TROCKENLAUFENDE ZWEIWELLENVAKUUMPUMPE

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine trockenlaufende Zweiwellenvakuumpumpe mit mindestens einem Schöpfraum, mit einem im Schöpfraum befindlichen, von den Wellen getragenen Rotorpaar, mit einem Getriebegehäuse, das einer der beiden Stirnseiten des Schöpfraumes zugeordnet ist, sowie mit Lagerungen, die sich im dem Schöpfraum zugewandten Wandungsabschnitt des Getriebegehäuses befinden und die die beiden Wellen, die diesen Wandungsabschnitt durchsetzen, abstützen.

[0002] "Trockenlaufende" Vakuumpumpen sind Pumpen, deren Schöpfräume keine Schmier- und/oder Dichtmittel enthalten. Ihr Vorteil liegt darin, daß sie vollständig kohlenwasserstoffreie Vakua erzeugen können. Auf die Schmierung der Lagerungen der Wellen, die die in den Schöpfräumen rotierenden Kolben tragen, kann jedoch nicht verzichtet werden. Bei trockenlaufenden Pumpen besteht deshalb die Notwendigkeit, eine wirksame Trennung der Lagerräume von den Schöpfräumen zu gewährleisten. Auf der einen Seite der Pumpe erstrecken sich die Wellen bis in das Getriebegehäuse, in welchem sich ein die Rotorbewegung synchronisierendes Getriebe befindet. Auch die Abdichtung des Öl enthaltenden Getrieberaums vom benachbarten Schöpfraum muß sichergestellt sein.

[0003] Wegen ihrer besonderen Eigenschaft, kohlenwasserstoffreie Vakua erzeugen zu können, werden trockenlaufende Zweiwellenvakuumpumpen häufig in der Halbleiterindustrie eingesetzt, und zwar bei Anlagen, in denen unter Vakuum Ätz- oder Beschichtungsprozesse ablaufen. Die bei diesen Prozessen eingesetzten oder entstehenden Gase sind vielfach giftig. Wartungs- oder Service-Arbeiten werden deshalb durch eine Dekontamination der kontaminierten Teile der Pumpe maßgeblich erschwert.

[0004] Aus der EP-A-290 662 ist eine Zweiwellenvakuumpumpe der eingangs erwähnten Art bekannt. Das an den auslaßseitigen Schöpfraum angrenzende Getriebegehäuse hat gleichzeitig die Funktion eines Lagerschildes. Dadurch sind Kontaminationen von Teilen des Getriebegehäuses unvermeidbar. Vor der Durchführung von Montagearbeiten an der Pumpe müssen deshalb auch diese Teile des Getriebegehäuses dekontaminiert werden, was den Wartungsaufwand zusätzlich erhöht.

[0005] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zweiwellenvakuumpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine sichere Trennung zwischen dem Getrieberaum und dem angrenzenden Schöpfraum gewährleistet ist und bei der außerdem Wartungs- und Montagearbeiten wesentlich einfacher durchgeführt werden können.

[0006] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen dem Getriebegehäuse und dem benachbarten Schöpfraum eine von den Wellen durchsetzte, die seitlich herausgeführte Auspuffleitung aufnehmende, von der Wandung des Getriebegehäuses lösbare Zwischenscheibe vorgesehen ist. Bei dieser Lösung können zwischen den Wellen und der erfindungsgemäßen Zwischenscheibe zusätzliche Mittel zur Trennung des Getrieberaumes vom angrenzenden Schöpfraum vorgesehen sein. Zweckmäßig sind die Wellen in diesem Bereich mit Buchsen, vorzugsweise Kolbenringbuchsen, ausgerüstet. Ein weiterer wesentlicher Vorteil bezieht sich auf den Einsatz der erfindungsgemäßen Pumpe bei giftigen Medien. Bedingt durch die Zwischenplatte ist der kontaminierte Teil der Pumpe eindeutig definierbar und trennbar von einem nicht kontaminierten Bereich.

