[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Vakuumsystem, insbesondere Massenspektrometriesystem,
umfassend eine Vakuumpumpe, insbesondere Turbomolekular- und/oder Splitflow-Vakuumpumpe,
mit einem Pumpenrotor, der in einem Rotorgehäuse angeordnet ist, und eine mittels
der Vakuumpumpe evakuierbare Vakuumkammer, die von einem Kammergehäuse umgeben ist.
[0002] Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Vakuumsystems, insbesondere
Massenspektrometriesystems, wobei das Vakuumsystem eine Vakuumpumpe, insbesondere
Turbomolekular- und/oder Splitflow-Vakuumpumpe, mit einem Pumpenrotor, der in einem
Rotorgehäuse angeordnet ist, und eine mittels der Vakuumpumpe evakuierbare Vakuumkammer,
die von einem Kammergehäuse umgeben ist, umfasst.
[0003] Bei aktuellen Auslegungen von Mehrkammer-Vakuumsystemen stellt sich die Frage, wie
eine Splitflow-Pumpe am besten mit der oder den Vakuumkammern verbunden werden kann.
Bauraum, Anzahl der Bauteile, Herstellkosten, Prüfaufwand, Abmessungen und auch Gewicht,
letzteres insbesondere im Hinblick auf Transport, stellen hier wichtige Entscheidungsgrößen
im Zuge der Optimierung dar. Es ist grundsätzlich bekannt, eine Splitflowpumpe mit
einem als Strangpressteil ausgebildeten Rotorgehäuse auszustatten, so etwa in der
US 2018/0163732 A1 offenbart, welches wenigstens einen Verbindungsflansch zum Anschluss eines Kammergehäuses
einer Vakuumkammer aufweist. Man spricht hierbei auch von einer Box-Type-Pumpe. Die
meisten Anlagen sind einfach aufgebaut. Beispielsweise wird eine Pumpe als Box-Type
an ein Mehrkammer-Gehäuse geschraubt. Dabei sind zahlreiche Verbindungsflächen abzudichten.
[0004] Die
US 6,336,356 B1 offenbart eine Vakuumpumpe mit einem gemeinsamen Gehäuse für zwei Vakuumpumpen. Die
US 6,182,851 B1 offenbart eine durch Strangpressen hergestellte Vakuumkammer. Die
DE 10 2007 027 352 A1 offenbart ein Vakuumsystem mit einem einteiligen Gehäusekörper, der ein Rotorgehäuse
und ein Kammergehäuse bildet.
[0005] Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Herstellung und/oder Montage eines Vakuumsystems
der eingangs genannten Art zu vereinfachen und/oder die hiermit verbundenen Kosten
zu reduzieren.
[0006] Diese Aufgabe wird durch ein Vakuumsystem nach Anspruch 1 gelöst, und insbesondere
dadurch, dass das Rotorgehäuse und das Kammergehäuse einteilig von einem Gehäusekörper
gebildet sind, und wobei der Gehäusekörper ein Strangpressteil ist.
[0007] Der erfindungsgemäße Gehäusekörper ist besonders einfach und kostengünstig herzustellen
und Rotor- und Kammergehäuse brauchen nicht separat hergestellt und dann aufwendig
verbunden und abgedichtet zu werden. Hierdurch lässt sich nicht nur der Montageaufwand
reduzieren. Auch müssen für Rotorgehäuse und Kammergehäuse nicht wie im Stand der
Technik separate Leckagetests durchgeführt werden.
[0008] Zudem lassen sich dünne Wandstärken im Verbindungsbereich zwischen Rotorgehäuse und
Kammergehäuse realisieren, wohingegen eine bekannte Flanschverbindung zwischen den
beiden einen großen Bauraum einnimmt. Anders ausgedrückt lassen sich durch die Erfindung
der Pumpenrotor und die Vakuumkammer bzw. hierin angeordnete Funktionselemente nah
beieinander anordnen. Generell sind im Verbindungsbereich dünne Wandstärken möglich,
was den nötigen Bauraum weiter verkleinert. Insbesondere ist die Größe der Kammer
nun weitgehend unabhängig von der Größe des Pumpenrotors und/oder von der Größe einer
Flanschverbindung. Die Kammer lässt sich somit beispielsweise besonders klein und
nah beim Pumpenrotor ausbilden, so dass das zu evakuierende Volumen und die zur Evakuierung
nötige Abpumpzeit entsprechend klein sind. Grundsätzlich kann das Kammergehäuse aber
somit auch größer und/oder breiter ausgeführt werden als das Rotorgehäuse. Grundsätzlich
ist es auch denkbar, dass sich die Kammer zumindest bereichsweise um den Pumpenrotor
herum erstreckt.
[0009] Nicht zuletzt bietet die Erfindung auch eine hohe Prozesssicherheit sowie besonders
geringen Materialauschuss und somit wiederum Kostenvorteile.
[0010] Zum Zwecke etwaiger separater Beanspruchung zu einem späteren Zeitpunkt wird hiermit
zur Lösung der Aufgabe ferner ein Vakuumsystem offenbart, insbesondere Massenspektrometriesystem,
umfassend eine Vakuumpumpe, insbesondere Turbomolekular- und/oder Splitflow-Vakuumpumpe,
mit einem Pumpenrotor, der in einem Rotorgehäuse angeordnet ist, und eine Vakuumkammer,
die von einem Kammergehäuse umgeben ist, wobei das Rotorgehäuse und das Kammergehäuse
einteilig von einem Gehäusekörper gebildet sind, und wobei der Gehäusekörper als ein
Profilbauteil, Zylinderkörper und/oder ein Strangpressteil ausgebildet ist. Der Begriff
"Zylinder" beschränkt sich hierin nicht auf einen Kreiszylinder. Insbesondere weist
das Profilbauteil eine Profilachse, der Zylinderkörper eine Zylinderachse und/oder
das Strangpressteil eine Strangachse auf, die parallel zum Pumpenrotor verläuft.
[0011] Insbesondere kann der Gehäusekörper als Doppelstrangpressprofil ausgebildet sein
und/oder wenigstens zwei Teilstränge aufweisen, von denen einer das Rotorgehäuse und
ein anderer das Kammergehäuse bildet. Grundsätzlich ist es auch denkbar, mehr als
zwei Teilstränge vorzusehen. So können beispielsweise auch wenigstens zwei Kammern
um den Pumpenrotor herum versetzt angeordnet sein.
[0012] Insoweit sich hier auf eine radiale, axiale oder Querrichtung bezogen wird, beziehen
sich diese Begriffe auf den Pumpenrotor und/oder eine Strang- oder Profilachse des
Gehäusekörpers, wobei Pumpenrotor und Strang- bzw. Profilachse insbesondere parallel
zueinander ausgerichtet sind.
[0013] Insbesondere ist vorgesehen, dass im Gehäusekörper eine Öffnung zwischen Pumpenrotor
und Vakuumkammer ausgebildet ist. Durch die Öffnung kann die Vakuumkammer abgepumpt
werden. Diese Öffnung kann auch als Port bezeichnet werden, da sie die Verbindung
zwischen Vakuumkammer und Pumpenrotor herstellt. Der Port ist somit im Gehäusekörper
integriert.
[0014] Der Gehäusekörper kann insbesondere wenigstens zwei parallel ausgerichtete, zylindrische
Hohlräume aufweisen, wobei bevorzugt der Pumpenrotor in einem ersten der Hohlräume
angeordnet ist und die Vakuumkammer in einem zweiten der Hohlräume gebildet ist. Die
Hohlräume können insbesondere in parallel ausgerichteten Teilsträngen und/oder Teilprofilen
des Gehäusekörpers ausgebildet sein. Der Gehäusekörper kann beispielsweise auch einen
dritten zylindrischen Hohlraum umfassen, insbesondere wobei im dritten zylindrischen
Hohlraum ein weiterer Pumpenrotor und/oder eine weitere Vakuumkammer vorgesehen ist
bzw. sind. Grundsätzlich können beispielsweise zwei Pumpenrotoren in getrennten zylindrischen
Hohlräumen, insbesondere im ersten und dritten zylindrischen Hohlraum, vorgesehen
sein, mittels denen gemeinsam wenigstens eine Vakuumkammer, insbesondere im zweiten
zylindrischen Hohlraum, evakuiert werden kann. So kann für die Vakuumkammer ein besonders
hohes Saugvermögen bereitgestellt werden. Grundsätzlich kann auch ein Pumpenrotor
zwei in getrennten zylindrischen Hohlräumen vorgesehene Vakuumkammern evakuieren.
