DE102007052479A1

DE102007052479A1 - Pump-bearing assembly for rapidly rotating pump i.e. turbo-molecular pump, has bearing unit with bearing body arranged between inner and outer bearing rings, where one of inner and outer bearing rings is maintained to be completely flexible

Info

Publication number: DE102007052479A1
Application number: DE200710052479
Authority: DE
Inventors: Hans Wischott; Gerhard-Wilhelm Walter; Robert Schneiders; Christian Dr. Beyer; Roland Dr. Blumenthal
Original assignee: Oerlikon Leybold Vacuum GmbH
Current assignee: Leybold GmbH
Priority date: 2007-11-02
Filing date: 2007-11-02
Publication date: 2009-05-07

Abstract

The assembly has a rotor shaft (14) connected with a pump rotor (10), where the rotor shaft is rotatably mounted in a shaft housing (20) over a bearing unit (12). The bearing unit has an inner bearing ring (16) connected with the rotor shaft and an outer bearing ring (22) connected with the shaft housing. A bearing body (24) of the bearing unit is arranged between the inner and outer bearing rings, where one of the inner and outer bearing rings is maintained to be completely flexible. Another bearing unit has inner and outer bearing rings connected with the shaft and housing, respectively.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpen-Lageranordnung, die insbesondere für schnelldrehende Pumpen, wie Turbomolekularpumpen geeignet ist.The The invention relates to a pump-bearing assembly, in particular for fast-moving Pumps, such as turbomolecular pumps is suitable.

Pumpen, wie Turbomolekularpumpen, weisen einen mit einer Rotorwelle verbundenen Pumpenrotor auf. Die Rotorwelle ist über zwei Lagereinrichtungen in einem Wellengehäuse gelagert. Die beiden Lagereinrichtungen weisen üblicherweise jeweils ein Kugellager auf. Die inneren Lagerringe bzw. Lagerschalen der beiden Kugellager sind fest mit der Rotorwelle verbunden. Die äußeren Lagerringe bzw. Lagerschalen sind in axialer Richtung mit dem Wellengehäuse verbunden bzw. liegen in axialer Richtung, beispielsweise an einem ringförmigen Ansatz an dem Wellengehäuse an. Die beiden Lagereinrichtungen sind axial vorgespannt. In radialer Richtung liegen die äußeren Lagerringe nicht unmittelbar an dem Wellengehäuse an. Vielmehr ist zwischen den äußeren Lagerringen und dem Wellengehäuse ein ringförmiger Spalt vorgesehen. In einer den äußeren Lagerring umgebenden kreisringförmigen in dem Wellengehäuse angeordneten Nut ist ein O-Ring angeordnet, durch den die beiden Lagereinrichtungen jeweils radial gehalten sind. Da der äußere Lagerring einerseits axial mit dem Wellengehäuse verbunden ist bzw. an diesem anliegt und andererseits radial von einem elastischen O-Ring gehalten ist, ist die axiale Anstellkraft der Lagereinrichtungen nur schwer kontrollierbar, da diese Kraft nicht reproduzierbar aufgebracht werden kann.Pump, like turbomolecular pumps, have one connected to a rotor shaft Pump rotor on. The rotor shaft is over two storage facilities in a shaft housing stored. The two storage facilities usually each have a ball bearing on. The inner bearing rings or bearing shells of the two ball bearings are firmly connected to the rotor shaft. The outer bearing rings or bearing shells are connected in the axial direction with the shaft housing or lie in axial direction, for example, on an annular projection on the shaft housing. The two storage facilities are axially biased. In radial Direction are the outer bearing rings not directly on the shaft housing. Rather, it is between the outer bearing rings and the shaft housing a ring-shaped Gap provided. In one the outer bearing ring surrounding annular in the shaft housing arranged groove is arranged an O-ring, through which the two Storage facilities are each held radially. Because the outer bearing ring on the one hand axially with the shaft housing is connected or rests against this and on the other hand radially from a elastic O-ring is held, the axial force of the Storage facilities difficult to control, since this force is not can be applied reproducibly.

Ferner besteht der Nachteil, dass die radiale Führung in Folge von Tolleranzen der Nuten, der O-Ringe, etc. stark unterschiedlich ist. Des Weitern kann aufgrund des Vorsehens von Schmiermittel ein Gleiten der O-Ringe in der Nut nicht ausgeschlossen werden. Durch ein derartiges Gleiten verändern sich über die Betriebszeit, insbesondere durch Verdrängen des Schmiermittels, die Kraftverhältnisse. Dies führt zu einer Änderung des Schwingungs- und Geräuschverhaltens der Pumpen-Lageranordnung. Eine Veränderung der Gleitbedingungen kann auch durch Verdampfen, Verharzen oder dgl. des Schmiermittels erfolgen. Hierdurch verringert sich die Lebensdauer der Pumpen-Lageranordnung.Further There is the disadvantage that the radial guidance as a result of Tolleranzen the grooves, the O-rings, etc. are very different. The farther can due to the provision of lubricant, a sliding of the O-rings in the groove can not be excluded. By such a gliding change over the operating time, in particular by displacing the lubricant, the Force conditions. this leads to to a change the vibration and noise behavior the pump-bearing assembly. A change in the sliding conditions may also be by evaporation, resin or the like. Of the lubricant respectively. This reduces the life of the pump-bearing assembly is reduced.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pumpen-Lageranordnung zu schaffen, durch die die Lebensdauer verlängert ist.task The invention is to provide a pump-bearing assembly, by which extends the life is.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.The solution The object is achieved according to the invention by the features of the claim 1.

