DE202013003683U1

DE202013003683U1 - vacuum pump

Info

Publication number: DE202013003683U1
Application number: DE201320003683
Authority: DE
Original assignee: Oerlikon Leybold Vacuum GmbH
Current assignee: Leybold GmbH
Priority date: 2013-04-19
Filing date: 2013-04-19
Publication date: 2014-07-21
Anticipated expiration: 2023-04-20
Also published as: WO2014170099A1

Abstract

Vakuumpumpe, insbesondere Turbomolekularpumpe, mit einer mindestens ein Rotorelement tragenden Rotorwelle (10), zwei die Rotorwelle vorgespannt lagernde Lagerelemente (12, 14) und ein eine Axialbewegung der Rotorwelle (10) begrenzendes Anschlagelement (20), dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (20) ein durch einen Kontakt mit der Rotorwelle (10) oder ein mit der Rotorwelle (10) verbundenen Anschlagteil (26) drehbares Begrenzungselement (28, 48, 62) aufweist.Vacuum pump, in particular turbomolecular pump, with a rotor shaft (10) carrying at least one rotor element, two bearing elements (12, 14) bearing the rotor shaft pretensioned and a stop element (20) limiting axial movement of the rotor shaft (10), characterized in that the stop element (20 ) has a limiting element (28, 48, 62) which can be rotated by contact with the rotor shaft (10) or a stop part (26) connected to the rotor shaft (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe, insbesondere eine Turbomolekularpumpe.The invention relates to a vacuum pump, in particular a turbomolecular pump.

Vakuumpumpen, wie Turbomolekularpumpen weisen eine in einem Pumpengehäuse gelagerte Rotorwelle auf. Die Rotorwelle, die von einer Antriebseinheit, wie einem Elektromotor angetrieben ist, trägt mindestens ein Rotorelement. Hierbei kann es sich um mehrere, Schaufeln aufweisende Rotorelemente handeln zwischen denen jeweils ebenfalls mehrere, Schaufeln aufweisende Statorelemente zur Ausbildung einer Turbomolekularstufe angeordnet sind. Bspw. können derartige Vakuumpumpen auch eine Holweck-Stufe, eine Seitenkanalpumpe und dergleichen aufweisen. Da die Rotorwelle bei Vakuumpumpen, wie Turbomolekurlarpumpen, mit denen ein sehr hohes Vakuum erzeugt werden kann, mit hohen Drehzahlen rotieren, ist es erforderlich, dass die beiden Lagerelemente vorgespannt sind, um die Welle in axialer Richtung zu justieren. Derartige schnelldrehende Rotorwellen werden insbesondere mit einer Drehzahl von bspw. 60000 Umdrehungen pro Minute betrieben. Trotz des Vorsehens gegeneinander verspannter Lagerelemente kann es im Betrieb zu geringen Axialbewegungen der Rotorwelle kommen. Diese treten bspw. bei einer kurzfristigen Veränderung der geförderten Gasmenge, beim Schalten von Ventilen und dergleichen auf. Derartige Axialbewegungen müssen insbesondere bei Turbomolekularpumpen vermieden werden, da der Abstand zwischen den Rotorscheiben und den Statorscheiben äußerst gering sein muss und somit bereits geringe axiale Verschiebungen zum Berühren dieser Bauteile führen können.Vacuum pumps, such as turbomolecular pumps have a rotor shaft mounted in a pump housing. The rotor shaft, which is driven by a drive unit, such as an electric motor, carries at least one rotor element. These may be a plurality of rotor elements having blades, between which in each case a plurality of blades having stator blades are arranged to form a turbomolecular stage. For example. For example, such vacuum pumps may also include a Holweck stage, a side channel pump, and the like. Since the rotor shaft rotates at high speeds in vacuum pumps, such as turbomolecular pumps, with which a very high vacuum can be generated, it is necessary that the two bearing elements are prestressed in order to adjust the shaft in the axial direction. Such fast-rotating rotor shafts are operated in particular at a speed of, for example, 60,000 revolutions per minute. Despite the provision of bearing elements braced against each other, small axial movements of the rotor shaft may occur during operation. These occur, for example, in a short-term change in the amount of gas delivered, when switching valves and the like. Such axial movements must be avoided, especially in turbomolecular pumps, since the distance between the rotor disks and the stator disks must be extremely low and thus already small axial displacements can lead to touching these components.

