DE102016118040A1

DE102016118040A1 - Wärmeabführvorrichtung für Turbomolekularpumpe

Info

Publication number: DE102016118040A1
Application number: DE102016118040.8A
Authority: DE
Inventors: Alessandro Follo; Stefano Spagnolo; Luca Bonmassar
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2016-09-23
Filing date: 2016-09-23
Publication date: 2016-12-08

Abstract

Wärmeabführvorrichtung (100) für eine Turbomolekularpumpe (102) zum Erzeugen eines Vakuums in einem zu evakuierenden Raum (104), wobei die Wärmeabführvorrichtung (100) eine Innenringstruktur (106), eine Außenringstruktur (108), eine Elastikstruktur (110) zum elastischen Koppeln der Innenringstruktur (106) mit der Außenringstruktur (108) und eine Wärmeleitstruktur (112) zum Wärmeleiten zwischen der Innenringstruktur (106) und der Außenringstruktur (108) aufweist.

Description

TECHNISCHER HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmeabführvorrichtung, eine Turbomolekularpumpe und ein Verfahren zum Herstellen einer Wärmeabführvorrichtung.
Eine Turbomolekulardragpumpe enthält eine oder mehrere Pumpstufen in Form einer abwechselnden Anordnung von Statorelementen (Leitblechen), zwischen welchen Rotorelemente (Rotorblätter) mit einer Geschwindigkeit laufen, die vergleichbar mit der thermischen Geschwindigkeit der Moleküle ist. Jede Pumpstufe ist definiert durch ein Rotorelement und ein Statorelement in Serie, wobei Turbomolekular-Pumpstufen in Serie mit Molekular-Dragstufen angeordnet sind, die üblicherweise auf Basis des Siegbahn-Pumpmechanismus arbeiten.
Zusammenstöße von Gasmolekülen mit den Rotorelementen bewirken einen Impulsübertrag von der schnell bewegten Oberfläche direkt auf die Gasmoleküle, wodurch die Gaspartikel von einem Einlass der Pumpe zu einem Auslass gepumpt werden. Insbesondere was die Drag-Stufen betrifft, basiert der Pumpmechanismus auf einem „Drag“-Effekt, der auf die Gasmoleküle einwirkt, die entlang einiger Pumpkanäle fließen, die an dem gedrehten oder gefrästen Statorelement vorgesehen sind. Dies erfolgt aufgrund der unterschiedlichen Fluss-Regimes (molekulares Regime, Übergangsregime, sowie unter bestimmten Bedingungen viskoses Regime), die sich im Inneren der Turbomolekularpumpe ausbilden. Es gibt unterschiedliche Typen von Drag-Mechanismen, zum Beispiel den Siegbahn-Pumpmechanismus und den Holweck-Pumpmechanismus. Der Siegbahn-Pumpmechanismus basiert auf einem scheibenförmigen Laufrad und einer variablen Anzahl spiralförmiger Kanäle, die an dem Statorelement ausgebildet werden, wobei parallel in Zentrifugal- und Zentripetalrichtung gepumpt werden kann. Enges axiales Spiel zwischen der Rotorscheibe und Spiralkanal-trennenden Flügeln ist kritisch, um eine gute Leistungsfähigkeit des Pumpens zu erreichen. Der Siegbahn-Pumpmechanismus basiert auf dem Gaede-Pumpmechanismus, bei dem eine Trommel bei hoher Geschwindigkeit im Inneren einer Umhüllung rotiert, wodurch ein Toroid-Kanal mit rechteckigen Querschnitt gebildet wird. Ein integral mit dem Statorelement ausgebildetes Septum („stripper“) belässt ein sehr enges Spiel nahe dem Rotorelement und trennt den Einlass von dem Auslass der Pumpe, wodurch in Abwesenheit einer Massenflussrate ein Druckunterschied zwischen den beiden generiert wird. Bei dem Holweck-Pumpmechanismus hat das Laufrad die Gestalt einer Trommel, wohingegen das Statorelement mit parallelen helikalen Nuten ausgebildet ist, getrennt durch Flügel. Das radiale Spiel zwischen Rotortrommel und Statorflügeln hat einen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit der Pumpe.
Eine kommerziell verfügbare Turbomolekularpumpe der Anmelderin Agilent Technologies, Inc. trägt die Bezeichnung TwisTorr 304 FS. In dieser Turbomolekularpumpe ist ein Lager enthalten, das eine Elastikstruktur mit der Bezeichnung Agilent Floating Suspension enthält.
Ein Wälzlager für eine Turbomolekularpumpe ist in EP 2,738,393 A1 offenbart.
Bekannte Turbomolekularpumpen sind bereits sehr leistungsfähig. Allerdings besteht ein Bedarf an einer Turbomolekularpumpe mit weiter erhöhter Lebensdauer.
OFFENBARUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Turbomolekularpumpe mit hoher Lebensdauer bereitzustellen. Die Aufgabe wird mittels der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen gezeigt.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Wärmeabführvorrichtung (die auch als Lagerkomponente bezeichnet werden kann) für eine Turbomolekularpumpe zum Erzeugen eines Vakuums in einem zu evakuierenden Raum geschaffen, wobei die Wärmeabführvorrichtung eine (vorzugsweise metallische) Innenringstruktur, eine (vorzugsweise metallische) Außenringstruktur, eine Elastikstruktur zum elastischen Koppeln der Innenringstruktur mit der Außenringstruktur und eine Wärmeleitstruktur zum Wärmeleiten zwischen der Innenringstruktur und der Außenringstruktur aufweist.
Gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel ist eine Turbomolekularpumpe zum Erzeugen eines Vakuums in einem zu evakuierenden Raum bereitgestellt, wobei die Turbomolekularpumpe ein Pumpengehäuse mit einem Anschluss zum Anschließen an den zu evakuierenden Raum und mindestens eine Wärmeabführvorrichtung mit den oben beschriebenen Merkmalen aufweist, die in dem Pumpengehäuse angeordnet ist.
Gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Wärmeabführvorrichtung für eine Turbomolekularpumpe zum Erzeugen eines Vakuums in einem zu evakuierenden Raum bereitgestellt, wobei bei dem Verfahren eine Elastikstruktur zwischen einer Innenringstruktur und einer Außenringstruktur zum elastischen Koppeln der Innenringstruktur mit der Außenringstruktur angeordnet wird und eine Wärmeleitstruktur zwischen der Innenringstruktur und der Außenringstruktur zum Wärmeleiten zwischen der Innenringstruktur und der Außenringstruktur angeordnet wird.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Wärmeabführvorrichtung mit speziell geförderter Wärmeabfuhr geschaffen, die eine Innenringstruktur (die mit dem eigentlichen Lager versehen sein kann), eine Außenringstruktur zum Befestigen an einem Außenbereich einer Turbomolekularpumpe und eine dazwischen angeordnete sowie dazwischen befestigte vibrationsdämpfende elastische Struktur zum elastischen Koppeln der Innenringstruktur mit der Außenringstruktur enthält. Eine solche Wärmeabführvorrichtung kann dafür ausgebildet sein, in eine Turbomolekularpumpe eingebaut zu werden, um während des Betriebs Wärme von der Welle zu dem Pumpenkörper zu transferieren und dadurch eine Kühlung zu bewerkstelligen. Aufgrund des Vorsehens der zwar üblicherweise schlecht wärmeleitfähigen aber aufgrund ihrer mechanischen Eigenschaften äußerst vorteilhaften elastischen Struktur kann ein leiser, vibrationsarmer und reibungsarmer Betrieb der Turbomolekularpumpe sichergestellt werden. Eine Relativbewegung zwischen einerseits den Ringstrukturen und andererseits der Elastikstruktur kann vermieden sein, wohingegen eine gewisse Relativbewegung zwischen den Ringstrukturen zueinander durch die Elastikstruktur ermöglicht sein kann, so dass die radiale und axiale Steifigkeit der Wärmeabführvorrichtung durch die mechanischen Eigenschaften der Elastikstruktur bestimmt wird. Die besonders gute Wärmeabfuhr mit einer solchen Wärmeabführvorrichtung wird durch ein zusätzliches Vorsehen einer Wärmeleitstruktur ermöglicht, die eine wärmeleitfähige, insbesondere wärmeüberbrückende, Verbindung zwischen der Innenringstruktur und der Außenringstruktur herstellt und somit insbesondere im Falle einer schlecht thermisch leitfähigen elastischen Struktur das Abführen von Wärme aus der Wärmeabführvorrichtung verstärkt. Dadurch kann die Lebensdauer der Wärmeabführvorrichtung und der gesamten Turbomolekularpumpe erhöht werden.
Im Weiteren werden weitere Ausgestaltungen der Wärmeabführvorrichtung, der Turbomolekularpumpe und des Verfahrens beschrieben.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Innenringstruktur direkt oder indirekt an einen Rotor der Turbomolekularpumpe angeschlossen oder anschließbar sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Außenringstruktur direkt oder indirekt an ein Gehäuse der Turbomolekularpumpe angeschlossen oder anschließbar sein. Eine entsprechende, als Lagervorrichtung ausgebildete Wärmeabführvorrichtung kann als Wälzlagervorrichtung ausgebildet sein. Wälzlager können Lager sein, die eine Innenringstruktur und eine Außenringstruktur sowie rollende Körper zum Verringern eines Reibungswiderstands aufweisen. Sie dienen als Fixierung von Achsen und Wellen, wobei sie radiale und/oder axiale Kräfte aufnehmen und gleichzeitig die Rotation der Welle oder der so auf einer Achse gelagerten Bauteile ermöglichen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Wärmeleitstruktur eine höhere Wärmeleitfähigkeit und/oder eine niedrigere Elastizität (d.h. ein höheres Elastizitätsmodul bzw. eine höhere Steifigkeit) haben als die Elastikstruktur. Die Wärmeleitstruktur kann hinsichtlich ihrer guten wärmeleitfähigen Eigenschaften unabhängig von der Elastikstruktur, die zum Bereitstellen der gewünschten mechanischen bzw. elastischen Eigenschaften ausgewählt werden kann, gestaltet werden, was die Designfreiheit bei der Auswahl geeigneter Materialien erhöht.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Wärmeleitstruktur ein thermisch leitfähiges Elastomer aufweisen oder daraus bestehen. Gemäß einer solchen Ausgestaltung kann die Wärmeleitstruktur selbst noch einen gewissen Beitrag zur Elastizität liefern.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Wärmeleitstruktur ein Metall aufweisen oder daraus bestehen. Metalle sind gut verarbeitbar und haben häufig gut wärmeleitfähige Eigenschaften.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Wärmeleitstruktur ganz oder teilweise im Inneren der Elastikstruktur eingebettet sein. Dadurch kann ein integraler Körper mit sowohl elastischen als auch wärmeleitfähigen Eigenschaften erhalten werden.
