DE102013206526A1

DE102013206526A1 - Verfahren zur Reinigung einer Vakuumpumpe

Info

Publication number: DE102013206526A1
Application number: DE102013206526.4A
Authority: DE
Inventors: Basilio Di Niro; Stephan Hundertmark; Alexandra Walczak
Original assignee: Oerlikon Leybold Vacuum GmbH
Current assignee: Leybold GmbH
Priority date: 2013-04-12
Filing date: 2013-04-12
Publication date: 2014-10-16
Also published as: KR20150142026A; JP2016514802A; CN105074222A; WO2014166714A1

Abstract

Zur Reinigung einer Vakuumpumpe, bei der es sich insbesondere um eine Holweck-Pumpe handelt, wird das zu reinigende Rotorelement in eine Vibration versetzt. Dies erfolgt durch Ansteuern eines Elektromagneten (38) mit Hilfe einer Steuereinrichtung (40), wobei es sich bei dem Elektromagneten (38) insbesondere um einen Elektromagneten eines Magnetlagers (16) handelt, das die Rotorwelle (12) in einem Gehäuse (10) lagert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung einer Vakuumpumpe, insbesondere einer Holweck-Pumpe, wobei die Holweck Pumpe als Holweck-Stufe ausgebildet sein kann.
Beim Pumpen von Verunreinigungen aufweisenden Gasen kann es zu Ablagerungen an Rotorelementen einer Vakuumpumpe kommen. Dies kann zu Beschädigungen der Pumpe bishin zu deren Ausfall führen. Insofern ist es erforderlich aufwendige Filtersysteme vorzusehen, um Vakuumpumpen, insbesondere Hochvakuumpumpen zum Pumpen derartiger mit Verunreinigungen belasteter Gase einsetzen zu können. Besonders kritisch für Vakuumpumpen ist das Vorhandensein von Verunreinigungen wie Stäuben, die an einem Rotorelement anhaften können.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Reinigung einer Vakuumpumpe insbesondere einer Holweck-Pumpe zu schaffen, mit dem auf einfache Weise eine Reinigung des Rotorelements erfolgen kann.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu reinigende Vakuumpumpe weist eine Rotorwelle auf, die mindestens ein Rotorelement trägt. Bei dem Rotorelement kann es sich um ein rohrförmiges Rotorelement einer Holweck-Pumpe und oder um Rotorscheiben einer Turbomolekularpumpe handeln. Üblicherweise wirkt mit dem Rotorelement ein von einem Pumpengehäuse getragenes stationäres Statorelement zusammen. Bei der Holweck-Stufe handelt es sich hierbei um einen schraubenlinienförmigen Kanal, der das rohrförmige Rotorelement umgibt. Bei einer Turbomolekularpumpe handelt es sich um Statorscheiben, die zwischen den Rotorscheiben angeordnet sind. Die Rotorwelle ist über ein Lagerelement in dem Pumpengehäuse drehbar gelagert. Ferner ist mit der Rotorwelle eine Antriebseinrichtung wie ein Elektromotor verbunden. Erfindungsgemäß ist ein Elektromagnet vorgesehen, der auf die Rotorwelle einwirkt. Der Elektromagnet ist mit einer Steuereinrichtung verbunden. Zur Erzeugung von Vibrationen erfolgt durch die Steuereinrichtung eine Veränderung des Magnetfeldes hierbei kann der Elektromagnet beispielsweise unmittelbar auf eine zumindest teilweise metallische Rotorwelle oder auf einen auf der Rotorwelle angeordneten Permanentmagnet einwirken.
Durch die Steuereinrichtung, durch die insbesondere eine kurzfristige Magnetfeldänderung bewirkt wird kann die Rotorwelle und somit das mindestens eine von der Rotorwelle getragene Rotorelement in eine Vibration versetzt werden. Durch Vibration lösen sich auf dem Rotorelement vorhandene Ablagerungen.
Vorzugsweise erfolgt durch die Steuereinrichtung eine Magnetfeldänderung in Zeiträumen von ca. 10–1000 Hz. Die Magnetfeldänderung ist hierbei vorzugsweise periodisch. Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die Steuereinrichtung auf mehrere Elektromagnete einwirkt. Hierdurch ist es möglich, dass in zeitlich kurzen Abständen auf die Rotorwelle und so auf das mindestens eine Rotorelement Kräfte in unterschiedliche Richtung einwirken. Insbesondere handelt es sich um entgegengesetzte Kräfte, so dass eine Vibration mit hoher Amplitude und möglichst kurzen Beschleunigungszeiten realisierbar ist.
Die von dem mindestens einen Elektromagnet erzeugte Kraft wirkt hierbei vorzugsweise im Wesentlichen translatorisch und axial zur Rotorwelle, so dass auf sehr effektive Weise ein Vibrieren der Rotorwelle und somit des von der Rotorwelle getragene mindestens einen Rotorelements hervorgerufen werden kann.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die Durchführung des Reinigungsschrittes durch Vibration während des Stillstandes der Rotorwelle, d. h. wenn die Rotorwelle nicht durch den Elektromotor in eine Drehbewegung versetzt ist, erfolgt. Ggf. kann zusätzlich ein langsames Drehen zur Unterstützung des Reinigungsprozesses zweckmäßig sein.
