet sein. Die Einlage lässt sich somit, insbesondere passend, in die ringförmig ausgestaltete Kammer einlegen. Dabei kann bevorzugt die Schale, wie auch die Kammer, einen zumindest annähernd rechteckigen Querschnitt aufweisen.
Die Einlage kann mittels wenigstens einer Fixierung in der Kammer fixiert und/oder fixierbar sein. Die Fixierung kann zum Beispiel wenigstens eine Schraube umfassen, mittels der die Einlage an der Kammer bzw. an einer Innenwand des Gehäuses befestigt ist. Die Schraube kann beispielsweise von oben her in den Boden der Einlage und den darunter liegenden Kammerboden eingedreht werden bzw. eingedreht sein. Vorzugsweise kommt dabei eine Schraube mit einem großen Kopf, etwa eine Linsenkopfschraube oder Sechskantschraube, zum Einsatz, da eine solche Schraube bei einem mit Ablagerungen verdeckten Boden einfach lokalisiert und mit Werkzeug gelöst werden kann.
Die Einlage kann auch derart ausgebildet und/oder dimensioniert sein, dass sie im Klemmverband mit dem oberhalb der Kammer liegenden Statorpaket der Pumpstufe in der Kammer fixiert werden kann. D.h. das erwähnte Statorpaket kann als eine Art Fixierung für die Einlage eingesetzt werden.
Die Einlage kann, insbesondere durch Drücken auf die Einlage, von einer ersten Form in eine zweite Form bringbar sein, wobei die Einlage in der zweiten Form gegenüber der ersten Form einen größeren Außendurchmesser und/oder einen kleineren Innendurchmesser aufweist, und/oder wobei die Einlage in der zweiten Form gegenüber der ersten Form plastische und/oder elastische Formänderungen aufweist. Die Einlage kann somit in der ersten Form in die Kammer eingelegt werden und, insbesondere durch Drücken auf die Einlage oder durch das Einlegen der Einlage in die Kammer, kann diese in die zweite Form gebracht werden, wodurch sich der Außendurchmesser und/oder der Innendurchmesser der Einlage zumindest geringfügig ändert, oder wodurch sich plastische und/oder elastische Formänderungen der Einlage ergeben. Durch die Formänderung lässt sich die Einlage in die Kammer gewissermaßen "einspannen", so dass die Einlage in der Kammer fixiert werden kann.
Die Formänderung der Einlage kann reversibel sein. Zum Herausnehmen oder nach dem Herausnehmen der Einlage kann diese somit wieder in die erste Form gebracht werden.
Die Formänderung kann dadurch möglich gemacht sein, dass wenigstens eine Seite der Einlage, insbesondere die radial äußere Seitenwand der Einlage, so ausgestaltet ist, dass z.B. durch Drücken auf die Einlage die Dimensionierung der Seite, insbesondere deren radiale Ausdehnung, verstellbar ist. Die Formänderung kann auch dadurch möglich gemacht sein, dass wenigstens eine Seite der Einlage, insbesondere die radial äußere Seitenwand der Einlage, so ausgestaltet ist, dass z.B. durch Drücken auf die Einlage die Dimensionierung der Seite, insbesondere deren axiale Ausdehnung, verstellbar ist. Das kann zum Beispiel dadurch realisiert werden, dass die Seitenwand aus mindestens zwei Teilbereichen besteht, die durch mindestens einen umlaufenden Verformungsbereich mit Verformungselementen und Ausnehmungen insbesondere in axialer Richtung verbunden sind und derart ausgestaltet ist, dass durch Drücken auf die Einlage wenigstens ein Verformungselement elastisch oder auch plastisch verformt wird, wobei wenigstens eine Ausnehmung verkleinert und die axiale Ausdehnung der Seitenwand somit ebenfalls verkleinert wird.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Einlage, insbesondere durch Drücken auf die Einlage, von einer ersten Form in eine zweite Form bringbar ist, in welcher die Einlage, insbesondere die radial äußere Seitenwand, gegenüber der ersten Form eine größere oder kleinere axiale Höhe aufweist. Die axiale Ausdehnung der Einlage kann somit verstellbar sein.