[0007] Pumpen der erfindungsgemäßen Art, vorzugsweise mit vertikal angeordneten Wellen, sind üblicherweise scheibenweise aufgebaut. Bei der Montage wird mit dem Getriebegehäuse, den Zahnrädern, Wellen und getriebeseitigen Lagerungen begonnen. Diese Arbeiten erfordern eine hohe Sorgfalt und sind deshalb langwierig. Danach werden die die Schöpfräume bildenden Bauteile und Rotoren nacheinander über die Wellen geschoben und müssen dann nur noch verspannt werden. Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Zwischenscheibe ist sichergestellt, daß der montageaufwendige Bereich der Pumpe, nämlich das Getriebegehäuse, nicht zum kontaminierten Bereich gehört. Der kontaminierte Bereich ist auf die einfach zu demontierenden bzw. montierenden Teile begrenzt. Nach der Demontage der kontaminierten Teile sind die Verschleißteile (Lager, Wellendichtring) in einfacher Weise erreichbar. Das Getriebegehäuse als aufwendig montierbares Bauteil ist sowohl vor Verunreinigungen als auch vor Verechleiß geschützt. Insgesamt ergibt sich durch die Erfindung eine große Erleichterung und Vereinfachung von Serviceprozeduren.

[0008] Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden. Es zeigen

Figur 1

eine Zweiwellenvakuumpumpe mit einer Zwischenscheibe nach der Erfindung und

Figur 2

einen vergrößerten Ausschnitt eines Abschnittes der Welle im Bereich des Getrieberaumes und des angrenzenden Schöpfraumes.

[0009] Bei der in Figur 1 dargestellten Pumpe handelt es sich um eine dreistufige Vakuumpumpe 1 mit zwei Wellen 2 und 3 sowie drei Rotorpaaren 4, 5 bzw. 6, 7 bzw. 8, 9. Die axiale Länge der Rotoren nimmt von der Saugseite zur Druckseite ab. Die Drehkolben sind vom Klauentyp (Northey, vgl. beispielsweise die Eu-A- 290 662) und rotieren in den Schöpfräumen 11, 12, 13, welche von den Schilden 14 bis 17 und den Gehäuseringen 18 bis 20 gebildet werden. Der Schild 17 wird gebildet von dem Wandungsabschnitt des Getriebegehäuses 21, welcher dem auslaßseitigen Schöpfraum 13 zugeordnet ist.

[0010] Die Wellen 2, 3 sind vertikal angeordnet. Dieses gilt ebenfalls für den neben dem Pumpengehäuse angeordneten Antriebsmotor 22. Unterhalb des unteren Lagerschildes 17 sind die Wellen 2, 3 mit Zahnrädern 23, 24 gleichen Durchmessers ausgerüstet, welche der Synchronisation der Bewegung der Rotorpaare 4, 5 bzw. 6, 7 bzw. 8, 9 dienen. Auch der Antriebsmotor 22 weist an seiner Unterseite ein Zahnrad 25 auf. Die Antriebsverbindung wird hergestellt durch ein weiteres Zahnrad 26, das mit den Zahnrädern 24 und 25 in Eingriff steht.

[0011] Im oberen Lagerschild 14 und in der Wandung 17 des Getriebege- häuses 21 stützen sich die Wellen 2, 3 über Wälzlager 27 ab. Der obere Lagerschild 14 ist mit einem horizontal angeordneten Anschlußflansch 28 ausgerüstet, welcher den Einlaß 29 der Pumpe bildet. Der Einlaßkanal 31 mündet stirnseitig (Öffnung 32) in den Schöpfraum 11 der ersten Stufe. Die stirnseitig angeordnete Auslaßöffnung der ersten Stufe ist mit 33 bezeichnet und führt in den Verbindungskanal 34. Der im Schild 15 befindliche Verbindungskanal 34 steht mit der Einlaßöffnung 35 der zweiten Stufe in Verbindung. Der Lagerschild 16 ist entsprechend gestaltet. Unterhalb der untersten (dritten) Pumpstufe befindet sich der Auslaß 36, der mit der stirnseitigen Auslaßöffnung 37 in Verbindung steht.