Die erfindungsgemäße Pumpen-Lageranordnung, die insbesondere für schnelldrehende Pumpen, wie Turbomolekularpumpen, geeignet ist, weist einen mit einer Rotorwelle verbundenen Pumpenrotor auf. Die Rotorwelle ist in einem Wellengehäuse über üblicherweise zwei Lagereinrichtungen drehbar gelagert. Die beiden Lagereinrichtungen sind vorzugsweise axial vorgespannt. Jede Lagereinrichtung weist einen inneren mit der Rotorwelle verbundenen Lagerring und einen äußeren mit dem Wellengehäuse verbundenen Lagerring auf. Zwischen den beiden Lagerringen sind Lagerkörper, insbesondere Wälzkörper, wie Kugeln angeordnet. Erfindungsgemäß ist zumindest einer der Lagerringe vollständig elastisch gehalten. Vorzugsweise ist je Lagereinrichtung ein Lagerring vollständig elastisch gehalten. Besonders bevorzugt ist es, dass die beiden äußeren Lagerringe vollständig elastisch gehalten sind.The inventive pump-bearing arrangement, especially for high-speed pumps, such as turbomolecular pumps, is suitable, has a pump rotor connected to a rotor shaft. The Rotor shaft is in a shaft housing via usually two storage facilities rotatably mounted. The two storage facilities are preferably axially biased. Each storage facility has an interior the rotor shaft connected bearing ring and an outer connected to the shaft housing Bearing ring on. Between the two bearing rings bearing body, in particular Rolling elements, like Balls arranged. According to the invention is at least one of the bearing rings completely kept elastic. Preferably, each bearing device is a bearing ring Completely kept elastic. It is particularly preferred that the two outer bearing rings completely elastic are held.

Erfindungsgemäß ist somit durch das vollständig elastische Halten mindestens eines Lagerrings sichergestellt, dass der Lagerring nicht unmittelbar an dem Wellengehäuse bzw. der Rotorwelle anliegt. Insbesondere sind zwischen dem entsprechenden Lagerring und dem Wellengehäuse bzw. der Rotorwelle elastisch verformbare Aufnahmeelemente vorgesehen. Durch das vollständig elastische Halten der insbesondere beiden äußeren Lagerringe kann eine erhebliche Schwingungs-Geräuschreduzierung erzielt werden. Bereits hierdurch ist die Lebensdauer der Pumpenlageranordnung erhöht. Ferner ist durch die Entkopplung der insbesondere äußeren Lagerringe von dem Wellengehäuse die axiale Anstellkraft erheblich besser einstell- und kontrollierbar. Hierdurch sind reproduzierbare Lagereigenschaften geschaffen, die eine Langzeitstabilität gewährleisten.According to the invention is thus through that completely elastic holding at least one bearing ring ensures that the bearing ring is not applied directly to the shaft housing or the rotor shaft. In particular, between the corresponding bearing ring and the shaft housing or the rotor shaft elastically deformable receiving elements provided. By the complete elastic holding the particular two outer bearing rings can be a considerable vibration-noise reduction be achieved. Already hereby is the life of the pump bearing assembly elevated. Furthermore, by decoupling the particular outer bearing rings from the shaft housing the axial contact force much better adjustable and controlled. As a result, reproducible storage properties are created, the a long-term stability guarantee.

Da in bevorzugter Ausführungsform vorzugsweise beide äußere Lagerringe vollständig elastisch gehalten sind, werden bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung im Folgen anhand der äußeren Lagerringe beschrieben. Es ist jedoch auch möglich, einen oder beide inneren Lagerringe vollständig elastisch zu halten.There in a preferred embodiment preferably both outer bearing rings Completely are held elastic, preferred embodiments of the invention as a result of the outer bearing rings described. However, it is also possible to have one or both inner ones Bearing rings completely to keep elastic.

Zum elastischen Halten der äußeren Lagerringe ist zwischen dem äußeren Lagerring und dem Wellengehäuse jeweils mindestens ein in radialer Richtung elastisches radiales Aufnahmeelement angeordnet. Bei dem radialen Aufnahmeelement handelt es sich insbesondere um ein ringförmiges Aufnahmeelement, das den Lagerring umgibt. Vorzugsweise handelt es sich bei dem radialen Aufnahmeelement um einen elastischen O-Ring. Besonders bevorzugt ist es, mehrere, insbesondere zwei radiale Aufnahmeelemente vorzusehen, die vorzugsweise jeweils im Randbereich des Lagerrings angeordnet sind. Hierdurch kann eine definierte Lage des äußeren Lagerrings erzielt und ein Verkippen vermieden werden. Insbesondere bei der Verwendung von Schrägkugellagern ist es erforderlich eine definierte Lage des äußeren Lagerrings zu erzielen. Der äußere Lagerring muss hierbei achsparallel ausgerichtet sein. Dies ist mit Hilfe des in besonderer Ausführungsform erfindungsgemäßen Vorsehens von zwei radialen Aufnahmeelementen, wie O-Ringen, auf einfache Weise möglich. Eine derartig achsparallele Führung ist auch bei der Verwendung von Rillenkugellagern erforderlich. Hierbei ist durch das Vorsehen von zwei radialen Aufnahmeelementen ein achsparalleles Führen in jedem Betriebszustand, d. h. auch bei beispielsweise aufgrund auftretender Wärme erfolgenden Biegung der Welle gewährleistet.For elastically holding the outer bearing rings at least one radially elastic receiving element is arranged in each case between the outer bearing ring and the shaft housing. The radial receiving element is in particular an annular receiving element which surrounds the bearing ring. Preferably, the radial receiving element is an elastic O-ring. It is particularly preferred to provide several, in particular two radial receiving elements, which are preferably arranged in each case in the edge region of the bearing ring. In this way, a defined position of the outer bearing ring can be achieved and tilting can be avoided. In particular, when using angular contact ball bearings, it is necessary to achieve a defined position of the outer bearing ring. The outer bearing ring must be aligned parallel to the axis be. This is possible in a simple manner with the aid of the provision of two radial receiving elements according to the invention, such as O-rings. Such an axially parallel guide is also required when using deep groove ball bearings. In this case, by providing two radial receiving elements an axis-parallel guiding in any operating condition, that is guaranteed even when occurring, for example due to heat occurring bending of the shaft.