Grundsätzlich kann der Gehäusekörper auch mehr als drei parallel ausgerichtete zylindrische
Hohlräume umfassen.
[0015] Bei einer Ausführungsform ist der Pumpenrotor im Rotorgehäuse eingesteckt angeordnet.
Dies ermöglicht eine besonders einfache Montage des Systems. Außerdem lässt sich somit
die Pumpe warten, ohne die Vakuumkammer und hierin vorhandene Funktionselemente zu
beeinflussen. Insbesondere ist der Rotor unmittelbar in das Rotorgehäuse eingesteckt,
d.h. es ist insbesondere keine Zwischenhülle zwischen Pumpenrotor und Rotorgehäuse
vorgesehen. Im Fall einer Turbomolekularpumpe können aber beispielsweise auch Statorscheiben
und gegebenenfalls Distanzstücke für die Statorscheiben mit eingesteckt sein. Insbesondere
ist der Pumpenrotor also höchstens durch Statorscheiben und gegebenfalls Distanzhülsen
von einer Innenwand des Rotorgehäuses getrennt. Grundsätzlich kann aber alternativ
auch eine zusätzliche Hülse für den Rotor und gegebenenfalls Statorscheiben vorgesehen
sein. Grundsätzlich kann ein Lagerelement, insbesondere zusammen mit einem hierfür
vorgesehen Träger, insbesondere einem sogenannten Stern, in das Rotorgehäuse eingesteckt
sein.
[0016] Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Pumpe ein Pumpenbasiselement auf, welches
am Gehäusekörper befestigt ist, insbesondere mittels wenigstens eines Befestigungselements.
Beispielsweise kann das Pumpenbasiselement mit dem Gehäusekörper verschraubt sein.
Bei einem weiteren Beispiel kann das Pumpenbasiselement am Gehäusekörper durch Schrauben
befestigt sein, die in den Gehäusekörper eingeschraubt sind. Das Pumpenbasiselement
kann beispielsweise einen Antrieb, eine Steuerung und/oder eine Lagerung für den Pumpenrotor
umfassen.
[0017] Gemäß einer Weiterbildung weist der Gehäusekörper wenigstens einen Vorsprung, insbesondere
Befestigungsvorsprung auf, an dem irgendein Funktionsteil, insbesondere das Pumpenbasiselement
befestigt sein kann. Hierdurch kann das Funktionsteil bzw. Pumpenbasiselement auf
besonders einfache und zuverlässige Weise befestigt werden. Insbesondere kann der
Vorsprung am Rotorgehäuse ausgebildet, insbesondere angeformt und/oder einteilig mit
diesem ausgebildet, sein. Beispielsweise kann der Vorsprung radial und/oder quer zur
Rotorachse vorspringend ausgebildet sein. Bevorzugt erstreckt sich der Vorsprung mit
im Wesentlichen konstanten Querschnitt und/oder entlang der gesamten axialen Länge
des Rotorgehäuses, des Kammergehäuses und/oder des Gehäusekörpers. Der Vorsprung kann
z.B. als in axialer Richtung erstreckte Materialsäule ausgebildet sein.
[0018] Beispielsweise kann das Pumpenbasiselement mittels wenigstens einer Befestigungsschraube
in den Vorsprung eingeschraubt sein. Bevorzugt weist das Pumpenbasiselement wenigstens
einen zum Vorsprung am Gehäusekörper korrespondierenden Befestigungsvorsprung, beispielsweise
mit Durchgangsbohrungen, auf.
[0019] Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass in der Vakuumkammer ein Funktionselement
angeordnet ist, wobei bevorzugt der Gehäusekörper, insbesondere das Kammergehäuse,
eine Montageöffnung für das Funktionselement aufweisen kann. Hierdurch kann das Funktionselement
auf besonders einfache Weise in die Vakuumkammer eingebracht werden. Das Funktionselement
kann, insbesondere in einem Massenspektrometriesystem, beispielsweise eine lonenoptik,
ein Quadrupol oder ähnliches sein. Die Montageöffnung kann insbesondere quer und/oder
radial angeordnet sein, was ein besonders einfaches Einbauen des Funktionselements
ermöglicht. Grundsätzlich kann die Montageöffnung auch als Axialöffnung ausgebildet
sein. Insbesondere kann auch eine Öffnung im axialen Ende des Gehäusekörpers bzw.
Strangpressprofils, insbesondere die Öffnung eines die Vakuumkammer definierenden
zylindrischen Hohlraumes, als Montageöffnung verwendet werden. Im Stand der Technik
war es häufig nötig, das Funktionselement durch den offenen Port in die Vakuumkammer
einzubringen, wobei dann die Befestigung des Funktionselements an einer vom Port abgewandten
Seite stattfinden musste, die aber vom Kammergehäuse weitgehend versperrt war. Daher
war die Montage mühsam oder erforderte ein besonderes Montagesystem. Bei der vorliegenden
Ausführungsform kann das Funktionselement hingegen beispielsweise einfach an einem
Träger, insbesondere einem Deckel, befestigt sein, welcher bei der Montageöffnung
angebracht wird, insbesondere die Montageöffnung überspannt. Die Befestigung des Funktionselements
am Träger oder Deckel kann außerhalb des Systems, insbesondere in einer ergonomischen
Arbeitsumgebung erfolgen. Der Deckel braucht anschließend lediglich zur Abdeckung
der Montageöffnung befestigt zu werden. Die Befestigung kann dabei bevorzugt durch
von außen betätigbare Schrauben erfolgen, sodass sie für den Monteur einfach durchführbar
ist. Generell ist der Gehäusekörper in einem die Montageöffnung einfassenden Bereich
bevorzugt bearbeitet und weist insbesondere eine geringe Rauigkeit auf, damit eine
Abdichtung effektiv erfolgen kann.
[0020] Das Vakuumsystem kann gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wenigstens eine zweite
Vakuumkammer aufweisen, die bevorzugt ebenfalls in dem Gehäusekörper, insbesondere
im gleichen Teilstrang wie die erste Vakuumkammer und/oder wie der Pumpenrotor, gebildet
ist. Somit lässt sich auf einfache Weise ein Mehrkammersystem realisieren. Die Vakuumkammern
können beispielsweise axial hintereinander angeordnet und parallel zum Pumpenrotor
ausgerichtet sein und/oder durch denselben zylindrischen Hohlraum des Strangpressteils
gebildet sein. Grundsätzlich kann eine oder die Vakuumkammer auch in axialer Verlängerung
des Rotorgehäuses und/oder im selben zylindrischen Hohlraum wie der Pumpenrotor angeordnet
sein.
[0021] Die Vakuumkammer kann beispielsweise in Bezug auf den Pumpenrotor radial und/oder
axial benachbart zu diesem angeordnet sein. Insbesondere kann sowohl eine Vakuumkammer
radial benachbart als auch eine Vakuumkammer axial benachbart angeordnet sein. Dies
ermöglicht eine platzsparende Konstruktion. Weiterhin vorteilhaft, insbesondere in
Bezug auf erreichbaren Bauraum, kann die zum Pumpenrotor axial benachbarte Vakuumkammer
zumindest teilweise von einem zylindrischen Hohlraum gebildet sein, der auch den Pumpenrotor
beinhaltet. Insbesondere kann also beispielsweise eine Vakuumkammer in einer Fortsetzung
eines Rotorgehäusestranges ausgebildet sein. Die axial benachbarte Vakuumkammer kann
bevorzugt aber zusätzlich von einem Strang bzw. zylindrischen Hohlraum des Kammergehäuses
gebildet sein, wobei beispielsweise eine Durchgangsöffnung zwischen der Fortsetzung
des Rotorgehäuses und dem Kammergehäuse vorgesehen sein kann.
[0022] Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass zwei Teilstränge des Gehäusekörpers
und/oder ein zylindrischer Hohlraum für den Pumpenrotor und ein zylindrischer Hohlraum
für die Vakuumkammer durch einen gemeinsamen, insbesondere einteiligen, Deckel verschlossen
sind. Hierdurch wird die Montage weiter vereinfacht. Insbesondere können das Kammergehäuse
und das Rotorgehäuse axial durch einen gemeinsamen, insbesondere einteiligen, Deckel
verschlossen sein. Der Deckel kann beispielsweise als Platte ausgebildet sein, beispielsweise
auf einer einem Pumpenbasiselement abgewandten Seite. Der Deckel kann aber auch an
dem Pumpenbasiselement angeordnet und/oder angeformt sein.
