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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Trockenvakuumpumpe wie beispielsweise eine Grobvakuumpumpe zum Beispiel vom Roots-Typ, eine Klauenpumpe oder eine Schraubenpumpe. Die Erfindung betrifft auch eine Pumpanlage, die eine mit einer Vakuumpumpe verbundene Ladeschleuse aufweist.
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Die für die Kompression der Gase erforderliche elektrische Leistung ist einer der wichtigen Parameter beim Energieverbrauch von Vakuumpumpen. Diese Kompressionsleistung wird hauptsächlich in den letzten beiden Kompressionsstufen bei einer mehrstufigen Grobvakuumpumpe vom Roots- oder Klauen-Typ verwendet.
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Insbesondere Ladeschleusenpumpanwendungen haben einen relativ hohen Energieverbrauch. Die Ladeschleuse wird dazu verwendet, den Druck um ein Substrat abzusenken, bevor es in eine Behandlungskammer abgegeben wird, die auf einem niedrigen Druck gehalten wird, um das Vorhandensein jeglicher Verunreinigung in der Kammer zu verhindern. Jedes Laden von Substraten erfordert daher abwechselndes Absenken und dann Erhöhen des Drucks in dem Behälter der Ladeschleuse. Nach jedem Absenken des Drucks bleibt der Druck in der Ladeschleuse so lange abgesenkt, bis das Substrat in die Behandlungskammer überführt wird. Diese Wartephasen bei einem niedrigen Druck können relativ lang sein und sind hinsichtlich Energie kostspielig.
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Eine bekannte Lösung zum Reduzieren des Verbrauchs an elektrischer Energie besteht in dem Absenken des Drucks in der letzten Kompressionsstufe mit Hilfe einer externen Pumpvorrichtung, beispielsweise während dieser Wartephasen der Ladeschleuse.
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Diese externe Pumpvorrichtung ist zum Beispiel ein Ejektor, eine Membranpumpe oder eine Flügelzellenpumpe.
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Ein Nachteil ist dabei die Notwendigkeit der Verwendung von zwei verschiedenen Pumpvorrichtungen, was zu einem sperrigen Pumpsystem führen kann, das kompliziert zu verwenden ist, kostspielig ist oder elektrische Energie oder Gas verbraucht.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Trockenvakuumpumpe vorzuschlagen, die ermöglicht, einen der Nachteile des Stands der Technik zumindest teilweise zu lösen.
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Dazu besteht die Erfindung in einer Trockenvakuumpumpe, die Folgendes aufweist:
- - mindestens eine Pumpstufe,
- - zwei Drehwellen, die jeweils mindestens einen Rotor tragen, der sich in der mindestens einen Pumpstufe erstreckt, wobei die Rotoren dazu konfiguriert sind, sich synchron in entgegengesetzten Richtungen zu drehen, um ein zu pumpendes Gas zwischen einen Einlass und einen Auslass der Vakuumpumpe zu fördern, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumpumpe ferner Folgendes aufweist:
- - einen Zusatzstator, durch den sich mindestens eine der Wellen erstreckt,
- - einen Einlasskanal, der mit einem steuerbaren Eingangsventil versehen ist und einen Eingang des Zusatzstators mit einer Pumpstufe verbindet, die mit dem Auslass der Vakuumpumpe in Verbindung steht, und
- - mindestens einen Zusatzrotor, der von der Welle getragen wird, wobei der Zusatzrotor so konfiguriert ist, dass seine Drehung in dem Zusatzstator ein zu pumpendes Gas zwischen den Eingang und einen Ausgang des Zusatzstators fördert, um den Druck in der Pumpstufe abzusenken, wenn das steuerbare Eingangsventil zum Öffnen angesteuert wird, wobei der mindestens eine Zusatzrotor und der Zusatzstator von der mit dem Auslass in Verbindung stehenden Pumpstufe fluidisch isoliert werden, wenn das steuerbare Eingangsventil zum Schließen angesteuert wird.
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Somit wird die die Rotoren der Vakuumpumpe antreibende Drehung der Wellen auch zum Drehantrieb des mindestens einen Zusatzrotors verwendet, um den Druck in der Auslasspumpstufe der Vakuumpumpe abzusenken, wenn das steuerbare Eingangsventil zum Öffnen angesteuert wird. Der Stromverbrauch der Vakuumpumpe kann dann reduziert werden, ohne dass eine sich außerhalb der Vakuumpumpe befindende Pumpvorrichtung erforderlich ist. Wenn das steuerbare Eingangsventil zum Schließen angesteuert wird, dreht sich der Zusatzrotor um sich selbst in dem Zusatzstator, ohne den Betrieb der Vakuumpumpe zu behindern. Die Zusatzpumpstufe wird daher umgangen und nimmt nicht länger am Pumpen der Gase teil.