Besonders bevorzugt ist es, dass kein gesonderter Elektromagnet vorgesehen ist, sondern zur Durchführung des Verfahrens ein Elektromagnet genutzt wird, der Teil eines Magnetlagers ist. Insbesondere schnell drehende Rotorwellen sind häufig derart gelagert, dass eines der beiden Lagerelemente als Magnetlager ausgebildet ist. Hierbei handelt es sich üblicherweise um das saugseitig angeordnete Lager. Es ist somit in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nicht erforderlich, eines oder mehrere zusätzliche Elektromagnete vorzusehen. Vielmehr kann zumindest einer der in einem Magnetlager angeordneten Elektromagnete zur Erzeugung der Vibrationen entsprechend angesteuert werden. Sofern die Rotorwelle von zwei Magnetlagern getragen wird ist es auch möglich Elektromagnete beider Magnetlager anzusteuern, wodurch die Vibration etwas verstärkt werden kann.
Da Vakuumpumpen üblicherweise eine interne Steuereinrichtung aufweisen oder mit einer externen Steuereinrichtung verbunden sind, ist es des Weiteren bevorzugt, die erfindungsgemäße Ansteuerung des mindestens einen Elektromagneten zur Erzeugung von Vibrationen durch diese Steuereinrichtung zu realisieren.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugte Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine vereinfachte schematische Darstellung einer Vakuumpumpe und
2 ein Diagramm einer Vibrationsroutine zur Reinigung einer Vakuumpumpe.
Bei der dargestellten Vakuumpumpe handelt es sich um eine Turbomolekularpumpe mit Holweck-Stufe. Entsprechend weist die Turbomolekularpumpe eine in einem gegebenenfalls mehrteiligen Pumpengehäuse 10 gelagerte Rotorwelle 12 auf. Die Rotorwelle ist saugseitig über ein Kugellager 14 und Druckseitig über ein elektromagnetisches Lager 16 gelagert. Die Rotorwelle 12 trägt zur Ausbildung einer Molekularstufe 18 ein mehrere Rotorscheiben 20 aufweisendes Rotorelement. Die Rotorscheiben 20 wirken mit zwischen den Rotorscheiben 20 angeordneten Statorscheiben 22 zusammen. Die Statorscheiben 22 sind stationär in dem Gehäuse 10 angeordnet. Zur Ausbildung einer Holweck-Stufe 24 ist ein mit der Rotorwelle 10 verbundenes scheibenförmiges Element 26 mit einem Rohrzylinder 28 verbunden. Der Rohrzylinder 28 ist von in einer Gehäusewand oder einem gesonderten Bauteil des Gehäuses 10 angeordneten schraubenlinienförmigen Nut 30 umgeben. Mit Hilfe der dargestellten Turbomolekularpumpe kann das Gas somit durch einen Einlass 32 in Richtung eines Pfeils 34 angesaugt und aus einem Auslass 36 ausgestoßen werden. Beim Pumpen verunreinigter Gase können insbesondere an dem rohrzylindrischen Rotorelement 28 der Holweck-Stufe 24 Ablagerungen auftreten. Zur Reinigung des Rotorelements 28 wird die Rotorwelle 12 erfindungsgemäß in Vibrationen versetzt, so dass das Rotorelement 28, das fest mit der Rotorwelle verbunden ist, vibriert.
Die Reinigung erfolgt in besonders bevorzugter Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch, dass mindestens ein Elektromagnet 38 des Magnetlagers 16 über eine Steuereinrichtung 40 angesteuert wird. Durch ein insbesondere kurzfristiges Ändern der durch den Elektromagnet 38 erzeugten Magnetkräfte erfolgt ein Bewegen der Rotorwelle in eine im Wesentlichen radiale Richtung 42.
In dem in 2 dargestellten Diagramm ist eine Vibrationsroutine zur Reinigung einer Vakuumpumpe dargestellt, wobei es sich exemplarisch um eine magnetgelagerte Turbomolekularpumpe handelt und eine periodische Magnetfeldänderung in translatorischer und axialer Richtung mit kurzen Beschleunigungszeiten und hohen Amplituden erfolgt. In dem Diagramm ist die Amplitude über der Zeit aufgetragen, wobei die durchgezogene Linie die axiale Bewegung und die gestrichelte Linie die translatorische Bewegung darstellt.

Claims

Verfahren zur Reinigung einer Vakuumpumpe, insbesondere einer Holweck-Pumpe, wobei die Vakuumpumpe eine, mindestens ein Rotorelement (28) tragende Rotorwelle (12) aufweist, die über Lagerelemente (14, 16) in einem Pumpengehäuse (10) gelagert ist und bei welchem zur Erzeugung von Vibrationen in dem mindestens einen Rotorelement (28) ein Elektromagnet (38), der auf die Rotorwelle (12) einwirkt von einer Steuereinrichtung (40) zur Veränderung des Magnetfeldes angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem durch die Steuereinrichtung (40) eine kurzfristige Magnetfeldänderung bewirkt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Steuereinrichtung (40) auf mehrere Elektromagnete (38) insbesondere derart einwirkt, dass auf die Rotorwelle (12) zeitlich nacheinander Kräfte in unterschiedlicher Richtung einwirken.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem die von dem mindestens einen Elektromagneten (38) erzeugten Kräfte im Wesentlichen radial zur Längsachse der Rotorwelle (12) sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem die Vibrationen bei Stillstand der Rotorwelle (12) erzeugt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem der mindestens eine Elektromagnet (38) Teil eines die Rotorwelle (12) lagernden Magnetlagers (16) ist.