DE102004053289A1 - Vacuum pump impeller - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Vakuumpumpen-Laufrad (10) mit einer Welle (14) aus Stahl und einem einstückigen Rotor (12), der von der Welle (14) gehalten wird und aus einem von dem Wellen-Stahl verschiedenen Material besteht. Die Welle (14) weist einen axialen Hohlraum (22) auf, und der Rotor (12) weist einen axialen Ansatz (16) auf, der formschlüssig und/oder kraftschlüssig in dem Wellen-Hohlraum (22) sitzt.The invention relates to a vacuum pump impeller (10) having a shaft (14) made of steel and a one-piece rotor (12) which is held by the shaft (14) and consists of a material other than the shaft steel. The shaft (14) has an axial cavity (22), and the rotor (12) has an axial projection (16) which sits positively and / or non-positively in the shaft cavity (22).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Vakuumpumpen-Laufrad mit einer Stahl-Welle und einem von der Welle gehaltenen einstückigen Rotor aus einem von dem Wellen-Stahl verschiedenen Material, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines Vakuumpumpen-Laufrades.The The invention relates to a vacuum pump impeller with a steel shaft and a one-piece rotor held by the shaft of one of the wave-steel different material, as well as on a procedure for producing a vacuum pump impeller.

Vakuumpumpen-Laufräder sind in verschiedenen Bauformen bekannt, beispielsweise als Schrauben-Laufräder, Turbo-Laufräder, Wälzkolben-Laufräder, Seitenkanal-Laufräder, u.a.. Vakuumpumpen-Laufräder können freifliegend konstruiert sein, d.h. das Laufrad ist nur an einem axialen Ende gelagert, so dass der Rotor fliegend angeordnet ist. Die Laufräder werden teilweise bei hohen Drehzahlen betrieben, so dass große radiale Kräfte auftreten können. Für die Konstruktion der Laufräder wird aus diesen Gründen ein möglichst geringes Gewicht insbesondere des Rotors bei möglichst großer Festigkeit und Steifheit der Welle angestrebt. Dies wird in der Praxis dadurch realisiert, dass auf der Außenseite der Stahl-Welle der Rotor befestigt wird, der aus einem möglichst leichten Material besteht, beispielsweise aus Aluminium. Da sich der Rotor im Betrieb durch hohe Temperaturen und Fliehkräfte stärker ausdehnen kann als die Welle, ist eine dauerhafte und spielfreie Fixierung des Rotors an der Welle schwierig und aufwändig herzustellen, beispielsweise durch Schweißen, Löten, Kleben, Stirnverzahnungen mit axialer Verspannung, durch Zuganker, etc.Vacuum pump impellers are known in various designs, such as screw-type impellers, turbo-wheels, Wälzkolben-wheels, side-channel impellers, u.a .. Vacuum pump impellers can designed to be free-floating, i. the impeller is only on one Axially mounted so that the rotor is arranged to fly. The impellers are partially operated at high speeds, so that large radial personnel may occur. For the Construction of the wheels is for these reasons one possible low weight, in particular of the rotor with the greatest possible strength and rigidity the goal of the wave. This is realized in practice by that on the outside The steel shaft is attached to the rotor, which is made of one possible lightweight material, such as aluminum. That I the rotor will expand more during operation due to high temperatures and centrifugal forces Can, as the shaft, is a permanent and backlash-free fixation the rotor to the shaft difficult and expensive to produce, for example by welding, Soldering, Gluing, serration with axial tension, by tie rods, Etc.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein Vakuumpumpen-Laufrad und ein Verfahren zu seiner Herstellung zu schaffen, das eine einfache und dauerhafte Fixierung des Rotors an der Welle ermöglicht.task the invention it is in contrast, a Vacuum pump impeller and a method for its production too create a simple and permanent fixation of the rotor on the shaft allows.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 bzw. 9 gelöst.These Task is according to the invention with the Characteristics of claim 1 or 9 solved.