Bei einer bevorzugten weiteren Ausführungsform der Erfindung sind mindestens zwei radiale Aufnahmeelemente vorgesehen, wobei zumindest zwei der Aufnahmeelemente zu einer Kraftübertragungsebene des Wälzlagers asymmetrisch angeordnet sind. Die Kraftübertragungsebene des Wälzlagers entspricht bei einem Kugellager der ringförmigen Anlagelinie der Kugel in der Lagerschale in unbelastetem Zustand. Bei Wälzlagern mit flächig aufliegenden Wälzkörpern entspricht die Kraftübertragungsebene der mittleren Ebene bzw. der Symmetrieebene der Auflagefläche zwischen den Wälzkörpern und den insbesondere äußerem Lagerring. Bei dieser Ausführungsform weisen die zwei asymmetrisch angeordneten radialen Auflageelemente somit einen unterschiedlichen Abstand in axialer Richtung zur Kraftübertragungsebene auf. Hierbei kann einer der beiden Abstände auch null sein, so dass das eine radiale Aufnahmeelement in der Kraftübertragungsebene angeordnet ist. Vorzugsweise sind die beiden radialen Aufnahmeelemente in axialer Richtung auf unterschiedlichen Seiten der Kraftübertragungsebene angeordnet. Diese besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung weist den Vorteil auf, dass Radialkräfte, die insbesondere durch Unwuchten des Rotors oder der Welle hervorgerufen werden, besser aufgenommen werden können. Bei Vorsehen nur eines Aufnahmeelements oder bei Vorsehen von zwei symmetrisch zur Kraftübertragungsebene angeordneten Aufnahmeelementen, kann die Problematik bestehen, dass eine Kippbildung des äußeren Lagerrings auftritt. Aufgrund dieser Kippbewegung des äußeren Lagerrings verringert sich die Lebensdauer des Lagers. Insbesondere, wenn die Kippbewegung des äußeren Lagerrings der Bewegung des inneren Lagerrings entgegengesetzt ist, treten im Lager große Relativbewegungen auf, die die Lagerlebensdauer verringern. Bei einer derartigen Verkippung des äußeren Lagerrings, die üblicherweise im μ-Bereich liegt, ist der äußere Lagerring nicht mehr exakt parallel zum inneren Lagerring. Das Verkippen wird beispielsweise durch eine hohe Haftung zwischen dem äußeren Lagerring und einem axialen Aufnahmeelement, an dem der äußere Lagerring anliegt, hervorgerufen, wenn eine seitliche Bewegung der Welle erfolgt. Hierbei wird unter einer seitlichen Bewegung der Welle ein im wesentlichen paralleles Verschieben der Symmetrielinie der Welle im Bereich des Lagers verstanden.at a preferred further embodiment The invention provides at least two radial receiving elements. wherein at least two of the receiving elements to a power transmission plane of the rolling bearing are arranged asymmetrically. The power transmission plane of the rolling bearing corresponds to a ball bearing of the annular investment line of the ball in the bearing shell in unloaded condition. For rolling bearings with area corresponds to rolling elements the power transmission plane the middle plane or the plane of symmetry of the bearing surface between the rolling elements and the particular outer bearing ring. In this embodiment have the two asymmetrically arranged radial support elements thus a different distance in the axial direction to the power transmission plane on. In this case, one of the two distances can also be zero, so that arranged a radial receiving element in the power transmission plane is. Preferably, the two radial receiving elements in the axial Direction arranged on different sides of the power transmission plane. This particularly preferred embodiment of the invention has the Advantage on that radial forces, in particular caused by imbalance of the rotor or the shaft be better absorbed. If only one is provided Receiving element or providing two symmetrical to the power transmission plane arranged receiving elements, the problem may exist that a tilting of the outer bearing ring occurs. Due to this tilting movement of the outer bearing ring reduced the life of the bearing. In particular, when the tilting movement of the outer race the movement of the inner bearing ring is opposite, step in the warehouse big Relative movements that reduce the bearing life. at such tilting of the outer race, the usual in the μ-range is the outer bearing ring no longer exactly parallel to the inner bearing ring. The tilting is for example, by a high adhesion between the outer bearing ring and an axial receiving element, on which the outer bearing ring is applied, caused, when a lateral movement of the shaft takes place. This is under a lateral movement of the shaft is a substantially parallel Moving the line of symmetry of the shaft in the area of the bearing understood.

Vorzugsweise ist der Abstand eines der beiden Aufnahmeelemente zur Kraftübertragungsebene mindestens doppelt so groß, wie der Abstand des anderen, vorzugsweise auf der gegenüberliegenden Seite der Kraftübertragungsebene angeordneten Aufnahmeelements. Da die Rotorwelle vorzugsweise mit zwei Wälzlagern gelagert ist und eines der beiden Wälzlager als Loslager ausgebildet ist, ist es besonders bevorzugt, den Abstand mindestens einer der Aufnahmeelemente zur Kraftübertragungsebene bei dem Loslager groß zu wählen. Vorzugsweise sind insbesondere bei dem Loslager eines, insbesondere beide Aufnahmeelemente außerhalb des äußeren Lagerrings angeordnet. Hierzu weist der Lagerring vorzugsweise ein Verlängerungselement auf. Dies kann beispielsweise einstückig mit dem Lagerring ausgebildet sein. Ebenso kann eine den äußeren Lagerring umgebende und aufnehmende Hülse vorgesehen sein, an deren Außenseite sodann die beiden Aufnahmeelemente anliegen. Hierbei ist die Hülse vorzugsweise fest mit dem äußeren Lagerring, beispielsweise durch Einpressen verbunden.Preferably the distance between one of the two receiving elements to the power transmission plane is at least twice as big like the distance of the other, preferably on the opposite side the power transmission plane arranged receiving element. As the rotor shaft preferably with two rolling bearings is mounted and one of the two bearings designed as a floating bearing is, it is particularly preferred, the distance of at least one of the receiving elements to the power transmission plane big at the floating bearing too choose. Preferably, in particular in the floating bearing one, in particular both Recording elements outside of the outer bearing ring arranged. For this purpose, the bearing ring preferably has an extension element on. This can for example be formed integrally with the bearing ring be. Likewise, an outer bearing ring surrounding and receiving sleeve be provided on the outside then abut the two receiving elements. Here, the sleeve is preferably fixed to the outer bearing ring, for example, connected by pressing.