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Das Ansteuern des steuerbaren Eingangsventils zum Öffnen ermöglicht auch ein Absenken des Drucks in der Auslasspumpstufe zu ganz bestimmten Zeiten und für ausgewählte Dauern. Die Verwendung eines steuerbaren Eingangsventils gewährleistet eine sehr flexible Handlungsmöglichkeit.
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Daher ist die Vakuumpumpe kompakt, einfach zu installieren und einfach zu steuern.
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Die Vakuumpumpe ist zum Beispiel eine Grobvakuumpumpe, die dazu konfiguriert ist, die Gase auf Atmosphärendruck abzugeben. Die Rotoren sind zum Beispiel vom Roots- oder Klauentyp.
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Der Ausgang des Zusatzstators kann durch einen Zusatzauslasskanal, der mit einem steuerbaren Ausgangsventil versehen ist, mit dem Auslass der Vakuumpumpe verbunden werden. Mit einem steuerbaren Ausgangsventil ist es möglich, den mindestens einen Zusatzrotor unter Vakuum zu halten, wenn er nicht verwendet wird, um den Druck in der Auslassstufe abzusenken. Der mindestens eine Zusatzrotor dreht sich ohne neuen Gaseintritt um sich selbst, wobei sehr wenig oder keine Energie verbraucht wird, und ohne das Pumpen in der mindestens einen Pumpstufe der Vakuumpumpe zu stören.
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Die Vakuumpumpe kann eine Steuereinheit aufweisen, die dazu konfiguriert ist, das steuerbare Eingangsventil und/oder das steuerbare Ausgangsventil in Abhängigkeit von einer Messung des Einlassdrucks der Vakuumpumpe und/oder der von der Vakuumpumpe verbrauchten Leistung zum Öffnen anzusteuern.
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Gemäß einem anderen Beispiel weist ein Behälter wie beispielsweise eine Ladeschleuse, die mit der Vakuumpumpe verbunden ist, ein Steuermittel des steuerbaren Eingangsventils und/oder des steuerbaren Ausgangsventils auf. Dieses Mittel steuert das steuerbare Eingangsventil und/oder das steuerbare Ausgangsventil zum Öffnen beispielsweise dann, wenn sich die Ladeschleuse in der Wartephase befindet, zum Beispiel über vordefinierte Dauern zu Beginn und am Ende der Wartephase, an. Die steuerbaren Ventile können auch so angesteuert werden dass sie sich zum Beispiel schließen, sobald die Leistung unter einen Leistungsschwellenwert gefallen ist.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform sind die beiden Wellen durch den Zusatzstator geführt, wobei die Vakuumpumpe zwei Zusatzrotoren aufweist, die in dem Zusatzstator angeordnet sind und von einer jeweiligen Welle getragen werden, wobei die Zusatzrotoren dazu konfiguriert sind, sich in entgegengesetzte Richtungen synchron zu drehen. Die Zusatzrotoren sind zum Beispiel vom Roots-, Schrauben- oder Klauen-Typ. Bei dieser Ausführungsform ähnelt der Zusatzstator einer zusätzlichen Trockenpumpstufe.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsform ist der Zusatzstator in einer Ölwanne der Vakuumpumpe gebildet, wobei die Vakuumpumpe zwei Zusatzrotoren aufweist, die durch ein jeweiliges Zahnrad eines Synchrongetriebes der Vakuumpumpe gebildet werden, wobei das Synchrongetriebe mit dem Zusatzstator eine Zahnradpumpe bildet, wobei das Synchrongetriebe ferner dazu konfiguriert ist, die Drehung der Wellen zu synchronisieren. Bei dieser Ausführungsform wird das bereits für die Synchronisation der Wellen vorhandene Synchrongetriebe als ein zusätzliches Pumpmittel verwendet, wenn es erforderlich ist, den Druck in der Auslassstufe abzusenken.