Aus EP 2 126 365 ist bekannt, das auslassseitige Lagerelement mit einem spiralförmigen Ausgleichselement zu umgeben. Durch dieses Ausgleichselement, das stets eine Rückstellkraft bewirkt, wird einerseits eine Pendelbewegung der Rotorwelle und andererseits eine geringfüge Axialbewegung der Rotorwelle ausgeglichen. Dieses Ausgleichselement ist allerdings nur zum Ausgleich einer Axialbewegung geeignet, wenn ein verhältnismäßig schwaches Magnetlager als hochvakuumseitiges Lagerelement vorgesehen wird. Diese Anordnung ist beim Vorsehen eines steiferen Lagerelements zum Ausgleich einer ggf. im Betrieb durch Störungen auftretende Axialbewegung nicht geeignet. Die axiale Steifigkeit eines Magnetlagers ist dann hoch, wenn das Lagerspiel eines mechanischen Lagers, wie eines Wälzlagers größer oder nahezu gleich dem Quotienten aus der axialen Vorspannkraft des mechanischen Lagers und der axialen Steifigkeit des Magnetlagers ist. Die Beim Vorsehen eines derartigen steiferen Magnetlagers besteht das Risiko, dass bei einer zu großen Axialbewegung der Rotorwelle das Magnetlager nicht mehr die erforderliche Rückstellkraft erzeugt. Vielmehr bewirkt das Magnetlager bei einer zu großen axialen Auslenkung sogar eine Kraft in Richtung der erfolgten Axialbewegung, sodass ein Zurückstellen nicht mehr möglich ist, sondern eine dauerhafte Schädigung der Rotorelemente erfolgt.Out EP 2 126 365 It is known to surround the outlet-side bearing element with a spiral compensating element. By this compensating element, which always causes a restoring force, on the one hand, a pendulum motion of the rotor shaft and on the other hand compensated for a slight axial movement of the rotor shaft. However, this compensating element is only suitable for compensating an axial movement when a relatively weak magnetic bearing is provided as a high-vacuum-side bearing element. This arrangement is not suitable when providing a stiffer bearing element to compensate for any axial movement that might occur during operation due to faults. The axial rigidity of a magnetic bearing is high when the bearing clearance of a mechanical bearing, such as a rolling bearing is greater than or equal to the quotient of the axial preload force of the mechanical bearing and the axial stiffness of the magnetic bearing. The provision of such a stiffer magnetic bearing involves the risk that the magnetic bearing no longer generates the required restoring force when the rotor shaft is subjected to excessive axial movement. Rather, the magnetic bearing causes at a large axial deflection even a force in the direction of the axial movement, so that a reset is no longer possible, but there is a permanent damage to the rotor elements.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Anschlagelement für eine Vakuumpumpe, insbesondere eine Vakuumpumpe mit schnelldrehender Rotorwelle zu schaffen, durch das auch beim Verwenden von steifen Lagerelementen, insbesondere einem steifen Magnetlager ein dauerhafter sicherer Betrieb der Vakuumpumpe gewährleistet ist.The object of the invention is to provide a stop element for a vacuum pump, in particular a vacuum pump with fast-rotating rotor shaft, through which a reliable permanent operation of the vacuum pump is ensured even when using rigid bearing elements, in particular a rigid magnetic bearing.

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

Um die im Betrieb ggf. aufgrund von äußeren Einflüssen, wie das Schalten von Ventilen etc., auftretende Axialbewegung der Rotorwelle zu begrenzen, wäre das Vorsehen eines mechanischen Anschlags möglich. Dies führt jedoch dazu, dass zwischen dem Ende der Rotorwelle und dem mechanischen Anschlag, insbesondere aufgrund der hohen Drehzahl der Rotorwelle erhebliche Reibung auftritt, die zum Beschädigen der Rotorwelle sowie des Anschlags führen würde. Dies hat zur Folge, dass insbesondere nach mehreren Anschlägen aufgrund des Abriebs eine Spielvergrößerung hervorgerufen wird, sodass sodann eine größere axiale Auslenkung der Rotorwelle möglich ist, die wiederum zu Beschädigungen der Rotorelemente aufgrund von Berührungen führen kann.In order to limit the axial movement of the rotor shaft occurring in operation due to external influences, such as the switching of valves, etc., the provision of a mechanical stop would be possible. However, this leads to considerable friction occurring between the end of the rotor shaft and the mechanical stop, in particular due to the high rotational speed of the rotor shaft, which would lead to damaging the rotor shaft as well as the stop. This has the consequence that, especially after several attacks due to the abrasion, an increase in game play is caused so that then a greater axial deflection of the rotor shaft is possible, which in turn can lead to damage of the rotor elements due to touch.