Bei dem erfindungsgemäßen Vakuumpumpen-Laufrad weist die Welle an einem axialen Ende einen axialen Hohlraum auf und weist der Rotor einen entsprechenden axialen Ansatz auf, der formschlüssig und/oder kraftschlüssig in dem axialen Hohlraum der Welle sitzt. Der Rotor ist also nicht mehr auf der Außenseite der Welle fixiert, sondern im Wesentlichen auf der Innenseite eines hülsenförmigen Abschnittes der hohlen Stahl-Welle fixiert. Durch die im Betrieb auftretenden Fliehkräfte und Wärmeeinleitungen in den Rotor kann sich der in der Welle sitzende Rotor-Ansatz stärker ausdehnen, als die hohle Welle. Hierdurch wird im Betrieb und insbesondere bei hohen Drehzahlen die Verbindung zwischen dem Rotor und der Welle verfestigt. Dieser Umstand ermöglicht einen Verzicht auf aufwändige Verbindungsanordnungen über Zuganker, etc. und vermeidet Löcher in der Welle und in dem Rotor, so dass durch die homogeneren Kraftflüsse Brüche der Welle oder des Rotors vermieden werden. Schließlich wird durch Verzicht auf aufwändige Befestigungsanordnungen auch das Gewicht des Laufrades niedrig gehalten, was insbesondere bei hohen Drehzahlen, mit denen beispielsweise Turbolaufräder betrieben werden, die Lagerung vereinfacht. Mit dem erfindungsgemäßen Laufrad sind daher höhere Drehzahlen und/oder verringertes Gewicht bzw. verringerte Baugröße des Laufrades realisierbar.at the vacuum pump impeller according to the invention the shaft has an axial cavity at one axial end and the rotor has a corresponding axial extension, the form-fitting and / or non-positively sits in the axial cavity of the shaft. So the rotor is not anymore on the outside the shaft is fixed, but essentially on the inside of a sleeve-shaped section the hollow steel shaft fixed. By occurring during operation centrifugal forces and heat discharges into the rotor, the rotor socket sitting in the shaft can expand more, as the hollow shaft. This is in operation and in particular at high speeds, the connection between the rotor and the shaft solidified. This circumstance allows a waiver of elaborate Connection arrangements over Tie rod, etc. and avoids holes in the shaft and in the rotor, so that due to the more homogeneous force flows fractures of the Shaft or rotor can be avoided. Finally, by waiving complex Mounting arrangements also kept the weight of the impeller low, especially at high speeds, with which, for example Turbo wheels operated, the storage simplified. With the impeller according to the invention are therefore higher Speeds and / or reduced weight or reduced size of the impeller realizable.

Vorzugsweise weisen der Rotor-Ansatz und die Welle in dem Hohlraum jeweils Ausformungen auf, die miteinander einen Formschluss in axialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung bilden. Durch die Herstellung eines Formschlusses wird eine sichere und einfach herstellbare Verbindung zwischen Rotor und Welle hergestellt.Preferably the rotor shoulder and the shaft each have formations in the cavity the one another with a positive connection in the axial direction and / or in Form circumferential direction. By producing a positive connection becomes a safe and easy to make connection between rotor and shaft made.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Rotor ein Gussteil, dessen Ansatz in dem Wellen-Hohlraum eingegossen ist. Vor dem Gießen des Rotors wird die Welle mit ihrem den Hohlraum aufweisenden Teil in einen Formkasten eingelegt und anschließend das flüssige Rotor-Material in den Rotor-Formkasten eingelassen, wobei das flüssige Rotor-Material in den Wellen-Hohlraum hineinläuft. Auf diese Weise werden bereits beim Abguss des Rotors die Ausformungen in dem Hohlraum der Welle auf den Rotor-Ansatz übertragen. Ein weiterer Arbeitsgang zur Fixierung des Rotors an der Welle entfällt. Hierdurch wiederum ist das Gewicht reduziert und wird eine Quelle für Unwuchten vermieden.According to one preferred embodiment, the rotor is a casting whose approach is poured into the shaft cavity. Before pouring the rotor is the shaft with its part having the cavity in a Mold box inserted and then the liquid rotor material in the Rotor mold box inserted, wherein the liquid rotor material in the Wave cavity runs into it. In this way, the formations are already at the casting of the rotor in the cavity of the shaft transmitted to the rotor approach. Another operation for fixing the rotor to the shaft is omitted. This in turn is The weight is reduced and a source of imbalance is avoided.