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Gemäß einer dritten Ausführungsform ist der Zusatzrotor ein Flügelzellenpumpenrotor, der mit dem Zusatzstator eine Flügelzellenpumpe bildet, die in einer Kammer einer Ölwanne der Vakuumpumpe aufgenommen ist. Bei dieser Ausführungsform ermöglicht die Vakuumpumpe mit integrierter Flügelzellenpumpe ein Absenken des Drucks in der Auslassstufe mit einem sehr guten Kompressionsverhältnis.
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Die Erfindung besteht auch in einer Pumpanlage, die eine Ladeschleuse aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Trockenvakuumpumpe wie oben beschrieben aufweist, die mit der Ladeschleuse verbunden ist, um den Druck der Ladeschleuse abwechselnd abzusenken und zu erhöhen.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile und Merkmale werden bei Lektüre der Beschreibung eines veranschaulichenden, aber nicht einschränkenden Beispiels der vorliegenden Erfindung und anhand der angehängten Zeichnungen ersichtlich; darin zeigen:
- [1] eine schematische Ansicht einer Pumpanlage;
- [2] eine schematische Ansicht einer Trockengrobvakuumpumpe der Anlage von 1 gemäß einer ersten Ausführungsform;
- [3] eine schematische Ansicht einer Trockengrobvakuumpumpe gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- [4] eine schematische Ansicht eines Schnitts A-A der Vakuumpumpe von 3 auf Höhe einer Ölwanne;
- [5] eine schematische Ansicht einer Trockengrobvakuumpumpe gemäß einer dritten Ausführungsform;
- [6] eine schematische Ansicht eines Schnitts A-A der Vakuumpumpe von 5 auf Höhe einer Ölwanne.
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Die folgenden Ausführungsformen sind Beispiele. Obgleich sich die Beschreibung auf eine oder mehrere Ausführungsformen bezieht, bedeutet dies nicht zwangsweise, dass jeder Verweis die gleiche Ausführungsform betrifft oder dass Merkmale nur für eine einzige Ausführungsform gelten. Einzelne Merkmale verschiedener Ausführungsformen können auch kombiniert oder ausgetauscht werden, um andere Ausführungsformen bereitzustellen.
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Eine Grobvakuumpumpe ist als eine Vakuum-Verdrängerpumpe definiert, die mit Hilfe von zwei Rotoren das zu pumpende Gas ansaugt, überführt und dann auf Atmosphärendruck abgibt.
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1 zeigt eine Pumpanlage 100, die eine Ladeschleuse 101 und eine Trockenvakuumpumpe 1 aufweist, die mit der Ladeschleuse 101 verbunden ist, um den Druck der Ladeschleuse 101 abwechselnd abzusenken und zu erhöhen. Die Ladeschleuse 101 wird dazu verwendet, den Druck um ein Substrat abzusenken, bevor es in eine Behandlungskammer abgegeben wird, die auf einem niedrigen Druck gehalten wird, um das Vorhandensein jeglicher Verunreinigung in der Behandlungskammer zu verhindern. Das Substrat ist zum Beispiel ein Flachbildschirm oder ein fotovoltaisches Substrat oder ein Halbleiterwafer oder eine Fotomaske zur Herstellung von Halbleitern.
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Die Vakuumpumpe 1 ist eine Grobvakuumpumpe, die dazu konfiguriert ist, die Gase auf Atmosphärendruck abzugeben.
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Wie in 2 zu sehen ist, weist die Vakuumpumpe 1 mindestens eine Pumpstufe 3a-3f und zwei Drehwellen 4 auf.
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Die Wellen 4 tragen jeweils mindestens einen Rotor 5, der sich in der mindestens einen Pumpstufe 3a-3f erstreckt.
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In dem dargestellten Beispiel weist die Vakuumpumpe 1 mehrere, wie zum Beispiel sechs, Pumpstufen 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f auf, die zwischen einem Einlass 7 und einem Auslass 8 der Vakuumpumpe 1 angebracht sind und in denen ein zu pumpendes Gas zirkulieren kann.
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Jede Pumpstufe 3a-3f ist durch eine Kompressionskammer gebildet, die Rotoren 5 aufnimmt, wobei die Kammern einen jeweiligen Eingang und einen jeweiligen Ausgang aufweisen. Die aufeinanderfolgenden Pumpstufen 3a-3f sind durch jeweilige Zwischenstufenkanäle, die den Ausgang der vorherigen Pumpstufe mit dem Eingang der folgenden Pumpstufe verbinden, hintereinander in Reihe geschaltet.
