[0001] Die vorliegende Offenbarung betrifft die Verbesserung von Scrollvakuumpumpen. Erfindungsgemäße
Scrollvakuumpumpen umfassen ein Pumpsystem, das ein feststehendes Spiralbauteil und
ein mit diesem pumpwirksam zusammenwirkendes bewegliches Spiralbauteil umfasst, eine
im Betrieb um eine Drehachse rotierenden Antriebswelle mit einem Exzenterabschnitt
zum Antreiben des beweglichen Spiralbauteils, und einen elektrischen Antriebsmotor
für die Antriebswelle.
[0003] Eine Scrollpumpe, insbesondere eine Scrollvakuumpumpen, ist eine gegen Atmosphärendruck
verdichtende Verdrängerpumpe, die sich unter anderem als Kompressor einsetzen lässt.
Eine Scrollvakuumpumpe kann zur Erzeugung eines Vakuums in einem Rezipienten verwendet
werden, der an einen Gaseinlass der Scrollvakuumpumpe angeschlossen ist.
[0004] Scrollvakuumpumpen werden auch als Spiralvakuumpumpen oder Spiralfördereinrichtungen
bezeichnet. Das einer Scrollvakuumpumpe zugrundeliegende Pumpprinzip ist aus dem Stand
der Technik grundsätzlich bekannt. Ein feststehendes Spiralbauteil weist in einem
Träger eine spiralförmige Nut auf, in die eine spiralförmige Wand eingreift, die an
einem entsprechenden Träger des beweglichen Spiralbauteils angeordnet ist. Optional
können zusätzlich auch kreisförmige Nuten im feststehenden Spiralbauteil und entsprechend
kreisförmig ausgestaltete Wände im beweglichen Spiralbauteil vorgesehen sein, um eine
Pumpwirkung zu verbessern. Die Spiralbauteile sind so ineinandergesteckt, dass sich
durch die Wand des beweglichen Spiralbauteil in der Nut des feststehenden Spiralbauteil
sichelförmige Volumina ausbilden, die auch als Taschen bezeichnet werden. Das bewegliche
Spiralbauteil kann über den Exzenterabschnitt der Antriebswelle auf einer kreisförmigen
Bahn bewegt werden, weshalb dieses bewegliche Spiralbauteil zusammen mit ihrem Träger
auch als Orbiter bezeichnet wird. Dieses bewegliche Spiralbauteil führt somit relativ
zum feststehenden Spiralbauteil eine sogenannte zentralsymmetrische Oszillation aus,
was auch als "Orbitieren" oder "Wobbeln" bezeichnet wird. Das feststehende Spiralbauteil
wird dementsprechend zusammen mit seinem Träger auch als Stator bezeichnet. Ein zwischen
einer Wand in der entsprechenden Nut eingeschlossenes sichelförmiges Volumen wandert
während des Orbitierens des beweglichen Spiralbauteils innerhalb der Nut zunehmend
nach innen, wodurch mittels des wandernden Volumens das zu pumpende Prozessgas von
einem radial außenliegenden Gaseinlass des Pumpsystems nach radial innen zu einem,
insbesondere in einer Mitte befindlichen, Gasauslass des Pumpsystems gefördert wird.
[0005] Der Exzenterantrieb, also die Antriebswelle mit dem Exzenterabschnitt, befindet sich
innerhalb des Gehäuses der Scrollvakuumpumpe auf der zu diesen wandernden Volumina
abgewandten Seite des Trägers und ist in der Praxis meistens von einer verformbaren
Hülse, beispielsweise einem Wellbalg, umgeben, der einerseits zur Abdichtung des Antriebs
gegenüber dem Ansaugbereich und andererseits als Drehsicherung für den Orbiter dient,
da sich dieser anderenfalls, also ohne eine Drehsicherung, um sich selbst drehen könnte.
Um diese Drehsicherung zu gewährleisten, kann beispielsweise die verformbare Hülse
an einem ersten Ende mit dem Träger verbunden sein, wohingegen das dem ersten Ende
gegenüberliegende zweite Ende der verformbaren Hülse mittels mehrerer Befestigungsmittel
im Inneren des Gehäuses am Gehäusegrund verschraubt sein kann. Bekannte Scrollvakuumpumpen
sind zumeist für einen Dauerbetrieb vorgesehen. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass
insbesondere zu Beginn des Betriebs der Scrollvakuumpumpe sich eine thermische Belastung
insbesondere der Komponenten des Pumpsystems der Scrollvakuumpumpe ändert, da sich
diese Komponenten erwärmen und sich erst nach einer gewissen Zeit eine stabile Temperaturverteilung
im Pumpsystem einstellt.
[0006] Ausgehend von den voranstehend beschriebenen bekannten Scrollvakuumpumpen ist es
daher Aufgabe der Erfindung, diese Scrollvakuumpumpen zu verbessern. Insbesondere
ist es Aufgabe der Erfindung, eine hohe Pumpleistung der Scrollvakuumpumpe im Dauerbetrieb
und/oder ein verbessertes Kaltstartverhalten derartiger Scrollvakuumpumpen zu ermöglichen.
[0007] Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Insbesondere
wird die Aufgabe durch eine Scrollvakuumpumpe gemäß Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen
der erfindungsgemäßen Scrollvakuumpumpe ergeben sich aus den Unteransprüchen, der
Beschreibung und den Zeichnungen.
[0008] Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine Scrollvakuumpumpe
mit einem Pumpsystem, das ein feststehende Spiralbauteil und ein mit diesem pumpwirksam
zusammenwirkendes bewegliches Spiralbauteil umfasst, einer im Betrieb um eine Drehachse
rotierenden Antriebswelle mit einem Exzenterabschnitt zum Antreiben des beweglichen
Spiralbauteils, und einem elektrischen Antriebsmotor für die Antriebswelle, wobei
das bewegliche Spiralbauteil zusammen mit dem feststehenden Spiralbauteil einen kreisförmigen
Kreisteil und einen radial innen an den Kreisteil anschließenden spiralförmigen Spiralteil
bildet, wobei sich der Kreisteil und der Spiralteil jeweils von einem Einlassende
zu einem Auslassende erstrecken und wobei das Auslassende des Kreisteils mit dem Einlassende
des Spiralteils verbunden ist, wobei das bewegliche Spiralbauteil einen mit der Antriebswelle
zusammenwirkenden Orbiterträger und das feststehende Spiralbauteil einen Statorträger
aufweist, wobei der Spiralteil durch einen Eingriff einer sich ausgehend vom Orbiterträger
erstreckenden spiralförmigen Spiralwand in eine im Statorträger angeordnete spiralförmige
Spiralnut gebildet ist, und ferner der Kreisteil durch einen Eingriff einer sich ausgehend
vom Orbiterträger erstreckenden kreisförmigen Kreiswand in eine im Statorträger angeordnete
kreisförmige Kreisnut gebildet ist. Die erfindungsgemäße Scrollvakuumpumpe ist dadurch
gekennzeichnet, dass in einem thermisch kalten Zustand des Pumpsystems ein minimaler
radialer Abstand zwischen einer radial inneren Innenseite der Kreiswand und einer
radial inneren Innenwandung der Kreisnut kleiner ist als ein minimaler radialer Abstand
zwischen einer radial äußeren Außenseite der Kreiswand und einer radial äußeren Außenwandung
der Kreisnut.