Bevorzugt ist wenigstens eine Dichtung zwischen einer Außenseite der Einlage und einer Seitenwand der Kammer angeordnet. Die hinter der Außenseite der Einlage liegende Kammerwand kann dadurch effektiv vor Ablagerungen geschützt werden. Die Dichtung kann außerdem eine Einklemmung der Einlage in der Kammer bewirken und somit als Fixierung wirken. Die Dichtung, die vorzugsweise zwischen dem oberen Rand der Einlage und der dahinter liegenden Seitenwand der Kammer eingesetzt ist, kann außerdem als eine Art Druckverteiler wirken und eventuell vorhandene Toleranzen oder auftretende Kräfte, insbesondere Axialtoleranzen oder-Kräfte, so verteilen, dass einerseits die Einlage fest in der Kammer fixiert ist und andererseits ein der Kammer vorgeordnetes Statorpaket sicher geklemmt ist.
Die Einlage kann aus Metall, insbesondere als Blech oder Folie, oder aus einem, vorzugsweise inerten, Kunststoff, wie etwa PTFE, ausgestaltet sein. PTFE steht dabei für Polytetrafluorethylen.
Die Einlage kann wenigstens eine Beschichtung aufweisen, insbesondere eine Anti-Haft-Schicht, z.B. mit Nickel oder PTFE, und/oder eine folienartige Schicht. Die Oberflächen der Einlage können dadurch zum Beispiel vor aggressiven Ablagerungen geschützt werden. Die Beschichtung kann so beschaffen sein, dass sie sich mittels eines Reinigungsmittels, insbesondere mit den Ablagerungen, entfernen und insbesondere aus der Kammer spülen lässt.
Die Einlage kann durch Aufsprühen oder Auftragen wenigstens einer Schicht einer Sprühfolie oder ähnlichem auf den zu bedeckenden Seiten der Kammer gebildet sein bzw. erzeugt werden. Die Schicht kann, insbesondere mit den darauf angesammelten Ablagerungen, von den Kammerwänden abgezogen werden. Die Schicht kann so beschaffen sein, dass sie sich mittels eines Reinigungsmittels, insbesondere mit den Ablagerungen, entfernen und insbesondere aus der Kammer spülen lässt. Durch erneutes Aufsprühen bzw. Auftragen kann sodann eine neue Schicht gebildet werden.
Die Einlage kann ein- oder mehrteilig ausgebildet sein. An den Auslass des Gehäuses kann eine Vorvakuumpumpe, z.B. eine Drehschieberpumpe, angeschlossen werden.
Alternativ zur Erfindung, und nicht Teil der Erfindung, ist eine Vakuumpumpe, insbesondere Turbomolekularpumpe, umfassend ein Gehäuse mit wenigstens einem Einlass für Fluid, insbesondere Prozessgas oder Luft, an welchen ein Rezipient anschließbar ist, und mit wenigstens einem Auslass für das Fluid, und wenigstens eine in dem Gehäuse angeordnete Pumpstufe zum Fördern des Fluids, insbesondere aus dem Rezipient, durch die Vakuumpumpe vom Einlass zum Auslass, wobei in dem Gehäuse, insbesondere eine in den Auslass mündende, vorzugsweise einen Ausstoßbereich der Vakuumpumpe bildende, Kammer ausgebildet ist, und wobei die Kammer mittels wenigstens einer Heizeinrichtung beheizbar ist. Die Kammer kann somit ausgeheizt werden, um die Ablagerungen aus der Kammer zu entfernen.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beispielhaft beschrieben. Es zeigen, jeweils schematisch,
Die in den
Die Vakuumpumpe 10 ist als Turbomolekularpumpe ausgebildet und umfasst mehrere pumpwirksam miteinander in Serie geschaltete turbomolekulare Pumpstufen mit mehreren mit der Rotorwelle 20 verbundenen turbomolekularen Rotorscheiben 22 und mehreren in axialer Richtung zwischen den Rotorscheiben 22 angeordneten und in dem Gehäuse 16 festgelegten turbomolekularen Statorscheiben 24, die durch Distanzringe 26 in einem gewünschten axialen Abstand zueinander gehalten sind. Das mittels der turbomolekularen Pumpstufen realisierte pumpaktive System baut sich daher im regelmäßigen Wechsel von Rotorscheiben 22 und Statorscheiben 24 auf. Dabei wurden nur einige der gezeigten Bestandteile der Lesbarkeit wegen mit Nummern kenntlich gemacht. Die Rotorscheiben 22 und Statorscheiben 24 stellen in einem Schöpfbereich 28 eine in Richtung des Pfeils 30 gerichtete axiale Pumpwirkung bereit.