Vorzugsweise sind die Ausformungen als Nute und Stege ausgebildet. Die Nute und Stege können in axialer und in Umfangsrichtung angeordnet sein, können jedoch auch in anderen Richtungen verlaufend angeordnet sein. Die genaue Form und Orientierung der Stege und Nute hängt u.a. von dem Wärmedehnungsverhalten der verwendeten Rotor- und Wellen-Materialien, den bei Betrieb auftretenden Drehzahlen bzw. Fliehkräften sowie anderen Randbedingungen ab.Preferably the formations are formed as grooves and webs. The groove and Stages can can be arranged in the axial and circumferential directions, however also be arranged running in other directions. The exact Shape and orientation of the webs and grooves depends i.a. from the thermal expansion behavior the rotor and shaft materials used, the speeds occurring during operation or centrifugal forces as well as other boundary conditions.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist am rotorseitigen Ende der Welle die Wellen-Wandstärke zur Hohlraum-Öffnung hin abnehmend, d.h. die Wandstärke der Wellen-Hülse nimmt zur Öffnung hin stetig ab, so dass die Steifigkeit des Wellen-Endes zur Hohlraum-Öffnung hin abnimmt und die axiale Hohlraum-Öffnung radial relativ elastisch ist. Hierdurch werden große und/oder plötzliche Veränderungen der Wellen-Trägheitsmomente vermieden, die ansonsten zu hohen Biege- und/oder Torsionsbelastungen führen würden und so insbesondere bei starken Wechselbelastungen eine frühzeitige Materialermüdung mit Rissbildung verursachen könnten. Die Bruchgefahr des Rotor-Ansatzes ist in diesem Bereich erheblich verringert, so dass eine entsprechend kleine Dimensionierung und damit eine Gewichtsreduzierung des Rotor-Ansatzes realisiert werden kann. Der Bereich sich verringernde Wandstärke kann im Verhältnis zur Gesamtlänge der Welle weniger als 1/10 betragen, sollte aber mindestens 3 mm betragen.According to a preferred embodiment, at the rotor end of the shaft, the wave wall thickness towards the cavity opening decreasing, ie the wall thickness of the wave sleeve decreases towards the opening steadily, so that the stiffness of the shaft end decreases towards the cavity opening and the axial cavity opening is radially relatively elastic. As a result, large and / or sudden changes in the wave moments of inertia are avoided, which would otherwise lead to high bending and / or torsional loads and so in particular at star Alternating loads could cause premature fatigue with cracking. The risk of breakage of the rotor approach is significantly reduced in this area, so that a correspondingly small dimensions and thus a reduction in weight of the rotor approach can be realized. The area of decreasing wall thickness may be less than 1/10 in relation to the total length of the shaft, but should be at least 3 mm.

Grundsätzlich kann das Vakuumpumpen-Laufrad zwei Wellen aufweisen, die jeweils an einem axialen Ende des Rotors angeordnet sind. Vorzugsweise ist jedoch nur eine einzige Welle vorgesehen, die ein axiales Ende des Rotors hält. Auf diese Weise wird ein fliegend lagerbares Vakuumpumpen-Laufrad zur Verfügung gestellt, bei dem die durch die erfindungsgemäße Konstruktion realisierbaren Gewichtseinsparungen besonders vorteilhaft sind.Basically the vacuum pump impeller have two shafts, each at one axial end of the rotor are arranged. However, it is preferable only a single shaft is provided, which is an axial end of the rotor holds. On this way, a floating storable vacuum pump impeller for disposal provided in which the realizable by the construction according to the invention Weight savings are particularly advantageous.

Vorzugsweise ist das Rotor-Material ein Leichtmetall oder ein Kunststoff. Bei der Ausbildung des Rotors als Gussteil muss das Rotor-Material eine Schmelztemperatur besitzen, die ein Eingießen des Rotor-Materiales in den Wellen-Hohlraum erlaubt, ohne dass die Stahl-Welle hierbei Schaden nimmt. Neben Leichtmetall, insbesondere Aluminium, kann der Rotor auch aus einem Kunststoff bzw. aus einem faserverstärkten Kunststoff bestehen.Preferably the rotor material is a light metal or a plastic. at the formation of the rotor as a casting, the rotor material must have a melting temperature own a pour of the rotor material allowed in the shaft cavity without the Steel shaft damaged here. In addition to light metal, in particular Aluminum, the rotor can also be made of a plastic or of a fiber-reinforced plastic consist.