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Bei einer mehrstufigen Pumpe dieser Art wird die erste Pumpstufe 3a, deren Eingang mit dem Einlass 7 der Vakuumpumpe 1 in Verbindung steht, auch als Saugstufe bezeichnet. Die letzte Pumpstufe 3f, deren Ausgang mit dem Auslass 8 der Vakuumpumpe 1 in Verbindung steht, wird auch als «Auslassstufe» bezeichnet, wobei der Auslassdruck ungefähr auf Umgebungs(Atmosphären-)druck liegt.
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Im Betrieb drehen sich die Rotoren 5 in jeder Stufe synchron in entgegengesetzten Richtungen, um ein zu pumpendes Gas zwischen den Einlass 7 und den Auslass 8 zu fördern. Während der Drehung wird das angesaugte Gas von dem Eingang in dem durch die Rotoren 5 und den Stator 9 der Vakuumpumpe 1 erzeugten Volumen eingeschlossen und wird dann durch die Rotoren 5 zu der nächsten Stufe gefördert (die Zirkulationsrichtung der gepumpten Gase wird in den 1 und 2 durch die Pfeile gezeigt).
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Die Rotoren 5 weisen zum Beispiel Lappen mit identischen Profilen auf, zum Beispiel vom Roots-Typ, zum Beispiel mit einem Querschnitt in Form einer Acht oder einer Bohne, oder vom Klauen-Typ oder vom Schrauben-Typ oder gemäß einem anderen ähnlichen Vakuum-Verdrängerpumpenprinzip.
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Die die Rotoren 5 tragenden Wellen 4 werden von einem Motor M der Vakuumpumpe 1 angetrieben. Sie werden durch Lager gestützt, die durch ein in mindestens einer Ölwanne 10 der Vakuumpumpe 1 enthaltenes Schmiermittel geschmiert werden, und werden mittels eines Synchrongetriebes 6, das auch geschmiert wird, synchronisiert. Ein Dichtungsmittel, in dem sich die Wellen 4 immer drehen können, isoliert die Ölwanne 10 von dem Trockenpumpteil.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Vakuumpumpe 1 einen Hauptauslasskanal 11 auf, der den Ausgang der letzten Pumpstufe 3f mit dem Auslass 8 verbindet. Es kann ein Rückschlagventil 12 in dem Hauptauslasskanal 11 angeordnet sein, um die Rückkehr der gepumpten Gase in die Vakuumpumpe 1 zu verhindern.
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Ferner weist die Vakuumpumpe 1 einen Zusatzstator 13, einen mit einem steuerbaren Eingangsventil 15 versehenen Einlasskanal 14 und mindestens einen in dem Zusatzstator 13 angeordneten Zusatzrotor 16 auf.
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Der Zusatzstator 13 weist einen Eingang 17 und einen Ausgang 18 auf. Er wird von mindestens einer der Wellen 4 durchquert.
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Der Einlasskanal 14 verbindet den Eingang 17 des Zusatzstators 13 mit der Pumpstufe 3f, die zum Beispiel auf Höhe des Eingangs der Pumpstufe 3f mit dem Auslass 8 der Vakuumpumpe 1 in Verbindung steht. Diese Stufe ist bei einer mehrstufigen Vakuumpumpe 1 die letzte Stufe in Strömungsrichtung der gepumpten Gase oder wird bei einer einstufigen Schraubenvakuumpumpe durch die letzten Schraubengänge in Strömungsrichtung der gepumpten Gase gebildet.
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Der mindestens eine Zusatzrotor 16 wird von der sich durch den Zusatzstator 13 erstreckenden Welle 4 getragen. Er ist so konfiguriert, dass seine Drehung in dem Zusatzstator 13 ein zu pumpendes Gas zwischen den Eingang 17 und den Ausgang 18 des Zusatzstators 13 fördert, um den Druck in der mit dem Auslass 8 in Verbindung stehenden Pumpstufe 3f abzusenken, wenn das steuerbare Eingangsventil 15 zum Öffnen angesteuert wird. Der mindestens eine Zusatzrotor 16 und der Zusatzstator 13 werden von der mit dem Auslass 8 in Verbindung stehenden Pumpstufe 3f fluidisch isoliert, wenn das steuerbare Eingangsventil 15 zum Schließen angesteuert wird.