Die Vakuumpumpe 10 kann optional nachgeordnet zu den turbomolekularen Pumpstufen eine oder mehrere, an sich bekannte Holweck-Pumpstufen aufweisen, die nicht dargestellt sind. Beispielsweise können drei in radialer Richtung ineinander angeordnete und pumpwirksam miteinander in Serie geschaltete Holweck-Pumpstufen vorgesehen sein. Der rotorseitige Teil der Holweck-Pumpstufen kann dabei eine mit der Rotorwelle 20 verbundene Rotornabe und zwei an der Rotornabe befestigte und von dieser getragene zylindermantelförmige Holweck-Rotorhülsen aufweisen, die koaxial zu der Rotorachse 18 orientiert und in radialer Richtung ineinander geschachtelt sind. Ferner können ein, zwei oder drei zylindermantelförmige Holweck-Statorhülsen vorgesehen sein, die ebenfalls koaxial zu der Rotationsachse 18 orientiert und in radialer Richtung ineinander geschachtelt sind. Die pumpaktiven Oberflächen der Holweck-Pumpstufen sind jeweils durch die einander unter Ausbildung eines engen radialen Holweck-Spalts gegenüberliegenden, radialen Mantelflächen jeweils einer Holweck-Rotorhülse und einer Holweck-Statorhülse gebildet. Dabei ist jeweils eine der pumpaktiven Oberflächen glatt ausgebildet, insbesondere die der Holweck-Rotorhülse, und die gegenüberliegende pumpaktive Oberfläche, insbesondere der Holweck-Statorhülse, weist eine Strukturierung mit schraubenlinienförmig um die Rotationsachse 18 herum in axialer Richtung verlaufenden Nuten auf, in denen durch die Rotation des Rotors das Gas vorangetrieben und dadurch gepumpt wird. Bei der dargestellten Vakuumpumpe 10 sind die Holweck-Pumpstufen allerdings nicht vorgesehen.
Ein Abdichtungsbereich 34 wird durch eine speziell, in diesem Fall asymmetrisch ausgeformte Statorscheibe 24 gebildet, die die verbleibenden Zwischenräume zu den Rotorscheiben 22 minimal hält, um eine bessere Dichtigkeit gegen ungewollte Rückströmungen zwischen der ersten und zweiten Pumpstufe zu erzielen.
Ein Vorspann- und Dichtring 32 ist zwischen der Innenwand des Gehäuses 16 und den turbomolekularen Pumpstufen, insbesondere zwischen zwei Distanzringen 26, angeordnet. Der Vorspann- und Dichtring 32 sorgt dafür, dass der toleranzbehaftete Stapel aus Distanzringen 26 sicher axial zwischen Gehäuse 16 und Unterteil 90 vorgespannt wird. Weiterhin dichtet er zusätzlich den Spalt zwischen dem Stapel von Distanzringen 26 und der Wandung des Gehäuses 16 gegen ungewollte Rückströmungen aus dem Vorvakuum-/Ausstossbereich in den Hochvakuum-/Ansaugbereich ab.