[0023] Allgemein können Rotorgehäuse und Kammergehäuse beispielsweise axial auf gleicher
Höhe abschließen oder auch nicht, was sowohl für ein Niederdruckende als auch für
ein Druckende, wie etwa ein Vorvakuumende, des Systems gilt.
[0024] Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Rotorgehäuse und das Kammergehäuse
und/oder hierin jeweils vorgesehene zylindrische Hohlräume in ihren Querschnittsflächen,
bevorzugt deutlich, unterschiedlich groß sind, beispielsweise mit wenigstens 20%,
insbesondere wenigstens 40%, insbesondere wenigstens 60% Größenunterschied. Die Querschnittsfläche
erstreckt sich dabei insbesondere senkrecht zur Rotorachse. Beispielsweise kann ein
relativ großer Pumpenrotor mit einer relativ kleinen Vakuumkammer verwendet werden
und umgekehrt. Somit lässt sich das Vakuumsystem besonders einfach bedarfsgerecht
auslegen, ohne dass ein zwischengeschalteter Verbindungsflansch die Größen vorgibt
oder zumindest beeinflusst.
[0025] Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren nach dem unabhängigen Verfahrensanspruch
gelöst, und zwar insbesondere dadurch, dass das Rotorgehäuse und das Kammergehäuse
einteilig von einem Gehäusekörper gebildet werden, der durch Strangpressen hergestellt
wird.
[0026] Grundsätzlich ist nach dem Strangpressen eine, insbesondere spanende, Bearbeitung
möglich, beispielsweise um Öffnungen und/oder Anlage- und/oder Dichtflächen auszubilden.
[0027] Der Gehäusekörper kann beispielsweise als Doppelstrangpressprofil mit wenigstens
zwei Teilsträngen ausgebildet sein, insbesondere jeweils einem für das Rotorgehäuse
und für das Kammergehäuse. Allgemein wird der Gehäusekörper bevorzugt mit einer gemeinsamen
Matrize für die Teilstränge stranggepresst.
[0028] Bei einer Ausführungsform mit einfacher Montage wird der Pumpenrotor in das Rotorgehäuse
eingesteckt.
[0029] Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Öffnung, insbesondere Montageöffnung,
in den Gehäusekörper, insbesondere in das Kammergehäuse, eingebracht wird, wobei insbesondere
ein Funktionselement durch diese Öffnung hindurch in die Vakuumkammer eingebracht
wird. Die Öffnung kann beispielsweise nach außen gerichtet sein, also beispielsweise
eine Montage eines Funktionselements von außen ermöglichen. Die Montage eines Funktionselements
ist grundsätzlich beispielsweise auch durch eine Öffnung zwischen Vakuumkammer und
Pumpenrotor denkbar, insbesondere bevor der Pumpenrotor eingesteckt ist.
[0030] Ein weiteres Beispiel sieht vor, dass eine das Innere des Rotorgehäuses, insbesondere
den Pumpenrotor, mit der Vakuumkammer verbindende Öffnung in den Gehäusekörper eingebracht
wird.
[0031] Generell können Öffnungen beispielsweise mittels eines hintergreifenden Spanwerkzeugs,
insbesondere eines T-Nutenfräsers, auf einfache Weise eingebracht werden. Beispielsweise
wird hierfür das Spanwerkzeug axial in das Rotorgehäuse, insbesondere in einen zylindrischen
Hohlraum für den Pumpenrotor, und/oder das Kammergehäuse, insbesondere in einen zylindrischen
Hohlraum für die Vakuumkammer, eingeführt und, insbesondere anschließend, in Querrichtung
gegen das zu spanende Material zugestellt.
[0032] Die hierin beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale des Vakuumsystems können
entsprechend zur Weiterbildung des beschriebenen Verfahrens herangezogen werden und
umgekehrt.
[0033] Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen, zum Teil schematisch:
- Fig. 1
- eine perspektivische Ansicht einer Turbomolekularpumpe,
- Fig. 2
- eine Ansicht der Unterseite der Turbomolekularpumpe von Fig. 1,
- Fig. 3
- einen Querschnitt der Turbomolekularpumpe längs der in Fig. 2 gezeigten Schnittlinie
A-A,
- Fig. 4
- eine Querschnittsansicht der Turbomolekularpumpe längs der in Fig. 2 gezeigten Schnittlinie
B-B,
- Fig. 5
- eine Querschnittsansicht der Turbomolekularpumpe längs der in Fig. 2 gezeigten Schnittlinie
C-C,
- Fig. 6
- einen gemeinsamen Gehäusekörper für ein Rotorgehäuse und ein Kammergehäuse einer Splitflow-Vakuumpumpe
in perspektivischer Ansicht,
- Fig. 7
- eine weitere Ausführungsform eines Gehäusekörpers in einer Seitenansicht,
[0034] Fig. 8 bis 11 verschiedene Ausführungsformen eines Vakuumsystems.
[0035] Die in Fig. 1 gezeigte Turbomolekularpumpe 111 umfasst einen von einem Einlassflansch
113 umgebenen Pumpeneinlass 115, an welchen in an sich bekannter Weise ein nicht dargestellter
Rezipient angeschlossen werden kann. Das Gas aus dem Rezipienten kann über den Pumpeneinlass
115 aus dem Rezipienten gesaugt und durch die Pumpe hindurch zu einem Pumpenauslass
117 gefördert werden, an den eine Vorvakuumpumpe, wie etwa eine Drehschieberpumpe,
angeschlossen sein kann.
[0036] Der Einlassflansch 113 bildet bei der Ausrichtung der Vakuumpumpe gemäß Fig. 1 das
obere Ende des Gehäuses 119 der Vakuumpumpe 111. Das Gehäuse 119 umfasst ein Unterteil
121, an welchem seitlich ein Elektronikgehäuse 123 angeordnet ist. In dem Elektronikgehäuse
123 sind elektrische und/oder elektronische Komponenten der Vakuumpumpe 111 untergebracht,
z.B. zum Betreiben eines in der Vakuumpumpe angeordneten Elektromotors 125. Am Elektronikgehäuse
123 sind mehrere Anschlüsse 127 für Zubehör vorgesehen. Außerdem sind eine Datenschnittstelle
129, z.B. gemäß dem RS485-Standard, und ein Stromversorgungsanschluss 131 am Elektronikgehäuse
123 angeordnet.
[0037] Am Gehäuse 119 der Turbomolekularpumpe 111 ist ein Fluteinlass 133, insbesondere
in Form eines Flutventils, vorgesehen, über den die Vakuumpumpe 111 geflutet werden
kann. Im Bereich des Unterteils 121 ist ferner noch ein Sperrgasanschluss 135, der
auch als Spülgasanschluss bezeichnet wird, angeordnet, über welchen Spülgas zum Schutz
des Elektromotors 125 (siehe z.B. Fig. 3) vor dem von der Pumpe geförderten Gas in
den Motorraum 137, in welchem der Elektromotor 125 in der Vakuumpumpe 111 untergebracht
ist, gebracht werden kann. Im Unterteil 121 sind ferner noch zwei Kühlmittelanschlüsse
139 angeordnet, wobei einer der Kühlmittelanschlüsse als Einlass und der andere Kühlmittelanschluss
als Auslass für Kühlmittel vorgesehen ist, das zu Kühlzwecken in die Vakuumpumpe geleitet
werden kann.
[0038] Die untere Seite 141 der Vakuumpumpe kann als Standfläche dienen, sodass die Vakuumpumpe
111 auf der Unterseite 141 stehend betrieben werden kann. Die Vakuumpumpe 111 kann
aber auch über den Einlassflansch 113 an einem Rezipienten befestigt werden und somit
gewissermaßen hängend betrieben werden. Außerdem kann die Vakuumpumpe 111 so gestaltet
sein, dass sie auch in Betrieb genommen werden kann, wenn sie auf andere Weise ausgerichtet
ist als in Fig. 1 gezeigt ist. Es lassen sich auch Ausführungsformen der Vakuumpumpe
realisieren, bei der die Unterseite 141 nicht nach unten, sondern zur Seite gewandt
oder nach oben gerichtet angeordnet werden kann.