In besonders bevorzugter Ausführungsform ist, um ein vollständig elastisches Halten des insbesondere äußeren Lagerrings zu gewährleisten, zusätzlich ein elastisches axiales Aufnahmeelement zwischen dem äußeren Lagerring und dem Wellengehäuse angeordnet. Hierzu weist das Wellengehäuse insbesondere einen ringförmig nach innen weisenden Ansatz auf, an dem das axiale Aufnahmeelement anliegt. Das axiale Aufnahmeelement kann entsprechend dem radialen Aufnahmeelement ausgebildet sein, wobei es sich insbesondere um einen O-Ring mit vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt handelt.In particularly preferred embodiment, to a complete to ensure elastic retention of the particular outer bearing ring, additionally an elastic axial receiving element between the outer bearing ring and the shaft housing arranged. For this purpose, the shaft housing in particular an annular after inside facing approach on which abuts the axial receiving element. The axial receiving element can according to the radial receiving element be formed, which is in particular an O-ring with preferably circular Cross section acts.

Insbesondere bei der besonders bevorzugten Ausführungsform, in der zumindest ein Lagerring, insbesondere je Lager ein Lagerring und insbesondere der äußere Lagerring je Lager vollständig elastisch gehalten ist, kann durch die Aufnahmeelemente sowohl die Funktion einer Feder als auch eines Dämpfers übernommen werden. Dies ist insbesondere durch Anordnung der Aufnahmeelemente in Nuten und/oder durch Vorsehen elastischer Aufnahmeelemente mit innerer Dämpfung möglich. Vorzugsweise ist die Steifigkeit und auch die insbesondere axiale Vorspannung einstellbar. Dies kann durch die Materialwahl der Aufnahmeelemente und/oder durch Vorsehen von Unterlageelementen, wie Unterlegscheiben erfolgen.Especially in the most preferred embodiment, in which at least a bearing ring, in particular per bearing a bearing ring and in particular the outer bearing ring per warehouse completely is elastically held by the receiving elements both the Function of a spring and a damper are adopted. This is in particular by arranging the receiving elements in grooves and / or by providing elastic receiving elements with internal damping possible. Preferably is the rigidity and also the particular axial preload adjustable. This may be due to the choice of material of the receiving elements and / or by providing underlay elements, such as washers respectively.

Die Aufnahmeelemente sind vorzugsweise in Ringnuten angeordnet, die vorzugsweise im Wellengehäuse vorgesehen sind. Die Ringnuten sind hierbei vorzugsweise konkav ausgebildet. Durch die Auswahl des Krümmungsradius der konkaven Nut sowie die Auswahl der Außenkontur, insbesondere des Durchmessers des Aufnahmeelements kann die Steifigkeit eingestellt werden. Hierdurch ist es auf einfache Weise möglich, insbesondere die Steifigkeit eines O-Rings festzulegen.The receiving elements are preferably arranged in annular grooves, which are preferably provided in the shaft housing. The annular grooves are in this case preferably concave. By selecting the radius of curvature of the concave groove and the selection of the outer contour, in particular the diameter of the receiving element, the Stiffness can be adjusted. This makes it possible in a simple manner, in particular to determine the rigidity of an O-ring.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das axiale Aufnahmeelement nicht unbedingt in einer Nut angeordnet. Bei dieser Ausführungsform ist zwischen dem äußeren Lagerring und dem axialen Aufnahmeelement ein im Querschnitt insbesondere L-förmiges Kraftübertragungselement angeordnet, das insbesondere ringförmig ist. Hierbei ist vorzugsweise das axiale Aufnahmeelement zwischen dem L-förmigen Kraftübertragungselement und einem ringförmigen Ansatz des Wellengehäuses angeordnet. Das axiale Aufnahmeelement ist somit von den beiden durch das Wellengehäuse gebildeten Flanken sowie durch die beiden Innenflanken des L-förmigen Kraftübertragungselements eingeschlossen. Hierdurch ist die Montage vereinfacht.In a further preferred embodiment the axial receiving element is not necessarily arranged in a groove. In this embodiment between the outer bearing ring and the axial receiving element in a cross-section in particular L-shaped power transmission element arranged, which is in particular annular. This is preferred the axial receiving element between the L-shaped power transmission element and an annular one Approach of the shaft housing arranged. The axial receiving element is thus of the two through the shaft housing formed flanks and by the two inner edges of the L-shaped power transmission element locked in. As a result, the assembly is simplified.

Eine der beiden Lagereinrichtungen, insbesondere die weiter vom Rotor entfernt angeordnete Lagereinrichtung ist vorzugsweise mit einem Vorspannelement zum axialen Vorspannen des Lagers verbunden. Insbesondere ist das Vorspannelement zwischen dem äußeren Lagerring und dem Wellengehäuse bzw. einem mit dem Wellengehäuse verbundenen Gehäusedeckel angeordnet. Durch das Vorspannelement wird eine im Wesentlichen in axiale Richtung gerichtete Kraft auf die Lagereinrichtung aufgebracht.A the two storage facilities, in particular those further from the rotor remote storage device is preferably with a Biasing element connected to the axial biasing of the bearing. Especially is the biasing element between the outer bearing ring and the shaft housing or one with the shaft housing connected housing cover arranged. By the biasing element is a substantially Applied in the axial direction force applied to the bearing device.

Die erfindungsgemäße Pumpen-Lageranordnung weist insbesondere den Vorteil auf, dass rotierende Systeme kinematisch radial und axial korrekt an das Wellengehäuse angekoppelt sind. Ferner ist eine den Anforderungen entsprechende Einstellbarkeit der Federung und Dämpfung möglich. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Eigenbewegungen und Eigenmoden des Lageraußenrings wirkungsvoll gedämpft sind. Des Weiteren ist durch das vollständig elastische Halten der insbesondere äußeren Lagerringe ein direkter mechanischer Kontakt der drehenden Einheit zum Wellengehäuse vermieden.The Inventive pump-bearing assembly has the particular advantage that rotating systems kinematically Radially and axially are correctly coupled to the shaft housing. Further is an adjustment of the suspension according to the requirements and damping possible. Another advantage is that the proper movements and Eigen modes of the bearing outer ring effectively steamed are. Furthermore, by the fully elastic holding the in particular outer bearing rings avoid direct mechanical contact of the rotating unit to the shaft housing.