Gemäß einem Verfahren zur Herstellung eines Vakuumpumpen-Laufrades mit einem einen axialen Ansatz aufweisenden Rotor und einer einen entsprechenden Hohlraum aufweisenden Stahl-Welle sind folgende Verfahrensschritte vorgesehen:
Einlegen der den axialen Hohlraum aufweisenden Welle in eine Rotor-Gussform,
Einfüllen des flüssigen Rotor-Gussmaterials in die Rotor-Gussform und in den Wellen-Hohlraum, und
Entnahme des Vakuumpumpen-Laufrades aus der Gussform nach seiner Abkühlung.According to a method for producing a vacuum pump impeller with a rotor having an axial projection and a steel shaft having a corresponding cavity, the following method steps are provided:
Inserting the shaft having the axial cavity into a rotor casting mold,
Filling the liquid rotor casting material into the rotor mold and into the shaft cavity, and
Removal of the vacuum pump impeller from the mold after cooling.

Mit dem beschriebenen Herstellungsverfahren lässt sich bei Vorsehen entsprechender Ausformungen in dem Wellen-Hohlraum eine formschlüssige Verbindung zwischen der Welle und dem Rotor herstellen. Hierdurch kann auf weitere Bauteile zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung zwischen dem Rotor und der Welle verzichtet werden. Das Verfahren ist relativ einfach und daher preiswert.With the manufacturing method described can be provided with appropriate Formations in the shaft cavity a positive connection between the shaft and the rotor. This can be up other components for producing a positive connection between the rotor and the shaft are dispensed with. The procedure is relative simple and therefore inexpensive.

Gemäß einem alternativen Verfahren zur Herstellung eines Vakuumpumpen-Laufrades wird die einen axialen Hohlraum aufweisende Welle in ein Rotor-Schmiedegesenk eingelegt, wird das glühende Rotor-Schmiedematerial in das Rotor-Schmiedegesenk und in den Wellen-Hohlraum eingeschmiedet, und wird schließlich das Vakuumpumpen-Laufrad aus dem Schmiedegesenk entnommen.According to one alternative method of manufacturing a vacuum pump impeller is the inserted shaft having an axial cavity in a rotor forging die, becomes the glowing rotor forging material forged into the rotor forging die and into the shaft cavity, and finally becomes removed the vacuum pump impeller from the forging die.

Bei diesem Verfahren ergeben sich die im Zusammenhang mit dem Gießverfahren genannten Vorteile in ähnlicher Weise.at This method results in the context of the casting process mentioned advantages in similar Wise.

Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.in the Below, with reference to the drawings, several embodiments of Invention closer explained.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine erste Ausführungsform eines Vakuumpumpen-Laufrades mit einem in die Welle gegossenen und anschließend spanabhebend bearbeiteten Rotor im Längsschnitt, 1 a first embodiment of a vacuum pump impeller with a cast into the shaft and then machined machined rotor in longitudinal section,

2 die Welle des Vakuumpumpen-Laufrades der 1 im Längsschnitt, 2 the shaft of the vacuum pump impeller 1 in longitudinal section,

3 eine zweite Ausführungsform eines Vakuumpumpen-Laufrades im Längsschnitt, 3 a second embodiment of a vacuum pump impeller in longitudinal section,

4 eine dritte Ausführungsform eines Vakuumpumpen-Laufrades im Längsschnitt, 4 a third embodiment of a vacuum pump impeller in longitudinal section,

5 eine vierte Ausführungsform eines Vakuumpumpen-Laufrades im Längsschnitt. 5 a fourth embodiment of a vacuum pump impeller in longitudinal section.

In 1 ist ein Vakuumpumpen-Laufrad 10 dargestellt, das einen von zwei Laufrädern einer Schrauben-Vakuumpumpe bildet. Das Laufrad 10 besteht im Wesentlichen aus zwei Teilen, nämlich einem einstückigen Aluminium-Rotor 12 und einer einstückigen Stahl-Welle 14, die über ihre gesamte Länge als Hohlwelle ausgebildet ist. Mit unterbrochener Linie ist in der 1 die Kontur der Welle 14' und des Rotors 12' dargestellt, die sie unmittelbar nach dem Gießen des Rotors und vor einer spanabhebenden Bearbeitung aufweisen.In 1 is a vacuum pump impeller 10 shown, which forms one of two impellers of a screw vacuum pump. The impeller 10 consists essentially of two parts, namely a one-piece aluminum rotor 12 and a one-piece steel shaft 14 , which is formed over its entire length as a hollow shaft. With broken line is in the 1 the contour of the shaft 14 ' and the rotor 12 ' shown, they have immediately after the casting of the rotor and before a machining.