[0039] An der Unterseite 141, die in Fig. 2 dargestellt ist, sind noch diverse Schrauben
143 angeordnet, mittels denen hier nicht weiter spezifizierte Bauteile der Vakuumpumpe
aneinander befestigt sind. Beispielsweise ist ein Lagerdeckel 145 an der Unterseite
141 befestigt.
[0040] An der Unterseite 141 sind außerdem Befestigungsbohrungen 147 angeordnet, über welche
die Pumpe 111 beispielsweise an einer Auflagefläche befestigt werden kann.
[0041] In den Figuren 2 bis 5 ist eine Kühlmittelleitung 148 dargestellt, in welcher das
über die Kühlmittelanschlüsse 139 ein- und ausgeleitete Kühlmittel zirkulieren kann.
[0042] Wie die Schnittdarstellungen der Figuren 3 bis 5 zeigen, umfasst die Vakuumpumpe
mehrere Prozessgaspumpstufen zur Förderung des an dem Pumpeneinlass 115 anstehenden
Prozessgases zu dem Pumpenauslass 117.
[0043] In dem Gehäuse 119 ist ein Rotor 149 angeordnet, der eine um eine Rotationsachse
151 drehbare Rotorwelle 153 aufweist.
[0044] Die Turbomolekularpumpe 111 umfasst mehrere pumpwirksam miteinander in Serie geschaltete
turbomolekulare Pumpstufen mit mehreren an der Rotorwelle 153 befestigten radialen
Rotorscheiben 155 und zwischen den Rotorscheiben 155 angeordneten und in dem Gehäuse
119 festgelegten Statorscheiben 157. Dabei bilden eine Rotorscheibe 155 und eine benachbarte
Statorscheibe 157 jeweils eine turbomolekulare Pumpstufe. Die Statorscheiben 157 sind
durch Abstandsringe 159 in einem gewünschten axialen Abstand zueinander gehalten.
[0045] Die Vakuumpumpe umfasst außerdem in radialer Richtung ineinander angeordnete und
pumpwirksam miteinander in Serie geschaltete Holweck-Pumpstufen. Der Rotor der Holweck-Pumpstufen
umfasst eine an der Rotorwelle 153 angeordnete Rotornabe 161 und zwei an der Rotornabe
161 befestigte und von dieser getragene zylindermantelförmige Holweck-Rotorhülsen
163, 165, die koaxial zur Rotationsachse 151 orientiert und in radialer Richtung ineinander
geschachtelt sind. Ferner sind zwei zylindermantelförmige Holweck-Statorhülsen 167,
169 vorgesehen, die ebenfalls koaxial zu der Rotationsachse 151 orientiert und in
radialer Richtung gesehen ineinander geschachtelt sind.
[0046] Die pumpaktiven Oberflächen der Holweck-Pumpstufen sind durch die Mantelflächen,
also durch die radialen Innen- und/oder Außenflächen, der Holweck-Rotorhülsen 163,
165 und der Holweck-Statorhülsen 167, 169 gebildet. Die radiale Innenfläche der äußeren
Holweck-Statorhülse 167 liegt der radialen Außenfläche der äußeren Holweck-Rotorhülse
163 unter Ausbildung eines radialen Holweck-Spalts 171 gegenüber und bildet mit dieser
die der Turbomolekularpumpen nachfolgende erste Holweck-Pumpstufe. Die radiale Innenfläche
der äußeren Holweck-Rotorhülse 163 steht der radialen Außenfläche der inneren Holweck-Statorhülse
169 unter Ausbildung eines radialen Holweck-Spalts 173 gegenüber und bildet mit dieser
eine zweite Holweck-Pumpstufe. Die radiale Innenfläche der inneren Holweck-Statorhülse
169 liegt der radialen Außenfläche der inneren Holweck-Rotorhülse 165 unter Ausbildung
eines radialen Holweck-Spalts 175 gegenüber und bildet mit dieser die dritte Holweck-Pumpstufe.
[0047] Am unteren Ende der Holweck-Rotorhülse 163 kann ein radial verlaufender Kanal vorgesehen
sein, über den der radial außenliegende Holweck-Spalt 171 mit dem mittleren Holweck-Spalt
173 verbunden ist. Außerdem kann am oberen Ende der inneren Holweck-Statorhülse 169
ein radial verlaufender Kanal vorgesehen sein, über den der mittlere Holweck-Spalt
173 mit dem radial innenliegenden Holweck-Spalt 175 verbunden ist. Dadurch werden
die ineinander geschachtelten Holweck-Pumpstufen in Serie miteinander geschaltet.
Am unteren Ende der radial innenliegenden Holweck-Rotorhülse 165 kann ferner ein Verbindungskanal
179 zum Auslass 117 vorgesehen sein.
[0048] Die vorstehend genannten pumpaktiven Oberflächen der Holweck-Statorhülsen 163, 165
weisen jeweils mehrere spiralförmig um die Rotationsachse 151 herum in axialer Richtung
verlaufende Holweck-Nuten auf, während die gegenüberliegenden Mantelflächen der Holweck-Rotorhülsen
163, 165 glatt ausgebildet sind und das Gas zum Betrieb der Vakuumpumpe 111 in den
Holweck-Nuten vorantreiben.
[0049] Zur drehbaren Lagerung der Rotorwelle 153 sind ein Wälzlager 181 im Bereich des Pumpenauslasses
117 und ein Permanentmagnetlager 183 im Bereich des Pumpeneinlasses 115 vorgesehen.
[0050] Im Bereich des Wälzlagers 181 ist an der Rotorwelle 153 eine konische Spritzmutter
185 mit einem zu dem Wälzlager 181 hin zunehmenden Außendurchmesser vorgesehen. Die
Spritzmutter 185 steht mit mindestens einem Abstreifer eines Betriebsmittelspeichers
in gleitendem Kontakt. Der Betriebsmittelspeicher umfasst mehrere aufeinander gestapelte
saugfähige Scheiben 187, die mit einem Betriebsmittel für das Wälzlager 181, z.B.
mit einem Schmiermittel, getränkt sind.
[0051] Im Betrieb der Vakuumpumpe 111 wird das Betriebsmittel durch kapillare Wirkung von
dem Betriebsmittelspeicher über den Abstreifer auf die rotierende Spritzmutter 185
übertragen und in Folge der Zentrifugalkraft entlang der Spritzmutter 185 in Richtung
des größer werdenden Außendurchmessers der Spritzmutter 185 zu dem Wälzlager 181 hin
gefördert, wo es z.B. eine schmierende Funktion erfüllt. Das Wälzlager 181 und der
Betriebsmittelspeicher sind durch einen wannenförmigen Einsatz 189 und den Lagerdeckel
145 in der Vakuumpumpe eingefasst.
[0052] Das Permanentmagnetlager 183 umfasst eine rotorseitige Lagerhälfte 191 und eine statorseitige
Lagerhälfte 193, welche jeweils einen Ringstapel aus mehreren in axialer Richtung
aufeinander gestapelten permanentmagnetischen Ringen 195, 197 umfassen. Die Ringmagnete
195, 197 liegen einander unter Ausbildung eines radialen Lagerspalts 199 gegenüber,
wobei die rotorseitigen Ringmagnete 195 radial außen und die statorseitigen Ringmagnete
197 radial innen angeordnet sind. Das in dem Lagerspalt 199 vorhandene magnetische
Feld ruft magnetische Abstoßungskräfte zwischen den Ringmagneten 195, 197 hervor,
welche eine radiale Lagerung der Rotorwelle 153 bewirken. Die rotorseitigen Ringmagnete
195 sind von einem Trägerabschnitt 201 der Rotorwelle 153 getragen, welcher die Ringmagnete
195 radial außenseitig umgibt. Die statorseitigen Ringmagnete 197 sind von einem statorseitigen
Trägerabschnitt 203 getragen, welcher sich durch die Ringmagnete 197 hindurch erstreckt
und an radialen Streben 205 des Gehäuses 119 aufgehängt ist. Parallel zu der Rotationsachse
151 sind die rotorseitigen Ringmagnete 195 durch ein mit dem Trägerabschnitt 203 gekoppeltes
Deckelelement 207 festgelegt. Die statorseitigen Ringmagnete 197 sind parallel zu
der Rotationsachse 151 in der einen Richtung durch einen mit dem Trägerabschnitt 203
verbundenen Befestigungsring 209 sowie einen mit dem Trägerabschnitt 203 verbundenen
Befestigungsring 211 festgelegt. Zwischen dem Befestigungsring 211 und den Ringmagneten
197 kann außerdem eine Tellerfeder 213 vorgesehen sein.
