DE10319821B4 - Wellendichtungsmodul zum Abdichten von Vakuumräumen - Google Patents

Wellendichtungsmodul zum Abdichten von Vakuumräumen Download PDF

Info

Publication number
DE10319821B4
DE10319821B4 DE10319821A DE10319821A DE10319821B4 DE 10319821 B4 DE10319821 B4 DE 10319821B4 DE 10319821 A DE10319821 A DE 10319821A DE 10319821 A DE10319821 A DE 10319821A DE 10319821 B4 DE10319821 B4 DE 10319821B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
shaft
housing
module according
radial
bushing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE10319821A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10319821A1 (de
Inventor
Helmut Dipl.-Ing. Reinhard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Reinhard Feinmechanik GmbH
Original Assignee
Reinhard Feinmechanik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Reinhard Feinmechanik GmbH filed Critical Reinhard Feinmechanik GmbH
Priority to DE10319821A priority Critical patent/DE10319821B4/de
Priority to US10/836,478 priority patent/US7090223B2/en
Publication of DE10319821A1 publication Critical patent/DE10319821A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10319821B4 publication Critical patent/DE10319821B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/002Sealings comprising at least two sealings in succession
    • F16J15/004Sealings comprising at least two sealings in succession forming of recuperation chamber for the leaking fluid
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S277/00Seal for a joint or juncture
    • Y10S277/913Seal for fluid pressure below atmospheric, e.g. vacuum

Abstract

Wellendichtungsmodul zum Abdichten zwischen einer Welle (26) und einem Gehäuse (1), mit einer innerhalb des Gehäuses (1) drehbar gelagerten Buchse (12), durch welche die Welle (26) konzentrisch hindurchgeführt und die auf der Welle (26) zur Drehmitnahme gehalten ist, wobei die Buchse (12) auf der Welle (26) durch mehrere elastische Ringe (29) statisch abgedichtet ist und gegenüber dem Gehäuse (1) durch mehrere Radialwellendichtringe (32, 33, 34) mit elastomeren an die Buchse (12) angedrückten Dichtlippen (35, 36, 37) dynamisch abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (26) dazu bestimmt ist, von einem Normaldruckraum (13) aus drehend antreibbar in einen Hochvakuumraum (3) hineinzureichen, wobei die Buchse (12) ausschließlich durch die elastischen Ringe (29) auf der Welle (26) im Reibschluß gehalten ist, und daß zwischen den Radialwellendichtringen (32, 33, 34) ein Vorvakuumraum (39) mit Zwischenabsaugung für eine zweistufige dynamische Abdichtung vorgesehen ist, der mit den Räumen zwischen den elastischen Ringen (29) durch in der...