Erfindungsgemäß ist daher ein eine Axialbewegung der Rotorwelle begrenzendes Anschlagelement vorgesehen, das ein drehbares Begrenzungselement aufweist. Dies hat den Vorteil, dass bei einem Kontakt der Rotorwelle mit dem Anschlagelement keine nennenswerte Reibung erfolgt, da sich das Begrenzungselement des Anschlagselements mitdrehen kann. Hierdurch ist dauerhaft gewährleistet, dass auch beim Auftreten von Axialbewegungen der Rotorwelle ein Beschädigen der Rotorelemente vermieden ist.According to the invention therefore an axial movement of the rotor shaft limiting stop element is provided which has a rotatable limiting element. This has the advantage that no significant friction takes place when the rotor shaft makes contact with the stop element, since the limiting element of the stop element can rotate with it. This ensures permanently that damage to the rotor elements is avoided even when axial movements of the rotor shaft occur.

Um den Axialspalt zwischen der Rotorwelle und dem Begrenzungselemente, insbesondere zwischen dem Ende der Rotorwelle und dem Begrenzungselement exakt einstellen zu können, ist es bevorzugt, dass das Begrenzungselement in dem Anschlagelement spielfrei angeordnet ist. Hierdurch ist gewährleistet, dass sich ein definierter Axialspalt nicht verändert.In order to adjust the axial gap between the rotor shaft and the limiting elements, in particular between the end of the rotor shaft and the limiting element exactly, it is preferred that the limiting element is arranged without play in the stop element. This ensures that a defined axial gap does not change.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Begrenzungselement durch Wälzkörper drehbar gelagert. Insbesondere handelt es sich bei dem Begrenzungselement um einen Lagerring eines Wälzlagers oder ein mit einem Lagerring eines Wälzlagers verbundenes Bauteil. Hierbei ist es möglich, ein Axiallager vorzusehen, sodass eine Außenseite eines Lagerrings oder ein mit diesem verbundenes Bauteil als Begrenzungselement dient. Ebenso kann ein Lagerring eines Radiallagers oder ein mit diesem verbundenes Bauteil als Begrenzungselement dienen, wobei sodann insbesondere eine Stirn- oder Schmalseite des Lagerelements als Begrenzungselement dient, das mit der Rotorwelle in Kontakt kommt.In a particularly preferred embodiment, the limiting element is rotatably supported by rolling elements. In particular, the limiting element is a bearing ring of a roller bearing or a bearing ring a rolling bearing connected component. It is possible to provide a thrust bearing, so that an outer side of a bearing ring or a component connected thereto serves as a limiting element. Likewise, a bearing ring of a radial bearing or a component connected to this serve as a limiting element, in which case in particular a front or narrow side of the bearing element serves as a limiting element, which comes into contact with the rotor shaft.

Um eine bevorzugte spielfreie Anordnung des Begrenzungselements zu realisieren, ist es besonders bevorzugt, ein Spannelement, wie eine Feder, ein Elastomerbauteil oder dergleichen, vorzusehen. Durch dieses Spannelement erfolgt ein Anordnen des Begrenzungselements in spielfreier Lage.In order to realize a preferred play-free arrangement of the limiting element, it is particularly preferred to provide a clamping element, such as a spring, an elastomer component or the like. By this clamping element arranging the limiting element takes place in play-free position.

In bevorzugter Ausführungsform ist zwischen dem Spannelement und dem Begrenzungselement ein drehbares Zwischenelement, wie bspw. ein Wälzlager angeordnet. Hierbei erfolgt die Kraftübertragung sodann von dem Spannelement über das Zwischenelement auf das Begrenzungselement, sodass eine spielfreie Anordnung realisiert ist. Das vorzugsweise als Wälzlager ausgebildete Zwischenelement ist hierbei in bevorzugter Ausführungsform derart angeordnet, dass das Spannelement mit einem der Lagerringe dieses Wälzlagers mittelbar oder unmittelbar verbunden ist. Der anderer Lagerring dieses Wälzlagers ist sodann wiederum mittelbar oder unmittelbar mit dem Begrenzungselement verbunden. Durch das Spannelement wird somit einerseits das in dem als Wälzlager ausgebildeten Zwischenelement vorhandene Lagerspiel herausgenommen und andererseits ist aufgrund der Verbindung zwischen dem Begrenzungselement und dem anderen Lagerring ein freies Drehen des Begrenzungselements im Kontaktfall möglich.In a preferred embodiment, a rotatable intermediate element, such as. A rolling bearing is arranged between the clamping element and the limiting element. In this case, the power transmission then takes place from the clamping element via the intermediate element to the limiting element, so that a play-free arrangement is realized. The preferably designed as a roller bearing intermediate element is in this case arranged in a preferred embodiment such that the clamping element is connected directly or indirectly with one of the bearing rings of this bearing. The other bearing ring of this bearing is then in turn directly or indirectly connected to the limiting element. By the clamping element thus on the one hand the existing in the designed as a rolling bearing intermediate element bearing clearance is taken out and on the other hand, a free rotation of the limiting element in the contact case is possible due to the connection between the limiting element and the other bearing ring.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung des Abschlagelements sind das insbesondere als Wälzlager ausgebildete Zwischenelement und das insbesondere als Lagerring eines Wälzelements ausgebildete Begrenzungselement spielfrei verspannt. Selbstverständlich können jeweils weitere dazwischen angeordnete Bauteile vorgesehen sein, sodass keine unmittelbare Verbindung erfolgt. Ggf. kann desweiteren, insbesondere zur Einstellung der Spielfreiheit eine Spannschraube, eine Spannmutter oder ein ähnliches Einstellelement vorgesehen sein.In a preferred embodiment of the knock-off element, in particular formed as a roller bearing intermediate element and the particular designed as a bearing ring of a rolling element limiting element are tensioned free of play. Of course, each further arranged between components can be provided so that no direct connection takes place. Possibly. can furthermore be provided, in particular for adjusting the backlash a clamping screw, a clamping nut or a similar adjustment.