[0053] Innerhalb des Magnetlagers ist ein Not- bzw. Fanglager 215 vorgesehen, welches im
normalen Betrieb der Vakuumpumpe 111 ohne Berührung leer läuft und erst bei einer
übermäßigen radialen Auslenkung des Rotors 149 relativ zu dem Stator in Eingriff gelangt,
um einen radialen Anschlag für den Rotor 149 zu bilden, da eine Kollision der rotorseitigen
Strukturen mit den statorseitigen Strukturen verhindert wird. Das Fanglager 215 ist
als ungeschmiertes Wälzlager ausgebildet und bildet mit dem Rotor 149 und/oder dem
Stator einen radialen Spalt, welcher bewirkt, dass das Fanglager 215 im normalen Pumpbetrieb
außer Eingriff ist. Die radiale Auslenkung, bei der das Fanglager 215 in Eingriff
gelangt, ist groß genug bemessen, sodass das Fanglager 215 im normalen Betrieb der
Vakuumpumpe nicht in Eingriff gelangt, und gleichzeitig klein genug, sodass eine Kollision
der rotorseitigen Strukturen mit den statorseitigen Strukturen unter allen Umständen
verhindert wird.
[0054] Die Vakuumpumpe 111 umfasst den Elektromotor 125 zum drehenden Antreiben des Rotors
149. Der Anker des Elektromotors 125 ist durch den Rotor 149 gebildet, dessen Rotorwelle
153 sich durch den Motorstator 217 hindurch erstreckt. Auf den sich durch den Motorstator
217 hindurch erstreckenden Abschnitt der Rotorwelle 153 kann radial außenseitig oder
eingebettet eine Permanentmagnetanordnung angeordnet sein. Zwischen dem Motorstator
217 und dem sich durch den Motorstator 217 hindurch erstreckenden Abschnitt des Rotors
149 ist ein Zwischenraum 219 angeordnet, welcher einen radialen Motorspalt umfasst,
über den sich der Motorstator 217 und die Permanentmagnetanordnung zur Übertragung
des Antriebsmoments magnetisch beeinflussen können.
[0055] Der Motorstator 217 ist in dem Gehäuse innerhalb des für den Elektromotor 125 vorgesehenen
Motorraums 137 festgelegt. Über den Sperrgasanschluss 135 kann ein Sperrgas, das auch
als Spülgas bezeichnet wird, und bei dem es sich beispielsweise um Luft oder um Stickstoff
handeln kann, in den Motorraum 137 gelangen. Über das Sperrgas kann der Elektromotor
125 vor Prozessgas, z.B. vor korrosiv wirkenden Anteilen des Prozessgases, geschützt
werden. Der Motorraum 137 kann auch über den Pumpenauslass 117 evakuiert werden, d.h.
im Motorraum 137 herrscht zumindest annäherungsweise der von der am Pumpenauslass
117 angeschlossenen Vorvakuumpumpe bewirkte Vakuumdruck.
[0056] Zwischen der Rotornabe 161 und einer den Motorraum 137 begrenzenden Wandung 221 kann
außerdem eine sog. und an sich bekannte Labyrinthdichtung 223 vorgesehen sein, insbesondere
um eine bessere Abdichtung des Motorraums 217 gegenüber den radial außerhalb liegenden
Holweck-Pumpstufen zu erreichen.
[0057] Die vorstehend beschriebene Turbomolekular-Vakuumpumpe weist genau einen Einlass
für eine Vakuumkammer auf, nämlich am Einlassflansch 113. Nachfolgend werden Beispiele
von Vakuumpumpen mit mehreren Einlässen für mehrere Vakuumkammern, sogenannte Splitflow-Vakuumpumpen,
beschrieben. Es versteht sich, dass der generelle Aufbau der vorstehend beschriebenen
Turbomolekularpumpe und auch beliebige Detailmerkmale zur Konstruktion der in den
weiteren Figuren lediglich schematisch gezeigten Splitflow-Vakuumpumpen herangezogen
werden können.
[0058] In Fig. 6 ist ein einstückig ausgebildeter Gehäusekörper 20 gezeigt, welcher als
Strangpressteil ausgebildet ist und zwei parallel ausgerichtete Teilstränge 22 und
24 aufweist, welche ein Rotorgehäuse 26 bzw. ein Kammergehäuse 28 bilden. Die Teilstränge
22 und 24 weisen jeweils einen zylindrischen Hohlraum 30 bzw. 32 auf. Der zylindrische
Hohlraum 30 ist zur Aufnahme eines hier nicht dargestellten Pumpenrotors vorgesehen,
wohingegen der zylindrische Hohlraum 32 wenigstens eine, bevorzugt mehrere Vakuumkammern
bildet.
[0059] In Fig. 7 ist ein weiterer Gehäusekörper 20 in einer Seitenansicht derart gezeigt,
dass die Blickrichtung durch zwei zylindrische Hohlräume 30 und 32 hindurch verläuft.
Wiederum bildet der zylindrische Hohlraum 30 einen Aufnahmeraum für einen nicht dargestellten
Pumpenrotor, während der zylindrische Hohlraum 32 mehrere Vakuumkammern bildet.
[0060] Der Gehäusekörper 20 der Fig. 7 weist ebenfalls ein Rotorgehäuse 26 sowie ein Kammergehäuse
28 auf. Diese sind einstückig miteinander verbunden und als gemeinsames Strangpressteil
ausgeführt. Dabei verläuft der gepresste Strang in die Bildebene hinein.
[0061] Der zylindrische Hohlraum 30 für den Pumpenrotor ist in diesem Ausführungsbeispiel
kreiszylindrisch ausgebildet. Seine endgültige Form und Oberflächengüte der Innenwand
kann beispielsweise auch spanend ausgebildet sein, wobei beim Strangpressen bevorzugt
bereits ein entsprechender zylindrischer Hohlraum vorgesehen ist.
[0062] Bei beiden Ausführungsformen der Fig. 6 und 7 weist der Gehäusekörper 20 mehrere
in Querrichtung vorspringende Vorsprünge 34 auf, an denen zum Beispiel ein Pumpenbasiselement,
welches hier nicht gezeigt ist, befestigt, insbesondere festgeschraubt werden kann.
Wiederum in beiden Ausführungsformen sind beispielhaft drei solcher Vorsprünge 34
vorgesehen. Die Vorsprünge 34, in welcher Zahl auch immer, können zum Beispiel gleichmäßig
über den Umfang des Rotorgehäuses 26 oder auch, wie hier, ungleichmäßig verteilt an
diesem angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich können ähnliche Vorsprünge am Kammergehäuse
28 angeordnet sein. Die Vorsprünge 34 erstrecken sich bevorzugt wie in Fig. 6 sichtbar
über die gesamte Länge des Gehäusekörpers 20.
[0063] Mit den Vorsprüngen 34 sind hier zusätzliche Funktionsstrukturen im Strangpressteil,
also dem Gehäusekörper 20, realisiert. Diese können mit nur geringen Zusatzkosten
vorgesehen werden. In ähnlicher Weise können auch andere Funktionsstrukturen vorgesehen
werden, wie etwa Ausnehmungen oder Nuten, z.B. als Kabelkanäle, oder Temperierungsstrukturen,
wie etwa Rippen oder Fluidleitungen.
[0064] Im Kammergehäuse 28 sind bevorzugt Montageöffnungen vorgesehen, damit hier nicht
dargestellte Funktionselemente in die Vakuumkammern besonders einfach eingebracht
werden können. Beispielsweise kann eine Montageöffnung in Querrichtung ausgerichtet
sein, was in Fig. 7 einer Richtung entlang der Bildebene entspricht. Mit Bezug auf
Fig. 7 kann eine Montageöffnung beispielsweise an der oberen, der rechten und/oder
der unteren Wand des Kammergehäuses 28 vorgesehen sein. In Fig. 8 sind zwei Montageöffnungen
36 sichtbar, die hier beispielhaft in einer vom Rotorgehäuse 26 abgewandten Wand des
Kammergehäuses 28 angeordnet sind.