[0012] Unterhalb des aus Pumpengehäuse und Motor bestehenden Systems befindet sich das Getriebegehäuse 21, das den Öl enthaltenden Raum 40 und die Oelwanne 41 umfaßt. In das Getriebegehäuse 21 hinein ragt eine mit der Welle 2 verbundene Ölpumpe 42. Von der Ölpumpe aus erstrecken sich im einzelnen nicht dargestellt Schmiermittelkanäle zu den Stellen der Pumpe (Lager, Eingriffe der Zahnräder 23 bis 26, Simmerringe oder dergleichen), welche einer Ölschmierung bedürfen. Die Lagerungen 27 im Bereich der oberen Wellenenden sind vorzugsweise fettgeschmiert.

[0013] Das dargestellte Ausführungsbeispiel der dreistufigen Zweiwellenvakuumpumpe ist wassergekühlt. Dazu sind in den Seitenschilden 14 und im Getriebegehäuse 21 17 Kühlwasserkanäle 43 und 44 vorgesehen. Kühlwassereinlaß und -auslaß sind mit 45 und 46 bezeichnet. Der Kühlwassereinlaß 45 ist an der untersten Stelle des Kanalsystems 43, 44 angeordnet, so daß ein einfacher Kühlwasserablaß möglich und eine vollständige Entleerung sichergestellt sind.

[0014] Die dargestellte Pumpe ist in der erfindungsgemäßen Weise mit einer Zwischenscheibe 51 ausgerüstet, welche das Getriebegehäuse 21 von den übrigen, die Schöpfräume 11 bis 13 bildenden Bauteilen trennt. Die Zwischenscheibe 51 ist lösbar am Getriebegehäuse 1 befestigt und bildet selbst einen den Schöpfraum 13 begrenzenden Wandungsabschnitt. Sie nimmt die von der stirnseitigen Auslaßöffnung 37 seitlich nach außen geführte Auspuffleitung 52 auf. Nach der - einfach durchzuführenden - Demontage der die Schöpfräume 11 bis 13 bildenden Bauteile (einschließlich Zwischenscheibe 51), welche im Falle des Einsatzes der Pumpe bei giftigen Fördermedien kontaminiert sind, sind alle zu dekontaminierenden Teile demontiert. Eine Dekontaminierung des montageaufwendigen Getriebegehäuses 21 kann deshalb bei Servicearbeiten entfallen. Die Lagerungen 27 und auch ein üblicherweise vorhandener, jeder der Wellen zugeordneter Radialwellendichtring 53 befinden sich - wie beim Stand der Technik - im Wandungsabschnitt 17 des Getriebegehäuses 21. Nach der Demontage der Zwischenscheibe 51 sind diese Bauteile für Wartungsarbeiten frei zugänglich.

[0015] Figur 2 zeigt vergrößert einen Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße Pumpe 1 im Bereich des Durchtritts der Wellen 2, 3 (nur eine ist sichtbar) durch den Lagerschild 16, den auslaßseitigen Schöpfraum 13, die Zwischenscheibe 51 und den Wandungsabschnitt 17 des Getriebegehäuses 21. Zur dichten gegenseitigen Trennung der jeweils benachbarten Räume (Schöpfräume bzw. Getrieberaum) sind den Wellen mitrotierenden Buchsen 54 zugeordnet, die auf ihrer Außenseite ringförmige Vertiefungen 55 aufweisen. In den Vertiefungen 55 befinden sich ruhende Kolbenringe 56, die gemeinsam mit den Vertiefungen 55 Labyrinthdichtungen bilden.

[0016] Die Wellen 2, 3 stützen sich mit einer Durchmessererweiterung 57 auf den Lagern 27 ab. An diese Durchmessererweiterung 57 schließt sich nach oben eine Laufbuchse 58 für den Radialwellendichtring 53 an. Dieser stützt sich außen in einem Ringprofilbauteil 59 ab, das in den Wandungsabschnitt 17 des Getriebegehäuses 21 eingelassen und daran befestigt ist. Zwischen der Laufbuchse 58 und der Kolbenringbuchse 54, also oberhalb des Raldialwellendichtringes 53, ist noch eine Schleuderscheibe 61 angeordnet, die den Radialwellendichtring 53 vor eventuell herabfallenden Staubpartikeln schützt.