[0009] Die erfindungsgemäße Scrollvakuumpumpe stellt eine Scrollvakuumpumpe mit einem wie
vorab beschriebenen Pumpsystem dar. Das Pumpsystem weist insbesondere zwei Spiralbauteile
auf, wobei eines der Spiralbauteile im Pumpsystem feststehend angeordnet ist, mit
anderen Worten, während eines Betriebs der Scrollvakuumpumpe zur restlichen Scrollvakuumpumpe
stationär bleibt. Das andere Spiralbauteil hingegen ist beweglich. Insbesondere ist
das bewegliche Spiralbauteil mit einem Exzenterabschnitt der Antriebswelle mechanisch
wirkverbunden, so dass dieses bewegliche Spiralbauteil, angetrieben durch den Antriebsmotor,
die mit dem oben beschriebenen Orbitieren beziehungsweise Wobbeln verbundene Bewegung
ausführt.
[0010] Das Pumpsystem der erfindungsgemäßen Scrollvakuumpumpe umfasst einen Kreisteil und
einen Spiralteil, wobei der Spiralteil radial innerhalb des Kreisteils angeordnet
ist. Sowohl der Kreisteil als auch der Spiralteil erstrecken sich von einem Einlassende
zu einem Auslassende, wobei die Begriffe "Einlass" und "Auslass" mit Bezug auf die
Pumprichtung des zu fördernden Fluids gewählt sind. Das Auslassende des Kreisteils
ist mit dem Einlassende des Spiralteils verbunden, so dass sich insgesamt eine effektive
Pumpstrecke vom Einlassende des Kreisteils bis zum Auslassende des Spiralteils ergibt.
Bevorzugt ist das Auslassende des Spiralteils radial mittig im Pumpsystem angeordnet,
wodurch automatisch das Einlassende des Spiralteils radial weiter außen angeordnet
ist als das Auslassende des Spiralteils.
[0011] Sowohl im Kreisteil als auch im Spiralteil sind die oben beschriebenen sichelförmigen
Volumina durch ein Wandelement gebildet, das in eine Nut eingreift. Für das Kreisteil
ist eine kreisförmige Kreiswand und für das Spiralteil eine spiralförmige Spiralwand
vorgesehen, die sich beide von einem Orbiterträger erstrecken, der als Teil des beweglichen
Spiralbauteils mit der Antriebswelle, insbesondere mit dem Exzenterabschnitt, zusammenwirkt.
Es ist zu beachten, dass die Kreiswand zumeist keinen Vollkreis von 360° beschreibt,
sondern nur einen Teilkreis, zum Beispiel umfassend zwischen 300° und 345°. Die Spiralwand
kann wiederum oftmals als eine Evolvente mathematisch beschrieben werden. Angepasst
an die Ausführungen der Kreiswand und der Spiralwand sind im Statorträger des feststehenden
Spiralbauteils entsprechend eine Kreisnut und eine Spiralnut vorgesehen.
[0012] Im montierten Zustand des Pumpsystems greifen die Kreiswand in die Kreisnut und die
Spiralwand in die Spiralnut derart ein, dass sich zwischen diesen Bauteilen die sichelförmigen
Volumina bilden. Durch das Orbitieren des beweglichen Spiralbauteils, und damit der
Kreiswand in der Kreisnut und der Spiralwand in der Spiralnut, verschieben sich diese
Volumina radial immer weiter nach innen, wodurch im Ergebnis das zu pumpende Fluid
vom Einlassende des Kreisteils zu dessen Auslassende, dann zum Einlassende des Spiralteils
und durch das Spiralteil zu dessen Auslassende, bevorzugt radial mittig im Pumpsystem,
gefördert wird.
[0013] Die Dimensionierung und insbesondere die Anordnung der Kreiswand und der Spiralwand
relativ zur Kreisnut beziehungsweise zur Spiralnut ist derart gewählt, dass während
eines Betriebs, insbesondere eines Dauerbetriebs, eine möglichst gute Pumpleistung
erreicht werden kann. Dies kann unter anderem dadurch erreicht werden, dass ein minimaler
Abstand zwischen jeweiligen Wand und den Wandungen der Nut, also zwischen Spiralwand
und jeweils den beiden Wandungen der Spiralnut sowie zwischen Kreiswand und jeweils
den beiden Wandungen der Kreisnut, möglichst klein ist. Dadurch kann eine gute Abdichtung
der entsprechend gebildeten sichelförmigen Volumina an deren beiden zulaufenden Enden
erreicht werden, wodurch Pumpverluste minimiert werden können.
[0014] In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass die oben eingeführten minimalen
Abstände bedingt durch das Orbitieren des beweglichen Spiralbauteils in Bezug auf
den feststehenden Spiralbauteil nicht ortsfest lokalisiert sind, sondern sowohl in
der Spiralbahn als auch in der Kreisbahn von dem jeweiligen Einlassende in Richtung
des Auslassendes wandern. Ein "minimaler Abstand" im Sinne der vorliegenden Erfindung
stellt somit jeweils einen Abstand zwischen einer Wand und einer Wandung einer Nut
dar, dessen Wert durch eine entsprechende relative Positionierung der Wand zur Wandung
minimiert ist. Dies kann allgemein ohne Angabe einer spezifischen Position erfolgen,
so dass dann der minimale Abstand über die gesamte Erstreckung der jeweiligen Wand
in der Nut beschrieben ist. Alternativ kann die Angabe eines "minimalen Abstands"
auch mit einer derartigen Positionsangabe erfolgen, beispielsweise "am Einlassende"
oder "am Auslassende". In diesem Fall bezeichnet der "minimale Abstand" jeweils explizit
den kleinsten annehmbaren Wert an dieser Position.
[0015] Wie voranstehend bereits ausgeführt, befindet sich das Pumpsystem im Dauerbetrieb
in einem thermisch stabilen Zustand, wobei sich die Komponenten des Pumpsystems bis
zum Erreichen dieses Zustands erwärmen. Durch diese Erwärmung kommt es zu einer Änderung
der relativen Position der Spiralwand in der Spiralnut und der Kreiswand in der Kreisnut.
Diese Änderung ist umso größer, je weiter radial außen sich ein betrachteter Abschnitt
der jeweilige Wand befindet, und je größer eine Temperaturänderung ausfällt. Im Wesentlichen
folgt eine Änderung der radialen Position (dr) einer jeweiligen Wand folgender Formel:

mit einer materialabhängigen Konstante
α, der radialen Position
r und der Temperaturänderung
dT.
[0016] Es ist zu beachten, dass diese Formel den einfachen Fall beschreibt, wenn der Orbiterträger
und der Statorträger, insbesondere zumindest jedoch die Spiralwand und die Kreiswand
sowie die Spiralnut und die Kreisnut aus dem selben Material gefertigt sind. Bei unterschiedlichen
Materialien für diese Bauelemente, die zumeist dann auch ein jeweils verschiedenes
Ausdehnungsverhalten zeigen, wird obige Formel komplexer, um diesem Umstand Rechnung
zu tragen.
[0017] Erfindungsgemäß hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn in einem
thermisch kalten Zustand des Pumpsystems ein minimaler radialer Abstand zwischen einer
radial inneren Innenseite der Kreiswand und einer radial inneren Innenwandung der
Kreisnut kleiner ist als ein minimaler radialer Abstand zwischen einer radial äußeren
Außenseite der Kreiswand und einer radial äußeren Außenwandung der Kreisnut. Ein thermisch
kalter Zustand im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein Montagezustand beziehungsweise
Kaltzustand der Scrollvakuumpumpe. Die Scrollvakuumpumpe ist in ihrem thermisch kalten
Zustand noch nicht in Betrieb, und war insbesondere zuvor auch derart lange nicht
in Betrieb, dass die Komponenten des Pumpsystems wieder vollständig abgekühlt sind.