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Somit wird die die Rotoren 5 der Vakuumpumpe 1 antreibende Drehung der Wellen 4 auch zum Drehantrieb des mindestens einen Zusatzrotors 16 verwendet, um den Druck in der Auslasspumpstufe 3f der Vakuumpumpe 1 abzusenken, wenn das steuerbare Eingangsventil 15 zum Öffnen angesteuert wird. Der Stromverbrauch der Vakuumpumpe 1 kann dann reduziert werden, ohne dass eine sich außerhalb der Vakuumpumpe 1 befindende Pumpvorrichtung erforderlich ist. Wenn das steuerbare Eingangsventil 15 zum Schließen angesteuert wird, dreht sich der Zusatzrotor um sich selbst in dem Zusatzstator, ohne den Betrieb der Vakuumpumpe zu behindern. Die Zusatzpumpstufe wird daher umgangen und nimmt nicht länger am Pumpen der Gase teil.
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Die Vakuumpumpe 1 ist kompakt, einfach zu installieren und einfach zu steuern.
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Das steuerbare Eingangsventil 15 ist zum Beispiel ein pneumatisches Ventil oder ein Solenoidventil, z. B. ein elektromagnetisches oder piezoelektrisches Ventil, insbesondere ein Ein/Aus-Ventil: Es ist entweder geöffnet oder geschlossen.
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Zum Steuern des steuerbaren Eingangsventils 15 kann die Vakuumpumpe 1 eine Steuereinheit 19 aufweisen, die eine oder mehrere Steuerungen oder Mikrosteuerungen oder Prozessoren und einen Speicher umfasst.
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Die Steuereinheit 19 ist zum Beispiel dazu konfiguriert, das Öffnen des steuerbaren Eingangsventils 15 in Abhängigkeit von einer Messung des Einlassdrucks der Vakuumpumpe 1 und/oder der von der Vakuumpumpe 1 verbrauchten Leistung zu steuern.
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Dazu überwacht die Steuereinheit 19 das Überschreiten eines Druck- und/oder Leistungsschwellenwerts, zum Beispiel wenn der Einlassdruck der Vakuumpumpe 1 einen Niedrigdruckschwellenwert überschreitet, und/oder wenn die Leistung (oder der Strom) des Motors M für eine vorbestimmte Zeit einen Leistungsschwellenwert übersteigt. Diese Situation entspricht allgemein einer Wartephase der Ladeschleuse 101 bei einem niedrigen Druck, wobei sich die Vakuumpumpe 1 in einer Grenzvakuumpumpsituation (ohne Gasinjektion) oder in einer Situation eines Pumpens eines schwachen Reinigungsstroms bei einem niedrigen Druck befindet.
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Gemäß einem anderen Beispiel weist die Ladeschleuse 101 ein Steuermittel 102 für das steuerbare Eingangsventil 15 auf, das das steuerbare Eingangsventil 15 direkt steuern kann oder mit der Steuereinheit 19 der Vakuumpumpe 1 verbunden ist, um das steuerbare Eingangsventil 15 zu steuern.
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Das Steuermittel 102 steuert das steuerbare Eingangsventil 15 zum Öffnen zum Beispiel dann, wenn sich die Ladeschleuse 101 in der Wartephase befindet, an. Das Steuermittel 102 kann ein Signal, das zum Beispiel von einem elektrischen Schalter kommt, oder ein numerischer Code sein.
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Das steuerbare Eingangsventil 15 kann zum Öffnen für eine begrenzte Zeitdauer, das heißt für eine vordefinierte Dauer, zum Beispiel weniger als fünf Minuten, angesteuert werden. Das steuerbare Eingangsventil 15 kann zu Beginn und am Ende der Wartephase ausgelöst (zum Öffnen angesteuert) werden. Das steuerbare Eingangsventil 15 kann auch dazu angesteuert werden, zum Beispiel zu schließen, sobald die Leistung unter einen Leistungsschwellenwert gefallen ist.
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Das Ansteuern des steuerbaren Eingangsventils 15 zum Öffnen ermöglicht ein Absenken des Drucks in der Auslasspumpstufe 3f zu ganz bestimmten Zeiten und für ausgewählte Dauern. Die Verwendung eines steuerbaren Eingangsventils 15 gewährleistet daher eine sehr flexible Handlungsmöglichkeit.