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Wellendichtungsmodul zum Abdichten zwischen einer Welle und einem Gehäuse, mit einer innerhalb des Gehäuses drehbar gelagerten Buchse, durch welche die Welle konzentrisch hindurchgeführt und die auf der Welle zur Drehmitnahme gehalten ist, wobei die Buchse auf der Welle durch mehrere elastische Ringe statisch abgedichtet ist und gegenüber dem Gehäuse durch mehrere Radialwellendichtringe mit elastomeren an die Buchse angedrückten Dichtlippen dynamisch abgedichtet ist, entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Beispielsweise finden Herstellungsverfahren im Halbleiterbereich zu einem großen Teil unter Vakuum statt, insbesondere Beschichtungsverfahren. Bei diesen Verfahren sind die beispielsweise zu beschichtenden Substrate zu bewegen. Da die Antriebselemente hierfür in der Regel auf der atmosphärischen oder Normaldruckseite dieser Maschinen bzw. Anlagen angebracht sind, können die Substrate nur bewegt werden, wenn Drehbewegungen über eine abgedichtete Welle in das evakuierte System übertragen werden.
  • Die in Rede stehenden Verfahren finden häufig bei sehr hohen Unterdrücken, nicht selten bei 10–8 mbar, statt. Um dennoch mit kleindimensionierten Vakuumpumpen arbeiten zu können und um zu vermeiden, daß für diese Verfahren schädliche Gase (O2, N2, CO2) über die Wellenanordnung vom Normaldruckraum her in den Hochvakuumraum eindringen können, sind an die Wellendichtung sehr hohe Anforderungen zu stellen.
  • Bekannt ist bei solchen Wellendichtungen die Verwendung einer "magnetischen Flüssigkeit", bestehend aus einer Suspension ferritischer Nanoteilchen in einem Öl mit hohem Dampfdruck, die über eine besondere Anordnung von Magneten und Polschuhen in einem Spalt um die sich drehende Welle gehalten wird. Da aber derartige Beschichtungsverfahren zum Teil in einem hochfrequenten elektrischen Feld stattfinden, ist die Anwendung "magnetischer Flüssigkeiten" in solchen Fällen nicht möglich, weil durch die Magnete der Wellendichtungen die an der Oberfläche fließenden hochfrequenten Ströme nur schwer, wenn überhaupt, kontrollierbar sind und derartige Wellendichtungen durch die fließenden Ströme zerstört werden können und damit unwirksam werden.
  • Bei einer bekannten Wellenabdichtung der eingangs angegebenen Ausbildung ( DE 199 13 821 C2 ) ist die Buchse, dort als Wellenschonhülse bezeichnet, zwar gegenüber der Welle mittels zweier Dichtringe statisch abgedichtet, die drehfeste Mitnahme der Buchse durch die Welle wird jedoch bei einer Ausführungsform (2) durch eine Spannkeileinrichtung und bei einer anderen Ausführungsform (1) durch eine Stiftschraube herbeigeführt.
  • Bei einem bekannten Dichtmechanismus zum Abdichten einer Vakuumkammer ( DE 199 51 317 A1 ) sind zwei Fluidkammern durch drei Dichtringe unmittelbar an der Welle gebildet, die mit unterschiedlichem Unterdruck betrieben werden. Hier fehlt eine an der Welle festgelegte Buchse, so daß das Problem der erforderlichen statischen Abdichtung zwischen Welle und Buchse nicht gegeben ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wellendichtungsmodul bereitzustellen, welches ohne "magnetische Flüssigkeiten" auskommt, zuverlässig über lange Standzeiten den Wellenübergang zwischen einem Normaldruckraum und einem Hochvakuumraum abdichtet und dennoch einen vergleichsweise einfachen Aufbau aufweist.
  • Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte oder zweckmäßige Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor und werden nachfolgend ebenfalls näher beschrieben.
  • Ausgehend von der eingangs angegebenen Ausbildung des Wellendichtungsmoduls ist dieses gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Welle dazu bestimmt ist, von einem Normaldruckraum aus drehend antreibbar in einen Hochvakuumraum hineinzureichen, wobei die Buchse ausschließlich durch die elastischen Ringe auf der Welle im Reibschluß gehalten ist, und daß zwischen den Radialwellendichtringen ein Vorvakuumraum mit Zwischenabsaugung für eine zweistufige dynamische Abdichtung vorgesehen ist, der mit den Räumen zwischen den elastischen Ringen durch in der Buchse angebrachte Kanäle verbunden ist.
  • Mit der Erfindung wird ein getrennt von der Welle und der Wellendurchführung durch die den Normaldruckraum von dem Hochvakuumraum trennende Behälterwandung od.dgl. herstellbares und handhabbares Wellendichtungsmodul bereitgestellt, das im wesentlichen auf die passende Welle aufgeschoben und an der Behälterwandung od.dgl. dicht zu befestigen ist.
  • Durch die Anordnung mehrerer Radialwellendichtringe wird vorteilhaft die Schaffung eines Vorvakuumraums für eine Zwischenabsaugung ermöglicht. Dadurch ergibt sich einerseits eine zweistufige dynamische Abdichtung, und andererseits wird der Vorvakuumraum auch mit den zwischen den elastischen Ringen, der Welle und der Buchse gebildeten Räumen verbunden, wodurch mit einer einzigen Zwischenabsaugung sowohl auf die dynamische als auch auf die statische Abdichtung im Sinne einer Erhöhung der Abdichtwirkung eingewirkt wird.