In besonders bevorzugter Ausführungsform weist das Anschlusselement zwei spielfrei miteinander verspannte Wälzlager auf, wobei einer der Lagerringe oder ein mit zumindest einem der Lagerringe verbundenes Bauteil als Begrenzungselement dient. Insbesondere durch das Vorsehen von zwei Wälzlagern kann einerseits ein spielfreier Anschlag realisiert werden, wobei gleichzeitig sichergestellt ist, dass das Begrenzungselement frei drehbar ist. Hierdurch ist beim Anschlag der Rotorwelle an das Begrenzungselement der Verschleiß minimiert.In a particularly preferred embodiment, the connection element has two bearing arrangements braced with one another without clearance, wherein one of the bearing rings or a component connected to at least one of the bearing rings serves as a delimiting element. In particular, by the provision of two rolling bearings on the one hand a play-free stop can be realized, while ensuring that the limiting element is freely rotatable. As a result, the wear is minimized when the rotor shaft to the limiting element stop.

Insbesondere um einen Axialspalt zwischen der Rotorwelle bzw. einem Ende der Rotorwelle und dem Begrenzungselement exakt einstellen bzw. justieren zu können, weist in bevorzugter Ausführungsform das Anschlagelement ein Anschlaggehäuse auf, das mit dem Pumpengehäuse verbunden ist. Die Verbindung mit dem Pumpengehäuse erfolgt hierbei derart, dass ein axiales Verschieben bzw. Justieren des gesamten Anschlaggehäuses zum Einstellen des Axialspalts möglich ist.In particular, in order to be able to set or adjust an axial gap between the rotor shaft or one end of the rotor shaft and the limiting element exactly, in a preferred embodiment, the stop element on a stop housing, which is connected to the pump housing. The connection to the pump housing is in this case such that an axial displacement or adjustment of the entire stop housing for adjusting the axial gap is possible.

Zusätzlich oder alternativ zu einem in dem Pumpengehäuse axial justierbaren Anschlaggehäuse ist es möglich, in dem Anschlagelement ein Justageelement zur Einstellung des Axialspaltes vorzusehen. Hierbei kann es sich um ein auf das Begrenzungselement mittelbar oder unmittelbar einwirkendes Justageelement handeln, das bspw. über ein Gewinde axial verschiebbar ist.Additionally or alternatively to an axially adjustable in the pump housing stop housing, it is possible to provide an adjustment element for adjusting the axial gap in the stop element. This may be an adjusting element which acts directly or indirectly on the limiting element and which, for example, is axially displaceable via a thread.

In besonders bevorzugter Ausführungsform ist die Vorspannung der Rotorwelle sehr steif. Da es besonders bevorzugt ist, dass zumindest eines der beiden Lagerelemente, insbesondere das hochvakuumseitige Lagerelement als Magnetlager ausgebildet ist, muss bei einem sehr steifen Magnetlager gewährleistete sein, dass der Axialspalt eine geringe Breite aufweist. Dies ist bei Verwenden des erfindungsgemäßen Anschlagselements möglich, sodass Axialspalte von weniger als 0,1 mm und insbesondere sogar von weniger als 0,05 mm dauerhaft realisierbar sind. Mithilfe des Justageelementes wäre ein ggf. erforderlichenfalls geringfügiges Nachjustieren auf einfache Weise möglich.In a particularly preferred embodiment, the bias of the rotor shaft is very stiff. Since it is particularly preferred that at least one of the two bearing elements, in particular the high vacuum-side bearing element is designed as a magnetic bearing, must be ensured in a very stiff magnetic bearing that the axial gap has a small width. This is possible when using the stop element according to the invention, so that axial gaps of less than 0.1 mm and in particular even less than 0.05 mm are permanently realizable. With the aid of the adjustment element, if necessary, slight readjustment would be possible in a simple manner.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.