Mit anderen Worten, im ausgeschalteten und abgekühlten Zustand der erfindungsgemäßen
Scrollvakuumpumpe ist im Kreisteil der minimale Spalt, der sich zwischen der Kreiswand
und einer entsprechenden Wandung der Kreisnut eingestellt werden kann, unterschiedlich,
je nachdem ob die Kreiswand die radial äußere oder die radial innere Begrenzung des
Spalts bildet. Der minimale Abstand ist kleiner, wenn die Kreiswand radial außen liegt,
und größer, wenn die Kreiswand die radial innere Begrenzung des Spalts ausformt.
[0018] Entsprechend der obigen Formel wird sich eine radiale Position der Kreiswand bis
zum Erreichen einer konstanten Betriebstemperatur ändern, wobei insbesondere eine
Verlagerung der radialen Position nach radial außen erfolgt. Diese radiale Positionsänderung
erfolgt insbesondere auch relativ zur Kreisnut, da durch die Anordnung der Kreisnut
auf dem beweglichen Spiralbauteil diese sich relativ zur Kreisnut auf dem feststehenden
Spiralbauteil mehr erwärmt. Durch die erfindungsgemäß vorgesehenen Unterschied in
den minimalen Abständen radial innen beziehungsweise radial außen zwischen der Kreiswand
und der entsprechenden Wandung der Kreisnut kann ermöglicht werden, dass sich die
minimalen Abstände, die sich während eines Dauerbetriebs einstellen, auf beiden Seiten
der Kreiswand angleichen. Dies ermöglicht, auf beiden Seiten der Kreiswand einen insgesamt
möglichst geringen minimalen Abstand einzustellen, um eine gute Abdichtung der entsprechend
gebildeten sichelförmigen Volumina an deren zulaufenden Enden zu erreichen und dadurch
Pumpverluste zu minimieren.
[0019] Gemäß einer Weiterbildung kann bei der erfindungsgemäßen Scrollvakuumpumpe vorgesehen
sein, dass in einem thermisch kalten Zustand des Pumpsystems ein minimaler radialer
Abstand zwischen der Innenseite der Spiralwand und der Innenwandung der Spiralnut
am Einlassende des Spiralteils kleiner ist als ein minimaler radialer Abstand zwischen
der Innenseite der Kreiswand und der Innenwandung der Kreisnut am Auslassende des
Kreisteils.
[0020] Wie oben bereits ausgeführt ist bei einer Erwärmung des Pumpsystems, und hier insbesondere
des beweglichen Spiralbauteils, eine radiale Positionsverschiebung der Spiralwand
und der Kreiswand zu erwarten, gemäß der oben angegebenen Formel insbesondere um so
mehr, je weiter radial außen sich ein Abschnitt der jeweiligen Wand befindet. Ausgehend
hiervon wäre anzunehmen, dass der minimale radiale Abstand zwischen der Innenseite
der Spiralwand und der Innenwandung der Spiralnut am Einlassende des Spiralteils größer
eingestellt werden sollte als der minimale radiale Abstand zwischen der Innenseite
der Kreiswand und der Innenwandung der Kreisnut am Auslassende des Kreisteils. Es
hat sich jedoch überraschenderweise herausgestellt, dass dies beim Kaltstart des Pumpsystems,
also bei einem Beginn des Betriebs, zu Berührungen zwischen der Kreiswand und der
Innenwandung der Kreisnut führt beziehungsweise führen kann. Eine solche Berührung
wird auch als Anlaufen oder als Anlauf bezeichnet. Durch den in dieser Ausgestaltung
vorgesehenen minimalen Abstand zwischen der Innenseite der Spiralwand und der radial
innerhalb angeordneten Innenwandung der Spiralnut mit einem kleineren Wert als der
minimale Abstand zwischen der Kreiswand und der radial innerhalb angeordneten Innenwandung
der Kreisnut kann dieses sogenannte Anlaufen der Kreiswand an der Innenwandung der
Kreisnut vermieden werden. Insgesamt kann auf diese Weise ein Kaltstartverhalten der
erfindungsgemäßen Scrollvakuumpumpe verbessert werden.
[0021] Es wird darauf hingewiesen, dass im voranstehend beschriebenen Ausgestaltungsbeispiel
der minimale Abstand zwischen der Innenseite der Spiralwand und der radial innerhalb
angeordneten Innenwandung der Spiralnut im thermisch kalten Zustand des Pumpsystems
bevorzugt auf die erreichbare Pumpleistung im Dauerbetrieb optimiert sein kann. Mit
anderen Worten, die radiale Position der Spiralwand wird insbesondere unter Berücksichtigung
dieser Vorgaben bezüglich der zu erreichenden Pumpleistung festgelegt, und basierend
hierauf dann die radiale Position der Kreiswand entsprechend angepasst.
[0022] Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Scrollvakuumpumpe auch dadurch gekennzeichnet
sein, dass in einem thermisch kalten Zustand des Pumpsystems der minimale radiale
Abstand zwischen der Innenseite der Spiralwand und der Innenwandung der Spiralnut
im Spiralteil vom Einlassende hin zum Auslassende zunimmt. Gemäß der oben angegebenen
Formel ist die erwartete Änderung einer radialen Position der Spiralwand insbesondere
umso größer, je weiter radial außen sich ein Abschnitt der Spiralwand befindet. Da
sich die Spiralwand spiralförmig vom radial weiter außen angeordneten Einlassende
des Spiralteils bis zum radial weiter innen, bevorzugt radial mittig, positionierten
Auslassende des Spiralteils erstreckt, weist die Spiralwand je nach betrachtetem Abschnitt
verschiedene Radien auf, wodurch wiederum unterschiedlich große Änderungen der jeweiligen
radialen Position der Spiralwand zu erwarten sind. Insbesondere ist zu erwarten, dass
die Änderungen vom Einlassende hin zum Auslassende abnehmen. Durch die vorgesehene
Zunahme des minimalen radialen Abstand zwischen der Innenseite der Spiralwand und
der Innenwandung der Spiralnut im Spiralteil vom Einlassende hin zum Auslassende kann
dies kompensiert werden, bevorzugt derart, dass sich im Dauerbetrieb ein über die
gesamte Erstreckung der Spiralwand konstanter minimaler Abstand einstellt. Dies ermöglicht
insbesondere Pumpverluste zu minimieren.
[0023] In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Scrollvakuumpumpe kann beispielsweise
der minimale radiale Abstand zwischen der Innenseite der Spiralwand und der Innenwandung
der Spiralnut im Spiralteil vom Einlassende auf hin zum Auslassende stetig zunehmen,
bevorzugt linear zunehmen.