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Gemäß einer Ausführungsform wird der Ausgang 18 des Zusatzstators 13 durch einen mit einem steuerbaren Ausgangsventil 21 versehenen Zusatzauslasskanal 20 mit dem Auslass 8 der Vakuumpumpe 1 verbunden.
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Der Ausgang des Zusatzauslasskanals 20 ist zum Beispiel stromabwärts des Rückschlagventils 12 des Hauptauslasskanals 11 in der Strömungsrichtung der gepumpten Gase mit dem Auslass 8 der Vakuumpumpe 1 verbunden. Die Ausgänge des Hauptauslasskanals 11 und des Zusatzauslasskanals 20 sind unabhängig.
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Die Steuerung des steuerbaren Ausgangsventils 21 ist mit der Steuerung des steuerbaren Eingangsventils 15 verbunden: Die beiden Ventile 15, 21 werden durch das gleiche Mittel gleichzeitig zum Öffnen und zum Schließen angesteuert, möglicherweise mit einem geringen Versatz, der das Schließen des Ausgangsventils 21 kurz nach dem Eingangsventil 15 oder das Öffnen des Ausgangsventils 21 kurz vor dem Eingangsventil 15 ermöglicht, um das Volumen des Zusatzstators 13 zu evakuieren, bevor es isoliert wird.
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Daher kann das steuerbare Ausgangsventil 21 durch die Steuereinheit 19 zum Beispiel in Abhängigkeit von einer Messung des Einlassdrucks der Vakuumpumpe 1 und/oder der von der Vakuumpumpe 1 verbrauchten Leistung oder durch das Steuermittel 102 der Ladeschleuse 101, zum Beispiel, wenn sich die Ladeschleuse 101 in der Wartephase befindet, zum Öffnen angesteuert werden.
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Der mindestens eine Zusatzrotor 16 kann daher unter Vakuum gehalten werden, wenn er nicht verwendet wird, um den Druck in der Auslassstufe abzusenken. Der mindestens eine Zusatzrotor 16 dreht sich ohne neuen Gaseintritt um sich selbst, wobei sehr wenig oder keine Energie verbraucht wird, und ohne das Pumpen in den Pumpstufen 3a-3f der Vakuumpumpe 1 zu stören.
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Gemäß einer in 2 dargestellten ersten Ausführungsform weist die Vakuumpumpe 1 zwei Zusatzrotoren 16 auf, die in dem Zusatzstator 13 angeordnet sind. Die Zusatzrotoren 16 werden von einer jeweiligen Welle 4 getragen, wobei sich die beiden Wellen 4 der Vakuumpumpe 1 durch den Zusatzstator 13 erstrecken. Die Zusatzrotoren 16 sind dazu konfiguriert, sich in entgegengesetzten Richtungen synchron zu drehen, um ein zu pumpendes Gas zwischen den Eingang 17 und den Ausgang 18 des Zusatzstators 13 zu fördern.
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Die Zusatzrotoren 16 sind zum Beispiel vom Roots-, Schrauben- oder Klauen-Typ.
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Der Zusatzstator 13 weist zum Beispiel Abmessungen auf, die den Abmessungen des Stators 9 der Auslasspumpstufe 3f der Vakuumpumpe 1 ähnlich oder kleiner als diese sind. Er ist zum Beispiel dünner als der Stator 9 der Auslassstufe, oder die Wellen 4 können einen größeren Durchmesser im Zusatzstator 13 haben.
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Der Zusatzstator 13 ist zum Beispiel am Ende der Pumpstufen 3a-3f, zum Beispiel neben der Auslasspumpstufe 3f, angeordnet, in dem er zum Beispiel zwischen der Ölwanne 10 und der Pumpstufe 3f angeordnet ist. Der Zusatzstator 13 kann auch zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pumpstufen 3a-3f, zum Beispiel zwischen der letzten und der vorletzten Pumpstufe 3e, 3f, angeordnet sein.
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Bei dieser Ausführungsform ähnelt der Zusatzstator 13 einer zusätzlichen Trockenpumpstufe, die nur dann verwendet wird, wenn es erforderlich ist, den Druck in der Auslassstufe abzusenken.
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Gemäß einer in den 3 und 4 dargestellten zweiten Ausführungsform weist die Vakuumpumpe 1 zwei Zusatzrotoren 16 auf, die in dem Zusatzstator 22 angeordnet sind und durch ein jeweiliges Zahnrad 31 des Synchrongetriebes 6 gebildet werden.