Am Gehäuse 16 ist ein Flutgaseinlass 36 angeordnet, über den die Vakuumpumpe 10 mit Flutgas geflutet werden kann. Der Flutgaseinlass 36 liegt vorteilhaft pumpstromabwärts bzw. unterhalb des Vorspann- und Dichtrings 32. Der auf Höhe des Anschlusses liegende Distanzring 26 ist vorzugsweise auf seiner Mantelfläche über den gesamten Umfang mit einem Kanal bzw. einer Aussparung versehen, so dass sich das Flutgas zuerst im gesamten Ringkanal mit gutem Leitwert verteilt und dann über den Umfang möglichst gleichmäßig den Spalt bzw. die Ausnehmungen im Statorstapel mit geringerem Leitwert durchdringt und die gegen Fluten mechanisch stabileren Vorvakuum-nahen Pumpstufen erreicht.
Am Unterteil 90 sind ein Kühlmitteleinlass 38 und ein Kühlmittelauslass 40 angeordnet, zwischen denen eine von wenigstens einem Kühlmittelrohr 76 gebildete Kühlmittelleitung verläuft, die in Windungen um das Unterteil 90 herum geführt ist. An den Kühlmitteleinlass 38 und den Kühlmittelauslass 40 kann eine Kühlmittelpumpe angeschlossen werden, mittels der Kühlflüssigkeit durch die Kühlmittelleitung gepumpt werden kann, um die Vakuumpumpe 10 zu kühlen.
Das Kühlmittelrohr 76 kann in vorgeformte Ausnehmungen des Unterteils 90, z.B. gemäß
Die Rohrenden können auch in den Anschlussblöcken, die den Einlass 38 bzw. den Auslass 40 bilden und ihrerseits an dem Unterteil 90 fixiert sind, aufgenommen werden. Dabei kann die dichte Verbindung von Rohr 76 und Anschlussblock 38, 40 auf verschiedene Arten hergestellt werden, z.B. durch Löten, Schweißen, Klemmen/Pressen/Dehnen oder mit separaten Dichtelementen, z.B. (schneidenden) Dichtringen oder -bändern oder auch mit speziellen Steckverbindern mit integriertem Dichtsystem.
Dargestellt wird eine Kühlmittelleitung, die beginnend vom Einlass 38 drei vollständige, spiralförmig angeordnete Umschlingungen des Unterteils 90 aufweist und dann am Auslass 40 endet. Alternativ können beliebige Anzahlen oder Teile von Umschlingungen sich ein- oder mehrmals auf verschiedenem Radius und/oder auf unterschiedlichen axialen Höhen der Rotationsachse 18 kreuzen oder auch in ihrer Umlaufrichtung ein- oder mehrmals umkehren, z.B. mittels U-förmigen Biegungen oder angeordneten Umlenkblöcken, die zwei Rohrstückenden ähnlich den Anschlussblöcken aufnehmen und eine Verbindung zwischen ihnen herstellen. Solche Anschluss- und Umlenkblöcke können auch ein Ventil enthalten, das den Kühlmittelfluss regelt oder bei Bedarf unterbrechen kann. Alternativ kann ein beliebiger Block auch einen weiteren Anschluss aufweisen, an dem z.B. ein zusätzlicher, insbesondere paralleler, Kühlmittelstrang bzw. ein oder mehrere Ventile für eine Umlenkung bzw. Verteilung des Kühlmittelstroms je nach Bedarfsfall in verschiedene Zweige des Kühlmittelrohrsystems, die auch als Bypass bzw. Umleitung dienen können, vorhanden ist bzw. vorhanden sind.
Die drehbare Lagerung der Rotorwelle 20 wird durch ein Wälzlager 42 im Bereich des Pumpenauslasses 74 und ein Permanentmagnetlager 44 im Bereich des Pumpeneinlasses 14 bewirkt.