[0024] Auch kann bei der erfindungsgemäßen Scrollvakuumpumpe ferner vorgesehen sein, dass
das bewegliche Spiralbauteil zusammen mit dem feststehenden Spiralbauteil zumindest
einen sich radial außen an den Kreisteil anschließenden und mit diesem verbundenen
weiteren kreisförmigen Kreisteil bilden, wobei sich der weitere Kreisteil von einem
Einlassende zu einem Auslassende erstreckt und durch einen Eingriff einer sich ausgehend
vom Orbiterträger erstreckenden weiteren kreisförmigen Kreiswand in eine im Statorträger
angeordnete weitere kreisförmige Kreisnut gebildet ist. Die wesentliche Pumpwirkung
der Scrollvakuumpumpe wird durch den Spiralteil bereitgestellt, wobei das vorhandene
eine Kreisteil unterstützend wirkt. Kreisteile sind jedoch deutlich weniger aufwändig
in der Herstellung, da die Elemente eines Kreisteils, insbesondere die Kreiswand und/oder
die Kreisnut, als Drehteile gefertigt werden können, im Gegensatz zur Spiralwand und/oder
Spiralnut, die aufwändig gefräst werden müssen. Durch das Vorsehen eines weiteren
Kreisteils kann somit die Pumpwirkung der damit ausgestatteten erfindungsgemäßen Scrollvakuumpumpe
verbessert werden, ohne den Herstellungsaufwand übermäßig zu steigern.
[0025] In einer weiteren Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Scrollvakuumpumpe kann
ferner vorgesehen sein, dass die Einlassenden und die Auslassenden des Kreisteils
und des weiteren Kreisteils jeweils verbunden sind und dadurch der Kreisteil und der
weitere Kreisteil parallel geschaltet sind, oder wobei das Auslassende des weiteren
Kreisteils mit dem Einlassende des Kreisteils verbunden ist und dadurch der Kreisteil
und der weitere Kreisteil seriell geschaltet sind. Durch eine Parallelschaltung der
Kreisteile kann insgesamt ein Pumpvolumen erhöht werden. Durch eine Seriellschaltung
wiederum kann eine durch das gesamte Pumpsystem erreichbare Kompression gesteigert
werden. Je nach Anforderung kann somit die erfindungsgemäße Scrollvakuumpumpe entsprechend
ausgebildet sein.
[0026] Es wird darauf hingewiesen, das bei einem Vorhandensein von mehreren weiteren Kreisteilen
auch Kombinationen aus Parallelschaltung und Seriellschaltung einzelner Kreisteile
möglich sind.
[0027] Weiter kann die erfindungsgemäße Scrollvakuumpumpe dahingehend ausgebildet sein,
dass in einem thermisch kalten Zustand des Pumpsystems in dem weiteren Kreisteil ein
minimaler radialer Abstand zwischen einer radialen Innenseite der weiteren Kreiswand
und einer radial inneren Innenwandung der weiteren Kreisnut kleiner ist als ein minimaler
radialer Abstand zwischen einer radialen Außenseite der weiteren Kreiswand und einer
radial äußeren Außenwandung der weiteren Kreisnut. Auch die Kreiswand des weiteren
Kreisteils erfährt zu Beginn des Betriebs eine Erwärmung, und folglich wird sich bis
zum Erreichen des temperaturstabilen Dauerbetriebs auch die radiale Position dieser
Kreiswand nach radial außen verschieben. In dieser Ausgestaltungsform sind die relativen
minimalen Abstände im weiteren Kreisteil zwischen der Kreiswand und der Innen- beziehungsweise
Außenwandung der Kreisnut analog zum bereits oben beschriebenen Kreisteil ausgebildet.
Sämtliche Vorteile, die voranstehend bezüglich dieser Ausgestaltung des Kreisteils
beschrieben wurden, können auch durch eine entsprechende Ausgestaltung des weiteren
Kreisteils für dieses weitere Kreisteil ermöglicht werden. Insbesondere kann erreicht
werden, Pumpverluste zu minimieren.
[0028] Ferner kann die erfindungsgemäße Scrollvakuumpumpe auch dadurch gekennzeichnet sein,
dass in einem thermisch kalten Zustand des Pumpsystems der minimale radiale Abstand
zwischen der Innenseite der Kreiswand und der Innenwandung der Kreisnut und der minimale
radiale Abstand zwischen der Innenseite der weiteren Kreiswand und der Innenwandung
der weiteren Kreisnut gleich sind. Wie voranstehend ausgeführt, kann der minimale
Abstand zwischen Kreiswand und Innenwandung der Kreisnut bei dem Kreisteil, der radial
anschließend an den Spiralteil angeordnet ist, derart gewählt sein, dass ein Anlaufen
der Kreiswand an der Innenwandung der Kreisnut vermieden werden kann. Der für diesen
Kreisteil eingestellte minimale Abstand ist somit genau ausreichend, um dieses Anlaufen
zu verhindern. Daher kann es vorteilhaft sein, auch den minimalen Abstand zwischen
Innenseite der Kreiswand und Innenwandung der Kreisnut im weiteren Kreisteil entsprechend
einzustellen, insbesondere auf denselben Wert. Aufwändige Versuchsreihen zum Ermitteln
des einzustellenden minimalen Abstands für den weiteren Kreisteil zum Verhindern eines
Anlaufens können so vermieden werden.
[0029] Auch kann die erfindungsgemäße Scrollvakuumpumpe dahingehend weitergebildet sein,
dass in einem thermisch kalten Zustand des Pumpsystems der minimale radiale Abstand
zwischen der Außenseite der Kreiswand und der Außenwandung der Kreisnut und der minimale
radiale Abstand zwischen der Außenseite der weiteren Kreiswand und der Außenwandung
der weiteren Kreisnut unterschiedlich sind.
[0030] In der zuvor beschriebene Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Scrollvakuumpumpe
sind die jeweils radial inneren Abstände zwischen den jeweiligen Innenseiten der Kreiswände
und den jeweiligen Innenwandungen der Kreisnuten gleich ausgebildet. Da sich die Kreisteile,
der zumindest eine Kreisteil und der weitere Kreisteil, auf verschiedenen radialen
Positionen befinden und somit einen unterschiedlichen Radius aufweisen, kann es jedoch
vorteilhaft sein, die gemäß obiger Formel zu erwartende unterschiedliche Änderung
der radialen Position der jeweiligen Kreiswand bei Erwärmung zu berücksichtigen, um
beispielsweise die bereits beschriebene Angleichung der minimalen Abstände zwischen
der jeweiligen Kreiswand und der Innen- beziehungsweise Außenwandung der jeweiligen
Kreisnut zu erreichen. Durch die in dieser Ausgestaltung vorgeschlagene Ausgestaltung
mit unterschiedlichen minimalen radialen Abständen zwischen der Außenseite der jeweiligen
Kreiswand und der Außenwandung der jeweiligen Kreisnut kann dies, alternativ oder
zusätzlich zu gleichen minimalen Abständen auf der radialen Innenseite der jeweiligen
Kreiswand, ermöglicht werden.
[0031] Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Scrollvakuumpumpe kann ferner vorgesehen
sein, dass in einem thermisch kalten Zustand des Pumpsystems der minimale radiale
Abstand zwischen der Außenseite der Kreiswand und der Außenwandung der Kreisnut kleiner
ist als der minimale radiale Abstand zwischen der Außenseite der weiteren Kreiswand
und der Außenwandung der weiteren Kreisnut. Der weitere Kreisteil ist radial außerhalb
des bereits vorhandenen Kreisteils angeordnet, weist also insbesondere einen größeren
Radius auf. Dies führt gemäß der oben angegebenen Formel zu einer größeren zu erwartenden
Änderung des Radius bei einem Kaltstart bis zum Erreichen des Dauerbetriebs. Durch
einen größeren minimalen Abstand im weiteren Kreisteil auf der radial äußeren Seite
der Kreiswand, also zwischen der radial äußeren Außenseite der Kreiswand und der radial
äußeren Außenwandung der Kreisnut, kann dies kompensiert werden, um dennoch eine Angleichung
der minimalen Abstände im weiteren Kreisteil radial innen und radial außen zwischen
der Kreiswand und der Innen- beziehungsweise Außenwandung der Kreisnut zu erhalten.