[0017] In Höhe der Schleuderscheibe 61, die sich im Grenzbereich zwischen Zwischenscheibe 51 und Wandungsabschnitt 17 befindet, mündet eine Sperrgasleitung 62, welche durch die Zwischenscheibe 51 hindurchgeführt ist, also durch ein gußtechnisch einfaches Bauteil. Infolge der Sperrgaszufuhr an dieser Stelle ist die darüber befindliche Labyrinthdichtung ständig in Richtung Schöpfraum 13 gasdurchströmt, so daß giftige Fördermedien nicht in umgekehrter Richtung strömen können. Beim Stand der Technik war es erforderlich, gegebenenfalls notwendige Inertgasleitungen in fertigungstechnisch aufwendiger Weise durch die Kühlkanäle im Getriebegehäuse zu führen.

[0018] Bei vielen Applikationen von Pumpen der hier betroffenen Art ist es günstig, wenn die Schöpfraumbegrenzungswandungen während des Betriebs möglichst heiß sind. Diesem Ziel sind beim Stand der Technik dadurch, daß das Getriebegehäuse gekühlt ist, Grenzen gesetzt. Infolge der erfindungsgemäßen Zwischenscheibe 51 ist es jedoch möglich, das Getriebegehäuse von den Schöpfräumen auch thermisch weitestgehend zu entkoppeln. Dieses kann dadurch geschehen, daß die Zwischenscheibe aus schlecht wärmeleitendem Material (z.B. Grauguß, Edelstahl o.dgl.) besteht und/oder daß Maßnahmen (Spalte oder ähnliches) getroffen sind, die die Kontaktflächen zwischen der Zwischenscheibe 51 und den angrenzenden Bauteilen (Ring 20, Wandung 17) reduzieren. Beim Ausführungsbei- spiel nach Fig. 2 sind mehrere Nuten 63 vorgesehen, von denen eine der Aufnahme eines Dichtringes 64 dient.

Ansprüche

1. Trockenlaufende Zweiwellenvakuumpumpe (1) mit mindestens einem Schöpfraum (11, 12, 13), mit einem im Schöpfraum befindlichen, von den Wellen (2, 3) getragenen Rotorpaar (4,5; 6,7; 8,9), mit einem Getriebegehäuse (21), das einer der beiden Stirnseiten des Schöpfraumes zugeordnet ist, sowie mit Lagerungen (27), die sich im dem Schöpfraum zugewandten Wandungsabschnitt (17) des Getriebegehäuses (21) befinden und die die beiden Wellen (2, 3), die diesen Wandungsabschnitt (17)durchsetzen, abstützen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Getriebegehäuse (21) und dem benachbarten Schöpfraum (13) eine von den Wellen (2, 3) durchsetzte, die seitlich herausgeführte Auspuffleitung (52) aufnehmende, von der Wandung (17) des Getriebegehäuses (21) lösbare Zwischenscheibe (51) vorgesehen ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellen (2, 3) vertikal angeordnet sind.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie Rotorpaare (4,5; 6,7; 8,9) vom Klauentyp aufweist.

4. Pumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrstufig ausgebildet ist.

5. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellen (2, 3) im Bereich der Zwischenscheibe (51) mit Buchsen (54), vorzugsweise Kolbenringbuchsen (54, 55, 56), ausgerüstet sind.

6. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Wellen (2, 3) jeweils ein Radialwellendichtring (53) zugeordnet ist, der sich jeweils zwischen den Lagerungen (27) und der Zwischenscheibe (51) befindet.

7. Pumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Radialwellendichtringe (53) jeweils eine Schleuderscheibe angeordnet ist.

8. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenscheibe (51) eine in den Grenzbereich zwischen Zwischenscheibe (51) und Getriebegehause (21) mündende Sperrgas-(Invertgas-)leitung (62) aufnimmt.

9. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, daduch gekennzeichnet, daß die Zwischenscheibe (51) aus schlecht wärmeleitendem Material, beispielsweise Grauguß oder Edelstahl, besteht.

10. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, daduch gekennzeichnet, daß die Berührungsflächen der Zwischenscheibe (51) mit dem Getriebegehäuse (21) und/oder mit dem angrenzendem Gehäusering (20) reduziert sind.