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Die Zahnräder 31 des Synchrongetriebes 6 werden von einer jeweiligen Welle 4 getragen, wobei sich die beiden Wellen 4 der Vakuumpumpe 1 durch den in der Ölwanne 10 gebildeten Zusatzstator 22 erstrecken.
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Die Zahnräder 31 sind dazu konfiguriert, die Drehung der Wellen 4 zu synchronisieren und ein zu pumpendes Gas zwischen den Eingang 17 und den Ausgang 18 des Zusatzstators 22 zu fördern. Die Zahnräder 31 des Synchrongetriebes 6 bilden somit den Zusatzstator 22 einer Zahnradpumpe.
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Die Zahnradpumpen verwenden das kombinierte Profil der beiden Zahnräder 31, um das zu pumpendes Gas zu fördern. Im Betrieb befindet sich das zu pumpende Gas zwischen den Zähnen jedes der Zahnräder 31 und des Zusatzstators 22. Die Drehung der Zahnräder 31 in entgegengesetzten Richtungen fördert das Gas um die Außenseite der Zahnräder 31 herum.
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Bei dieser Ausführungsform wird das bereits für die Synchronisation der Wellen 4 vorhandene Synchrongetriebe 6 als ein zusätzliches Pumpmittel verwendet, wenn es erforderlich ist, den Druck in der Auslassstufe abzusenken.
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Es ist möglich, eine Ölfalle zwischen dem Eingang 17 des Zusatzstators 22 und dem steuerbaren Eingangsventil 15 hinzuzufügen, um ein Eintreten von Schmiermittel in den Trockenpumpteil zu verhindern.
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Gemäß einer in den 5 und 6 dargestellten dritten Ausführungsform ist der Zusatzrotor 23 ein Flügelzellenpumpenrotor.
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Der Zusatzrotor 23 bildet mit dem Zusatzstator 24 eine Flügelzellenpumpe, wobei der Zusatzrotor (23) in einer Kammer 25 der Ölwanne 10 der Vakuumpumpe 1 aufgenommen ist.
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Auf an sich bekannt Weise, und wie zum Beispiel in 6 zu sehen ist, weist die Flügelzellenpumpe zwei Flügel 26 auf, die in einem Schlitz gleiten und durch eine Feder miteinander verbunden sind, die sie voneinander wegdrückt. Der Flügelzellenpumpenrotor dreht sich exzentrisch in einem Zylinder des Zusatzstators 24. Der Zusatzstator 24 ist in einem flüssigen Schmiermittel 27 wie beispielsweise Öl, das in der Kammer 25 der Ölwanne 10 enthalten ist, aufgenommen. Der Eingang 17 des Zusatzstators 24 mündet in der Kammer 25 und ist von dem flüssigen Schmiermittel 27 isoliert. Ausgang 18 des Zusatzstators 24 ist mit einem Entlastungsventil (oder Rückschlagventil 29) versehen, das in dem flüssigen Schmiermittel 27 eingetaucht ist.
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Hier wird der Flügelzellenpumpenrotor von einer sich durch den Zusatzstator 24 erstreckenden Welle 4 der Vakuumpumpe 1 getragen und angetrieben.
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Im Betrieb beginnt das durch den Zusatzrotor 23 und den Zusatzstator 24 definierte Volumen zu Vergrößern um die Gase am Eingang 17 anzusaugen. Das Ansaugvolumen ist maximal, wenn sich die Flügel 26 in einer vertikalen Position befinden. Dieses Volumen nimmt dann mit der Drehung der Flügel 26 ab, wodurch der Druck des eingeschlossenen Gases erhöht wird. Dann wird das Gas zu dem Ausgang 18 evakuiert. Das Gas entweicht über das Entlastungsventil 29 und steigt durch das flüssige Schmiermittel 27 zu einem Ausgang 30 der mit dem Zusatzauslasskanal 20 verbundenen Kammer 25 an.
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Die Vakuumpumpe 1 mit integrierter Flügelzellenpumpe ermöglicht ein Absenken des Drucks in der Auslassstufe mit einem sehr guten Kompressionsverhältnis.
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Es ist möglich, eine Ölfalle zwischen den Eingang 17 des Zusatzstators 24 und dem steuerbaren Eingangsventil 15 hinzuzufügen, um einen Eintritt des Schmiermittels in den Trockenpumpteil zu verhindern.