Der Rotor 12 weist in seiner Längsrichtung zwei Abschnitte auf, nämlich einen Ansatz 16 und einen Wirkteil 18, der radial außen eine schraubenförmige Struktur 20 aufweist.The rotor 12 has two sections in its longitudinal direction, namely an approach 16 and an active part 18 , the radially outside of a helical structure 20 having.

Die Welle 14 weist über ihre gesamte Länge einen leicht konischen und/oder zylindrischen Hohlraum 22 auf, in dem der Ansatz 16 des Rotors 12 formschlüssig eingegossen ist. In dem Wellen-Hohlraum 22 sind als Ausnehmungen Längsstege 24 und Querstege 26 angeordnet, die in entsprechende Längsnute 28 und Quernute 30 des Ansatzes 16 eingreifen.The wave 14 has over its entire length a slightly conical and / or cylindrical cavity 22 in which the approach 16 of the rotor 12 molded positively. In the wave cavity 22 are longitudinal recesses as recesses 24 and crossbars 26 arranged in corresponding longitudinal grooves 28 and cross-seniors 30 of the approach 16 intervention.

Am rotorseitigen Ende 32 der Welle 14 nimmt die Wandstärke der Hohlwelle zur Hohlraumöffnung 34 hin stetig ab, so dass auch die Steifheit der Welle 14 in diesem Bereich zum rotorseitigen Wellen-Ende 32 hin abnimmt. Das Wellen-Ende 32 kann, wie dargestellt, axial gezahnt ausgebildet sein, um auf diese Weise hohe Drehmomente von der Welle 14 auf den Rotor 12 übertragen zu können, sofern hierzu die formschlüssigen Verbindungen über die Querstege und -nuten 24, 26, 28, 30 nicht ausreichen. Das Wellen-Ende 32 ist sowohl außen- als auch innenseitig zur Axialen hin in einem Winkel von ungefähr 5° geneigt. Zusammen mit den im Querschnitt geneigte Flanken aufweisenden Querstegen und -nuten 24, 26, 28, 30 der Welle 14 und des Rotors 12 werden auch Wärmedehnungseffekte kompensiert, die in den verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffzienten der zwei verschiedenen Materialien begründet sind, aus denen der Rotor 12 und die Welle 14 bestehen. Auf diese Weise ist eine stets spielfreie Verbindung sichergestellt.At the rotor end 32 the wave 14 takes the wall thickness of the hollow shaft to the cavity opening 34 down steadily, so that also the stiffness the wave 14 in this area to the rotor-side shaft end 32 decreases. The wave end 32 can, as shown, be formed axially serrated, in this way high torques from the shaft 14 on the rotor 12 to transfer, provided that the positive connections via the transverse webs and grooves 24 . 26 . 28 . 30 not suffice. The wave end 32 is both outside and inside inclined to the axial direction at an angle of about 5 °. Together with the cross-section inclined flanks having transverse webs and grooves 24 . 26 . 28 . 30 the wave 14 and the rotor 12 It also compensates for thermal expansion effects that are due to the different coefficients of thermal expansion of the two different materials making up the rotor 12 and the wave 14 consist. In this way, an always backlash-free connection is ensured.

Bei der Herstellung des Vakuumpumpen-Laufrades 10 wird zunächst ein Rohling der Welle 14', der in 2 dargestellt ist, in einen Formkasten eingelegt, der Formkasten geschlossen und das Rotor-Material Aluminium flüssig in den Formkasten eingefüllt. Dabei fließt das flüssige Aluminium auch in den Wellen-Hohlraum 22 und nimmt dabei eine zu den wellenseitigen Stegen 24, 26 komplementäre Außenform ein. Nach dem Auskühlen werden der Rotor 12' und die Welle 14' aus dem Formkasten entnommen und einer spanabhebenden Bearbeitung zugeführt, durch die der Rotor und die Welle außen- und innenseitig ihre endgültige Form erhalten, wie in 1 dargestellt.In the manufacture of the vacuum pump impeller 10 becomes first a blank of the wave 14 ' who in 2 is shown inserted into a molding box, closed the molding box and filled the rotor material aluminum liquid in the molding box. The liquid aluminum also flows into the shaft cavity 22 and takes one to the wave-side bars 24 . 26 complementary outer shape. After cooling, the rotor 12 ' and the wave 14 ' taken from the mold box and fed to a machining operation, through which the rotor and the shaft outside and inside their final shape, as in 1 shown.