[0032] Auch kann ferner bei der erfindungsgemäßen Scrollvakuumpumpe vorgesehen sein, dass
in einem thermisch kalten Zustand des Pumpsystems im Kreisteil zwischen dem Einlassende
und dem Auslassende der minimale radiale Abstand zwischen der Innenseite der Kreiswand
und der Innenwandung der Kreisnut konstant ist, und/oder dass in einem thermisch kalten
Zustand des Pumpsystems in dem weiteren Kreisteil zwischen dem Einlassende und dem
Auslassende der minimale radiale Abstand zwischen der Innenseite der weiteren Kreiswand
und der Innenwandung der weiteren Kreisnut konstant ist.
[0033] Kreisteile weisen als kreisförmige Elemente einen jeweils konstanten Radius auf.
Daher ist gemäß der oben angegebenen Formel, eine gleichmäßige Temperatur vorausgesetzt,
auch eine über das gesamte jeweilige Kreisteil konstante Änderung der radialen Position
zu erwarten. Durch über eine gesamte Erstreckung der jeweiligen Kreiswand konstanten
minimalen Abstand zwischen einer Innenseite der Kreiswand und der Innenwandung der
entsprechenden Kreisnut kann dies berücksichtigt werden, da sich bei einer über die
gesamte Kreiswand gleiche radiale Positionsänderung im Ergebnis wieder ein konstanter
Wert für den jeweiligen minimalen Abstand einstellen wird.
[0034] Alternativ oder zusätzlich kann die erfindungsgemäße Scrollvakuumpumpe auch dahingehend
ausgebildet sein, das in einem thermisch kalten Zustand des Pumpsystems im Kreisteil
zwischen dem Einlassende und dem Auslassende der minimale radiale Abstand zwischen
der Außenseite der Kreiswand und der Außenwandung der Kreisnut konstant ist, und/oder
in einem thermisch kalten Zustand des Pumpsystems im weiteren Kreisteil zwischen dem
Einlassende und dem Auslassende der minimale radiale Abstand zwischen der Außenseite
der weiteren Kreiswand und der Außenwandung der weiteren Kreisnut konstant ist.
[0035] Die zuvor für die radial inneren minimalen Abstände in den Kreisteilen aufgezeigten
Überlegungen sind auch für die jeweils äußeren minimalen Abstände, also zwischen einer
radialen Außenseite der jeweiligen Kreiswand und einer radialen Außenwandung der entsprechenden
Kreisnut, gültig und entsprechend analog anwendbar. Auf für diese radial äußeren minimalen
Abstände kann durch einen über die gesamte Erstreckung der jeweiligen Kreiswand konstanten
minimalen Abstand erreicht werden, dass sich durch die über die gesamte Kreiswand
gleich erwartete radiale Positionsänderung im Ergebnis wieder ein konstanter Wert
für den jeweiligen minimalen Abstand einstellen wird.
[0036] Ferner kann bei der erfindungsgemäßen Scrollvakuumpumpe vorgesehen sein, dass eine
radiale Wandstärke der Spiralwand und/oder der Kreiswand und/oder der weiteren Kreiswand
konstant ist. Konstante Wandstärken sind mechanisch besonders einfach aufgebaut. Insbesondere
Kreiswände, aber auch Spiralwände, mit konstanten radialen Wandstärken sind ferner
auch besonders einfach herzustellen. Weiter ist insbesondere für Kreiswände, die im
thermisch kalten Zustand kontante minimale Abstände zu den jeweiligen Innen- beziehungsweise
Außenwandungen der entsprechenden Kreisnuten aufweisen, eine derartige konstante radiale
Wandstärke von Vorteil, da dadurch die Änderung der radialen Position der Kreiswand
bei der Erwärmung auf eine Dauerbetriebs-Temperatur nicht oder nur unwesentlich beeinflusst
wird. Mit Bezug auf die Spiralwand wird auf die oben bereits beschriebene Ausgestaltung
verwiesen, in der ein innerer radialer minimaler Abstand zwischen der Innenseite der
Spiralwand und einer Innenwandung der Spiralnut vom Einlassende des Spiralteils in
Richtung des Auslassendes des Spiralteils zunimmt. Da in dieser Ausgestaltung die
entlang der Erstreckung der Spiralwand unterschiedlich zu erwartenden radialen Positionsänderungen
bereits durch diese Änderung der minimalen Abstände kompensiert wird, kann auch für
die Spiralwand die mechanisch einfache Ausgestaltung mit konstanter radialer Wandstärke
gewählt werden.
[0037] Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsform kann die erfindungsgemäße Scrollvakuumpumpe
auch dadurch gekennzeichnet sein, dass die Innenseite und/oder die Außenseite der
Spiralwand und/oder der Kreiswand und/oder der weiteren Kreiswand mit zumindest einer
Beschichtung versehen sind. Beschichtungen können viele verschiedene Eigenschaften
aufweisen. Beispielsweise kann durch eine Beschichtung eine Reibung zwischen Bauteilen,
beispielsweise zwischen einer Spiralwand und einer zugehörigen Spiralnut, vermindert
werden. Auch eine Oberflächenhärte eines Bauteils kann durch eine entsprechende Beschichtung
verändert, insbesondere erhöht werden. Insgesamt kann eine Erhöhung einer Widerstandsfähigkeit
von Oberflächen gegenüber reaktiven Elementen durch eine Beschichtung erhöht werden,
wodurch beispielsweise ein Einsatz einer erfindungsgemäßen Scrollvakuumpumpe mit einem
reaktiven zu pumpenden Fluid ermöglicht werden kann.
[0038] Die Beschichtung kann einlagig oder mehrlagig ausgebildet sein. Mit anderen Worten,
die gesamte Beschichtung kann auch aus mehreren einzelnen Beschichtungen bestehen.
Bei mehrlagigen Beschichtungen können die einzelnen Lagen aus dem selben Beschichtungsmaterial
bestehen. Alternativ können auch zumindest zwei der verwendeten Beschichtungslagen
unterschiedliche Materialien aufweisen.
[0039] Gemäß einer ersten Weiterentwicklung kann bei der erfindungsgemäßen Scrollvakuumpumpe
ferner vorgesehen sein, dass eine Dicke der Beschichtung entlang einer umlaufenden
Erstreckung der Spiralwand und/oder der Kreiswand und/oder der weiteren Kreiswand
konstant ist. Eine Beschichtung mit einer konstanten Dicke stellt eine fertigungstechnisch
besonders einfache Art der Beschichtung dar. Die Beschichtung kann beispielsweise
durch ein gleichmäßiges Aufsprühen der Beschichtung auf die Innenseite und/oder die
Außenseite der Spiralwand beziehungsweise der Kreiswand erfolgen.
[0040] Alternativ oder zusätzlich kann die erfindungsgemäßen Scrollvakuumpumpe auch dahingehend
weitergebildet sein, dass eine Dicke der Beschichtung entlang einer umlaufenden Erstreckung
der Spiralwand und/oder der Kreiswand und/oder der weiteren Kreiswand variabel ist.
Wie voranstehend bereits mehrfach erläutert kann es sinnvoll und/oder nötig sein,
einen inneren oder äußeren minimalen Abstand zwischen der Spiralwand und der entsprechenden
Wandung der Spiralnut beziehungsweise zwischen der Kreiswand und der entsprechenden
Wandung der Kreisnut einzustellen. Eine Beschichtung mit einer variablen Dicke bietet
hierbei insbesondere zwei Möglichkeiten, einen derartigen minimalen Abstand zu beeinflussen.