[0065] Grundsätzlich können Funktionselemente aber beispielsweise auch durch eine axiale
Öffnung eingebracht werden, wie beispielsweise durch die in Fig. 7 mit den Hohlräumen
30 und 32 sichtbaren axialen Öffnungen des Gehäusekörpers 20.
[0066] In der zwischen den beiden Hohlräumen 30 und 32 vorgesehenen Wand des Strangpressprofils
bzw. des Gehäusekörpers 20 sind bevorzugt ebenfalls mehrere Öffnungen angeordnet,
welche in axialer Richtung, in Fig. 7 also in Richtung in die Bildebene hinein, beabstandet
sind. Diese Öffnungen bilden mehrere Ports zwischen dem Pumpenrotor und einer jeweils
zugeordneten Vakuumkammer.
[0067] In Fig. 8 ist ein Vakuumsystem 40 gezeigt, welches mehrere Vakuumkammern 42 aufweist,
die an jeweilige Ports einer Splitflow-Vakuumpumpe 44 angeschlossen sind. Die Ports
sind durch Öffnungen 46 zwischen einem Pumpenrotor 48 der Splitflow-Vakuumpumpe 44
und den Vakuumkammern 42 realisiert.
[0068] Die Vakuumkammern 42 sind durch Wände 50 axial voneinander getrennt, aber in diesem
Beispiel durch kleine Öffnungen in den Wänden 50 so miteinander verbunden, dass ein
kleiner Fluidstrom dennoch möglich ist. Für jede der Vakuumkammern 42 ist eine Montageöffnung
36 für Funktionselemente vorgesehen, wobei je nach Anwendungsfall auch mehrere Montageöffnungen
36 für eine Vakuumkammer vorgesehen sein können und/oder eine Vakuumkammer keine gesonderte
Montageöffnung in Querrichtung aufweist, sondern beispielsweise durch eine axiale
Öffnung mit einem Funktionselement bestückt wird.
[0069] Der Pumpenrotor 48 umfasst in diesem Beispiel zwei beabstandete Turbostufen 52 sowie
eine Holweck-Stufe 54. Abgesehen von der in Fig. 8 oberen Öffnung 46 sind die Öffnungen
46 jeweils zwischen beabstandeten Pumpstufen des Pumpenrotors 48 angeordnet.
[0070] Der Pumpenrotor 48 ist in einem Rotorgehäuse 26 eingesteckt angeordnet. Die Vakuumkammern
42 sind in einem Kammergehäuse 28 ausgebildet. Rotorgehäuse 26 und Kammergehäuse 28
sind durch einen gemeinsamen Gehäusekörper 20 gebildet, der durch Strangpressen hergestellt
ist.
[0071] Die Öffnungen 46 sind in einer Wand des Gehäusekörpers 20 zwischen den Vakuumkammern
42 und dem Pumpenrotor 48 vorgesehen. Die Öffnungen können beispielsweise durch ein
hintergreifendes Spanwerkzeug, beispielsweise einen T-Nutenfräser, in das Strangpressprofil
eingebracht werden. Beispielsweise kann das Spanwerkzeug hierfür axial, in Fig. 8
von oben nach unten oder von unten nach oben, in das Rotorgehäuse 26 und/oder das
Kammergehäuse 28 eingefahren werden und dann in Richtung der Wand zugestellt werden.
Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, die Öffnungen 36 als Zugang für ein
Spanwerkzeug zu verwenden, um die Öffnungen 46 einzubringen.
[0072] Ein Pumpenbasiselement 56 ist am in Fig. 8 unteren axialen Ende des Gehäusekörpers
20 angeordnet und in hier nicht näher dargestellter Weise am Gehäusekörper 20 befestigt,
beispielsweise an Vorsprüngen 34, wie sie in den Fig. 6 und 7 gezeigt sind. Das Pumpenbasiselement
56 umfasst einen Antrieb und eine Lagerung für den Pumpenrotor 48. Am dem Pumpenbasiselement
56 gegenüberliegenden Ende des Pumpenrotors 48 ist dieser bevorzugt ebenfalls gelagert,
beispielsweise über einen im Rotorgehäuse 26 abgestützten Träger, insbesondere einen
sogenannten Stern, und beispielsweise mittels eines Magnetlagers.
[0073] In einem dem Pumpenbasiselement 56 entsprechenden Axialbereich ist benachbart zum
Pumpenbasiselement 56 und in Verlängerung der Vakuumkammern 42 in diesem Beispiel
keine Vakuumkammer, sondern ein anderweitiger Funktionsabschnitt 58 vorgesehen, der
beispielsweise eine Steuerung für die in die Vakuumkammern 42 eingebrachten Funktionselemente
oder beispielsweise auch eine Steuerung für die Vakuumpumpe 44 umfassen kann. Alternativ
könnte die in Fig. 8 untere Vakuumkammer 42 aber auch in den axialen Bereich des Pumpenbasiselements
56 hineinragen.
[0074] Das Pumpenbasiselement 56 und der Funktionsabschnitt 58 sind hier an einem druckseitigen
Ende des Vakuumsystems 40 angeordnet. Am Niederdruckende, in Fig. 8 oben, ist das
Kammergehäuse 28 länger ausgebildet als das Rotorgehäuse 26. Der freie Axialabschnitt
in Verlängerung der Rotorgehäuses 26 kann beispielsweise nach dem Strangpressen des
Gehäusekörpers 20 spanend entfernt sein, da er in dieser Ausführungsform nicht verwendet
wird.
[0075] Gleichwohl kann ein von der Vakuumpumpe 44 und/oder dem Pumpenrotor 48 nicht eingenommener
Axialbereich anderweitig genutzt werten, beispielsweise um den gesamten Bauraum optimal
auszunutzen. So illustriert Fig. 9 ein Beispiel, bei dem im das Rotorgehäuse 26 bildenden
Teilstrang 22 eine Vakuumkammer 42, beispielsweise mit darin angeordneten Funktionselementen,
vorgesehen ist. Die im Teilstrang 22 angeordnete Vakuumkammer 42 ist in diesem Beispiel
durch Öffnungen mit einem Einlassbereich der Vakuumpumpe 44 und mit einer benachbarten,
im anderen Teilstrang 24 angeordneten Vakuumkammer 42 verbunden.
[0076] Die Vakuumpumpe 44 umfasst in diesem Beispiel eine Turbostufe 52 und eine kombinierte
Pumpstufe 60 mit Turbo- und Holweckeinheiten.
[0077] Die Vakuumpumpe 44 umfasst einen Auslassanschluss, insbesondere Vorvakuumanschluss
62. Am selben Druckniveau ist eine Öffnung 64 zu einer weiteren Vakuumkammer 42 vorgesehen.
Die Öffnung 64 ist in diesem Beispiel ebenfalls im Strangpressprofil bzw. dem Gehäusekörper
20 eingebracht.
[0078] Die Teilstränge 22 und 24 sind durch einen gemeinsamen Deckel 66 verschlossen. In
dieser Ausführungsform verschließt der Deckel 66 axial nur die Vakuumkammern 42. Der
Deckel 66 kann aber bei axial gemeinsam endenden Rotor- und Kammergehäusen 26, 28
auch diese beiden verschließen.
[0079] Die Fig. 10 zeigt ein Vakuumsystem 40, welches im inneren Aufbau beispielsweise zumindest
teilweise demjenigen der Fig. 9 entsprechen kann. Während in Fig. 9 die Teilstränge
im Betrieb senkrecht ausgerichtet, sind generell auch eine horizontale Anordnung,
z.B. gemäß Fig. 10, und andere Anordnungen möglich.
[0080] In Fig. 11 ist ein beispielhaftes, als Massenspektrometriesystem ausgebildetes Vakuumsystem
40 mit zwei Vakuumkammern 42 gezeigt. Eine in Fig. 11 obere, niederdruckseitige, der
Vakuumkammern 42 ist sowohl im Teilstrang 22 als auch im Teilstrang 24 gebildet, wobei
eine Öffnung 46 die in den Teilsträngen angeordneten Teilbereiche der Vakuumkammer
42 verbindet. In einer ersten Vakuumkammer 42 ist ein erster Quadrupol 68 angeordnet,
wobei die erste Vakuumkammer 42 mit einem Zwischeneinlass der Vakuumpumpe 44 verbunden
ist. In einer zweiten, der niederdruckseitigen Vakuumkammer 42 ist ein zweiter Quadrupol
70 angeordnet. Ein zu analysierender lonenstrom verläuft zunächst durch den ersten
und anschließend durch den zweiten Quadrupol 68, 70, wobei eine nicht dargestellte
Umlenkeinrichtung für den lonenstrom zwischen den Quadrupolen vorgesehen ist. Nach
Passage des zweiten Quadrupols 70 trifft der lonenstrom auf einen Detektor 72. Die
Quadrupole und der Detektor 72 bilden Funktionselemente in den Vakuumkammern 42.