  • Die elastischen Ringe, die vorzugsweise als O-Ringe ausgebildet sind, sind gemäß Anspruch 2 zweckmäßig in Ringnuten der Buchse gehalten. Über die Wahl der Nuttiefe, der Nutbreite und der O-Ringabmessungen ist die Anpressung festlegbar, mit der die Welle mit der Buchse im Reibschluß verbunden ist. Die erforderliche Höhe der Anpreßkraft richtet sich nach dem Reibmoment, welches die Radialwellendichtringe durch die Anpressung der Dichtlippen auf die Buchse unter Betriebsbedingungen ausübt, zuzüglich der Rollreibung der Wälzlager, über welche die Buchse gemäß Anspruch 3 drehbar im Gehäuse gelagert ist. Die Wälzlager, vorzugsweise zwei aneinanderliegende Rillenkugellager, sind dem Normaldruckraum benachbart angeordnet und daher keinem Unterdruck ausgesetzt.
  • Um HF-Überschläge zwischen dem feststehenden Teil und den beweglichen Teilen des Wellendichtungsmoduls zu verhindern, sind Buchse und Welle gegenüber dem Gehäuse in Weiterführung des Erfindungsgedankens elektrisch isoliert, wie das aus Anspruch 4 hervorgeht. Hierfür ist die Anordnung entsprechend Anspruch 5 zweckmäßig so getroffen, daß die äußeren Wälzlagerringe in einer am Gehäuse abgestützten Isolierbuchse sitzen. Dadurch sind HF-Übergänge an den Wälzlagerkörpern, ggf. den Kugeln, und eine Zerstörung der Lagerung durch HF-Überschlag ausgeschlossen. Durch die im Anspruch 6 aufgeführten Maßnahmen wird sichergestellt, daß die Buchse das gleiche elektrische Potential hat wie die Welle.
  • Die bevorzugte Anzahl und Anordnung der Radialwellendichtringe sowie die Bildung des Vorvakuumraums mittels eines Distanzrings innerhalb der Radialringanordnung geht aus Anspruch 7 hervor. Der Distanzring kann zur Verbindung des Vorvakuumraums mit einer Vakuumpumpe auf die im Anspruch 8 angegebene Weise ausgebildet sein.
  • Die Verbindung des Vorvakuumraums mit den Räumen zwischen den elastischen Ringen kann durch die im Anspruch 9 angegebene besondere Ausgestaltung der Buchse realisiert werden.
  • Die Ansprüche 10 und 11 betreffen die bevorzugte Anordnung der Wälzlager an der Buchse bzw. im Gehäuse. Die im Anspruch 12 aufgeführten Maßnahmen dienen der zentrierenden Anbringung des Wellendichtungsmoduls an einer den Hochvakuumraum begrenzenden Wandung und der Abdichtung gegenüber dieser Wandung.
  • Eine erste Atmosphärenbohrung im Gehäuse sorgt gemäß Anspruch 13 dafür, daß vor dem den Wälzlagern benachbarten ersten Radialwellendichtring atmosphärischer Druck anliegt. Die im Anspruch 14 angegebene zweite Atmosphärenbohrung stellt sicher, daß auch vor dem äußeren elastischen Ring Normaldruck vorhanden ist. Die Atmosphärenbohrungen dienen auch als Kanäle für die Zuführung von Helium bei der Dichtheitsprüfung des Wellendichtungsmoduls durch Messung der Leckrate.
  • Eine Demontagebohrung entsprechend Anspruch 15 ermöglicht eine Entfernung der Radialwellendichtringe aus dem Gehäuse, beispielsweise für Wartungsarbeiten.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Wellendichtungsmoduls darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:
  • 1 eine Axialansicht des Wellendichtungsmoduls von der Hochvakuumseite her gesehen und ohne Welle,
  • 2 den Schnitt durch das Wellendichtungsmodul entsprechend der abgeknickten Schnittverlaufslinie II-II in 1 mit eingezeichneter Welle und
  • 3 den in einem vergrößerten Maßstab dargestellten abgebrochenen Schnitt durch das Wellendichtungsmodul entsprechend der Schnittverlaufslinie III-III in 1, ohne Wellendarstellung.
  • Wie aus den 2 und 3 hervorgeht, besitzt das Wellendichtungsmodul ein Gehäuse 1, dessen Außenumfang im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist. Im Gehäuse 1 und über dessen axiale Länge durchgehend ist eine mit dem zylindrischen Außenumfang konzentrische Stufenbohrung 2 vorgesehen, welche auf noch zu beschreibende Weise die übrigen Teile des Wellendichtungsmoduls aufnimmt. Das Gehäuse 1 besitzt auf seiner dem Hochvakuumraum 3 zugekehrten Seite einen mit der Stufenbohrung 2 konzentrischen zylindrischen Montagevorsprung 4, der zur passenden Aufnahme in einer entsprechenden hohlzylindrischen Vertiefung 5 in der den Hochvakuumraum 3 begrenzenden bzw. einschließenden Wandung 6 vorgesehen ist. Der Montagevorsprung 4 schließt mit einer planen Stirnfläche 7 ab, in welcher sich eine Aufnahmenut 8 für einen Dichtring 9 befindet, welcher der statischen Abdichtung gegenüber der Wandung 6 dient, wenn das Wellendichtungsmodul an der Wandung 6 montiert ist. Die Montage des Wellendichtungsmoduls erfolgt durch mehrere Schrauben 10, die durch die Wandung 6 hindurchreichen und in entsprechende Gewindebohrungen 11 des Gehäuses 1 eingeschraubt sind.
  • Innerhalb des Gehäuses 1 ist eine im wesentlichen hohlzylindrische Buchse 12 drehbar gelagert. Hierfür sind zwei dem Normaldruckraum 13 benachbart angeordnete Wälzlager 14, im gezeigten Beispiel Rillenkugellager, vorgesehen. Einerseits stützt sich der eine innere Wälzlagerring 15 der Wälzlager 14 an einer Ringschulter 16 der Buchse 12 ab, während andererseits der andere außenliegende innere Wälzlagerring 15 einer Ringmutter 17 anliegt, die auf ein Außengewinde 18 der Buchse 12 aufgeschraubt ist.