Zum einen kann die variable Dicke der Beschichtung eingesetzt werden, um Ungenauigkeiten
beim Einstellen der minimalen Abstände zu kompensieren, die beispielsweise während
der mechanischen Fertigung der Bauelemente, insbesondere zum Beispiel der Spiralwand
oder einer der Kreiswände, entstanden sind. Zum anderen kann die variable Dicke der
Beschichtung aber auch eingesetzt werden, diese Einstellung eines minimalen Abstands
erstmalig vorzunehmen. Zum Erzeugen einer derartigen variablen Dicke können verschiedene
Methoden verwendet werden. Ohne Einschränkung kann beispielsweise ein Bereich einer
Spiralwand, in der eine dickere Beschichtung gewünscht ist, mehrmals beschichtet werden,
oder zum Beispiel auch bei einer Sprühbeschichtung eine Vorschubgeschwindigkeit eines
Sprühkopfes für diese Bereiche vermindert werden.
[0041] Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben. Es zeigen jeweils schematisch:
- Fig. 1
- ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Scrollvakuumpumpe in einer Schnittansicht,
- Fig. 2
- eine Schnittansicht eines Pumpsystems einer erfindungsgemäßen Scrollvakuumpumpe, und
- Fig. 3
- eine schematische Darstellung zur Erläuterung minimalen Abstände im Spiralteil und
in zwei Kreisteilen.
[0042] Fig. 1, 2 zeigen schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Scrollvakuumpumpe
10. In Fig. 1 ist ein Schnittbild einer gesamten Scrollvakuumpumpe 10 abgebildet,
in Fig. 2 eine Schnittansicht eines Pumpsystems 20 der erfindungsgemäßen Scrollvakuumpumpe
10 aus Fig. 1. Im Folgenden werden beide Fig. 1, 2 gemeinsam beschrieben, wobei auf
die verschiedenen Darstellungen gesondert eingegangen wird.
[0043] Die in Fig. 1 abgebildete Scrollvakuumpumpe 10 umfasst, wie im Wesentlichen alle
Scrollvakuumpumpen 10, ein Pumpsystem 20 mit einem feststehenden Spiralbauteil 30
und einem beweglichen Spiralbauteil 40, die während des Betriebs pumpwirksam zusammenwirken.
Ferner umfasst die Scrollvakuumpumpe 10 eine im Betrieb um eine Drehachse rotierende
Antriebswelle 22 mit einem Exzenterabschnitt 24 zum Antreiben des beweglichen Spiralbauteils
40. Ferner ist die abgebildete Scrollvakuumpumpe 10 mit einem elektrischen Antriebsmotor
26 versehen, der dazu dient, die Antriebswelle 22 in Rotation um die Drehachse zu
versetzen.
[0044] Am vorderen Ende eines Pumpengehäuses 28 der Scrollvakuumpumpe 10 befindet sich das
Pumpsystem 20 mit dem feststehenden Spiralbauteil 30 und dem beweglichen Spiralbauteil
40. Das auch als Spiralgehäuse bezeichnete feststehende Spiralbauteil 30 ist auf das
vordere Ende des Pumpengehäuses 28 stirnseitig aufgeschraubt und von einer ebenfalls
am Pumpengehäuse 28 angebrachten Haube umgeben.
[0045] Das bewegliche Spiralbauteil 40 umfasst einen Orbiterträger 42, das feststehende
Spiralbauteil 30 einen Statorträger 32. In der dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Scrollvakuumpumpe 10 gehen vom Orbiterträger 42 eine Spiralwand 110, eine Kreiswand
210 sowie eine weitere Kreiswand 310 aus, die in entsprechende Nuten, insbesondere
eine Spiralnut 120, eine Kreisnut 220 sowie eine weitere Kreisnut 320, eingreifen,
die im Statorträger 32 angeordnet sind.
[0046] Dadurch werden ein radial mittiger Spiralteil 100 sowie zwei radial außen anschließende
Kreisteile 200, 300 gebildet, siehe insbesondere Fig. 2. Die beiden Kreisteile 200,
300 sind durch eine Verbindung ihrer Einlassenden 202, 302 und weiter ihrer Auslassenden
204, 304 parallel geschaltet. Weiter sind die Auslassenden 204, 304 der Kreisteile
mit dem Einlassende 102 des Spiralteils 100 verbunden (nicht dargestellt).
[0047] Zwischen den jeweiligen Wänden 110, 210, 310 und Wandungen 122, 124, 222, 224, 322,
324 der Nuten 120, 220, 320 (vgl. Fig. 3) bilden sich sichelförmige Volumina oder
Taschen. Durch die durch den Exzenterabschnitt 24 hervorgerufene wobbelnde Bewegung
des Orbiterträgers 42 relativ zum Statorträger 32 bewegen sich diese Volumina beziehungsweise
Taschen in den Kreisteilen 200, 300 und im Spiralteil 100, wodurch als Ergebnis ein
zu förderndes Fluid, zumeist ein Gas, vom Einlassende 202, 302 der Kreisteile 200,
300 zu deren Auslassende 204, 304, weiter zum Einlassende 102 des Spiralteils 100
und letztendlich zu dessen Auslassende 104 gefördert wird.
[0048] Weiter können die Spiralwand 110, die Kreiswand 210 und/oder die weitere Kreiswand
310 eine Beschichtung 50 aufweisen, insbesondere auf der jeweiligen Innenseite 114,
214, 314 oder Außenseite 116, 216, 316 (vgl. Fig. 3). Durch eine derartige Beschichtung
50 kann beispielsweise eine Reibung im Pumpsystem 20 verringert, und/oder eine Widerstandsfähigkeit
insbesondere der Wände 110, 210, 310 gegenüber reaktiven oder aggressiven Gasen erhöht
werden. Die Beschichtung 50 kann ein oder mehrlagig ausgeführt sein, aus einem oder
mehreren Materialien. Eine Dicke der Beschichtung kann homogen oder variabel sein,
wobei letzteres auch für eine Einstellung von minimalen Abständen 130, 132, 134, 136,
230, 323, 330, 332 (vgl. Fig. 3) herangezogen werden kann.
[0049] In Fig. 3 sind für die in Fig. 1, 2 gezeigte Scrollvakuumpumpe 10 der Spiralteil
100 (Abbildung A), der Kreisteil 200 (Abbildung B) sowie der weitere Kreisteil 300
(Abbildung C) dargestellt, jeweils entlang ihrer Erstreckung zwischen den Einlassenden
102, 202, 302 (jeweils rechts in den Abbildungen) und ihren Auslassenden 104, 204,
304 (in den Abbildungen links). Die gewählte Darstellung zeigt für jede Position entlang
dieser Erstreckung jeweils die minimal möglichen Abstände 130, 132, 134, 136, 230,
232, 330, 323, die bei einer entsprechenden relativen Positionierung des Orbiterträgers
42 zum Statorträger 32 (vgl. Fig. 1, 2) eingenommen werden können. Es ist also nicht
eine Abwicklung einer speziellen Positionierung beispielsweise der Kreiswand 210 in
der Kreisnut 220 gezeigt, da diese Darstellung eine Oszillation der Abstände der Kreiswand
210 zu den Wandungen 222, 224 der Kreisnut 220 zeigen würde, wodurch die zuvor beschriebenen
Taschen gebildet werden.