Alternativ kann die Wärmeleitstruktur vollständig außerhalb der Elastikstruktur angeordnet sein. Zum Beispiel kann die Wärmeleitstruktur auf die Elastikstruktur aufgesetzt, aufgeklebt oder aufgespritzt sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung können mindestens eine Wärmeleitschicht (insbesondere eine Mehrzahl von Wärmeleitschichten) der Wärmeleitstruktur und mindestens eine Elastikschicht (insbesondere eine Mehrzahl von Elastikschichten) der Elastikstruktur alternierend, insbesondere in axialer Richtung alternierend, angeordnet sein. Durch einen solchen einfach herstellbaren Schichtenstapel können hervorragende elastische und hervorragende wärmeleitende Eigenschaften vorteilhaft kombiniert und eine kompakte Anordnung erhalten werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Wärmeleitstruktur an der Innenringstruktur fest fixiert sein und an der Außenringstruktur fest fixiert sein. Insbesondere kann die Wärmeleitstruktur einen nur mäßig wärmeleitfähigen Zwischenraum zwischen der Innenringstruktur und der Außenringstruktur wärmeleitfähig überbrücken und an beiden Enden fest verankert sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Wärmeleitstruktur an der Innenringstruktur fest fixiert sein und frei beweglich, insbesondere gleitfähig, an der Außenringstruktur anliegen. Alternativ kann die Wärmeleitstruktur an der Außenringstruktur fest fixiert sein und frei beweglich, insbesondere gleitfähig, an der Innenringstruktur anliegen. Bei beiden diesen Ausgestaltungen sind Ausgleichsbewegungen der Wärmeleitstruktur, zum Beispiel unter dem Einfluss von thermischen Stress, ermöglicht, ohne dass die Befestigung der Wärmeleitstruktur am Rest der Wärmeabführvorrichtung verloren ginge.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Wärmeleitstruktur als Ringstruktur ausgebildet sein. Insbesondere kann sowohl die Wärmeleitstruktur als auch die Elastikstruktur jeweils als Zwischenring zwischen der Außenringstruktur und der Innenringstruktur ausgebildet sein. Dies bewirkt eine kompakte und stabile Wärmeabführvorrichtung.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Wärmeleitstruktur mehrkomponentig ausgebildet sein, insbesondere eine erste Komponente über der Elastikstruktur und eine zweite Komponente unter der Elastikstruktur aufweisen. Somit ist es möglich, dass die Wärmeleitstruktur die Elastikstruktur sandwichartig in Eingriff nimmt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Wärmeleitstruktur eine thermische Leitfähigkeit von 1 W/(mK) bis 6 W/(mK) (zum Beispiel in dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 oder 4A) oder eine thermische Leitfähigkeit von 100 W/(mK) bis 400 W/(mK) (zum Beispiel in dem Ausführungsbeispiel gemäß 8 bis 11) aufweisen. Dagegen kann die Elastikstruktur eine thermische Leitfähigkeit von weniger als 1 W/(mK), insbesondere in einem Bereich zwischen 0,3 W/(mK) und 0,4 W/(mK), aufweisen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Wärmeleitstruktur zum thermischen Kurzschließen der Innenringstruktur mit der Außenringstruktur ausgebildet sein. Insbesondere kann die Wärmeleitstruktur einen direkten physischen Kontakt sowohl mit der Innenringstruktur als auch mit der Außenringstruktur haben und diese ununterbrochen wärmeleitfähig miteinander verbinden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Elastikstruktur als Elastomerkörper ausgebildet sein. Anders ausgedrückt kann die Elastikstruktur aus einem elastischen Material bestehen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Elastikstruktur als Elastikring ausgebildet sein. Eine innenseitige Durchgangsöffnung eines solchen Elastikrings kann zum Aufnehmen der Innenringstruktur dimensioniert und geformt sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Elastikstruktur zum Trockenschmieren ausgebildet sein. Dies bedeutet, dass die Elastikstruktur als Festkörpergleitmittel oder -schmiermittel zwischen der Innenringstruktur und der Außenringstruktur fungieren kann. Dies kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass die Elastikstruktur aus dem Material mit der Bezeichnung Agilent Floating Suspension der Turbomolekularpumpe der Anmelderin Agilent Technologies, Inc. mit der Bezeichnung TwisTorr 304 FS ausgebildet wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Wärmeabführvorrichtung als Lagervorrichtung ausgebildet sein. Insbesondere kann die Wärmeabführvorrichtung bei einer Implementierung als Lagervorrichtung zum Abführen von Wärme von einer Rotorwelle zu einem Pumpengehäuse der Turbomolekularpumpe ausgebildet sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Wärmeleitstruktur als Ringschicht, insbesondere als Festkörperringschicht oder Gelringschicht, zwischen der Elastikstruktur und einer Basisplatte der Wärmeabführvorrichtung ausgebildet sein. Eine solche Ringschicht, die auch als thermisches Pad bezeichnet werden kann, kann als dünne ringförmige thermisch leitfähige Schicht (siehe 4A) ausgebildet werden, die zwischen die Elastikstruktur und eine Abdeckplatte oder Basisplatte eingepasst werden kann. Das thermische Pad kann als flexibler Festkörper oder als Gel ausgebildet werden. Anschaulich kann es als thermischer Bypass zwischen der Innenringstruktur und der Basisplatte fungieren. Wie durch schräge Pfeile in 4A angedeutet, wirkt ein solcher Mechanismus auf besonders direkte Weise zwischen der Innenringstruktur und der Basisplatte und erfordert daher eine geringere thermische Leitfähigkeit zum Erzielen derselben Ergebnisse.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Turbomolekularpumpe einen Rotor in dem Pumpengehäuse aufweisen, wobei die mindestens eine Wärmeabführvorrichtung zwischen dem Rotor und dem Pumpengehäuse angeordnet ist. Dies bedeutet, dass die Wärmeabführvorrichtung zwischen Rotor und Gehäuse der Turbomolekularpumpe angeordnet sein kann und dort und ihre Lagerfunktion erfüllen kann. Zweck einer solchen Anordnung kann sein, dass ein Rotorlager vibrationsdämpfend und wärmeabführend festgelegt ist. Die Wärmeabführvorrichtung kann ein Wälzlager aufweisen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die mindestens eine Wärmeabführvorrichtung zwei voneinander axial beabstandete Wärmeabführvorrichtungen aufweisen. Eine dieser Wärmeabführvorrichtungen kann sich an die Pumpstufen der Turbomolekularpumpe unterseitig anschließen, wohingegen die zweite Wärmeabführvorrichtung in der Turbomolekularpumpe bodenseitig angeordnet sein kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Turbomolekularpumpe mindestens ein Statorelement aufweisen, das statisch im Inneren des Pumpengehäuses angeordnet ist, und mindestens ein Rotorelement aufweisen, das rotierbar im Inneren des Pumpengehäuses angeordnet ist, wobei zwischen dem mindestens einen Statorelement und dem mindestens einen Rotorelement ein Kanal zum Abführen von Medium aus dem zu evakuierenden Raum an einen Auspuff gebildet ist. Zu pumpendes Medium wird daher entlang von einem oder mehreren mediumfördernden Kanälen zwischen dem oder den Statorelementen und dem oder den Rotorelementen von dem zu evakuierenden Raum weggepumpt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Elastikstruktur zwischen die Innenringstruktur und die Außenringstruktur eingepresst werden oder sein. Dies bewirkt eine einfache und stabile Herstellbarkeit der Wärmeabführvorrichtung.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Wärmeleitstruktur mittels Umspritzens der Elastikstruktur ausgebildet werden oder sein. Alternativ kann die Elastikstruktur mittels Umspritzens der Wärmeleitstruktur ausgebildet werden oder sein. Die Herstellung der Wärmeabführvorrichtung unter Einsatz eines Spritzgussverfahrens ist schnell und kostengünstig möglich.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Andere Ziele und viele der begleitenden Vorteile von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden leicht wahrnehmbar werden und besser verständlich werden unter Bezugnahme auf die folgende detailliertere Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen. Merkmale, die im Wesentlichen oder funktionell gleich oder ähnlich sind, werden mit denselben Bezugszeichen versehen.