Bezugszeichenliste
[0081]
- 111
- Turbomolekularpumpe
- 113
- Einlassflansch
- 115
- Pumpeneinlass
- 117
- Pumpenauslass
- 119
- Gehäuse
- 121
- Unterteil
- 123
- Elektronikgehäuse
- 125
- Elektromotor
- 127
- Zubehöranschluss
- 129
- Datenschnittstelle
- 131
- Stromversorgungsanschluss
- 133
- Fluteinlass
- 135
- Sperrgasanschluss
- 137
- Motorraum
- 139
- Kühlmittelanschluss
- 141
- Unterseite
- 143
- Schraube
- 145
- Lagerdeckel
- 147
- Befestigungsbohrung
- 148
- Kühlmittelleitung
- 149
- Rotor
- 151
- Rotationsachse
- 153
- Rotorwelle
- 155
- Rotorscheibe
- 157
- Statorscheibe
- 159
- Abstandsring
- 161
- Rotornabe
- 163
- Holweck-Rotorhülse
- 165
- Holweck-Rotorhülse
- 167
- Holweck-Statorhülse
- 169
- Holweck-Statorhülse
- 171
- Holweck-Spalt
- 173
- Holweck-Spalt
- 175
- Holweck-Spalt
- 179
- Verbindungskanal
- 181
- Wälzlager
- 183
- Permanentmagnetlager
- 185
- Spritzmutter
- 187
- Scheibe
- 189
- Einsatz
- 191
- rotorseitige Lagerhälfte
- 193
- statorseitige Lagerhälfte
- 195
- Ringmagnet
- 197
- Ringmagnet
- 199
- Lagerspalt
- 201
- Trägerabschnitt
- 203
- Trägerabschnitt
- 205
- radiale Strebe
- 207
- Deckelelement
- 209
- Stützring
- 211
- Befestigungsring
- 213
- Tellerfeder
- 215
- Not- bzw. Fanglager
- 217
- Motorstator
- 219
- Zwischenraum
- 221
- Wandung
- 223
- Labyrinthdichtung
- 20
- Gehäusekörper
- 22
- Teilstrang
- 24
- Teilstrang
- 26
- Rotorgehäuse
- 28
- Kammergehäuse
- 30
- zylindrischer Hohlraum
- 32
- zylindrischer Hohlraum
- 34
- Vorsprung
- 36
- Montageöffnung
- 40
- Vakuumsystem
- 42
- Vakuumkammer
- 44
- Splitflow-Vakuumpumpe
- 46
- Öffnung
- 48
- Pumpenrotor
- 50
- Wand
- 52
- Turbostufe
- 54
- Holweck-Stufe
- 56
- Pumpenbasiselement
- 58
- Funktionsabschnitt
- 60
- kombinierte Pumpstufe
- 62
- Vorvakuumanschluss
- 64
- Öffnung
- 66
- Deckel
- 68
- Quadrupol
- 70
- Quadrupol
- 72
- Detektor
1. Vakuumsystem (40), insbesondere Massenspektrometriesystem, umfassend:
eine Vakuumpumpe (44), insbesondere Turbomolekular- und/oder Splitflow-Vakuumpumpe,
mit einem Pumpenrotor (48), der in einem Rotorgehäuse (26) angeordnet ist, und
eine mittels der Vakuumpumpe evakuierbare Vakuumkammer (42), die von einem Kammergehäuse
(28) umgeben ist, wobei das Rotorgehäuse (26) und das Kammergehäuse (28) einteilig
von einem Gehäusekörper (20) gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusekörper (20) ein Strangpressteil ist.
2. Vakuumsystem (40) nach Anspruch 1,
wobei im Gehäusekörper (20) eine Öffnung (46) zwischen Pumpenrotor (48) und Vakuumkammer
(42) ausgebildet ist.
3. Vakuumsystem (40) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei im Gehäusekörper (20) wenigstens zwei parallel ausgerichtete, zylindrische,
insbesondere kreiszylindrische, Hohlräume (30, 32) ausgebildet sind, wobei der Pumpenrotor
(30) in einem ersten der Hohlräume (30) angeordnet ist und die Vakuumkammer (42) in
einem zweiten der Hohlräume (32) gebildet ist, insbesondere wobei der Gehäusekörper
einen dritten zylindrischen, insbesondere kreiszylindrischen, Hohlraum umfasst, wobei
im dritten zylindrischen Hohlraum ein weiterer Pumpenrotor und/oder eine weitere Vakuumkammer
vorgesehen ist.
4. Vakuumsystem (40) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei der Pumpenrotor (48) im Rotorgehäuse (26) eingesteckt angeordnet ist.
5. Vakuumsystem (40) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei die Pumpe (44) ein Pumpenbasiselement (56) aufweist, welches am Gehäusekörper
(20) befestigt ist.
6. Vakuumsystem (40) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei der Gehäusekörper (20) wenigstens einen Vorsprung (34) aufweist, an dem ein
Pumpenbasiselement (56) der Pumpe (44) befestigt ist.
7. Vakuumsystem (40) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei in der Vakuumkammer (42) ein Funktionselement (68, 70) angeordnet ist und wobei
der Gehäusekörper (20) eine Montageöffnung (36) für das Funktionselement aufweist.
8. Vakuumsystem (40) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei das Vakuumsystem (40) wenigstens eine zweite Vakuumkammer (42) aufweist, die
ebenfalls in dem Gehäusekörper (20) gebildet ist.
9. Vakuumsystem (40) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei die Vakuumkammer (42) in Bezug auf den Pumpenrotor (48) radia und/oder axial
benachbart zu diesem angeordnet ist und/oder
wobei das Rotorgehäuse und das Kammergehäuse und/oder hierin jeweils vorgesehene zylindrische,
insbesondere kreiszylindrische, Hohlräume in ihren Querschnittsflächen unterschiedlich
groß sind, bevorzugt mit wenigstens 20% Größenunterschied.
10. Vakuumsystem (40) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei ein zylindrischer, insbesondere kreiszylindrischer, Hohlraum (30) für den Pumpenrotor
(48) und ein zylindrischer, insbesondere kreiszylindrischer, Hohlraum (32) für die
Vakuumkammer (42) durch einen gemeinsamen Deckel (66) verschlossen sind.
11. Verfahren zur Herstellung eines Vakuumsystems (40), insbesondere Massenspektrometriesystems
und/oder Vakuumsystems nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei das Vakuumsystem (40) eine Vakuumpumpe (44), insbesondere Turbomolekular- und/oder
Splitflow-Vakuumpumpe, mit einem Pumpenrotor (48), der in einem Rotorgehäuse (26)
angeordnet ist, und
eine mittels der Vakuumpumpe evakuierbare Vakuumkammer (42), die von einem Kammergehäuse
(28) umgeben ist, umfasst, wobei das Rotorgehäuse (26) und das Kammergehäuse (28)
einteilig von einem Gehäusekörper (20) gebildet werden,
dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusekörper (20) durch Strangpressen hergestellt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11,
wobei der Pumpenrotor (48) in das Rotorgehäuse (26) eingesteckt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12,
wobei eine Öffnung (36) im Kammergehäuse (28) eingebracht wird und wobei ein Funktionselement
durch diese Öffnung (36) hindurch in die Vakuumkammer (42) eingebracht wird.
14. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 13,
wobei eine das Innere des Rotorgehäuses (26) mit der Vakuumkammer (42) verbindende
Öffnung (46) in den Gehäusekörper (20) eingebracht wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14,
wobei die Öffnung (46) mittels eines hintergreifenden Spanwerkzeugs eingebracht wird.
1. A vacuum system (40), in particular a mass spectrometry system, comprising:
a vacuum pump (44), in particular a turbomolecular vacuum pump and/or a split-flow
vacuum pump, having a pump rotor (48) which is arranged in a rotor housing (26); and
a vacuum chamber (42) which can be evacuated by means of the vacuum pump and which
is surrounded by a chamber housing (28),
wherein the rotor housing (26) and the chamber housing (28) are formed in one part
by a housing body (20),
characterized in that
the housing body (20) is an extruded part.