Das Permanentmagnetlager 44 umfasst eine rotorseitige Lagerhälfte 46 und eine statorseitige Lagerhälfte 48, die jeweils einen Ringstapel aus mehreren in axialer Richtung aufeinandergestapelten permanentmagnetischen Ringen 50, 52 umfassen, wobei die Magnetringe 50, 52 unter Ausbildung eines radialen Lagerspalts 54 einander gegenüberliegen.
Innerhalb des Permanentmagnetlagers 44 ist ein Not- oder Fanglager 56 vorgesehen, das als ungeschmiertes Wälzlager ausgebildet ist und im normalen Betrieb der Vakuumpumpe ohne Berührung leer läuft und erst bei einer übermäßigen radialen Auslenkung des Rotors gegenüber dem Stator in Eingriff gelangt, um einen radialen Anschlag für den Rotor zu bilden, der eine Kollision der rotorseitigen Strukturen mit den statorseitigen Strukturen verhindert. Das Not- oder Fanglager 56 wird über einen Einsatz separat gefasst und kann daher unabhängig vom Permanentmagnetlager 44 gewechselt werden.
Das Wälzlager 42 wird durch einen Ringhalter gefasst, der seinerseits durch elastomere Elemente sowohl axial als auch radial entkoppelt in einer Wälzlagerhalterung bzw. Wälzlageraufhängung 84 aufgenommen wird, die am Unterteil 90 sicher fixiert ist. Mechanische Anschläge begrenzen die möglichen Relativbewegungen zwischen Ringhalter und Wälzlageraufhängung 84.
Im Bereich des Wälzlagers 42 ist an der Rotorwelle 20 eine konische Spritzschraube 58 mit einem zu dem Wälzlager 42 hin zunehmenden Außendurchmesser vorgesehen, die mittels eines Schmiermittelkanals 60 zugeführtes Betriebsmittel, insbesondere Schmiermittel, aufnehmen und dem Wälzlager zuführen kann. Die Spritzschraube 58 kann bevorzugt gemäß
Das Betriebsmittel wird von einer Schmiermittelpumpe 78 umgewälzt. Die Schmiermittelpumpe 78 ist bevorzugt gemäß
Durch die Schmiermittelpumpe 78 lässt sich eine aktive, geregelte Betriebsmittelversorgung realisieren.
Die Vakuumpumpe 10 umfasst einen Antriebsmotor 62 zum drehenden Antreiben des Rotors, dessen Läufer durch die Rotorwelle 20 gebildet ist. Eine Steuereinheit 64 steuert den Antriebsmotor 62 an. Über einen elektrischen Anschluss 66 können die Vakuumpumpe 10 und insbesondere die Steuereinheit 64 sowie der Antriebsmotor 62 mit elektrischem Strom versorgt werden. Die Steuereinheit 64 bildet den unteren Bereich des Gehäuses und wird durch den Deckel 80 verschlossen. Die Steuereinheit 64 mit dem Deckel 80 verschließt das Unterteil 90. Je nach Ausführung können zwischen Steuereinheit 64, Deckel 80 und/oder Unterteil 90 eine oder mehrere Dichtungen 77 umlaufend eingelegt oder mit anderen Dichtmitteln, etwa Flüssigdichtmitteln, Klebstoffen oder insbesondere applizierbaren Formdichtungen die entsprechenden Übergänge verschlossen werden, um Sicherheit gegen das Eindringen von Medien und/oder Verunreinigungen zu erlangen. Mittels wenigstens einer elektrischen Durchführung 86 kann der Strom durch den Deckel 80 hindurch in das Gehäuse geführt und insbesondere dem Antriebsmotor 62 zugeführt werden.
Die Vakuumdurchführung 86 kann gemäß
Je nach Anwendungsfall kann sowohl seitens der Steuereinheit 64 oder auch seitens des Antriebsmotors 62 oder seitens der pumpaktiven Bestandteile über das Gehäuse 16 hauptsächlich unerwünscht Wärme in die Pumpe eingebracht werden. Das Kühlmittel, etwa Wasser, fließt vorteilhaft vom Einlass 38 zum Auslass 40, da die Steuereinheit 64 am kühlsten gehalten werden soll.