1 zeigt einen Querschnitt einer Turbomolekularpumpe gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 zeigt einen Bereich einer Turbomolekularpumpe und veranschaulicht einen Wärmefluss.
3 zeigt eine herkömmliche Wärmeabführvorrichtung einer Turbomolekularpumpe.
4 zeigt eine Wärmeabführvorrichtung einer Turbomolekularpumpe gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
4A zeigt eine Wärmeabführvorrichtung einer Turbomolekularpumpe gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer als Ringschicht zwischen einem Basiskörper der Wärmeabführvorrichtung und der Elastikstruktur ausgebildeten Wärmeleitstruktur.
5 zeigt eine Wärmeabführvorrichtung einer Turbomolekularpumpe gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
6 zeigt eine Vorform der Wärmeabführvorrichtung gemäß 5 vor dem Ausbilden einer Elastikstruktur.
7 zeigt eine Wärmeleitstruktur der Wärmeabführvorrichtung gemäß 5.
8 zeigt eine Wärmeabführvorrichtung einer Turbomolekularpumpe gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
9 zeigt eine Wärmeleitstruktur einer Wärmeabführvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
10 zeigt eine Wärmeabführvorrichtung einer Turbomolekularpumpe gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
11 zeigt eine Wärmeabführvorrichtung einer Turbomolekularpumpe gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Darstellung in der Zeichnung ist schematisch. Bevor bezugnehmend auf die Figuren exemplarische Ausführungsbeispiele beschrieben werden, sollen einige grundlegende Überlegungen zusammengefasst werden, basierend auf denen exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung abgeleitet worden sind.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Mechanismus zum Reduzieren der Arbeitstemperatur von Lagern einer Turbomolekularpumpe geschaffen. Bei einer Turbomolekularpumpe ist das Wärmemanagement im Betrieb wichtig, d.h. das Bewerkstelligen eines wirksamen Abführens von während des Betriebs erzeugter Wärme. Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann durch eine effiziente Wärmeabfuhr aus einer Turbomolekularpumpe insbesondere die Temperatur einer als Lagervorrichtung ausgebildeten Wärmeabführvorrichtung bzw. eines Lagers derselben reduziert werden, um die Lebensdauer der Turbomolekularpumpe und im Besonderen des Lagers zu erhöhen. Eine solche verbesserte Wärmeabfuhr kann insbesondere durch eine Verstärkung eines Wärmeaustausches zwischen einem elastischen Lagerstützkörper (insbesondere einem Elastikkörper, weiter insbesondere mit der Bezeichnung Agilent Floating Suspension einer Turbomolekularpumpe der Anmelderin Agilent Technologies, Inc. mit der Bezeichnung TwisTorr 304 FS) und dem Pumpenkörper bzw. Pumpengehäuse erreicht werden. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung der Elastikstruktur eine Wärmeleitstruktur thermisch parallel geschaltet wird, sodass die Elastikstruktur ihre dämpfende bzw. federnde bzw. gleitfördernde Wirkung entfalten kann und simultan dazu die Wärmeleitstruktur eine Wärmeabfuhr von der Wärmeabführvorrichtung verstärken bzw. effizienter gestalten kann.
Exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung haben Vorteile: So kann die Dissipation von Wärme an der Wärmeabführvorrichtung ohne Verschlechterung ihrer mechanischen Eigenschaften (wie Steifheit, Dämpfung und Kompressionseinstellung) erhöht werden. Zum Beispiel kann gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel ein hochleistungsfähiges Elastomer der Elastikstruktur die mechanische Charakteristik der Wärmeabführvorrichtung prägen, wohingegen ein zum Beispiel metallisches Element oder ein thermisch hochleitfähiges anderes Elastomer als Wärmeleitstruktur eine effiziente Wärmeabfuhr bewirken kann.
1 zeigt einen Querschnitt einer Turbomolekularpumpe 102 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Turbomolekularpumpe 102 hat Turbostufen 150 und Drag-Stufen 152. 2 zeigt einen Bereich einer Turbomolekularpumpe 102 und veranschaulicht mit Pfeilen einen Wärmefluss bzw. thermischen Pfad. 2 zeigt die Turbomolekularpumpe 102 schematisch ohne Pumpengehäuse 114 und Statorelemente 120.
Aus der Querschnittansicht der Turbomolekularpumpe 102 gemäß 1 ist ersichtlich, dass diese ein Pumpengehäuse 114 aufweist, an das der zu evakuierende Raum 104 im gezeigten Ausführungsbeispiel oberseitig anschließbar ist. Die Gasmoleküle (oder allgemeiner Medium genannt) aus dem zu evakuierenden Raum 104 bewegen sich dabei entlang von Zwischenräumen zwischen räumlich an dem Pumpengehäuse 114 fixierten Statorelementen 120 (alternativ kann auch nur ein einziges Statorelement 120 vorgesehen sein) und rotierfähig in dem Pumpengehäuse 114 gelagerten Rotorelementen 122 (alternativ kann auch nur ein einziges Rotorelement 122 vorgesehen sein), um unterseitig aus der Turbomolekularpumpe 102 in einen an einen Auspuff 136 angeschlossenen Raum einzutreten, in dem Vorvakuum herrscht, welches insbesondere von einer Vorvakuumpumpe erzeugt werden kann. Unter dem Begriff „Vorvakuum“ wird hierbei insbesondere ein Druck verstanden, der niedriger als ein umgebener Atmosphärendruck ist und welcher der Turbomolekularpumpe 102 bereitgestellt wird, um deren Betriebsweise zu ermöglichen. Die Rotorelemente 122 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel an einem rotierfähigen Rotationskörper 140 angeformt.