Es zeigen:Show it:

1 eine erste bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, 1 a first preferred embodiment of the invention,

2 eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung und 2 a second preferred embodiment of the invention and

3 eine dritte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. 3 a third preferred embodiment of the invention.

In den Figuren ist stets schematisch eine Rotorwelle 10 dargestellt, die nicht dargestellte Rotorelemente, wie Schaufeln einer Turbomolekularpumpen, Elemente einer Holweckstufe oder dergleichen trägt. Die Rotorwelle 10 ist in den bevorzugten Ausführungsformen auf der in den Figuren oberen, hochvakuumseitigen Seite über ein Magnetlager 12 und auf der Auslassseite über ein als Wälzlager 14 ausgebildetes Lagerelement gelagert. Die beiden Lagerelemente 12, 14 sind axial vorgespannt, sodass eine sehr steife Lagerung der Rotorwelle 10 realisiert ist. Die beiden Lagerelemente 10, 12 sind in einem schematisch dargestellten Pumpengehäuse 16 angeordnet.In the figures is always schematically a rotor shaft 10 represented carrying rotor elements, not shown, such as blades of a turbomolecular pumps, elements of a Holweckstufe or the like. The rotor shaft 10 is in the preferred embodiments on the upper in the figures, high vacuum side via a magnetic bearing 12 and on the outlet side via a rolling bearing 14 stored bearing element. The two bearing elements 12 . 14 are axially biased so that a very rigid bearing of the rotor shaft 10 is realized. The two bearing elements 10 . 12 are in a schematically illustrated pump housing 16 arranged.

Mit dem Pumpengehäuse 16 ist ein Anschlaggehäuse 18 eines Anschlagelements 20 verbunden, wobei die Verbindung bspw. über ein Gewinde erfolgt, sodass durch axiales Verschieben des Anschlagelements 20 in Richtung eines Pfeils 22 ein Einstellen eines Axialspalts 24 möglich ist.With the pump housing 16 is a stop housing 18 a stop element 20 connected, wherein the connection is, for example. Via a thread, so by axial displacement of the stop element 20 in the direction of an arrow 22 an adjustment of an axial gap 24 is possible.

In der ersten bevorzugten Ausführungsform (1) ist in dem Anschlaggehäuse 18 das untere Ende der Rotorwelle 10 mit einem bspw. aufgeschraubten Anschlagteil 26 verbunden. Dem Anschlagteil 26 gegenüberliegend ist ein in diesem Ausführungsbeispiel als Lagerring 28 eines Axiallagers 30 ausgebildetes drehbares Begrenzungselement angeordnet. Zwischen dem das drehbare Begrenzungselement 28 bildenden Lagerring und dem Anschlagteil 26 ist der Axialspalt 24 ausgebildet. Bei einer Bewegung der Rotorwelle 10 in 1, nach unten, berührt das Anschlagteil 26 das drehbare Begrenzungselement 28, das sodann die Axialbewegung der Welle 10 begrenzt. Da das Begrenzungselement 28 drehbar ist, treten nur geringe Reibungen zwischen dem Anschlagteil 26 und dem Begrenzungselement 28 auf, sodass sich die Breite des Axialspalts 24 nicht aufgrund von Abrieb vergrößert.In the first preferred embodiment ( 1 ) is in the stop housing 18 the lower end of the rotor shaft 10 with a bspw. Screwed stop member 26 connected. The stopper part 26 opposite is a bearing ring in this embodiment 28 a thrust bearing 30 trained rotatable limiting element arranged. Between which the rotatable limiting element 28 forming bearing ring and the stopper part 26 is the axial gap 24 educated. During a movement of the rotor shaft 10 in 1 , down, the stopper touches 26 the rotatable limiting element 28 , then the axial movement of the shaft 10 limited. Because the limiting element 28 is rotatable, only slight friction between the stopper 26 and the delimiter 28 on, so that the width of the axial gap 24 not enlarged due to abrasion.

Das als Lagerring ausgebildete Begrenzungselement 28 ist über Wälzkörper 32 drehbar gelagert. Die Wälzkörper 32 sind in einem weiteren Lagerring 34 des Axial-Wälzlagers 30 angeordnet, wobei der Lagerring 34 in dem Anschlaggehäuse 18 fixiert ist.The trained as a bearing ring limiting element 28 is about rolling elements 32 rotatably mounted. The rolling elements 32 are in another bearing ring 34 of the axial rolling bearing 30 arranged, with the bearing ring 34 in the stop housing 18 is fixed.