An der radialen Außenseite des Unterteils 90 kann eine Verkleidung 88 angeordnet sein. Die Verkleidung 88, die mantelförmig als längs zur Rotationsachse 18 der Pumpe 10 geschlitzte Blechhülse ausgeführt sein kann, ist in der Außenansicht der Pumpe 10 vorteilhaft nicht dargestellt, um eine bessere Sicht auf die darunter liegenden Lösungen zu erlangen. Die Verkleidung 88 kann ein oder mehrere Sichtfenster bzw. Ausschnitte aufweisen, um beliebige Anschlüsse des Unterteils 90, z.B. einen Sperrgaseinlass 68, nach außen durchzuführen oder um den Blick auf die Typendaten (Typschild oder Gravur) der Pumpe 10 freizugeben, welche unlösbar am Unterteil angebracht sind.
Der Sperrgaseinlass 68 wird auch als Spülgasanschluss bezeichnet. Über den Sperrgaseinlass 68 kann Spülgas zum Schutz des Motors 62 in den Motorraum, in welchem der Motor 62 untergebracht ist, eingebracht werden. Das über den Sperrgaseinlass 68 im Bereich des Motors eingelassene Gas schützt die im Unterteil 90 befindlichen Bestandteile vor korrosiven und/oder sich ablagernden Medien, die je nach Anwendungsfall im Pumpsystem anfallen können. Zwischen Motorträger 82 und Unterteil 90 wird eine Dichtung 83 angeordnet, so dass eine Labyrinthdichtung 72 als einziger verbliebener Durchlass einerseits mit ihrem geringen Leitwert eine Sperre gegen einströmende Medien in den Motor- und Wälzlagerbereich darstellt und weiterhin eine erhöhte Sättigung des Wälzlager- und Motorbereichs mit Sperr-/Inertgas sichert.
Zwischen einem den Motorraum nach oben hin begrenzenden Motorträger 82 und der unteren Rotorscheibe 22 ist die Labyrinthdichtung 72 vorgesehen. Der elektrische Antriebsmotor 62 ist vorteilhaft durch eine Vergussmasse gegen Korrosion geschützt. Bei der dargestellten Ausführung wird der Motorträger 82 integral mit dem Antriebsmotor gemeinsam vergossen, so dass die gesamte Einheit inklusive der mit dem Motorträger einteilig ausgeführten Statorseite der Labyrinthdichtung 72 in einem Schritt mit dem Unterteil 90 optimal ausgerichtet bzw. zentriert verbunden werden kann.
Radial außerhalb der Labyrinthdichtung 72 und unterhalb der turbomolekularen Pumpstufen befindet sich der Vorvakuumbereich, in welchen insbesondere eine ringförmig um die Rotationsachse 18 umlaufende Kammer 70 ausgebildet ist, die, wie in
Bei der dargestellten Variante mündet die Kammer 70 in den Pumpenauslass 74. Die Kammer 70 bildet daher einen Austossbereich für das durch die Vakuumpumpe 10 vom Einlass 14 her geförderte Gas, welches über den Pumpenauslass 74 in eine daran angeschlossene Vorvakuumpumpe (nicht gezeigt) gelangen kann. Die Vorvakuumpumpe kann das Gas dann weiter, zum Beispiel in eine Leitung für Abgas, die unter Normaldruck steht, fördern.
Die Schnittansicht der
Bei dem dargestellten Beispiel ist die Einlage 92 im Wesentlichen passend zur Form der Kammer 70 ausgebildet. Die Einlage 92 kann somit passend in die Kammer 70 eingelegt werden. Die Einlage 92 kann dann unmittelbar vor den abzudeckenden Kammerwänden liegen. Die Einlage 92 weist, wie die Kammer 70, eine Kreisringform mit einem in radialer Richtung gesehen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf.