In 1 sind mehrere Ebenen von Statorelementen 120 gezeigt, die statisch an das statische und im Laborsystem ruhende Pumpengehäuse 114 angeschlossen sind. Die Statorelemente 120 sind im Inneren des Pumpengehäuses 114 angeordnet. Ebenfalls im Inneren des Pumpengehäuses 114 montiert ist jedes der Mehrzahl von drehfähig gelagerten Rotorelementen 122, die durch eine zentrale Welle 138 (siehe rotierfähiger Rotationskörper 140 in 1, der die Welle 138 umgebend und mit dieser mitrotierend ausgebildet ist) in Rotation versetzt werden können. Eine Rotationsachse verläuft gemäß 1 in vertikaler Richtung. Die Rotorelemente 122 und die Statorelemente 120 können zum Beispiel aus einer Aluminiumlegierung gebildet sein. Nach dem an sich bekannten Prinzip einer Turbomolekularpumpe sind die Statorelemente 120 und die Rotorelemente 122 axial alternierend entlang des rotierfähigen Rotationskörpers 140 derart angeordnet, dass aus dem zu evakuierenden Raum 104 abzupumpendes Gas entlang von Kanälen zwischen den Statorelementen 120 und den Rotorelementen 122 entlang einer umlaufenden Trajektorie abgeführt wird.
Während der Rotation der Rotorelemente 122 wird das Gas von dem zu evakuierenden Raum 104 in Richtung des in 1 dargestellten Auspuffs 136, das heißt zu dem Vorvakuum, transportiert, um dort aus der Turbomolekularpumpe 102 (die auch als Turbomolekulardragpumpe bezeichnet werden kann) auszutreten.
Da, wie in 1 und 2 gezeigt, die Statorelemente 120 und die Rotorelemente 122 in vertikaler Richtung alternierend bzw. abwechselnd angeordnet sind, wird aus dem zu evakuierenden Raum 104 abzupumpendes Medium entlang der Kanäle zwischen den Statorelementen 120 und den Rotorelementen 122 abgeführt.
Somit dient die Turbomolekularpumpe 102 gemäß 1 und 2 zum Erzeugen eines Vakuums in dem zu evakuierenden Raum 104. Das Pumpengehäuse 114 ist mit einem Anschluss zum Anschließen an den zu evakuierenden Raum 104 versehen. Ferner sind in axialer Richtung voneinander beanstandet zwei Wärmeabführvorrichtungen 100 gemäß 4 im Inneren des Pumpengehäuses 114 radial zwischen der Welle bzw. Rotorwelle 138 und dem Pumpengehäuse 114 angeordnet. Die Wärmeabführvorrichtungen 100 sind in radialer Richtung zwischen der innenseitigen Rotorwelle 138 und dem außenseitigen Pumpengehäuse 114 angeordnet.
Reibung zwischen Rotorelementen 122 und Gas als zu förderndem Medium sowie elektrische Leistung zum Antreiben der Turbomolekularpumpe 102 erzeugen eine Wärmelast, welche die Arbeitstemperatur der Wärmeabführvorrichtungen 100 der Turbomolekularpumpe 102 erhöht.
3 zeigt eine herkömmliche Wärmeabführvorrichtung 200 einer Turbomolekularpumpe. Diese hat eine Innenringstruktur 204 und eine Außenringstruktur 206, zwischen denen eine Elastikstruktur 202 zwischengeordnet ist. Die Innenringstruktur 204 beherbergt auch das eigentliche Lager 208. Herkömmlich wird ein hoher Prozentsatz der erzeugten thermischen Last durch die Elastikstruktur 202 der herkömmlichen Wärmeabführvorrichtung 200 gemäß 3 sowie durch eine sogenannte Soft Shoulder 188 in Richtung des Pumpenkörpers, d.h. hin zu dem Pumpengehäuse, dissipiert. Allerdings führt der herkömmlich hohe Wärmewiderstand des Materials der Elastikstruktur 202 aus einem dämpfenden bzw. trockenschmierenden Elastomer zu einer starken Begrenzung der Wärmemenge, die von der Wärmeabführvorrichtung 200 aufgenommen werden kann. In der Folge sind herkömmlich die Lager während des Betriebs einer Turbomolekularpumpe auf einer sehr hohen Betriebstemperatur. Dies reduziert herkömmlich die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Wärmeabführvorrichtung 200.
Im Unterschied zu der herkömmlichen Wärmeabführvorrichtung 200 gemäß 3, vermögen es Wärmeabführvorrichtungen 100 gemäß exemplarischen Ausführungsbeispielen der Erfindung, die Wärmeabfuhr aus der Wärmeabführvorrichtung 100 wesentlich effizienter zu gestalten. Gemäß exemplarischen Ausführungsbeispielen der Erfindung (siehe 4 bis 11) kann eine modifizierte Wärmeabführvorrichtung 100 für die Turbomolekularpumpe 102 zum Erzeugen eines Vakuums in dem zu evakuierenden Raum 104 geschaffen werden, wobei die Wärmeabführvorrichtung 100 eine Innenringstruktur 106, eine Außenringstruktur 108, eine Elastikstruktur 110 zum elastischen Koppeln der Innenringstruktur 106 mit der Außenringstruktur 108 und eine Wärmeleitstruktur 112 zum Wärmeleiten zwischen der Innenringstruktur 106 und der Außenringstruktur 108 aufweist. Die Wärmeleitstruktur 112 oder Wärmeabfuhrstruktur hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine niedrige Elastizität, wohingegen die vibrationsunterdrückende und flexibilitätserhöhende Elastikstruktur 110 eine niedrige Wärmeleitfähigkeit und eine hohe Elastizität hat.