Um bei einem Verschieben des äußeren Lagerrings in axialer Richtung das Einbringen von Scheerkräften und/oder Querbelastungen in die radialen Aufnahmeelemente zu vermeiden oder zumindest zu verringern, ist es vorteilhaft, den äußeren Lagerring mit einer Hülse zu umgeben. Hierdurch ist es möglich, den äußeren Lagerring in der Hülse axial zu verschieben, wobei nur geringe oder keine Kräfte in axialer Richtung auf die radialen Aufnahmeelemente wirken.Around when moving the outer bearing ring in the axial direction, the introduction of shear forces and / or transverse loads in the radial receiving elements to avoid or at least reduce, it is advantageous to surround the outer bearing ring with a sleeve. This makes it possible the outer bearing ring in the sleeve to move axially, with little or no forces in the axial Direction act on the radial receiving elements.

Die erfindungsgemäße Pumpen-Lageranordnung weist insbesondere bei den bevorzugten Ausführungsformen die Vorteile auf, dass eine Lagervorspannung möglich ist, der äußere Lagerring achsparallel geführt werden kann, eine geringe Kraftübertragung bei mechanisch erzeugter Unwucht erfolgt, eine ausreichende Dämpfung vorhanden ist, um verschiedene Eigenmoden zu unterdrücken und ferner eine Abstimmung auf das jeweilige System erfolgen kann. Bevorzugt ist es, das Material der Aufnahmeelemente derart zu wählen, dass es eine gute Wärmeabfuhr gewährleisten, so dass eine Überhitzung der Lager vermieden ist.The Inventive pump-bearing assembly has the advantages, in particular in the preferred embodiments, that a bearing preload possible is, the outer bearing ring axially parallel guided can be, a low power transmission In the case of mechanically generated unbalance, there is sufficient damping is to suppress various eigenmodes and also a vote can be made to the respective system. It is preferred, the material the picking elements to choose such that it has a good heat dissipation guarantee, so that overheating the bearing is avoided.

Um eine gute Wärmeabfuhr durch die Aufnahmeelemente zu gewährleisten, ist zusätzlich zu der Materialwahl eine bevorzugte verbesserte Wärmeableitung durch das Vorsehen von vorzugsweise jeweils zwei Aufnahmeelementen pro Lager bevorzugt. Hierdurch kann die abzuführende Wärmemenge deutlich erhöht werden. Weiterhin ist es bevorzugt, zwischen zwei Aufnahmeelementen Schmiermittel vorzusehen, wodurch die Wärmeableitung erhöht wird. Hierdurch ist eine Wärmeleitungsbrücke bzw. eine Schmiermittelbrücke vorgesehen. Diese ist insbesondere auch einstellbar. Das Vorsehen von Schmiermitteln zwischen zwei benachbarten Aufnahmeelementen hat den Vorteil, dass eine zuverlässige Wärmeleitungsbrücke vorgesehen ist, die während der gesamten Lebensdauer aufrecht erhalten werden kann.Around a good heat dissipation By ensuring the receiving elements is in addition to the Material selection a preferred improved heat dissipation through the provision preferably preferably two receiving elements per bearing. As a result, the discharged heat clearly increased become. Furthermore, it is preferable between two receiving elements Provide lubricant, whereby the heat dissipation is increased. As a result, a heat conduction bridge or a lubricant bridge intended. This is especially adjustable. The provision of lubricants between two adjacent receiving elements has the advantage of providing a reliable heat transfer bridge is that during the lifetime can be maintained.

Anstelle eines bevorzugten Vorsehens eines O-Rings mit kreisringförmigen Querschnitt als Aufnahmeelement ist es auch möglich, einen O-Ring mit rechteckförmigem Querschnitt vorzusehen. Dies ist insbesondere beim Vorsehen einer Hülse, in der der äußere Ring des Lagers in axialer Richtung gleiten kann, vorteilhaft, da auf die radialen Aufnahmeelemente im Wesentlichen keine Axialkräfte wirken. Insbesondere zur axialen Federung und Dämpfung sowie auch zum Einstellen der axialen Vorspannung sind Gasfedern bzw. Gasdämpfer geeignet. Zur Einstellung können Piezo-Elemente, Wirbelstromdämpfer oder Quetschfilmdämpfer vorgesehen sein. Zur Steifigkeit- sowie Dämpfungseinstellung ist es beispielsweise möglich, zwischen dem Gehäuse und dem äußeren Lagerring eine veränderbare Menge an Fluid, wie Gas oder Öl vorzusehen. Die Steifigkeit- und Dämpfungseigenschaften können durch Druckveränderungen eingestellt werden.Instead of a preferred provision of an O-ring with annular cross-section as a receiving element, it is also possible to have an O-ring with a rectangular cross-section provided. This is especially when providing a sleeve, in the outer ring the bearing can slide in the axial direction, advantageous because up the radial receiving elements act substantially no axial forces. In particular for axial suspension and damping as well as for adjustment the axial preload gas springs or gas dampers are suitable. To adjustment can Piezo elements, eddy current dampers or squeeze film damper be provided. For stiffness and damping adjustment, for example possible, between the case and the outer bearing ring a changeable one Amount of fluid, such as gas or oil provided. The stiffness and damping properties can by pressure changes be set.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.following The invention will be described with reference to preferred embodiments with reference to the attached drawings closer explained.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine schematische Schnittansicht einer oberen bzw. rotorseitigen erfindungsgemäßen Lagereinrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform, 1 a schematic sectional view of an upper or rotor-side bearing device according to the invention according to a first preferred embodiment,

2 eine schematische Schnittansicht einer oberen bzw. rotorseitigen erfindungsgemäßen Lagereinrichtung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform, 2 a schematic sectional view ei ner upper or rotor side bearing device according to the invention according to a second preferred embodiment,

3 eine schematische Schnittansicht einer oberen bzw. rotorseitigen erfindungsgemäßen Lagereinrichtung gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform, 3 a schematic sectional view of an upper or rotor-side storage device according to the invention according to a third preferred embodiment,

4 eine bevorzugte Ausführungsform einer unteren bzw. an dem vom Rotor abgewandten Ende der Rotorwelle angeordneten erfindungsgemäßen Lagereinrichtung, 4 a preferred embodiment of a lower or at the end facing away from the rotor end of the rotor shaft bearing arrangement according to the invention,

5 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines oberen bzw. rotorseitigen erfindungsgemäßen Lagereinrichtung mit asymmetrisch angeordneten Aufnahmeelementen und 5 a schematic sectional view of another embodiment of an upper or rotor-side bearing device according to the invention with asymmetrically arranged receiving elements and

6 eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer unteren bzw. an dem vom Rotor abgewandten Ende der Rotorwelle angeordneten Lagereinrichtung mit asymmetrischen Aufnahmeelementen. 6 a further preferred embodiment of a lower or at the end facing away from the rotor end of the rotor shaft bearing means with asymmetrical receiving elements.