2. A vacuum system (40) in accordance with claim 1,
wherein an opening (46) is formed in the housing body (20) between the pump rotor
(48) and the vacuum chamber (42).
3. A vacuum system (40) in accordance with claim 1 or claim 2,
wherein at least two cylindrical hollow spaces (30, 32), in particular circular cylindrical
hollow spaces (30, 32), aligned in parallel are formed in the housing body (20), wherein
the pump rotor (30) is arranged in a first of the hollow spaces (30) and the vacuum
chamber (42) is formed in a second of the hollow spaces (32), in particular wherein
the housing body comprises a third cylindrical hollow space, in particular a circular
cylindrical hollow space, wherein a further pump rotor and/or a further vacuum chamber
is/are provided in the third cylindrical hollow space.
4. A vacuum system (40) in accordance with at least one of the preceding claims,
wherein the pump rotor (48) is arranged plugged into the rotor housing (26).
5. A vacuum system (40) in accordance with at least one of the preceding claims,
wherein the pump (44) has a pump base element (56) which is fastened to the housing
body (20).
6. A vacuum system (40) in accordance with at least one of the preceding claims,
wherein the housing body (20) has at least one projection (34) to which a pump base
element (56) of the pump (44) is fastened.
7. A vacuum system (40) in accordance with at least one of the preceding claims,
wherein a functional element (68, 70) is arranged in the vacuum chamber (42), and
wherein the housing body (20) has an installation opening (36) for the functional
element.
8. A vacuum system (40) in accordance with at least one of the preceding claims,
wherein the vacuum system (40) comprises at least a second vacuum chamber (42) which
is likewise formed in the housing body (20).
9. A vacuum system (40) in accordance with at least one of the preceding claims,
wherein, with respect to the pump rotor (48), the vacuum chamber (42) is arranged
radially and/or axially adjacent thereto, and/or
wherein the rotor housing and the chamber housing and/or cylindrical hollow spaces,
in particular circular cylindrical hollow spaces, respectively provided therein are
of different sizes in their cross-sectional surfaces, preferably with a size difference
of at least 20%.
10. A vacuum system (40) in accordance with at least one of the preceding claims,
wherein a cylindrical hollow space (30), in particular a circular cylindrical hollow
space (30), for the pump rotor (48) and a cylindrical hollow space (32), in particular
a circular cylindrical hollow space (32), for the vacuum chamber (42) are closed by
a common cover (66).
11. A method of manufacturing a vacuum system (40), in particular a mass spectrometry
system, and/or a vacuum system in accordance with any one of the preceding claims,
wherein the vacuum system (40) comprises a vacuum pump (44), in particular a turbomolecular
vacuum pump and/or a split-flow vacuum pump, comprising a pump rotor (48) which is
arranged in a rotor housing (26); and a vacuum chamber (42) which can be evacuated
by means of the vacuum pump and which is surrounded by a chamber housing (28),
wherein the rotor housing (26) and the chamber housing (28) are formed in one part
by a housing body (20),
characterized in that the housing body (20) is manufactured by extrusion.
12. A method in accordance with claim 11,
wherein the pump rotor (48) is plugged into the rotor housing (26).
13. A method in accordance with claim 11 or claim 12,
wherein an opening (36) is formed in the chamber housing (28), and
wherein a functional element is introduced into the vacuum chamber (42) through this
opening (36).
14. A method in accordance with at least one of the claims 11 to 13,
wherein an opening (46) connecting the interior of the rotor housing (26) to the vacuum
chamber (42) is formed in the housing body (20).
15. A method in accordance with claim 14,
wherein the opening (46) is formed by means of a cutting tool engaging from behind.
1. Système à vide (40), en particulier système de spectrométrie de masse, comprenant
:
une pompe à vide (44), en particulier une pompe à vide turbomoléculaire et/ou à débit
partagé, comportant un rotor de pompe (48) disposé dans un carter de rotor (26), et
une chambre à vide (42) qui peut être évacuée au moyen de la pompe à vide et qui est
entourée par un carter de chambre (28),
le carter de rotor (28) et le carter de chambre (26) étant formés d'un seul tenant
par un corps de carter (20),
caractérisé en ce que
le corps de carter (20) est une pièce extrudée.
2. Système à vide (40) selon la revendication 1,
dans lequel
une ouverture (46) est ménagée dans le corps de carter (20) entre le rotor de pompe
(48) et la chambre à vide (42).
3. Système à vide (40) selon la revendication 1 ou 2,
dans lequel
au moins deux cavités (30, 32) cylindriques, en particulier cylindriques circulaires,
orientées parallèlement sont formées dans le corps de carter (20), le rotor de pompe
(30) est disposé dans une première des cavités (30) et la chambre à vide (42) est
formée dans une seconde des cavités (32),
en particulier, le corps de carter comprend une troisième cavité cylindrique, en particulier
cylindrique circulaire,
un autre rotor de pompe et/ou une autre chambre à vide est prévu(e) dans la troisième
cavité cylindrique.
4. Système à vide (40) selon l'une au moins des revendications précédentes, dans lequel
le rotor de pompe (48) est disposé enfiché dans le carter de rotor (28).
5. Système à vide (40) selon l'une au moins des revendications précédentes, dans lequel
la pompe (44) comprend un élément de base de pompe (56) fixé au corps de carter (20).
6. Système à vide (40) selon l'une au moins des revendications précédentes, dans lequel
le corps du carter (20) comprend au moins une saillie (34) à laquelle est fixé un
élément de base (56) de la pompe (44).
7. Système à vide (40) selon l'une au moins des revendications précédentes, dans lequel
un élément fonctionnel (68, 70) est disposé dans la chambre à vide (42), et le corps
de carter (20) présente une ouverture de montage (36) pour l'élément fonctionnel.
8. Système à vide (40) selon l'une au moins des revendications précédentes, le système
à vide (40) comprenant au moins une seconde chambre à vide (42) qui est également
formée dans le corps de carter (20).
9. Système à vide (40) selon l'une au moins des revendications précédentes, dans lequel
la chambre à vide (42) est disposée radialement et/ou axialement par rapport au rotor
de pompe (48) au voisinage de celui-ci, et/ou
le carter de rotor et le carter de chambre et/ou des cavités cylindriques, en particulier
cylindriques circulaires, qui y sont respectivement prévues sont de taille différente
dans leurs sections transversales, de préférence avec une différence de taille d'au
moins 20 %.
10. Système à vide (40) selon l'une au moins des revendications précédentes, dans lequel
une cavité (30) cylindrique, en particulier cylindrique circulaire, pour le rotor
de pompe (48) et une cavité (32) cylindrique, en particulier cylindrique circulaire,
pour la chambre à vide (42) sont refermées par un couvercle commun (66).
11. Procédé de fabrication d'un système à vide (40), en particulier d'un système de spectrométrie
de masse et/ou d'un système à vide selon l'une des revendications précédentes,
dans lequel
le système à vide (40) comprend une pompe à vide (44), en particulier une pompe à
vide turbomoléculaire et/ou à débit partagé, comportant un rotor de pompe (48) qui
est disposé dans un carter de rotor (26), et une chambre à vide (42) qui peut être
évacuée au moyen de la pompe à vide et qui est entourée par un carter de chambre (28),
le carter de rotor (26) et le carter de chambre (28) sont formés d'un seul tenant
par un corps de carter (20),
caractérisé en ce que
le corps de carter (20) est fabriqué par extrusion.
12. Procédé selon la revendication 11,
dans lequel
le rotor de pompe (48) est enfiché dans le carter de rotor (26).
13. Procédé selon la revendication 11 ou 12,
dans lequel
une ouverture (36) est ménagée dans le carter de chambre (28), et un élément fonctionnel
est inséré à travers ladite ouverture (36) dans la chambre à vide (42).
14. Procédé selon l'une au moins des revendications 11 à 13,
dans lequel
une ouverture (46) reliant l'intérieur du carter de rotor (26) à la chambre à vide
(42) est ménagée dans le corps de carter (20).
15. Procédé selon la revendication 14,
dans lequel
l'ouverture (46) est réalisée au moyen d'un outil d'enlèvement de copeaux à engagement
par l'arrière.