Bei diesem Herstellungsverfahren können alle Formelemente, die Kräfte und Drehmomente aufnehmen sollen, gusstechnisch erzeugt werden. Bei Verwendung einer gegossenen Welle bietet sich der Vorteil, dass keine zusätzliche Zerspanung mehr erforderlich ist. Ferner können durch das Gussverfahren bereits alle Elemente mit Guss-Radien ausgeformt werden, die so u.a. aufgrund verringerter Kerbwirkung zu einer guten Verbindung zwischen dem Aluminium-Rotor 12 und der Stahl-Welle 14 genutzt werden können. Die hohle Welle 14 kann beim Gießen des Rotors 12 als Kühleisen wirken, mit dem ein gezielter Abkühlvorgang des Rotors und damit eine höhere Porenfreiheit und ein besseres Gefüge im Rotor-Material realisiert werden kann.In this manufacturing method, all the form elements that are to absorb forces and torques, cast are generated. When using a cast shaft has the advantage that no additional cutting is required. Furthermore, all elements with casting radii can already be formed by the casting process, which thus, inter alia, due to reduced notch effect to a good connection between the aluminum rotor 12 and the steel shaft 14 can be used. The hollow shaft 14 can when casting the rotor 12 act as a cooling iron, with a targeted cooling process of the rotor and thus a higher freedom from pores and a better microstructure in the rotor material can be realized.

Alternativ zum beschriebenen Gussverfahren kann das Laufrad auch durch ein in analoger Weise durchgeführtes Schmiedeverfahren hergestellt werden.alternative to the described casting method, the impeller can also by a carried out in an analogous manner Forging processes are produced.

In 3 ist eine zweite Ausführungsform eines Vakuumpumpen-Laufrades 50 dargestellt, das aus einem mit unterbrochenen Linien dargestellten Radialverdichter-Rotor 52 und einer hohlen Welle 54 gebildet ist. Der konische Rotor-Ansatz 56 ist in den konischen Wellen-Hohlraum 58 eingegossen. Die formschlüssige Verbindung zwischen Rotor 52 und Welle 54 erfolgt durch Stege und Nute in Längs- und in Umfangsrichtung. Der zum Rotor 52 spanabhebend bearbeitete Rotor-Rohling 52' ist mit durchgezogenen Linien dargestellt.In 3 is a second embodiment of a vacuum pump impeller 50 shown, which consists of a radial compressor rotor shown in broken lines 52 and a hollow shaft 54 is formed. The conical rotor approach 56 is in the conical shaft cavity 58 cast. The positive connection between rotor 52 and wave 54 takes place by webs and grooves in the longitudinal and circumferential directions. The to the rotor 52 machined rotor blank 52 ' is shown by solid lines.

In 4 ist ebenfalls ein Radialverdichter-Rotor 60 dargestellt, dessen Rotor 62 durch Feinguss, und u.a. durch Wachsausschmelzen, nach dem Gießen bereits Schaufeln 66 aufweist, an denen lediglich noch die Außenkontur spanabhebend erzeugt werden muss. Die Welle 64 weist einen Hohlabschnitt 67 auf, der sich nicht über die gesamte Wellenlänge erstreckt, sondern nur über ungefähr ein Drittel der Wellen-Länge. Im Bereich des Hohlabschnittes 67 ist ein konischer oder zylindrischer axialer Hohlraum 65 vorgesehen, in dem ein konischer bzw. zylindrischer axialer Ansatz 63 des Rotors 62 sitzt. Der Formschluss zwischen dem Rotor 62 und der Welle 64 wird durch mindestens einen exzentrischen Rotor-Zapfen 68 hergestellt, der oder die in einer entsprechenden Anzahl an exzentrischen Ausnehmungen 69 der Welle 64 sitzt. Um Unwuchten durch die unterschiedlichen Rotor- und Wellenwerkstoffe zu vermeiden, müssen die Zapfen so angeordnet sein, dass sich ein weitestgehender Massenausgleich einstellt, z. B. durch zwei über 180° versetzte oder durch drei über 120° versetzte Zapfen. In 4 ist zum Gesamtverständnis nur ein Zapfen dargestellt. Der Wellen-Rohling 64' und der Rotor-Rohling sind mit durchgezogenen Linien, der spanabhebend fertiggestellte Rotor 62 bzw. die spanabhebend bearbeitete Welle 64 sind mit unterbrochenen Linien dargestellt.In 4 is also a centrifugal compressor rotor 60 represented, whose rotor 62 by precision casting, and among other things by lost wax, after casting already shovels 66 has, where only the outer contour must be machined produced. The wave 64 has a hollow section 67 which does not extend over the entire wavelength, but only over about one third of the wavelength. In the area of the hollow section 67 is a conical or cylindrical axial cavity 65 provided in which a conical or cylindrical axial projection 63 of the rotor 62 sitting. The positive connection between the rotor 62 and the wave 64 is by at least one eccentric rotor pin 68 made, the or in a corresponding number of eccentric recesses 69 the wave 64 sitting. In order to avoid imbalance by the different rotor and shaft materials, the pins must be arranged so that sets as much as possible mass balance, z. B. by two over 180 ° offset or offset by three over 120 ° pin. In 4 is for the overall understanding only a pin shown. The wave blank 64 ' and the rotor blank are with solid lines, the machined rotor 62 or the machined shaft 64 are shown with broken lines.