Die erste bevorzugte Ausführungsform der oberen bzw. einem Rotor 10 zugewandten Lagereinrichtung 12 ist in 1 dargestellt. Der Rotor 10 ist drehfest mit einer Rotorwelle 14 verbunden. Auf der Rotorwelle 14 ist drehfest eine innere Lagerschale 16 angeordnet, die durch eine Mutter 18 gehalten ist.The first preferred embodiment of the upper and a rotor 10 facing storage facility 12 is in 1 shown. The rotor 10 is non-rotatable with a rotor shaft 14 connected. On the rotor shaft 14 is rotatably an inner bearing shell 16 arranged by a mother 18 is held.

Die obere Lagereinrichtung 12 ist in einem Wellengehäuse 20 angeordnet, das im dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist. Ein äußerer Lagerring 22 ist innerhalb des Wellengehäuses 20 angeordnet. Zwischen den beiden Lagerringen 16, 22 sind Lagerkörper 24 in Form von Kugeln angeordnet.The upper storage facility 12 is in a shaft housing 20 arranged, which is formed in the illustrated embodiment is substantially cylindrical. An outer bearing ring 22 is inside the shaft housing 20 arranged. Between the two bearing rings 16 . 22 are bearing bodies 24 arranged in the form of balls.

Zum erfindungsgemäßen vollständig elastischen Halten des äußeren Lagerrings 22 sind im ersten Ausführungsbeispiel (1) zwei radiale Aufnahmeelemente 26, bei denen es sich um elastische O-Ringe handelt, vorgesehen. Ferner ist ein vorzugsweise ebenfalls als elastischer O-Ringe ausgebildetes axiales Aufnahmeelement 28 vorgesehen. Die beiden radialen Aufnahmeelemente 26 sind jeweils in einem Randbereich des äußeren Lagerrings 22 jeweils in einer Nut 30 angeordnet. Die Nut 30 ist in dem Wellengehäuse 20 vorgesehen. Die Tiefe der Nut 30 ist geringer als der Durchmesser der O-Ringe 26, so dass diese über eine Innenseite 32 des Wellengehäuses 20 vorstehen und an dem äußeren Lagerring 22 anliegen.For completely elastic holding of the outer bearing ring according to the invention 22 are in the first embodiment ( 1 ) two radial receiving elements 26 , which are elastic O-rings, provided. Furthermore, a preferably also designed as an elastic O-rings axial receiving element 28 intended. The two radial receiving elements 26 are each in an edge region of the outer bearing ring 22 each in a groove 30 arranged. The groove 30 is in the shaft housing 20 intended. The depth of the groove 30 is less than the diameter of the O-rings 26 so this over an inside 32 of the shaft housing 20 protrude and on the outer bearing ring 22 issue.

Das axiale Aufnahmeelement 28 ist in einer axialen ringförmigen Nut 34 angeordnet, die ebenfalls im Wellengehäuse 20 vorgesehen ist. Die Tiefe der Nut 34 ist wiederum geringer als der Durchmesser des O-Rings 28, so dass dieser in Richtung des äußeren Lagerrings 22 vorsteht. Zwischen dem axialen Aufnahmeelement 28 und dem äußeren Lagerring 22 ist ein Kraftübertragungselement 36 vorgesehen. Das Kraftübertragungselement 36 hat insbesondere die Funktion eines Reibungsdämpfers. Ferner hat das Kraftübertragungselement 36 die Funktion, dass der äußere Lagerring 22 in radialer Richtung bewegbar ist, ohne dass auf das axiale Aufnahmeelement 28 Scheerkräfte bzw. Radialkräfte wirken. Zumindest können die entsprechend auftretenden Kräfte deutlich reduziert werden.The axial receiving element 28 is in an axial annular groove 34 arranged, which also in the shaft housing 20 is provided. The depth of the groove 34 is again smaller than the diameter of the O-ring 28 so that this towards the outer bearing ring 22 protrudes. Between the axial receiving element 28 and the outer bearing ring 22 is a power transmission element 36 intended. The power transmission element 36 has in particular the function of a friction damper. Furthermore, the power transmission element 36 the function that the outer bearing ring 22 is movable in the radial direction, without affecting the axial receiving element 28 Scheerkräfte or radial forces act. At least the corresponding forces can be significantly reduced.

Zwischen den beiden radialen Aufnahmeelementen 26 ist eine Schmiermittelzuführeinrichtung 38 in Form einer Querbohrung vorgesehen.Between the two radial receiving elements 26 is a lubricant supply device 38 provided in the form of a transverse bore.

In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform (2) sind identische und ähnliche Bauteile mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.In a second preferred embodiment ( 2 ) Identical and similar components are identified by the same reference numerals.

Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist nur ein radiales Aufnahmeelement 26 vorgesehen. Es handelt sich hierbei in bevorzugter Ausführungsform um das radiale Aufnahmeelement 26, das, auf den Rotor 10 bezogen, am entfernten Ende des äußeren Lagerrings 22 angeordnet ist. Ferner weist die zweite Ausführungsform den Unterschied auf, dass das axiale Aufnahmeelement 28 nicht in einer Nut angeordnet ist, sondern zwischen dem axialen Aufnahmeelement 28 und dem äußeren Lagerring 22 ein im Querschnitt L-förmiges Kraftübertragungselement 40 angeordnet ist. Durch das Kraftübertragungselement 40 können axiale und radiale Kräfte auf den O-Ringe 28 übertragen werden. Der O-Ringe 28 liegt ferner an einem radialen Ansatz 42 des Wellengehäuses 20 an.In this preferred embodiment, only one radial receiving element 26 intended. In a preferred embodiment, this is the radial receiving element 26 , that, on the rotor 10 related, at the far end of the outer bearing ring 22 is arranged. Furthermore, the second embodiment has the difference that the axial receiving element 28 is not disposed in a groove, but between the axial receiving element 28 and the outer bearing ring 22 a cross-sectionally L-shaped power transmission element 40 is arranged. Through the power transmission element 40 can cause axial and radial forces on the O-rings 28 be transmitted. The O-rings 28 is also located on a radial approach 42 of the shaft housing 20 at.

Bei der dritten bevorzugten Ausführungsform (3) sind identische oder ähnliche Bauteile wiederum mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.In the third preferred embodiment ( 3 ) identical or similar components are again identified by the same reference numerals.

Im Vergleich der dritten Ausführungsform (3) mit der ersten Ausführungsform (1) ist wiederum nur ein radiales Aufnahmeelement 26 vorgesehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um das in dem Bereich des äußeren Lagerrings 22 der in Richtung Pumpenrotors 10 weist, angeordnete Aufnahmeelement.In comparison of the third embodiment ( 3 ) with the first embodiment ( 1 ) is again only a radial receiving element 26 intended. This embodiment is that in the region of the outer race 22 in the direction of the pump rotor 10 points, arranged receiving element.

Zusätzlich ist ein axiales Aufnahmeelement 44 vorgesehen, das kreisringförmig ausgebildet ist und einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Zur Lagefixierung sowie zur Übertragung von Kräften ist wiederum ein im Querschnitt L-förmiges Kraftübertragungselement 40 angeordnet. Dem Kraftübertragungselement gegenüberliegend ist ein ringförmiger nach innen weisender Ansatz 42 des Wellengehäuses 20 vorgesehen, so dass das axiale Aufnahmeelement 44 an einem ringförmig ausgebildeten Bereichs des Wellengehäuses 20 anliegt.In addition, an axial receiving element 44 provided, which is annular and has a rectangular cross-section. To fix the position and to transfer forces is again a cross-sectionally L-shaped power transmission element 40 arranged. Opposite the force transmitting element is an annular inwardly facing shoulder 42 the wave housing ses 20 provided so that the axial receiving element 44 on an annular region of the shaft housing 20 is applied.

Die drei vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind vorzugsweise mit einer unteren, der Lagereinrichtung 46 verbunden. Die Lagereinrichtung 46 ist am unteren bzw. von dem Rotor 10 abgewandten Ende der Rotorwelle 14 vorgesehen. Das Lager weist ebenfalls einen inneren Lagerring 48 und einen äußeren Lagerring 50 auf. Zwischen den Lagerringen 48, 50 sind Lagerkörper 52 in Form von Kugeln angeordnet.The three embodiments described above are preferably with a lower, the bearing device 46 connected. The storage facility 46 is at the bottom or from the rotor 10 opposite end of the rotor shaft 14 intended. The bearing also has an inner bearing ring 48 and an outer bearing ring 50 on. Between the bearing rings 48 . 50 are bearing bodies 52 arranged in the form of balls.

Der äußere Lagerring 50 weist, wie die oberen Lagereinrichtung 12 einen Abstand zu der Innenseite 32 des Gehäuses 20 auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei radiale Aufnahmeelemente 54 vorgesehen, die den radialen Aufnahmeelementen 26 entsprechen und ebenfalls in Nuten 56 angeordnet sind, die den Nuten 30 entsprechen. Zwischen den beiden radialen Aufnahmeelementen 54 ist in Form einer Querbohrung 58 eine Schmiermittelzuführeinrichtung vorgesehen.The outer bearing ring 50 points as the upper storage facility 12 a distance to the inside 32 of the housing 20 on. In the illustrated embodiment, two radial receiving elements 54 provided, which the radial receiving elements 26 correspond and also in grooves 56 are arranged, which are the grooves 30 correspond. Between the two radial receiving elements 54 is in the form of a transverse bore 58 a lubricant supply device provided.

In axialer Richtung ist mit dem äußeren Lagerring 50 ein Vorspannelement 58 in Form einer Feder verbunden. Die Feder stützt sich an einem Gehäusedeckel 60 ab, der mit dem Wellengehäuse 20 verbunden ist. Durch die Vorspannelemente 58 werden die Lagereinrichtungen 12, 46 axial vorgespannt.In the axial direction is with the outer bearing ring 50 a biasing element 58 connected in the form of a spring. The spring is supported on a housing cover 60 off, with the shaft housing 20 connected is. By the biasing elements 58 become the storage facilities 12 . 46 axially biased.

Insbesondere zum Ausgleich von Unwuchten können die beiden Aufnahmeelemente, wie in 5 dargestellt, asymmetrisch zur Kraftübertragungsebene 62 der Wälzkörper 24 bzw. der Lageranordnung 12 angeordnet sein. Hierzu ist der äußere Lagerring 22 von einer Hülse 64 umgeben. Die Hülse 64 ist beispielsweise durch Einpressen fest mit dem äußeren Lagerring 22 verbunden. Das erste Aufnahmeelement 26 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem Abstand von null zur Kraftübertragungsebene angeordnet, d. h. in der Kraftübertragungsebene vorgesehen. Das zweite Aufnahmeelement 30 ist in 5 vom Rotor 10 wegweisend in einem größeren Abstand zur Kraftübertragungsebene 62 angeordnet. Wie in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel dargestellt, ist das in 5 untere Aufnahmeelement 26 außerhalb des Lagerrings 22 angeordnet.In particular, to compensate for imbalances, the two receiving elements, as in 5 illustrated, asymmetrical to the power transmission plane 62 the rolling elements 24 or the bearing assembly 12 be arranged. For this purpose, the outer bearing ring 22 from a sleeve 64 surround. The sleeve 64 is for example by pressing firmly with the outer bearing ring 22 connected. The first receiving element 26 is arranged in the illustrated embodiment with a distance of zero to the power transmission plane, ie provided in the power transmission plane. The second receiving element 30 is in 5 from the rotor 10 groundbreaking at a greater distance to the power transmission plane 62 arranged. As shown in the preferred embodiment, this is in 5 lower receiving element 26 outside the bearing ring 22 arranged.