[0050] Die gezeigten Abstände 130, 132, 134, 136, 230, 232, 330, 332 sind für einen Zustand
der Scrollvakuumpumpe 10 in einem thermisch kalten Zustand gezeigt. Mit anderen Worten,
es sind die Werte, die am Anfang eines Kaltstarts der Scrollvakuumpumpe 10 vorliegen.
Durch die beim Betrieb auftretende Erwärmung werden die jeweiligen Wände 110, 210,
310 nach radial außen versetzt, jeweils umso mehr je weiter sie von einem Zentrum
entfernt sind.
[0051] Abbildung A ist deutlich entnehmbar, dass im Spiralteil 100 der radial inneren minimale
Abstand 130 am Einlassende 102 einen geringeren Wert aufweist wie der der radial innere
minimale Abstand 134 am Auslassende 102. Beide Abstände 130, 134 sind zwischen einer
Innenseite 114 der Spiralwand 110 und einer radial inneren Innenwandung 122 der Spiralnut
120 definiert. Umgekehrt nimmt gleichzeitig ein radial äußerer minimaler Abstand 132,
136, festgelegt zwischen einer Außenseite 116 der Spiralwand 110 und einer radial
äußeren Außenwandung 124 der Spiralnut 120, vom Einlassende 102 hin zum Auslassende
104 ab. Beide Änderungen berücksichtigen, dass das Auslassende 104 des Spiralteils
100 bevorzugt mittig im Pumpsystem 20 angeordnet ist, und das Einlassende 102 entsprechend
radial weiter außen (vgl. Fig. 2). Im Dauerbetrieb der Scrollvakuumpumpe 10, also
nach dem Temperaturanstieg bei dann konstanter Temperatur, ergeben sich bevorzugt
konstanten innere minimale Abstände 130, 134 und äußere minimale Abstände 132, 136.
[0052] Abbildungen B, C zeigen jeweils die Situation für die Kreisteile 200, 300. Im Gegensatz
zum Spiralteil 100 (Abbildung A) befinden sich die Kreiswände 210, 310 im Wesentlichen
auf einem konstanten Radius. Aus diesem Grund sind die Werte der minimalen inneren
Abstände 230, 330, jeweils ermittelt analog zum Spiralteil 100 zwischen einer Innenseite
214, 314 der jeweiligen Kreiswand 210, 310 und einer radial inneren Innenwandung 222,
322 der jeweiligen Kreisnut 220, 320, am jeweiligen Einlassende 202, 302 und am jeweiligen
Auslassende 204, 304 identisch. Gleiches gilt für die Werte der minimalen äußeren
Abstände 232, 332. Auch diese sind, erneut analog zum Spiralteil, zwischen einer Außenseite
216, 316 der jeweiligen Kreiswand 210, 310 und einer radial äußeren Außenwandung 224,
324 der jeweiligen Kreisnut 220, 320 definiert.
[0053] Bevorzugt können der radial innere minimale Abstand 230 des radial innenliegenden
Kreisteils 200 (vgl. Fig. 2) und der radial innere minimale Abstand 330 des weiteren
Kreisteils 300 einen gleichen Wert annehmen.
[0054] Insbesondere kann hierbei vorgesehen sein, dass der radial innere minimale Abstand
230 des radial innenliegenden Kreisteils 200 an dessen Auslassende 204 größer ist,
als ein radial innerer minimaler Abstand 130 des Spiralteils 100.
[0055] Um die radiale Position des weiteren Kreisteils 300 außerhalb des radial inneren
Kreisteils 200 zu berücksichtigen, kann der radial äußere minimale Abstand 232 des
Kreisteils 200 kleiner sein als der radial äußere minimale Abstand 332 des weiteren
Kreisteils 300.
[0056] Zusammenfassend sind die Werte der minimalen Abstände 130, 132, 134, 136, 230, 232,
330, 332 derart gewählt, dass sie eine relative Änderung bei Temperaturanstieg der
jeweiligen Wände 110, 210, 310 kompensieren. Gleichzeitig sind sie nicht zu klein
gewählt, um ein Anlaufen der Wände 110, 210, 310 in den entsprechenden Nuten 120,
220, 320 bei einem Kaltstart zu verhindern.
Bezugszeichenliste
[0057]
- 10
- Scrollvakuumpumpe
- 20
- Pumpsystem
- 22
- Antriebswelle
- 24
- Exzenterabschnitt
- 26
- Antriebsmotor
- 28
- Pumpengehäuse
- 30
- feststehendes Spiralbauteil
- 32
- Statorträger
- 40
- bewegliches Spiralbauteil
- 42
- Orbiterträger
- 50
- Beschichtung
- 100
- Spiralteil
- 102
- Einlassende
- 104
- Auslassende
- 110
- Spiralwand
- 112
- Wandstärke
- 114
- Innenseite
- 116
- Außenseite
- 120
- Spiralnut
- 122
- Innenwandung
- 124
- Außenwandung
- 130
- radial innerer minimaler Abstand (Einlassende)
- 132
- radial äußerer minimaler Abstand (Einlassende
- 134
- radial innerer minimaler Abstand (Auslassende)
- 136
- radial äußerer minimaler Abstand (Auslassende)
- 200
- Kreisteil
- 202
- Einlassende
- 204
- Auslassende
- 210
- Kreiswand
- 212
- Wandstärke
- 214
- Innenseite
- 216
- Außenseite
- 220
- Kreisnut
- 222
- Innenwandung
- 224
- Außenwandung
- 230
- radial innerer minimaler Abstand
- 232
- radial äußerer minimaler Abstand
- 300
- weiterer Kreisteil
- 302
- Einlassende
- 304
- Auslassende
- 310
- weitere Kreiswand
- 312
- Wandstärke
- 314
- Innenseite
- 316
- Außenseite
- 320
- weitere Kreisnut
- 322
- Innenwandung
- 324
- Außenwandung
- 330
- radial innerer minimaler Abstand
- 332
- radial äußerer minimaler Abstand
1. Scrollvakuumpumpe (10) mit
- einem Pumpsystem (20), das ein feststehendes Spiralbauteil (30) und ein mit diesem
pumpwirksam zusammenwirkendes bewegliches Spiralbauteil (40) umfasst,
- einer im Betrieb um eine Drehachse rotierenden Antriebswelle (22) mit einem Exzenterabschnitt
(24) zum Antreiben des beweglichen Spiralbauteils (40), und
- einem elektrischen Antriebsmotor (24) für die Antriebswelle (22), wobei das bewegliche
Spiralbauteil (40) zusammen mit dem feststehenden Spiralbauteil (30) einen kreisförmigen
Kreisteil (200) und einen radial innen an den Kreisteil (200) anschließenden spiralförmigen
Spiralteil (100) bildet, wobei sich der Kreisteil (200) und der Spiralteil (100) jeweils
von einem Einlassende (202, 102) zu einem Auslassende (204, 104) erstrecken und wobei
das Auslassende (204) des Kreisteils (200) mit dem Einlassende (102) des Spiralteils
(100) verbunden ist,
wobei das bewegliche Spiralbauteil (40) einen mit der Antriebswelle (22) zusammenwirkenden
Orbiterträger (42) und das feststehende Spiralbauteil (30) einen Statorträger (32)
aufweist, wobei der Spiralteil (100) durch einen Eingriff einer sich ausgehend vom
Orbiterträger (42) erstreckenden spiralförmigen Spiralwand (110) in eine im Statorträger
(32) angeordnete spiralförmige Spiralnut (120) gebildet ist, und ferner der Kreisteil
(200) durch einen Eingriff einer sich ausgehend vom Orbiterträger (42) erstreckenden
kreisförmigen Kreiswand (210) in eine im Statorträger (32) angeordnete kreisförmige
Kreisnut (220) gebildet ist,
und wobei in einem thermisch kalten Zustand des Pumpsystems (20) ein minimaler radialer
Abstand (230) zwischen einer radial inneren Innenseite (214) der Kreiswand (210) und
einer radial inneren Innenwandung (222) der Kreisnut (220) kleiner ist als ein minimaler
radialer Abstand (232) zwischen einer radial äußeren Außenseite (214) der Kreiswand
(210) und einer radial äußeren Außenwandung (224) der Kreisnut (220).