  • Die äußeren Wälzlagerringe 19 sitzen in einer Isolierbuchse 20 aus elektrisch nichtleitendem Material ausreichender Festigkeit. Die Isolierbuchse 20 besitzt einen nach innen gerichteten Ringflansch 21, an welchem sich die beiden äußeren Wälzlagerringe 19 abstützen. Zwischen den beiden äußeren Wälzlagerringen 19 befindet sich ein Zwischenring 55, wie am besten in 3 zu erkennen ist. Die Isolierbuchse 20 ihrerseits stützt sich axial an einer Ringstufe 22 der Stufenbohrung 2 ab. Radial stützt sich die Isolierbuchse 20 an einem mittleren Durchmesserabschnitt 23 der Stufenbohrung 2 ab. Auf ein Innen gewinde 24 der Stufenbohrung 2 ist ein Gewindering 25 aus elektrisch isolierendem Material ausreichender Festigkeit aufgeschraubt, welcher dem außenliegenden der äußeren Wälzlagerringe 19 anliegt. Auf diese Weise sind die Buchse 12 und die durch die Buchse 12 auf noch zu beschreibende Weise hindurchgeführte Welle 26 gegenüber dem Gehäuse 1 elektrisch isoliert. Die Buchse 12 ist mit der Welle 26 über einen metallischen Federring 27, der in einer Aufnahmenut 28 der Buchse 12 sitzt, elektrisch leitend verbunden.
  • Die Buchse 12 ist auf der Welle 26 durch eine Mehrzahl elastischer Ringe 29, im gezeichneten Ausführungsbeispiel durch acht O-Ringe, statisch abgedichtet im Reibschluß gehalten. Die elastischen Ringe 29 sind in Ringnuten 30 eingelegt, die sich in der Innenwandfläche 31 der Buchse 12 befinden.
  • Gegenüber dem Gehäuse 1 ist die Buchse 12 durch mehrere Radialwellendichtringe 32, 33 und 34 abgedichtet. Diese Radialwellendichtringe sind von an sich bekannter Bauart und besitzen Dichtlippen 35 bzw. 36 bzw. 37, die jeweils durch Schraubenzugfedern 38 an die Buchse 12 angedrückt werden. Im Ausführungsbeispiel sind drei Radialdichtringe 32, 33 und 34 vorgesehen, wobei zwischen ihnen auf die nachfolgend noch näher beschriebene Weise ein Vorvakuumraum 39 mit Zwischenabsaugung für eine zweistufige dynamische Abdichtung zwischen der Buchse 12 und dem Gehäuse 1 vorgesehen ist.
  • Wie am besten aus 3 hervorgeht, ist die Anordnung der Radialwellendichtringe 32, 33 und 34 so getroffen, daß der den Wälzlagern 14 benachbarte Radialwellendichtring 32 mit seiner Dichtlippe 35 dem Normaldruckraum 13 zugekehrt ist und mit seiner Rückenfläche 40 einem Distanzring 41 anliegt. Dieser zwischen die Radialwellendichtringe 32 und 33 eingelegte Distanzring 41 bildet den Vorvakuumraum 39. Die beiden anderen Radialwellendichtringe 33 und 34 sind dem Hochvakuumraum 3 benachbart und liegen mit ihren Rückenflächen aneinander. Dabei stützen sie sich einerseits, nämlich mit dem Radialwellendichtring 33, an dem Distanzring 41 und andererseits, nämlich mit dem Radialwellendichtring 34, an einer Ringstufe 42 der Stufenbohrung 2 ab. Mit ihren Außenumfangsflächen stützen sich die Radialwellendichtringe 32, 33 und 34 an einem Durchmesserabschnitt 47 der Stufenbohrung 2 ab, dessen Durchmesser kleiner ist als derjenige des mittleren Durchmesserabschnitts 23.
  • Im Distanzring 41 sind Radialbohrungen 43 vorgesehen, die von einer Umfangsnut 44 des Distanzringes 41 ausgehend den Vorvakuumraum 39 mit einem in eine Gehäusebohrung 45 dicht eingesetzten Vakuumanschlußstutzen 46 verbinden. Der Vorvakuumraum 39 wird von dem Distanzring 41 und den beiden benachbarten Radialwellendichtungen 32 und 33 begrenzt und steht über einen Kanal 48 in der Wand der Buchse 12 mit einem Sammelkanal 49 in Verbindung, der sich ebenfalls in der Wand der Buchse 12 befindet. Der Sammelkanal 49 wird von einer zur Buchsenachse parallel verlaufenden Sackbohrung gebildet, die nach dem Einbringen in die Buchsenwand dicht verschlossen wird, z.B. durch einen Schweißpunkt oder durch einen Verschlußstopfen 56.
  • Der Sammelkanal 49 steht über Radialkanäle 50 mit den Räumen zwischen den elastischen Ringen 29 in Verbindung, so daß ein über den Vakuumanschlußstutzen 46 angelegtes Vorvakuum sich bis zu den Räumen zwischen den elastischen Ringen 29 auswirkt. Diese Räume sind enge Spalträume, die seitlich jeweils von zwei elastischen Ringen 29 und durch axiale Umfangsabschnitte der Innenwandfläche 31 der Buchse 12 und des Außenumfangs der Welle 26 begrenzt sind.
  • Die Betriebsweise des an der Wandung 6 dicht montierten Wellendichtungsmoduls wird nachfolgend näher beschrieben.
  • Die Welle 26, die bei den meisten Anwendungen mit niedriger Drehzahl angetrieben wird, beispielsweise mit 20 min–1, nimmt über den beschriebenen Reibschluß die Buchse 12 schlupffrei drehend mit. Über den Vakuumanschlußstutzen 46 wird ein in der Regel durch eine Spaltringpumpe erzeugtes Vorvakuum angelegt, dessen Qualität im Vergleich zu dem durch Turbomolekularpumpen erzeugten Vakuum im Hochvakuumraum 3 geringer ist. Unter der Einwirkung des Vorvakuums legt sich die durch den Atmosphärendruck beaufschlagte Dichtlippe 35 des ersten Radialwellendichtrings 32 dicht an die sich mit der Welle drehende Buchse an. Gleichzeitig wirkt das Vorvakuum auf die Räume zwischen den elastischen Ringen 29 und bildet eine Gassperre für von außen aus dem Normaldruckraum 13 über die statische Abdichtung eindringende Gase.