Vorzugsweise ist auch die vom Rotor abgewandte bzw. untere Lagereinrichtung entsprechend 6 asymmetrisch ausgebildet. Dementsprechend ist der äußere Lagerring 50 ebenfalls mit einer Hülse 66 fest verbunden. Bezogen auf eine Kraftübertragungsebene 68 des unteren Lagers ist das in 6 untere Aufnahmeelement 54 unterhalb der Kraftübertragungsebene angeordnet, wobei zumindest ein Teil des Aufnahmeelements 54 außerhalb des äußeren Lagerrings 50 angeordnet ist. Das zweite in 6 obere Aufnahmeelement 54 ist in einem deutlich größeren Abstand zur Kraftübertragungsebene 68 und somit vollständig außerhalb des äußeren Lagerrings 50 angeordnet.Preferably, the bearing device facing away from the rotor or lower is correspondingly 6 asymmetrically formed. Accordingly, the outer bearing ring 50 also with a sleeve 66 firmly connected. Relative to a power transmission plane 68 of the lower camp is the in 6 lower receiving element 54 arranged below the power transmission plane, wherein at least a part of the receiving element 54 outside the outer bearing ring 50 is arranged. The second in 6 upper receiving element 54 is at a significantly greater distance to the power transmission plane 68 and thus completely outside the outer race 50 arranged.

Selbstverständlich können die vorstehend beschriebenen einzelnen Ausführungsformen der oben sowie unteren Lagereinrichtung beliebig miteinander kombiniert werden.Of course, the above-described individual embodiments of the above as well lower storage facility can be combined with each other as desired.

Claims

Pump bearing arrangement, in particular for high-speed pumps, such as turbomolecular pumps, with one having a pump rotor ( 10 ) connected rotor shaft ( 14 ) and a shaft housing ( 20 ), in which the rotor shaft ( 14 ) over two storage facilities ( 12 . 46 ) is rotatably mounted, each storage device ( 12 . 46 ) an inner with the rotor shaft ( 14 ) connected bearing ring ( 16 . 48 ), an outer with the shaft housing ( 20 ) connected bearing ring ( 22 . 50 ) and interposed bearing bodies ( 24 . 52 ), characterized in that one of the bearing rings ( 16 . 22 . 48 . 50 ) is held completely elastic.

Pump bearing arrangement according to claim 1, characterized in that both outer bearing rings ( 22 . 50 ) are held completely elastic.

Pump-bearing arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that between the outer bearing ring ( 22 . 50 ) and the shaft housing ( 20 ) at least one in the radial direction elastic, in particular annular, radial receiving element ( 26 . 54 ) is provided.

Pump-bearing arrangement according to claim 3, characterized in that between the outer bearing ring ( 22 . 50 ) and the shaft housing ( 20 ) two radial receiving elements ( 26 . 54 ) in particular in the edge region of the bearing ring ( 22 . 50 ) are arranged.

Pump-bearing arrangement according to claim 4, characterized in that the two radial receiving elements ( 26 . 54 ) to a power transmission plane ( 62 . 68 ) of the rolling bearing are arranged asymmetrically.

Pump-bearing arrangement according to claim 5, characterized in that the distance from one of the receiving elements ( 26 . 54 ) to the power transmission plane ( 62 . 68 ) is at least twice as large as the distance of the other receiving element ( 26 . 54 ) to the power transmission plane ( 62 . 68 ).

Pump-bearing arrangement according to claim 4 or 5, characterized in that one of the receiving elements ( 26 . 54 ) substantially in the power transmission plane ( 62 . 68 ) lies.

Pump-bearing arrangement according to one of claims 5-7, characterized in that one of the receiving elements ( 26 . 54 ) in the axial direction outside of the outer bearing ring ( 22 . 50 ) is arranged.

Pump-bearing arrangement according to claim 8, characterized in that the outer bearing ring ( 22 . 50 ) an axial extension element ( 64 . 66 ) for transmitting power to one of the receiving elements ( 26 . 54 ) having.

Pump-bearing arrangement according to claim 9, characterized in that the extension element a with the outer bearing ring ( 22 . 54 ) connected sleeve ( 64 . 66 ) having.

Pump-bearing arrangement according to one of claims 1-10, characterized in that between the outer bearing ring ( 22 . 50 ) and the shaft housing ( 20 ) an axial receiving element ( 28 ) is arranged.

Pump-bearing arrangement according to one of claims 3-11, characterized in that the receiving elements ( 26 . 28 . 54 ) in one, in particular in the shaft housing ( 20 ) provided annular groove ( 30 . 34 . 56 ) are arranged.

Pump-bearing arrangement according to claim 12, characterized in that the annular groove ( 30 . 34 . 56 ) is concave.

Pump-bearing arrangement according to one of claims 5-13, characterized by a between the outer bearing ring ( 22 . 50 ) and the axial receiving element ( 28 ), in cross-section in particular L-shaped force transmission element ( 36 . 40 ).

Pump bearing arrangement according to one of claims 3-14, characterized in that the receiving elements ( 26 . 28 . 44 . 54 ) are formed as O-rings, which preferably have an annular cross-section in the unloaded state.

Pump-bearing arrangement according to one of claims 1-15, characterized by a between two receiving elements ( 26 ; 26 . 28 ; 54 ) in particular in the shaft housing ( 20 ) arranged lubricant supply device ( 38 ).

Pump bearing arrangement according to one of claims 1-16, characterized by a bearing ring, in particular one of the two outer bearing rings ( 22 . 50 ) connected biasing element ( 58 ).

Pump-bearing arrangement according to one of claims 3-17, characterized characterized in that the receiving elements have thermally conductive material.

Pump-bearing arrangement according to one of claims 10-18, characterized characterized in that in particular between two receiving elements supplied Lubricant serves as a thermal bridge.