Claims

1. Dry-running twin-shaft vacuum pump (1), having at least one suction chamber (11, 12, 13), having a pair of rotors (4, 5; 6, 7; 8, 9) situated in the suction chamber and carried by the shafts (2, 3), having a gear housing (21) associated with one of the two end faces of the suction chamber, and having bearings (27) which are situated in the wall portion (17) of the gear housing (21) facing the suction chamber and support the two shafts (2, 3) which penetrate said wall portion (17), characterized in that there is provided, between the gear housing (21) and the adjacent suction chamber (13), an intermediate plate (51) which is penetrated by the shafts (2, 3), accommodates the laterally brought-out exhaust line (52) and is detachable from the wall (17) of the gear housing (21).

2. Pump according to claim 1, characterized in that the shafts (2, 3) are vertically disposed.

3. Pump according to claim 1 or 2, characterized in that it has claw-type rotor pairs (4, 5; 6, 7; 8, 9).

4. Pump according to claim 1, 2 or 3, characterized in that it is of a multi-stage construction.

5. Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the shafts (2, 3) in the region of the intermediate plate (51) are equipped with bushes (54), preferably piston ring bushes (54, 55, 56).

6. Pump according to one of the preceding claims, characterized in that associated with each of the shafts (2, 3) is a rotary shaft seal (53) which is situated between the bearings (27) and the intermediate plate (51).

7. Pump according to claim 6, caracterized in that a spinning plate is disposed above each of the rotary shaft seals (53).

8. Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate plate (51) accommodates a sealing gas (inert gas) line (62) which opens into the border area between the intermediate plate (51) and the gear housing (21).

9. Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate plate (51) is made of a material of poor thermal conductivity, e.g. grey cast iron or special steel.

10. Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the contact surfaces of the intermediate plate (51) with the gear housing (21) and/or with the adjacent housing ring (20) are reduced.

Revendications

1. Pompe à vide (1) à deux arbres et fonctionnant à sec, comprenant au moins une chambre de pompage (11, 12, 13), une paire de rotors (4, 5 ; 6, 7 8, 9) situés dans la chambre de pompage et portés par les arbres (2, 3), un boîtier de transmission (21) qui est associé à l'un des deux côtés d'extrémité de la chambre de pompage, ainsi que des paliers (27) qui sont situés dans la section de paroi (17) du boîtier de transmission (21) orientée vers la chambre de pompage, et qui supportent les deux arbres (2, 3) qui traversent cette section de paroi (17), caractérisée en ce qu'il est prévu entre le boîtier de transmission (21) et la chambre de pompage voisine (13) une plaque intermédiaire (51) démontable par rapport à la paroi (17) du boîtier de transmission (21), ladite plaque intermédiaire étant traversée par les arbres (2, 3) et recevant la conduite d'échappement (52) menée latéralement vers l'extérieur.

2. Pompe selon la revendication 1, caractérisé en ce que les arbres (2, 3) sont agencés verticalement.

3. Pompe selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle comprend des paires de rotors (4, 5 ; 6, 7 ; 8, 9) du type à engrènement.

4. Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle est réalisée à plusieurs étages.

5. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les arbres (2, 3) sont équipés de douilles (54) dans la région de la plaque intermédiaire (51), de préférence des douilles (54, 55, 56) avec segments de piston.

6. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une bague d'étanchéité radiale (53) est associée à chacun des arbres (2, 3), ladite bague d'étanchéité étant située entre les paliers (27) et la plaque intermédiaire (51).

7. Pompe selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'un disque centrifuge est agencé au-dessus de chaque bague d'étanchéité radiale (53).

8. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la plaque intermédiaire (51) abrite une conduite (62) de gaz d'arrêt (gaz inerte) qui débouche dans la zone limite entre la plaque intermédiaire (51) et le boîtier de transmission (21).

9. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la plaque intermédiaire (51) est réalisée en un matériau mauvais conducteur de la chaleur, par exemple de la fonte grise ou de l'acier inoxydable.

10. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les surfaces de contact de la plaque intermédiaire (51) avec le boîtier de transmission (21) et/ou avec la bague de boîtier (20) adjacente sont réduites.

Zeichnung