  • Die beiden anderen Radialwellendichtringe 33 und 34 entfalten ihre Wirksamkeit auf zweierlei Weise. Bei Betrieb mit Vorvakuum legt sich die Dichtlippe 36 des zweiten Radialwellendichtrings 33 infolge der Druckdifferenz zwischen dem Vorvakuum im Vorvakuumraum 39 und dem hinter dem Radialwellendichtring 33 anstehenden Hochvakuum dicht an die Buchse 12 an. Die beiderseits mit dem Hochvakuum beaufschlagte Dichtlippe 37 des dritten Radialwellendichtrings 34 wird von der zugeordneten Schraubenzugfeder 38 an die Buchse 12 angedrückt. Falls das Vorvakuum gebrochen wird, steht der Atmosphärendruck vor dem zweiten Radialwellendichtring 33 an und legt dessen Dichtlippe 36 unter der Einwirkung der großen Druckdifferenz zwischen Atmosphärendruck und Hochvakuum dicht der Buchse 12 an, wodurch mit der gleichen Intensität abgesperrt wird wie im Betrieb mit Vorvakuum. Auch hierbei wird die Dichtlippe 37 des letzten Radialwellendichtrings 34 durch die zugehörige Schraubenzugfeder 38 der Buchse 12 angelegt. Auf diese Weise besitzt das erfindungsgemäße Wellendichtungsmodul eine Sicherheitsreserve.
  • Weitere Moduleinheiten, z.B. zum gezielten Einbringen von Prozeßgasen oder Kühlflüssigkeiten, lassen sich mit dem gleichen Funktionsprinzip auf der Welle 26 montieren und hintereinander mit dem Wellendichtungsmodul statisch abgedichtet verbinden.
  • Wie aus 2 hervorgeht ist im Gehäuse 1 unweit des Vakuumanschlußstutzens 46 eine erste radial gerichtete Atmosphärenbohrung 51 angeordnet, welchen den das Wellendichtungsmodul umgebenden Normaldruckraum 13 mit der Stufenbohrung 2 des Gehäuses 1 vor dem den Wälzlagern 14 benachbarten ersten Radialwellendichtring 32 über eine radial angeordnete Entgasungsnut 54 in der Isolierbuchse 20 verbindet, wie in 2 angedeutet ist. Aus 3 geht eine zweite Atmosphärenbohrung 52 hervor, die ebenfalls radial gerichtet im Gehäuse 1 angeordnet ist. Die Atmosphärenbohrung 52 ist außen vor den Wälzlagern 14 vorgesehen und stellt sicher, daß auch vor dem äußeren elastischen Ring 29 zwischen Buchse 12 und Welle 26 Normaldruck anliegt, insbesondere wenn an das Wellendichtungsmodul eine weitere Moduleinheit statisch abgedichtet angeschlossen ist (nicht dargestellt).
  • Durch die Atmosphärenbohrungen 51 und 52 hindurch kann bei der Dichtheitsprüfung des Wellendichtungsmoduls Helium zugeführt werden. Die Leckrate, d.h. die Menge des durch das Wellendichtungsmodul hindurchgetretenen Heliums, kann dann mittels eines mit dem Hochvakuumraum 3 verbundenen bzw. verbindbaren Heliumdetektors (nicht dargestellt) nachgewiesen werden. Die mit dem erfindungsgemäßen Wellendichtungsmodul erzielbaren Leckraten sind außerordentlich niedrig. Es wurden Leckraten von nur Q < 10–6 mbar1s nachgewiesen.
  • Wie aus den 1 und 3 hervorgeht, können im Gehäuse 1 achsparallel zu der Stufenbohrung 2 mehrere Demontagebohrungen 53 vorgesehen sein, beispielsweise vier umfänglich mit gleichen Winkelabständen gleichmäßig verteilt angeordnete Demontagebohrungen, von denen in 3 nur eine dargestellt ist. Durch die Montagebohrungen 53 hindurch können die Radialwellendichtringe 32 bis 34 mittels geeigneter Werkzeuge (nicht dargestellt) aus der Stufenbohrung 2 ausgeschoben werden.
  • Vorgeschlagen wird ein Wellendichtungsmodul zum Abdichten einer Welle, die von einem Normaldruckraum aus drehend antreibbar in einen Hochvakuumraum hineinreicht. Wesentlich für das erfindungsgemäße Wellendichtungsmodul ist, daß die dynamische Abdichtung der Welle nicht an der Welle selbst erfolgt, son dern an einer drehbar in einem Gehäuse gelagerten Buchse, durch welche die Welle hindurchgeführt ist und die auf der Welle durch elastische Ringe statisch abgedichtet im Reibschluß gehalten ist, so daß sich die Buchse mit der Welle dreht. Die dynamische Abdichtung zwischen Buchse und Gehäuse übernehmen mehrere Radialwellendichtringe, deren Anordnung vorzugsweise so getroffen ist, daß zwischen ihnen ein Vorvakuumraum mit Zwischenabsaugung vorgesehen ist, so daß eine zweistufige dynamische Abdichtung vorhanden ist, wobei das Vorvakuum auch auf die statische Abdichtung zwischen Buchse und Welle im Sinne einer Gasdurchtrittssperre zum Hochvakuumraum hin einwirkt.
  • 1
    Gehäuse
    2
    Stufenbohrung
    3
    Hochvakuumraum
    4
    Montagevorsprung
    5
    Vertiefung
    6
    Wandung
    7
    Stirnfläche
    8
    Aufnahmenut
    9
    Dichtring
    10
    Schrauben
    11
    Gewindebohrungen
    12
    Buchse
    13
    Normaldruckraum
    14
    Wälzlager
    15
    innere Wälzlagerringe
    16
    Ringschulter
    17
    Ringmutter
    18
    Außengewinde
    19
    äußere Wälzlagerringe
    20
    Isolierbuchse
    21
    Ringflansch
    22
    Ringstufe
    23
    mittlerer Durchmesserabschnitt
    24
    Innengewinde
    25
    Gewindering
    26
    Welle
    27
    Federring
    28
    Aufnahmenut
    29
    elastische Ringe
    30
    Ringnuten
    31
    Innenwandfläche
    32
    Radialwellendichtring
    33
    Radialwellendichtring
    34
    Radialwellendichtring
    35
    Dichtlippe
    36
    Dichtlippe
    37
    Dichtlippe
    38
    Schraubenzugfeder
    39
    Vorvakuumraum
    40
    Rückenfläche
    41
    Distanzring
    42
    Ringstufe
    43
    Radialbohrungen
    44
    Umfangsnut
    45
    Gehäusebohrung
    46
    Vakuumanschlußstutzen
    47
    Durchmesserabschnitt
    48
    Kanal
    49
    Sammelkanal
    50
    Radialkanäle
    51
    erste Atmosphärenbohrung
    52
    zweite Atmosphärenbohrung
    53
    Demontagebohrung
    54
    Entgasungsnut
    55
    Zwischenring
    56
    Verschlußstopfen