Um eine spielfreie Anordnung zu realisieren, ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Radiallager 36 vorgesehen. Dieses umgibt im dargestellten Ausführungsbeispiel das Ende der Rotorwelle 10 bzw. das Anschlagteil 26, wobei das Wälzlager 36 das Anschlagteil 26 nicht berührt. Ein äußerer Lagerring 38 des Wälzlagers 36 ist in dem Anschlaggehäuse 18 angeordnet, jedoch nicht eingepresst, sodass eine axiale Verschiebung möglich ist. Auf eine Stirnseite 40 des Lagerrings 38 wirkt ein im dargestellten Ausführungsbeispiel als Feder ausgebildetes Spannelement 42, das sich über einen Zwischenring 44 an einem Ansatz 46 des Anschlaggehäuses abstützt. Die von dem Spannelement 42 hervorgerufene Kraft wird über den äußeren Lagerring auf die Wälzkörper 46 und von diesen auf den inneren Lagerring 48 übertragen. Der innere Lagerring 48 liegt an einer Außenseite 50 des Lagerrings 28 bzw. des Begrenzungselements 28 an. Die Kraft des Spannelements 42 wird somit von dem äußeren Lagerring 48 auf den Lagerring 28 und sodann über die Wälzkörper 32 in den im Anschlaggehäuse 18 fixierten Lagerring 34 übertragen. Durch diese bevorzugte Ausführungsform der Ausgestaltung des Anschlagelements 20 ist eine spielfreie Anordnung des Begrenzungselements 28 realisiert, wobei dieses gleichzeitig frei drehbar ist.In order to realize a play-free arrangement, in the illustrated embodiment, a radial bearing 36 intended. This surrounds the end of the rotor shaft in the illustrated embodiment 10 or the stopper part 26 , where the rolling bearing 36 the stopper part 26 not touched. An outer bearing ring 38 of the rolling bearing 36 is in the stop housing 18 arranged, but not pressed, so that an axial displacement is possible. On a front page 40 of the bearing ring 38 acts in the illustrated embodiment, a spring formed clamping element 42 that is about an intermediate ring 44 at an approach 46 the stop housing is supported. The of the clamping element 42 caused force is transmitted to the rolling elements via the outer bearing ring 46 and of these on the inner bearing ring 48 transfer. The inner bearing ring 48 lies on an outside 50 of the bearing ring 28 or the delimiting element 28 at. The force of the tension element 42 is thus of the outer bearing ring 48 on the bearing ring 28 and then over the rolling elements 32 in the stop housing 18 fixed bearing ring 34 transfer. By this preferred embodiment of the embodiment of the stop element 20 is a play-free arrangement of the limiting element 28 realized, this being freely rotatable at the same time.

Bei einem Kontakt des Anschlagteils 26 mit der Fläche 50 des Begrenzungselements 28 wird somit das Begrenzungselement 28 sowie auch der innere Lagerring 48 mitgedreht.At a contact of the stop member 26 with the area 50 of the delimiter 28 thus becomes the limiting element 28 as well as the inner bearing ring 48 rotated.

Optional kann in dem Anschlaggehäuse 18 ein Justageelement 52 anordnet sein, das im dargestellten Ausführungsbeispiel in das Anschlaggehäuse 18 eingeschraubt ist. Somit kann durch Drehen des Justageelements 52 die Breite des Axialspaltes 24 eingestellt werden. Das optionale Justageelement 52 kann jedoch auch entfallen, sodass bspw. ein geschlossenes Anschlaggehäuse 18 vorgesehen ist und die Justage über eine axiale Verschiebbarkeit des Anschlaggehäuses 18 in Richtung des Pfeils 22 erfolgt.Optionally, in the stop housing 18 an adjustment element 52 be arranged, in the illustrated embodiment in the stop housing 18 is screwed. Thus, by turning the adjusting element 52 the width of the axial gap 24 be set. The optional adjustment element 52 However, it can also be omitted, so that, for example, a closed stop housing 18 is provided and the adjustment via an axial displaceability of the stop housing 18 in the direction of the arrow 22 he follows.

In den in 2 und 3 dargestellten weiteren bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind ähnliche und identische Bauteile mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.In the in 2 and 3 illustrated further preferred embodiments of the invention, similar and identical components are identified by the same reference numerals.

In der in 2 dargestellten Ausführungsform ist anstelle des Axiallagers 30 ein weiteres Radiallager 54 vorgesehen, dessen Außenring 56 in dem Anschlaggehäuse 18 angeordnet, jedoch axial verschiebbar ist. Ein Innenring 58 des Wälzlagers 54 ist über Wälzkörper 60 drehbar.In the in 2 embodiment shown is instead of the thrust bearing 30 another radial bearing 54 provided, the outer ring 56 in the stop housing 18 arranged, but is axially displaceable. An inner ring 58 of the rolling bearing 54 is about rolling elements 60 rotatable.