Durch Hinzufügen eines zusätzlichen wärmeleitfähigen Elements in Form der Wärmeleitstruktur 112 zwischen der Innenringstruktur 106 und der Außenringstruktur 108 kann die Betriebstemperatur der Wärmeabführvorrichtung 100 signifikant reduziert und deren Lebensdauer dadurch erhöht werden. Dies kann insbesondere durch Erzeugung eines thermischen Bypasses erfolgen, was zum Beispiel durch folgende Ausgestaltungen möglich wird:

– Überspritzen der Elastikstruktur 110 mit einem thermisch hochleitfähigen Elastomer als Wärmeleitstruktur 112 (siehe 4)
– Einbetten eines metallisch leitfähigen Elements als Wärmeleitstruktur 112 in das Innere der zum Beispiel mittels Umspritzens bzw. Spritzgießens erzeugten Elastikstruktur 110 (siehe 5)
– Ansetzen eines externen metallischen Elements als Wärmeleitstruktur 112 an ein Äußeres der Elastikstruktur 110 zwischen die Innenringstruktur 106 und die Außenringstruktur 108 mit einer Fixierung sowohl an der Innenringstruktur 106 als auch an der Außenringstruktur 108 (siehe 8)
– Ansetzen eines externen metallischen Element als Wärmeleitstruktur 112 an ein Äußeres der Elastikstruktur 110 zwischen die Innenringstruktur 106 und die Außenringstruktur 108 mit einer Fixierung entweder nur an der Innenringstruktur 106 oder nur an der Außenringstruktur 108 in einer reibungsarm gleitfähigen Weise (siehe 10 und 11)

Gemäß all diesen Ausgestaltungen hat die wärmeleitfähige Wärmeleitstruktur 112 im Wesentlichen nur einen Einfluss auf die Wärmeabfuhr, wohingegen die Wärmeleitstruktur 112 die mechanischen Eigenschaften (wie Steifheit, Dämpfungseigenschaften und Kompressionseinstellung) der Wärmeabführvorrichtung 100 im Wesentlichen unbeeinflusst lässt. Andererseits hat die beispielsweise aus einem hochleistungsfähigen Gummi hergestellte Elastikstruktur 110 zwar eine schwache thermische Leitfähigkeit, aber stellt eine axiale und radiale Elastikunterstützung der Turbomolekularpumpe 102 bereit.
4 zeigt eine als Lagervorrichtung ausgebildete Wärmeabführvorrichtung 100 einer Turbomolekularpumpe 102 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung, mit der eine gegenüber 3 wesentlich verbesserte Wärmeabfuhr ermöglicht ist. Die Wärmeabführvorrichtung 100 kann zum Abführen von Wärme von der Rotorwelle 138 zu dem Pumpengehäuse 114 in der Turbomolekularpumpe 102 implementiert werden.
Gemäß 4 ist die Wärmeleitstruktur 112 aus einem thermisch leitfähigen Elastomer gebildet. Auch die Elastikstruktur 110 kann aus einem Elastomer gebildet sein, das aber eine wesentlich schlechtere thermische Leitfähigkeit aufweist als das Material der Wärmeleitstruktur 112. Eine ringförmige Wärmeleitschicht der Wärmeleitstruktur 112 und eine ringförmige Elastikschicht der Elastikstruktur 110 sind in axialer Richtung übereinander und parallel zueinander mit vollflächigem Kontakt zueinander angeordnet. Sowohl die Wärmeleitstruktur 112 als auch die Elastikstruktur 110 ist jeweils als Ringstruktur ausgebildet. Das Material der Wärmeleitstruktur 112 kann zum Beispiel eine thermische Leitfähigkeit von 6 W/mK aufweisen, wohingegen das Material der Elastikstruktur 110 eine thermische Leitfähigkeit von beispielsweise 0,3 W/mK aufweist. Die Wärmeleitstruktur 112 schließt die Innenringstruktur 106 mit der Außenringstruktur 108 thermisch kurz und sorgt somit für eine hocheffiziente Wärmeleitung, mit der während des Betriebs der Turbomolekularpumpe 102 generierte Wärme wirksam abgeführt werden kann.
Anschaulich dient die Elastikstruktur 110 dagegen zum Trockenschmieren, Dämpfen von Vibrationen, Geräuschdämpfen und Ermöglichen einer begrenzten Ausgleichsbewegung der Ringstrukturen 106, 108 zueinander. Die Elastikstruktur 110 kann zwischen die Innenringstruktur 106 und die Außenringstruktur 108 eingepresst werden. Dagegen kann die Wärmeleitstruktur 112 mittels Umspritzens der Elastikstruktur 110 ausgebildet werden. 4 zeigt also ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein mechanisches Hochleistungselastomer als Elastikstruktur 110 mit einem thermisch leitfähigen Elastomer als Wärmeleitstruktur 112 überspritzt wird.
Wie in 4 gezeigt, ist es möglich, mehrere Schichten aus Elastomer-Material übereinander anzuordnen, und zwar alternierend mit hoher mechanischer Leistungsfähigkeit bzw. mit hoher thermischer Leitfähigkeit. Die Schicht aus Hochleistungsgummi erlaubt gute Kompressionseigenschaften und gewünschte Steifigkeitswerte, wohingegen die thermisch hochleitfähige Schicht thermische Energie dissipiert, die durch den Rotor erzeugt wird. Ein anderes Ausführungsbeispiel implementiert eine zentrale Schicht von Hochleistungselastomer mit einer oberen Deckschicht und einer unteren Deckschicht jeweils aus thermisch hochleitfähigem Elastomer.
4A zeigt eine Wärmeabführvorrichtung 100 einer Turbomolekularpumpe 102 gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer als Ringschicht zwischen einer Basisplatte 163 der Wärmeabführvorrichtung 100 und der Elastikstruktur 110 ausgebildeten Wärmeleitstruktur 112. Somit ist gemäß 4A die Wärmeleitstruktur 112 zum Beispiel als Festkörperringschicht oder Gelringschicht zwischen der Elastikstruktur 110 und der ringförmigen Basisplatte 163 der Wärmeabführvorrichtung (100) ausgebildet.