Claims (15)

  1. Wellendichtungsmodul zum Abdichten zwischen einer Welle (26) und einem Gehäuse (1), mit einer innerhalb des Gehäuses (1) drehbar gelagerten Buchse (12), durch welche die Welle (26) konzentrisch hindurchgeführt und die auf der Welle (26) zur Drehmitnahme gehalten ist, wobei die Buchse (12) auf der Welle (26) durch mehrere elastische Ringe (29) statisch abgedichtet ist und gegenüber dem Gehäuse (1) durch mehrere Radialwellendichtringe (32, 33, 34) mit elastomeren an die Buchse (12) angedrückten Dichtlippen (35, 36, 37) dynamisch abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (26) dazu bestimmt ist, von einem Normaldruckraum (13) aus drehend antreibbar in einen Hochvakuumraum (3) hineinzureichen, wobei die Buchse (12) ausschließlich durch die elastischen Ringe (29) auf der Welle (26) im Reibschluß gehalten ist, und daß zwischen den Radialwellendichtringen (32, 33, 34) ein Vorvakuumraum (39) mit Zwischenabsaugung für eine zweistufige dynamische Abdichtung vorgesehen ist, der mit den Räumen zwischen den elastischen Ringen (29) durch in der Buchse (12) angebrachte Kanäle (48, 49, 50) verbunden ist.
  2. Wellendichtungsmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Ringe (29) in Ringnuten (30) eingelegt sind, die sich in der Innenwandfläche (31) der Buchse (12) befinden.
  3. Wellendichtungsmodul nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (12) über dem Normaldruckraum (13) benachbart angeordnete Wälzlager (14) drehbar im Gehäuse (1) gelagert ist.
  4. Wellendichtungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Buchse (12) und Welle (26) gegenüber dem Gehäuse (1) elektrisch isoliert sind.
  5. Wellendichtungsmodul nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Wälzlagerringe (19) in einer Isolierbuchse (20) sitzen, die sich am Gehäuse (1) abstützt.
  6. Wellendichtungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (12) mit der Welle (26) über einen metallischen Federring (27), der in einer Aufnahmenut (28) der Buchse (12) sitzt, elektrisch leitend verbunden ist.
  7. Wellendichtungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß drei Radialwellendichtringe (32, 33, 34) vorgesehen sind, von denen ein Radialwellendichtring (32) den Wälzlagern (14) benachbart ist, mit seiner Dichtlippe (35) dem Normaldruckraum (13) zugekehrt ist und mit seiner Rückenfläche (40) einem den Vorvakuumraum (39) bildenden Distanzring (41) anliegt, während die beiden anderen Radialwellendichtringe (33, 34) dem Hochvakuumraum (3) benachbart sind, mit ihren Rückenflächen aneinanderliegen und sich einerseits an dem Distanzring (41) und andererseits an einer Ringstufe (42) einer die Radialwellendichtringe (32, 33, 34) und die Wälzlager (14) aufnehmenden Stufenbohrung (2) des Gehäuses (1) abstützen.
  8. Wellendichtungsmodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Distanzring (41) Radialbohrungen (43) vorgesehen sind, welche den Vorvakuumraum (39) mit einem in eine Gehäusebohrung (45) dicht eingesetzten Vakuumanschlußstutzen (46) verbinden.
  9. Wellendichtungsmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wand der Buchse (12) ein sich über alle elastischen Ringe (29) erstreckender, achsparalleler und beidseitig geschlossener Sammelkanal (49) vorgesehen ist, der über Radialkanäle (50) mit den Räumen zwischen den elastischen Ringen (29) und mit einem weiteren Kanal (48) mit dem Vorvakuumraum (39) verbunden ist.
  10. Wellendichtungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die inneren Wälzlagerringe (15) einerseits an einer Ringschulter (16) der Buchse (12) abstützen und andererseits an einer auf ein Außengewinde (18) der Buchse (12) aufschraubbaren Ringmutter (17) anliegen.
  11. Wellendichtungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich die äußeren Wälzlagerringe (19) mit ihrer Isolierbuchse (20) einerseits an einer weiteren Ringstufe (22) der Stufenbohrung (2) des Gehäuses (1) abstützen und andererseits an einem in ein Innengewinde (24) der Stufenbohrung (2) einschraubbaren Gewindering (25) aus elektrisch isolierendem Material anliegen.
  12. Wellendichtungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) auf seiner dem Hochvakuumraum (3) zugekehrten Seite einen mit der Stufenbohrung (2) konzentrischen zylindrischen Montagevorsprung (4) besitzt, der mit einer planen Stirnfläche (7) abschließt; in, welcher sich eine Aufnahmenut (8) für einen Dichtring (9) zur statischen Abdichtung gegenüber einer den Hochvakuumraum (3) begrenzenden Wandung (6) befindet.
  13. Wellendichtungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) eine erste Atmosphärenbohrung (51) vorgesehen ist, welche den Normaldruckraum (13) mit der Stufenbohrung (2) des Gehäuses (1) vor dem den Wälzlagern (14) benachbarten Radialwellendichtring (32) über eine Entgasungsnut (54) in der Isolierbuchse (20) verbindet.
  14. Wellendichtungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) eine zweite Atmosphärenbohrung (52) vorgesehen ist, durch welche sichergestellt ist, daß vor dem äußeren elastischen Ring (29) zwischen Buchse (12) und Welle (26) Normaldruck anliegt.
  15. Wellendichtungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) achsparallel zu der Stufenbohrung (2) mehrere umfänglich gleichmäßig verteilte Demontagebohrungen (53) vorgesehen sind, durch welche hindurch die Radialwellendichtringe (32, 33, 34) aus der Stufenbohrung (2) ausschiebbar sind.
DE10319821A 2003-05-03 2003-05-03 Wellendichtungsmodul zum Abdichten von Vakuumräumen Expired - Fee Related DE10319821B4 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10319821A DE10319821B4 (de) 2003-05-03 2003-05-03 Wellendichtungsmodul zum Abdichten von Vakuumräumen
US10/836,478 US7090223B2 (en) 2003-05-03 2004-04-30 Shaft sealing module for sealing vacuum chambers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10319821A DE10319821B4 (de) 2003-05-03 2003-05-03 Wellendichtungsmodul zum Abdichten von Vakuumräumen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10319821A1 DE10319821A1 (de) 2004-11-25
DE10319821B4 true DE10319821B4 (de) 2008-01-24