Zwischen dem inneren Lagerring 58 des Wälzlagers 54 und dem inneren Lagerring 38 des Wälzlagers 36 ist ein Begrenzungselement 62 angeordnet. Der Axialspalt 24 ist sodann zwischen einer Oberseite 64 des Begrenzungselements 62 und dem Begrenzungsteil 26 ausgebildet.Between the inner bearing ring 58 of the rolling bearing 54 and the inner bearing ring 38 of the rolling bearing 36 is a boundary element 62 arranged. The axial gap 24 is then between a top 64 of the delimiter 62 and the boundary part 26 educated.

Die spielfreie Verspannung der beiden Lager 36, 54 erfolgt entsprechend der in 1 dargestellten Ausführungsform mithilfe des Spannelements 42. Die Kraft wird von dem Spannelement 42 wiederum in den äußeren Lagerring 38 und über die Wälzkörper 46 in den inneren Lagerring 48 eingeleitet. Von dem inneren Lagerring 48 erfolgt die Kraftübertragung über das Begrenzungselement 42 in den inneren Lagerring 58 und von diesem über die Wälzkörper 60 in den äußeren Lagerring 56. Bei einem Kontakt des Anschlagteils 26 mit der Fläche 64 des Begrenzungselements 62 erfolgt wiederum ein Mitdrehen des Begrenzungselements 62 zusammen mit den beiden inneren Lagerringen 48, 58. Optional kann zur Justage wiederum ein Justageelement 52 vorgesehen sein, das in das Anschlaggehäuse 18 zur Axialverschiebbarkeit eingeschraubt ist. Das in 2 dargestellte Justageelement 52 wirkt auf den äußeren Lagerring 56 in entgegengesetzter Richtung der durch das Spannelement 42 aufgebrachten Kraft. Das Justageelement 52 kann auch entfallen wobei sodann der äußere Lagerring 56 in dem Anschlaggehäuse 18 fixiert ist und die Justage entsprechend der in 1 dargestellten Ausführungsform über axiales Verschieben des Anschlaggehäuses 18 im Pumpengehäuse 16 in Richtung des Pfeils 22 erfolgt.The backlash-free clamping of the two bearings 36 . 54 takes place according to the in 1 illustrated embodiment using the clamping element 42 , The force is from the tensioning element 42 again in the outer bearing ring 38 and over the rolling elements 46 in the inner bearing ring 48 initiated. From the inner bearing ring 48 the power transmission takes place via the limiting element 42 in the inner bearing ring 58 and from this about the rolling elements 60 in the outer bearing ring 56 , At a contact of the stop member 26 with the area 64 of the delimiter 62 in turn, a co-rotation of the limiting element 62 together with the two inner bearing rings 48 . 58 , Optionally, for adjustment again an adjustment element 52 be provided in the stop housing 18 is screwed in for Axialverschiebbarkeit. This in 2 illustrated adjustment element 52 acts on the outer bearing ring 56 in the opposite direction of the by the clamping element 42 applied force. The adjustment element 52 can also be omitted where then the outer bearing ring 56 in the stop housing 18 is fixed and the adjustment according to the in 1 illustrated embodiment via axial displacement of the stop housing 18 in the pump housing 16 in the direction of the arrow 22 he follows.

Die in 3 dargestellte weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist ähnlich wie die in 2 dargestellte Ausführungsform aufgebaut. Der wesentliche Unterscheid besteht darin, dass das Anschlagteil 26, das mit der Rotorwelle 10 verbunden ist, bei dieser Ausführungsform mit einer Stirnseite 66 des inneren Lagerrings 48 des Lagers 36 in Kontakt kommt. Der Axialspalt 24 ist somit zwischen dem Anschlagteil 26 und der Fläche 66 des inneren Lagerrings 48 ausgebildet. Die beiden inneren Lagerringe 48, 58 der beiden Wälzlager 36, 54 sind über ein Verbindungsteil 68 miteinander verbunden. Die Spielfreiheit wird wiederrum über das Spannelement 42 realisiert, das die Kraft entsprechend der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen in den äußeren Lagerring 38 einbringt. Die Kraft wird sodann wiederrum über die Wälzkörper 46 in den inneren Lagerring 48, von diesem über das Zwischenteil 68 in den inneren Lagerring 58 und von diesem sodann über die Wälzkörper 60 in den äußeren Lagerring 56 übertragen.In the 3 shown further preferred embodiment of the invention is similar to those in 2 illustrated embodiment constructed. The essential difference is that the stopper part 26 that with the rotor shaft 10 is connected, in this embodiment, with an end face 66 of the inner bearing ring 48 of the camp 36 comes into contact. The axial gap 24 is thus between the stopper part 26 and the area 66 of the inner bearing ring 48 educated. The two inner bearing rings 48 . 58 the two rolling bearings 36 . 54 are about a connecting part 68 connected with each other. The backlash is in turn about the clamping element 42 realized that the force according to the embodiments described above in the outer bearing ring 38 brings. The force is then again about the rolling elements 46 in the inner bearing ring 48 , from this about the intermediate part 68 in the inner bearing ring 58 and from this then over the rolling elements 60 in the outer bearing ring 56 transfer.

Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist wiederum das optionale Justageelement 52 vorgesehen, das entgegen der von dem Spannelement 42 aufgebrachten Kraft auf den äußeren Lagerring 56 einwirkt. Beim Vorsehen des optionalen Justageelements 52 ist der Lagerring 56 in dem Anschlaggehäuse 18 axial verschiebbar. Erfolgt die Justage über Verschieben des Anschlaggehäuses 18 über den Pumpengehäuse 16, dann ist der äußere Lagerring 56 in dem Anschlaggehäuse 18 fixiert.Again, in this embodiment, the optional adjustment element 52 provided, which is opposite to that of the clamping element 42 applied force on the outer bearing ring 56 acts. When providing the optional adjustment element 52 is the bearing ring 56 in the stop housing 18 axially displaceable. If the adjustment is done by moving the stop housing 18 over the pump housing 16 , then the outer bearing ring 56 in the stop housing 18 fixed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2126365 [0003]

Claims

Vacuum pump, in particular turbomolecular pump, with a rotor shaft carrying at least one rotor element (US Pat. 10 ), two biased the rotor shaft bearing bearing elements ( 12 . 14 ) and an axial movement of the rotor shaft ( 10 ) limiting stop element ( 20 ), characterized in that the stop element ( 20 ) by contact with the rotor shaft ( 10 ) or one with the rotor shaft ( 10 ) connected stop part ( 26 ) rotatable limiting element ( 28 . 48 . 62 ) having.

Vacuum pump according to claim 1, characterized in that the limiting element ( 28 . 48 . 62 ) free of play in the stop element ( 20 ) is arranged.

Vacuum pump according to claim 1 or 2, characterized in that the limiting element ( 28 . 48 . 62 ) via rolling elements ( 32 . 46 . 60 ) is rotatably mounted.

Vacuum pump according to one of claims 1 to 3, characterized in that the limiting element is a bearing ring ( 28 . 48 ) of a rolling bearing ( 30 . 36 ) having.

Vacuum pump according to one of claims 2 to 4, characterized in that the stop element ( 20 ) for play-free arrangement of the limiting element ( 28 . 48 . 62 ) a tensioning element ( 42 ) having.

Vacuum pump according to claim 5, characterized in that the clamping element ( 42 ) via a rotatable intermediate element ( 36 . 46 ) on the limiting element ( 28 . 48 . 62 ) acts.

Vacuum pump according to claim 6, characterized in that the intermediate element as a rolling bearing ( 36 ) is formed, wherein the clamping element ( 42 ) with one of the bearing rings ( 38 ) and the other bearing ring ( 48 ) with the limiting element ( 28 . 42 ) or the boundary element ( 48 ) trains.

Vacuum pump according to one of claims 5 to 7, characterized in that the clamping element ( 42 ), in particular designed as a rolling bearing intermediate element ( 36 ) and in particular as a bearing ring ( 28 . 48 ) of a rolling bearing trained restraining element biases backlash.

Vacuum pump according to one of claims 1 to 8, characterized in that the stop element ( 20 ) two play-free braced rolling bearings ( 30 . 36 ; 60 . 36 ), wherein one of the bearing rings ( 28 . 48 ) or one with at least one of the bearing rings ( 48 . 58 ) connected component ( 62 ) acts as a limiting element.

Vacuum pump according to one of claims 1 to 9, characterized in that the stop element ( 20 ) with a pump housing ( 16 ) connected stop housing ( 18 ), which is preferably used for setting an axial gap ( 24 ) between the rotor shaft or one with the rotor shaft ( 10 ) connected stop part ( 26 ) and the limiting element ( 28 . 48 . 62 ) in the pump housing ( 16 ) is adjustable.

Vacuum pump according to one of claims 1 to 10, characterized in that the stop element ( 20 ) in particular on the limiting element ( 28 . 48 . 62 ) acting adjusting element ( 52 ) for setting an axial gap ( 24 ) between the rotor shaft or one with the rotor shaft ( 10 ) connected stop part ( 26 ) and the limiting element ( 28 . 48 . 62 ) having.

Vacuum pump according to one of claims 1 to 11, characterized in that an axial gap ( 24 ) is smaller than 0.1 mm, in particular smaller than 0.05 mm.

Vacuum pump according to one of claims 1 to 12, characterized in that at least one of the rotor shaft ( 10 ) bearing bearing element ( 12 ), in particular the high-vacuum-side bearing element ( 12 ), is designed as a rigid magnetic bearing.