In 5 ist ein Vakuumpumpen-Laufrad 80 dargestellt, das einen Diagonalverdichter-Rotor 82 und eine Welle 84 aufweist, die einen axialen Hohlraum 86 aufweist, der sich nur über ungefähr ein Drittel der axialen Länge der Welle 84 erstreckt. In dem Wellen-Hohlraum 86 sitzt ein entsprechender Ansatz 88 des Rotors 82. Der unbearbeitete Rotor 82' und die unbearbeitete Welle 84' sind mit durchgezogenen Linien, der spanabhebend bearbeitete Rotor 82 und die spanabhebend bearbeitete Welle 84 sind mit unterbrochenen Linien dargestellt.In 5 is a vacuum pump impeller 80 shown that a diagonal compressor rotor 82 and a wave 84 having an axial cavity 86 which extends over only about one third of the axial length of the shaft 84 extends. In the wave cavity 86 sits a similar approach 88 of the rotor 82 , The unprocessed rotor 82 ' and the unprocessed wave 84 ' are solid lines, the machined rotor 82 and the machined shaft 84 are shown with broken lines.

Bei hohen mechanischen und/oder thermischen Belastungen können gegossene Rotoren an Festigkeitsgrenzen gelangen, so dass auf andere Verfahren und Materialien zurückgegriffen werden muss. Der Rotor 82 des Laufrades 80 der 5 ist ein Schmiedeteil, das beispielsweise aus Aluminium besteht und in einem Gesenk heiß ausgeschmiedet wird, in dem die Welle 84 mit ihrem Hohlraum 88 eingelegt ist. Die Festigkeit des Rotors wird nicht nur durch das Schmiedeverfahren verbessert, sondern auch durch einen radialen gezahnten Wellenbund 90, der die Fliehkraftspannungen reduziert und zum Wuchtausgleich durch Materialabtragung und/oder Einfügung von Ausgleichsgewichten, wie beispielsweise Wuchtschrauben, genutzt werden kann. Zur Unterstützung der kraftschlüssigen Verbindung kann zusätzlich ein Kragen 92 ausgeformt sein, der mit der entsprechenden Gegennut 94 der Welle eine axiale Fixierung wahrnimmt.At high mechanical and / or thermal loads cast rotors can reach limits of strength, so that other methods and materials must be used. The rotor 82 of the impeller 80 of the 5 is a forged part, for example, made of aluminum and hot forged in a die, in which the shaft 84 with her cavity 88 is inserted. The strength of the rotor is improved not only by the forging process, but also by a radial toothed shaft collar 90 , which reduces the centrifugal stresses and to the Balancing can be used by material removal and / or insertion of balance weights, such as balancing screws. To support the non-positive connection can additionally a collar 92 be formed, with the corresponding counter-groove 94 the shaft perceives an axial fixation.

Die Korrosionsbeständigkeit eines Aluminium-Rotors kann grundsätzlich durch Eloxieren oder Hartanodisieren verbessert sein.The corrosion resistance an aluminum rotor can basically by anodizing or hard anodizing be improved.