Family

ID=33394086

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10319821A Expired - Fee Related DE10319821B4 (de) 2003-05-03 2003-05-03 Wellendichtungsmodul zum Abdichten von Vakuumräumen

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7090223B2 (de)
DE (1) DE10319821B4 (de)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006179613A (ja) * 2004-12-21 2006-07-06 Rigaku Corp 半導体ウエハ縦型熱処理装置用磁性流体シールユニット
WO2008109097A1 (en) * 2007-03-06 2008-09-12 Advanced Vacuum Company, Inc. Seal cartridge for vacuum pumps
DE102008010427B4 (de) 2008-02-21 2010-05-12 Sartorius Stedim Biotech Gmbh Bioreaktor
EP2218998B1 (de) * 2009-02-03 2012-12-19 Ipsen, Inc. Dichtungsmechanismus für einen Vakuumwärmebehandlungsofen
EP2354603A1 (de) * 2010-02-09 2011-08-10 Carl Freudenberg KG Abdichtung zwischen einem feststehenden Maschinenteil und einem um dieses drehenden zweiten Maschinenteil
EP2362119B1 (de) * 2010-02-19 2015-09-02 Carl Freudenberg KG Radialwellendichtung zur Trennung zweier Medien
CN103988292B (zh) * 2011-12-13 2016-08-17 佳能安内华股份有限公司 电力导入装置及使用该电力导入装置的真空处理设备
FR2967228B1 (fr) 2011-12-21 2013-03-29 Poclain Hydraulics Ind Drain pour montage d'etancheite dynamique
JP6013230B2 (ja) * 2013-02-27 2016-10-25 株式会社小松製作所 オイルシール
US9880067B2 (en) 2013-12-03 2018-01-30 Pall Corporation Mechanical agitator with seal housing assembly
US9248420B2 (en) 2013-12-16 2016-02-02 Pall Corporation High turndown impeller
JP6538788B2 (ja) * 2017-09-13 2019-07-03 ファナック株式会社 異物の侵入を抑制する電動機
CN107575578A (zh) * 2017-10-17 2018-01-12 江苏港星方能超声洗净科技有限公司 真空旋转密封结构
CN111623110A (zh) * 2020-06-10 2020-09-04 合肥工业大学 一种减速器磁力密封装置
CN114574941B (zh) * 2022-02-11 2023-03-21 连城凯克斯科技有限公司 一种单晶炉用cdd内置相机