Die Einlage 92 ist vorzugsweise aus Blech ausgebildet. Sie kann allerdings auch aus einem anderen Material, etwa Kunststoff, insbesondere PTFE, ausgebildet sein.
Die Einlage 92 umfasst einen Boden 94, eine radial innen liegende Seitenwand 96 und eine radial außen liegende Seitenwand 98, die annähernd oder vollständig vertikal vom Boden 94 weg nach oben verlaufen. Wird zum Beispiel die Einlage 92 mindestens zum Teil um- oder urformend hergestellt, so können eine oder mehrere Elemente vorteilhaft Formschrägen aufweisen. Der Boden 94 und die Seitenwände 96, 98 schließen ein oben offenes Volumen 100 ein. Die Einlage 92 hat daher die Form einer kreisringförmigen Schale bzw. allgemeiner ausgedrückt die Form eines kreisringförmigen Behälters.
Bei der Einlage 92 der
Die Einlage 92 weist ferner eine Auslassöffnung 102 auf (vgl.
Die Einlage 92 ist in der Kammer 70 fixiert, und zwar vorzugsweise mittels wenigstens einer Fixierung. Die Einlage 92 kann beispielsweise im Klemmverband mit dem Paket der Statorscheiben 24 fixiert werden. Wie
Wie
Wie die
Wie dargestellt, kann der Mündungsabschnitt 106 von dreieckförmigen Materialstücken 110 gebildet werden, die durch eine Art sternförmiges Öffnen bzw. Ausschneiden der Auslassöffnung 102 gebildet werden. Die Materialstücke 110 bleiben mit der Einlage 92 verbunden. Die Materialstücke 110 können in den Vorvakuumstutzen 104 gedrückt und insbesondere in Anlage mit der Innenwand des Vorvakuumstutzens 104 gebracht werden. Die abgedeckten Innenwandbereiche des Stutzens 104 sind somit vor Ablagerungen geschützt.
Die Einlage 92 kann, insbesondere durch Drücken auf die Seitenwand 98 von oben, von einer ersten Form in eine zweite Form gebracht werden, wobei die Einlage 92 in der zweiten Form in axialer Richtung gesehen verkleinert bzw. gestaucht ist. Der obere Rand der Seitenwand 98 mit den Öffnungen 116 bildet dabei einen umlaufenden Verformungsbereich. Durch Drücken auf die Seitenwand 98 können die Öffnungen 116 plastisch oder elastisch verformt und verkleinert werden, so dass die axiale Ausdehnung der Seitenwand 98 verkleinert und die Einlage 92 somit in axialer Richtung gestaucht wird. Die Öffnungen 114 erlauben daher ein axiales Einfedern der Seitenwand 98 zum Variieren der Gesamthöhe. Die Einlage 92 kann sich dabei wie eine Art Spiralfeder verhalten und somit zwischen der untersten Statorscheibe 24 und dem Kammerboden eingespannt werden.
Die Einlage 92 kann auch so ausgestaltet sein, dass durch "Eindrücken" der Einlage 92 zumindest geringfügig die äußere Seitenwand 98 nach radial außen und/oder die innere Seitenwand 96 nach radial innen bewegt werden kann, so dass sie in Anlage mit der inneren bzw. äußeren Kammerwandung gelangt. Die Einlage 92 kann dadurch ebenfalls in der Kammer 70 fixiert bzw. verspannt werden. Dies kann zum Beispiel dadurch ermöglicht sein, dass die Seitenwand 98 mehrere in Umfangsrichtung versetzt zueinander liegende, durchgehende Öffnungen 116 aufweist, die ausgehend vom oberen Rand der Seitenwand zumindest im Wesentlichen in axialer Richtung nach unten verlaufen (nicht gezeigt). Die Seitenwand 98 weist dadurch an ihrem oberen Rand mehrere in Umfangsrichtung versetzt zueinander liegende Laschen auf, die zum Beispiel nach radial außen verkippen können, um die Einlage 98 in der Kammer 70 einzuspannen.
Wie
Die in den
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