5 zeigt eine Wärmeabführvorrichtung 100 einer Turbomolekularpumpe 102 gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Gemäß 5 ist die Wärmeleitstruktur 112 aus einem Metall gebildet. Ferner ist die Wärmeleitstruktur 112 in dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel im Inneren der Elastikstruktur 110 eingebettet. Eine solche Anordnung kann hergestellt werden, indem die Wärmeleitstruktur 112 mit der Elastikstruktur 110 umspritzt wird.
5 zeigt also, wie ein metallisch leitfähiges Element als Wärmeleitstruktur 112 im Inneren eines Hochleistungselastomers als Elastikstruktur 110 platziert wird. 6 zeigt eine Vorform der Wärmeabführvorrichtung 100 gemäß 5 vor dem Ausbilden der Elastikstruktur 110. Mit anderen Worten ist in 6 das metallisch leitfähige Element zwischen der Innenringstruktur 106 und der Außenringstruktur 108 gezeigt, bevor das Elastomer in den Zwischenraum zwischen Innenringstruktur 106 und Außenringstruktur 108 eingegossen wird. 7 zeigt die als gebogenes Metallblech ausgebildete Wärmeleitstruktur 112 der Wärmeabführvorrichtung 100 gemäß 5 isoliert. Die in 7 isoliert dargestellte metallische Wärmeleitstruktur 112 mit leicht federnden Eigenschaften kann zwischen die Innenringstruktur 106 und die Außenringstruktur 108 verklemmt werden, bevor verbleibende Hohlräume zwischen der Innenringstruktur 106 und der Außenringstruktur 108 mit dem Material der Elastikstruktur 110 ausgegossen werden.
Bezugnehmend auf 5 bis 7 kann also ein metallisches Element, wie in 7 gezeigt, im Inneren von Hochleistungselastomer-Material angeordnet werden. Das metallische Element kann mit sehr niedriger Steifheit ausgebildet, insbesondere geformt, werden, soll aber gleichzeitig so viel thermische Energie wie möglich dissipieren können. Es ist auch möglich, eine Mehrzahl von metallischen Elementen als Wärmeleitstruktur 112 zwischen die Innenringstruktur 106 und die Außenringstruktur 108 zwischenzuordnen, um die Steifigkeit weiter zu reduzieren.
8 zeigt eine Wärmeabführvorrichtung 100 einer Turbomolekularpumpe 102 gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. 9 zeigt isoliert eine mögliche alternative Wärmeleitstruktur 112 der Wärmeabführvorrichtung 100 gemäß 8. Gemäß 9 hat die metallische Wärmeleitstruktur 112 einen Innenring und einen Außenring und dazwischen angeordnete gewellte bzw. sägezahnförmige Metallfedern. Gemäß 8 ist die Wärmeleitstruktur 112 sowohl an der Innenringstruktur 106 fixiert als auch an der Außenringstruktur 108 fixiert. Anders ausgedrückt ist gemäß 8 ein integrales metallisches Element zwischen der Innenringstruktur 106 und der Außenringstruktur 108 als radiale Wärmebrücke zwischengeordnet und beidseitig fixiert. Gemäß 8 wird die metallische Wärmeleitstruktur 112 also außerhalb des Elastomer-Materials der Elastikstruktur 110 angeordnet.
10 zeigt eine Wärmeabführvorrichtung 100 einer Turbomolekularpumpe 102 gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Ausführungsbeispiel gemäß 10 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 8 dadurch, dass gemäß 10 die Wärmeleitstruktur 112 nur an der Außenringstruktur 108 fest fixiert ist und reibungsarm gleitfähig beweglich an der Innenringstruktur 106 anliegt. Eine reibungsarme Gleitfläche ist mit Bezugszeichen 197 dargestellt. Dadurch ist ein ausgleichendes Gleiten der Wärmeleitstruktur 112 an der Innenringstruktur 106 ermöglicht.
11 zeigt eine Wärmeabführvorrichtung 100 einer Turbomolekularpumpe 102 gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Ausführungsbeispiel gemäß 11 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 8 dadurch, dass gemäß 11 die Wärmeleitstruktur 112 nur an der Innenringstruktur 106 fest fixiert ist und reibungsarm gleitfähig beweglich an der Außenringstruktur 108 anliegt. Eine reibungsarme Gleitfläche ist mit Bezugszeichen 199 dargestellt. Dadurch ist ein Gleiten der Wärmeleitstruktur 112 an der Außenringstruktur 108 ermöglicht.
Gemäß 10 und 11 ist das metallische Element als Wärmeleitstruktur 112 also entweder nur an der Innenringstruktur 106 oder nur an der Außenringstruktur 108 befestigt, und an der jeweils anderen Ringstruktur 108, 106 gleitfähig gelagert. Das metallische Element ist so geformt, dass es eine Axialkraft auf den jeweiligen Ring ausübt, mit dem Zweck, den thermischen Kontaktwiderstand zu erhöhen. Die Reibung der Gleitverbindung kann durch eine reibungsarme oder reibungslose Beschichtung reduziert werden (zum Beispiel mittels Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Diamant). Dadurch kann die Vibration reduziert werden, die mittels der Lager auf die Außenringstruktur 108 der Wärmeabführvorrichtung 100 übertragen wird.
Es sollte angemerkt werden, dass der Begriff „aufweisen“ nicht andere Elemente ausschließt und dass das „ein“ nicht eine Mehrzahl ausschließt. Auch können Elemente, die in Zusammenhang mit unterschiedlichen Ausführungsbeispielen beschrieben sind, kombiniert werden. Es sollte auch angemerkt werden, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Schutzbereich der Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2738393 A1 [0005]

Claims

Wärmeabführvorrichtung (100) für eine Turbomolekularpumpe (102) zum Erzeugen eines Vakuums in einem zu evakuierenden Raum (104), wobei die Wärmeabführvorrichtung (100) aufweist: eine Innenringstruktur (106); eine Außenringstruktur (108); eine Elastikstruktur (110) zum elastischen Koppeln der Innenringstruktur (106) mit der Außenringstruktur (108); und eine Wärmeleitstruktur (112) zum Wärmeleiten zwischen der Innenringstruktur (106) und der Außenringstruktur (108).
Wärmeabführvorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, wobei die Wärmeleitstruktur (112) eine höhere Wärmeleitfähigkeit und/oder eine niedrigere Elastizität hat als die Elastikstruktur (110).
Wärmeabführvorrichtung (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Wärmeleitstruktur (112) ein thermisch leitfähiges Elastomer aufweist oder daraus besteht.
Wärmeabführvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Wärmeleitstruktur (112) ein Metall aufweist oder daraus besteht.
Wärmeabführvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, aufweisend eines der folgenden Merkmale: wobei die Wärmeleitstruktur (112) ganz oder teilweise im Inneren der Elastikstruktur (110) eingebettet ist; wobei die Wärmeleitstruktur (112) vollständig außerhalb der Elastikstruktur (110) angeordnet ist.
Wärmeabführvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei mindestens eine Wärmeleitschicht, insbesondere eine Mehrzahl von Wärmeleitschichten der Wärmeleitstruktur (112) und mindestens eine Elastikschicht, insbesondere eine Mehrzahl von Elastikschichten der Elastikstruktur (110) alternierend, insbesondere in axialer Richtung alternierend, angeordnet sind.
Wärmeabführvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, aufweisend eines der folgenden Merkmale: wobei die Wärmeleitstruktur (112) an der Innenringstruktur (106) fixiert ist und an der Außenringstruktur (108) fixiert ist; wobei die Wärmeleitstruktur (112) an der Innenringstruktur (106) fixiert ist und beweglich, insbesondere gleitfähig, an der Außenringstruktur (108) anliegt; wobei die Wärmeleitstruktur (112) an der Außenringstruktur (108) fixiert ist und beweglich, insbesondere gleitfähig, an der Innenringstruktur (106) anliegt.
Wärmeabführvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Wärmeleitstruktur (112) als Ringstruktur ausgebildet ist.
Wärmeabführvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Wärmeleitstruktur (112) mehrkomponentig ausgebildet ist, insbesondere eine erste Komponente über der Elastikstruktur (110) und eine zweite Komponente unter der Elastikstruktur (110) aufweist.
Wärmeabführvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Wärmeleitstruktur (112) eine thermische Leitfähigkeit in einem Bereich von 1 W/(mK) bis 400 W/(mK) aufweist.
Wärmeabführvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Elastikstruktur (110) eine thermische Leitfähigkeit von weniger als 1 W/(mK), insbesondere in einem Bereich von 0,3 W/(mK) bis 0,4 W/(mK), aufweist.
Wärmeabführvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Wärmeleitstruktur (112) zum thermischen Kurzschließen der Innenringstruktur (106) mit der Außenringstruktur (108) ausgebildet ist.
Wärmeabführvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, aufweisend zumindest eines der folgenden Merkmale: wobei die Elastikstruktur (110) als Elastomerkörper ausgebildet ist; wobei die Elastikstruktur (110) als Elastikring ausgebildet ist; wobei die Elastikstruktur (110) zum Trockenschmieren ausgebildet ist; wobei die Wärmeabführvorrichtung (100) als Lagervorrichtung ausgebildet ist; wobei die Wärmeabführvorrichtung (100) zum Abführen von Wärme von einer Rotorwelle (138) zu einem Pumpengehäuse (114) der Turbomolekularpumpe (102) ausgebildet ist; wobei die Wärmeleitstruktur (112) als Ringschicht, insbesondere als Festkörperringschicht oder Gelringschicht, zwischen der Elastikstruktur (110) und einer Basisplatte (163) der Wärmeabführvorrichtung (100) ausgebildet ist.
Turbomolekularpumpe (102) zum Erzeugen eines Vakuums in einem zu evakuierenden Raum (104), wobei die Turbomolekularpumpe (102) aufweist: ein Pumpengehäuse (114) mit einem Anschluss zum Anschließen an den zu evakuierenden Raum (104); mindestens eine Wärmeabführvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, die in dem Pumpengehäuse (114) angeordnet ist.
Turbomolekularpumpe (102) gemäß Anspruch 14, aufweisend eine Rotorwelle (138) in dem Pumpengehäuse (114), wobei die mindestens eine Wärmeabführvorrichtung (100) zwischen der Rotorwelle (138) und dem Pumpengehäuse (114) angeordnet ist.
Turbomolekularpumpe (102) gemäß Anspruch 14 oder 15, wobei die mindestens eine Wärmeabführvorrichtung (100) zwei voneinander axial beabstandete Wärmeabführvorrichtungen (100) aufweist.
Turbomolekularpumpe (102) gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16, aufweisend mindestens ein Statorelement (120), das statisch im Inneren des Pumpengehäuses (114) angeordnet ist, und mindestens ein Rotorelement (122), das rotierfähig im Inneren des Pumpengehäuses (114) angeordnet ist, wobei zwischen dem mindestens einen Statorelement (120) und dem mindestens einen Rotorelement (122) ein Kanal zum Abführen von Medium aus dem zu evakuierenden Raum (104) an einen Auslass (136) gebildet ist.
Verfahren zum Herstellen einer Wärmeabführvorrichtung (100) für eine Turbomolekularpumpe (102) zum Erzeugen eines Vakuums in einem zu evakuierenden Raum (104), wobei das Verfahren aufweist: Anordnen einer Elastikstruktur (110) zwischen einer Innenringstruktur (106) und einer Außenringstruktur (108) zum elastischen Koppeln der Innenringstruktur (106) mit der Außenringstruktur (108); und Anordnen einer Wärmeleitstruktur (112) zwischen der Innenringstruktur (106) und der Außenringstruktur (108) zum Wärmeleiten zwischen der Innenringstruktur (106) und der Außenringstruktur (108).
Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei die Elastikstruktur (110) zwischen die Innenringstruktur (106) und die Außenringstruktur (108) eingepresst wird.
Verfahren gemäß Anspruch 18 oder 19, aufweisend eines der folgenden Merkmale: wobei die Wärmeleitstruktur (112) mittels Umspritzens der Elastikstruktur (110) ausgebildet wird; wobei die Elastikstruktur (110) mittels Umspritzens der Wärmeleitstruktur (112) ausgebildet wird.