Claims (10)

Vakuumpumpen-Laufrad (10) mit einer Welle (14) aus Stahl und einem einstückigen Rotor (12), der von der Welle (14) gehalten wird und aus einem von den Wellen-Stahl verschiedenen Material besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (14) einen axialen Hohlraum (22) aufweist und der Rotor (12) einen axialen Ansatz (16) aufweist, der formschlüssig und/oder kraftschlüssig in dem Hohlraum (22) sitzt.Vacuum pump impeller ( 10 ) with a wave ( 14 ) made of steel and a one-piece rotor ( 12 ), of the wave ( 14 ) and is made of a material different from the steel shaft, characterized in that the shaft ( 14 ) an axial cavity ( 22 ) and the rotor ( 12 ) an axial approach ( 16 ) which positively and / or non-positively in the cavity ( 22 ) sits. Vakuumpumpen-Laufrad (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor-Ansatz (16) und die Welle (14) in dem Hohlraum (22) jeweils eine Ausformung (24, 26, 28, 30) aufweisen, die miteinander einen Formschluss in axialer Richtung und in Umfangsrichtung bilden.Vacuum pump impeller ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the rotor approach ( 16 ) and the wave ( 14 ) in the cavity ( 22 ) each have a shape ( 24 . 26 . 28 . 30 ), which together form a positive connection in the axial direction and in the circumferential direction. Vakuumpumpen-Laufrad (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (12) ein Gussteil ist, dessen Ansatz (16) in den Wellen-Hohlraum (22) eingegossen ist.Vacuum pump impeller ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the rotor ( 12 ) is a casting whose approach ( 16 ) in the wave cavity ( 22 ) is poured. Vakuumpumpen-Laufrad (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformungen (24, 26, 28, 30) als Nute und Stege ausgebildet sind.Vacuum pump impeller ( 10 ) according to claim 2 or 3, characterized in that the formations ( 24 . 26 . 28 . 30 ) are formed as grooves and webs. Vakuumpumpen-Laufrad (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass am rotorseitigen Ende (32) die Wandstärke der Welle (14) zur Hohlraum-Öffnung (34) hin abnimmt.Vacuum pump impeller ( 10 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that at the rotor end ( 32 ) the wall thickness of the shaft ( 14 ) to the cavity opening ( 34 ) decreases. Vakuumpumpen-Laufrad (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (12) von einer einzigen Welle (14) gehalten wird.Vacuum pump impeller ( 10 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the rotor ( 12 ) of a single wave ( 14 ) is held. Vakuumpumpen-Laufrad (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotor-Material ein Leichtmetall oder ein Kunststoff ist.Vacuum pump impeller ( 10 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the rotor material is a light metal or a plastic. Vakuumpumpen-Laufrad (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotor-Material Aluminium ist.Vacuum pump impeller ( 10 ) according to claim 7, characterized in that the rotor material is aluminum. Verfahren zur Herstellung eines Vakuumpumpen-Laufrades (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durch Gießen, mit den Verfahrenschritten: Einlegen einer einen axialen Hohlraum (22) aufweisenden Welle (14) in eine Rotor-Gussform, Einfüllen des flüssigen Rotor-Gussmaterials in die Rotor-Gussform und in den Wellen-Hohlraum (22), und Entnahme des Vakuumpumpen-Laufrades (10) aus der Gussform nach Abkühlung des Rotors (12).Method for producing a vacuum pump impeller ( 10 ) according to one of claims 1 to 8 by casting, with the method steps: inserting an axial cavity ( 22 ) wave ( 14 ) in a rotor mold, filling the liquid rotor casting material in the rotor mold and in the shaft cavity ( 22 ), and removal of the vacuum pump impeller ( 10 ) from the mold after cooling the rotor ( 12 ). Verfahren zur Herstellung eines Vakuumpumpen-Laufrades (80) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durch Schmieden, mit den Verfahrensschritten Einlegen einer einen axialen Hohlraum (86) aufweisenden Welle (84) in ein Rotor-Schmiedegesenk, Einschmieden des glühenden Rotor-Schmiedematerials in das Rotor-Schmiedegesenk und in den Wellen-Hohlraum (86), und Entnahme des Vakuumpumpen-Laufrades (80) aus dem Schmiedegesenk.Method for producing a vacuum pump impeller ( 80 ) according to one of claims 1 to 8 by forging, with the steps of inserting an axial cavity ( 86 ) wave ( 84 ) into a rotor forging die, forging the glowing rotor forging material into the rotor forging die and into the shaft cavity (FIG. 86 ), and removal of the vacuum pump impeller ( 80 ) from the forge sinking.
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