2. Scrollvakuumpumpe (10) nach Anspruch 1,
wobei in einem thermisch kalten Zustand des Pumpsystems (20) ein minimaler radialer
Abstand (130) zwischen der Innenseite (114) der Spiralwand (110) und der Innenwandung
(122) der Spiralnut (120) am Einlassende (102) des Spiralteils (100) kleiner ist als
ein minimaler radialer Abstand (230) zwischen der Innenseite (214) der Kreiswand (210)
und der Innenwandung (222) der Kreisnut (220) am Auslassende (204) des Kreisteils
(200).
3. Scrollvakuumpumpe (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in einem thermisch
kalten Zustand des Pumpsystems (20) der minimale radiale Abstand (130, 134) zwischen
der Innenseite (114) der Spiralwand (110) und der Innenwandung (122) der Spiralnut
(120) im Spiralteil (100) vom Einlassende (102) hin zum Auslassende (104) zunimmt.
4. Scrollvakuumpumpe (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das bewegliche
Spiralbauteil (40) zusammen mit dem feststehenden Spiralbauteil (30) zumindest einen
sich radial außen an den Kreisteil (200) anschließenden und mit diesem verbundenen
weiteren kreisförmigen Kreisteil (300) bilden, wobei sich der weitere Kreisteil (300)
von einem Einlassende (302) zu einem Auslassende (304) erstreckt und durch einen Eingriff
einer sich ausgehend vom Orbiterträger (42) erstreckenden weiteren kreisförmigen Kreiswand
(310) in eine im Statorträger (32) angeordnete weitere kreisförmige Kreisnut (320)
gebildet ist.
5. Scrollvakuumpumpe (10) nach Anspruch 4,
wobei die Einlassenden (202, 302) und die Auslassenden (204, 304) des Kreisteils (200)
und des weiteren Kreisteils (300) jeweils verbunden sind und dadurch der Kreisteil
(200) und der weitere Kreisteil (300) parallel geschaltet sind, oder
wobei das Auslassende (304) des weiteren Kreisteils (300) mit dem Einlassende (202)
des Kreisteils (200) verbunden ist und dadurch der Kreisteil (200) und der weitere
Kreisteil (300) seriell geschaltet sind.
6. Scrollvakuumpumpe (10) nach Anspruch 4 oder 5,
wobei in einem thermisch kalten Zustand des Pumpsystems (20) in dem weiteren Kreisteil
(300) ein minimaler radialer Abstand (330) zwischen einer radialen Innenseite (314)
der weiteren Kreiswand (310) und einer radial inneren Innenwandung (322) der weiteren
Kreisnut (320) kleiner ist als ein minimaler radialer Abstand (332) zwischen einer
radialen Außenseite (314) der weiteren Kreiswand (310) und einer radial äußeren Außenwandung
(324) der weiteren Kreisnut (320).
7. Scrollvakuumpumpe (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche 4 bis 6, wobei in einem
thermisch kalten Zustand des Pumpsystems (20) der minimale radiale Abstand (230) zwischen
der Innenseite (214) der Kreiswand (210) und der Innenwandung (222) der Kreisnut (220)
und der minimale radiale Abstand ( (330) zwischen der Innenseite (314) der weiteren
Kreiswand (310) und der Innenwandung (322) der weiteren Kreisnut (320) gleich sind.
8. Scrollvakuumpumpe (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche 4 bis 6, wobei in einem
thermisch kalten Zustand des Pumpsystems (20) der minimale radiale Abstand (232) zwischen
der Außenseite (214) der Kreiswand (210) und der Außenwandung (224) der Kreisnut (220)
und der minimale radiale Abstand (332) zwischen der Außenseite (314) der weiteren
Kreiswand (310) und der Außenwandung (324) der weiteren Kreisnut (320) unterschiedlich
sind.
9. Scrollvakuumpumpe (10) nach Anspruch 8,
wobei in einem thermisch kalten Zustand des Pumpsystems (20) der minimale radiale
Abstand (232) zwischen der Außenseite (214) der Kreiswand (210) und der Außenwandung
(224) der Kreisnut (220) kleiner ist als der minimale radiale Abstand (332) zwischen
der Außenseite (314) der weiteren Kreiswand (310) und der Außenwandung (324) der weiteren
Kreisnut (320).
10. Scrollvakuumpumpe (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei in einem thermisch kalten Zustand des Pumpsystems (20) im Kreisteil (200) zwischen
dem Einlassende (202) und dem Auslassende (204) der minimale radiale Abstand (230)
zwischen der Innenseite (214) der Kreiswand (210) und der Innenwandung (222) der Kreisnut
(220) konstant ist, und/oder
dass in einem thermisch kalten Zustand des Pumpsystems (20) in dem weiteren Kreisteil
(300) zwischen dem Einlassende (302) und dem Auslassende (304) der minimale radiale
Abstand (330) zwischen der Innenseite (314) der weiteren Kreiswand (310) und der Innenwandung
(322) der weiteren Kreisnut (320) konstant ist.
11. Scrollvakuumpumpe (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei in einem thermisch kalten Zustand des Pumpsystems (20) im Kreisteil (200) zwischen
dem Einlassende (202) und dem Auslassende (204) der minimale radiale Abstand (232)
zwischen der Außenseite (214) der Kreiswand (210) und der Außenwandung (224) der Kreisnut
(220) konstant ist, und/oder
in einem thermisch kalten Zustand des Pumpsystems (20) im weiteren Kreisteil (300)
zwischen dem Einlassende (302) und dem Auslassende (304) der minimale radiale Abstand
(332) zwischen der Außenseite (314) der weiteren Kreiswand (310) und der Außenwandung
(324) der weiteren Kreisnut (320) konstant ist.
12. Scrollvakuumpumpe (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine radiale Wandstärke
(112, 212, 312) der Spiralwand (110) und/oder der Kreiswand (210) und/oder der weiteren
Kreiswand (310) konstant ist.
13. Scrollvakuumpumpe (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Innenseite
(114, 214, 314) und/oder die Außenseite (114, 214, 314) der Spiralwand (110) und/oder
der Kreiswand (210) und/oder der weiteren Kreiswand (310) mit zumindest einer Beschichtung
(50) versehen sind.
14. Scrollvakuumpumpe (10) nach Anspruch 13,
wobei eine Dicke der Beschichtung (50) entlang einer umlaufenden Erstreckung der Spiralwand
(110) und/oder der Kreiswand (210) und/oder der weiteren Kreiswand (310) konstant
ist.
15. Scrollvakuumpumpe (10) nach Anspruch 13 oder 14,
wobei eine Dicke der Beschichtung (50) entlang einer umlaufenden Erstreckung der Spiralwand
(110) und/oder der Kreiswand (210) und/oder der weiteren Kreiswand (310) variabel
ist.