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2308508C3 (de) * 1973-02-21 1976-11-11 Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170Jülich Röntgenröhre
DE19532549A1 (de) * 1995-09-04 1997-03-06 Interseal Schmitz Rolf Gmbh Wellenabdichtung
DE19951317A1 (de) * 1998-10-26 2000-04-27 Teijin Seiki Co Ltd Dichtmechanismus zum Abdichten einer Vakkumkammer
DE19913821C2 (de) * 1999-03-26 2002-04-18 Interseal Schmitz Rolf Gmbh Wellenabdichtung

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1445791A (en) * 1973-02-21 1976-08-11 Kernforschungsanlage Juelich X-ray tube
US4136887A (en) * 1977-10-04 1979-01-30 Borg-Warner Corporation Bellows type mechanical seal
US4448426B1 (en) * 1981-07-06 1997-09-23 Skf Usa Inc Unitized oil seals
DE3414008C2 (de) * 1984-04-13 1986-03-13 Fa. Carl Freudenberg, 6940 Weinheim Kassettendichtung
US5117066A (en) * 1988-04-25 1992-05-26 Peter J. Balsells Retaining and locking electromagnetic gasket
JP2779251B2 (ja) * 1990-03-26 1998-07-23 エヌティエヌ株式会社 電食防止転がり軸受
US5709544A (en) * 1996-04-16 1998-01-20 Abar Ipsen Industries, Inc. Dual seal for a vacuum heat treating furnace
JP2002228010A (ja) * 2000-10-25 2002-08-14 Teijin Seiki Co Ltd 真空シール機構および真空シール装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2308508C3 (de) * 1973-02-21 1976-11-11 Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170Jülich Röntgenröhre
DE19532549A1 (de) * 1995-09-04 1997-03-06 Interseal Schmitz Rolf Gmbh Wellenabdichtung
DE19951317A1 (de) * 1998-10-26 2000-04-27 Teijin Seiki Co Ltd Dichtmechanismus zum Abdichten einer Vakkumkammer
DE19913821C2 (de) * 1999-03-26 2002-04-18 Interseal Schmitz Rolf Gmbh Wellenabdichtung

Also Published As

Publication number Publication date
DE10319821A1 (de) 2004-11-25
US20050001384A1 (en) 2005-01-06
US7090223B2 (en) 2006-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10319821B4 (de) Wellendichtungsmodul zum Abdichten von Vakuumräumen
DE102009020474B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Einbringen von Schmiermittel in den Lagerspalt eines fluiddynamischen Lagers
EP1921322B1 (de) Lagermodul für eine Vakuumpumpe
EP3234415B1 (de) Wellendichtungsanordnung einer fluidmaschine sowie verfahren zur abdichtung einer welle einer fluidmaschine
DE3839731C2 (de)
DE102009014214A1 (de) Dichtungseinrichtung für Drehdurchführung
DE102015003048A1 (de) Dichtungsanordnung für ein Getriebe, insbesondere für die Abtriebswelle eines Getriebes, und Getriebe mit Dichtungsanordnung
EP1090231A1 (de) Reibungsvakuumpumpe mit chassis, rotor und gehäuse sowie einrichtung, ausgerüstet mit einer reibungsvakuumpumpe dieser art
DE102010027757A1 (de) Dichtungseinrichtung
DE10141138C2 (de) Kühlmittelpumpe mit Radialwellendichtsystem
EP0706001A1 (de) Radialwellendichtung
EP1840926A1 (de) Isolierende Vakuumdrehdurchführung für Rotationsmagnetrons
DE10361229A1 (de) Spindelmotor mit Lagersystem
EP1422423A1 (de) Einrichtung mit evakuierbarer Kammer
EP1423630A1 (de) Dichtungsanordnung, insbesondere zur abdichtung der spindelwelle einer spindel
DE4110488A1 (de) Magnetkupplung
EP3318763B1 (de) Vakuumdichtung, doppeldichtung, vakuumsystem und vakuumpumpe
DE102020005857A1 (de) Wellenanordnung, Getriebe mit einer Wellenanordnung und Extruder mit Getriebe mit einer Wellenanordnung, mit einer relativ zu einem Flanschteil drehbar gelagerten Welle
EP3327293B1 (de) Vakuumpumpe mit mehreren einlässen
EP0336016B1 (de) Ferrofluiddichtung
DE10059458A1 (de) Elektrischer Antriebsmotor für eine Kreiselpumpe für insbesondere Heizungsanlagen
EP1353098B1 (de) Gleitring-Dichtungsanordnung
DE102017219190B4 (de) Gasgeschmierte Gleitringdichtung mit verbessertem Verschmutzungsschutz
DE102021104791A1 (de) Magnetron-Endblockwelle, Magnetron-Endblock und Verfahren
DE102015222951A1 (de) Großwälzlager

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee