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Die Erfindung betrifft ein Trägerelement für mindestens ein Rohrelement einer Holweckstufe.
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Vakuumpumpen, insbesondere Turbomolekularpumpen, weisen in einem Pumpengehäuse eine Rotorwelle auf. Die Rotorwelle trägt beispielsweise zusätzlich zu dem Rotor einer Turbomolekularstufe eine Holweckstufe. Zur Ausbildung der Holweckstufe ist mit der Rotorwelle ein Trägerelement verbunden. Das Trägerelement weist ein insbesondere hohlzylindrisch ausgebildetes Innenteil auf, das mit der Rotorwelle verbunden ist. Das Innenteil ist mit einem scheibenförmigen Halteelement verbunden, insbesondere einstückig ausgebildet. Mit dem Halteelement ist über einen ringförmigen Ansatz mindestens ein Rohrelement einer Holweckstufe verbunden. Gegebenenfalls sind mehrere koaxial zueinander angeordnete ringförmige Ansätze vorgesehen, die jeweils ein Rohrelement einer Holweckstufe tragen. Bei modernen Holweckstufen ist dieses Rohrelement aus Kunststoff, insbesondere faserverstärktem Kunststoff, wie CFK, hergestellt. Das Rohrelement ist auf den ringförmigen Ansatz aufgeschoben bzw. aufgepresst. Das mindestens eine Rohrelement wirkt mit einem Statorelement zusammen, das eine Spiralnut aufweist. Im Betrieb treten dynamische Lastwechsel auf. Diese beruhen auf Drehzahlwechseln und starken thermischen Schwankungen. Insbesondere zyklisch auftretende thermische Schwankungen belasten die Verbindung zwischen den ringförmigen Ansätzen und den Rohrelementen der Holweckstufe. Dies kann zu einem Verrutschen der Rohrelemente auf den ringförmigen Ansätzen führen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Trägerelement für mindestens ein Rohrelement einer Holweckstufe zu schaffen, durch das auch bei häufigen zyklischen thermischen Änderungen ein sicheres Verbinden des Rohrelements mit dem Trägerelement gewährleistet ist.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Trägerelement für mindestens ein Rohrelement einer Holweckstufe gemäß Anspruch 1.
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Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Trägerelements können ein oder mehrere Rohrelemente einer Holweckstufe mit einer Rotorwelle einer Vakuumpumpe, insbesondere einer Turbomolekularpumpe, verbunden werden. Hierzu weist das Trägerelement ein insbesondere als Hohlzylinder ausgebildetes Innenteil zum Verbinden mit der Rotorwelle auf. Mit dem Innenteil ist ein scheibenförmiges Halteteil verbunden, insbesondere einstückig ausgebildet. Das Halteteil verläuft vorzugsweise in montiertem Zustand, ausgehend von dem Innenteil, radial nach außen. Mit dem Halteteil ist insbesondere mindestens ein rohrförmig ausgebildeter Ansatz verbunden. Dieser ist in Förderrichtung der Pumpe vorzugsweise auf einer Unterseite des scheibenförmigen Halteelements angeordnet. Sofern mehrere Rohrelemente vorgesehen sind, sind diese üblicherweise konzentrisch zueinander sowie konzentrisch zu der Rotorwelle angeordnet. Entsprechend sind auch mehrere, insbesondere rohrförmige, Ansätze vorgesehen, wobei vorzugsweise je Rohrelement der Holweckstufe ein ringförmiger Ansatz vorgesehen ist. Um eine sichere verbesserte Verbindung des mindestens einen Rohrelements mit dem Trägerelement, insbesondere dem mindestens einen Ansatz des Trägerelements zu realisieren, weist das Halteelement im Bereich des mindestens einen Ansatzes mindestens eine Einbuchtung auf. Durch diese Einbuchtung erfolgt eine bewusste Querschnittsverringerung des Halteelements im Bereich des Ansatzes. Dies führt dazu, dass insbesondere bei wechselnden thermischen Belastungen Dehnungen des Halteelements im Bereich der Einbuchtung auftreten, so dass die Verbindung zwischen dem mindestens einen Ansatz und dem entsprechenden Rohrelement bei thermischen Änderungen weniger belastet ist. Dies führt auch bei häufigen thermischen Laständerungen zu einem verbesserten sicheren Halten des Rohrelements an dem Halteelement.
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Besonders bevorzugt ist es, dass die mindestens eine Einbuchtung auf einer dem mindestens einen Ansatz gegenüberliegenden Oberseite des Halteelements angeordnet ist. Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die mindestens eine Einbuchtung ringförmig ausgebildet ist. Die Einbuchtung ist hierbei vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie das Innenteil ringförmig umgibt und konzentrisch zur Längsachse der Rotorwelle angeordnet ist. Sofern mehrere Ansätze für mehrere Rohrelemente einer Holweckstufe an dem Halteelement vorgesehen sind, ist es besonders bevorzugt, dass je Ansatz eine insbesondere ringförmige Einbuchtung vorgesehen ist. Die mehreren ringförmigen Einbuchtungen sind hierbei insbesondere koaxial zueinander ausgebildet.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zumindest ein Teil der Einbuchtungen, sofern mehrere Einbuchtungen vorgesehen sind, derart ausgebildet, dass eine in Richtung des Innenteils weisende Flanke flacher ausgestaltet ist als eine von der Innenseite wegweisende Flanke. Die zumindest eine Einbuchtung weist somit eine flache, in Richtung des Innenteils weisende Flanke und eine steile, weg vom Innenteil weisende Flanke auf. Hierdurch kann die Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen dem Rohrelement einer Holweckstufe und dem Ansatz weiter verbessert werden.
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Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das Halteelement ferner eine in Umfangsrichtung verlaufende Außenfläche auf. Diese ist im Wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung bzw. parallel zur Längsachse der Rotorwelle. Die Außenfläche ist hierbei derart ausgebildet und angeordnet, dass diese als Teil des Rotorelements einer Holweckstufe nutzbar ist. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Außenfläche des Halteelements bei montiertem Rohrelement mit einer Außenfläche des Rohrelements fluchtet. Die Außenfläche des Halteelements geht somit vorzugsweise stufenlos in die Außenfläche eines Rohrelements einer Holweckstufe über. Die Ausgestaltung der Außenfläche des Halteelements stellt eine von der Einbuchtung unabhängige selbstständige Erfindung dar.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Schnittansicht eines Trägerelements und
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2 eine schematische Schnittansicht eines Teils einer Vakuumpumpe mit montiertem Trägerelement.
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Das in 1 im Schnitt dargestellte Trägerelement ist zu einer Mittelachse 10, bei der es sich um die Mittelachse der Rotorwelle handelt, rotationssymmetrisch ausgebildet. Vorzugsweise ist das Trägerelement einstückig, beispielsweise aus Aluminium, hergestellt. Das Trägerelement weist ein Innenteil 12 auf, das als Hohlzylinder ausgebildet ist und auf eine Rotorwelle 14 (2) aufsteckbar und fixierbar ist. Mit dem Innenteil 12 ist ein scheiben- bzw. tellerförmiges Halteteil 18 verbunden bzw. einstückig ausgebildet. Das Halteelement 18 weist an einer Unterseite 20 im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei in Längsrichtung bzw. parallel zur Achse 10 verlaufende ringförmige Ansätze 22 auf. Die ringförmigen Ansätze 22, die ebenfalls insbesondere einstückig mit dem Trägerelement ausgebildet sind, weisen im Bereich des Übergangs zu dem Halteelement jeweils einen Absatz 24 auf. Die Breite des Absatzes 24 entspricht einer Breite der Rohrelemente 26 der Holweckstufe (2).
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Im Bereich der Ansätze 22, insbesondere auf einer den Ansätzen 22 gegenüberliegenden Oberseite 28 des Halteelements 18 ist je Ansatz eine Einbuchtung 30 vorgesehen. Die Einbuchtung ist ringförmig ausgebildet und konzentrisch zu der Achse 10 angeordnet. Die Einbuchtungen 30 sind somit entsprechend einer Rinne ausgebildet.
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Bevorzugt ist es, wie insbesondere bei der äußeren der beiden Einbuchtungen sichtbar, dass eine äußere Flanke 32 der Einbuchtung steiler ausgebildet ist als eine innere Flanke 34 der Einbuchtung.
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In montiertem Zustand (2) ist das Trägerelement auf einer Rotorwelle 14 fixiert. Die Rohrelemente 26 der Holweckstufe sind auf die Ansätze gesteckt bzw. aufgepresst. Besonders bevorzugt ist es, dass eine Außenfläche 36 in Umfangsrichtung verläuft und im Wesentlichen parallel zur Längsachse 10 ausgebildet ist. Die Außenfläche 36 des Halteelements 18 ist vorzugsweise insbesondere in Verbindung mit dem äußeren Ansatz 24 derart ausgebildet, dass die Außenfläche 36 mit einer Außenfläche 38 des äußeren Rohrelements 26 der Holweckstufe fluchtet. Die Außenfläche 36 stellt somit eine für die Holweckstufe nutzbare Fläche dar.
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Wie aus 2 ferner ersichtlich ist, weist die Holweckstufe im dargestellten Ausführungsbeispiel ein inneres Statorelement 40 auf, das eine innere spiralförmige Nut 42 und eine äußere spiralförmige Nut 44 aufweist. Die spiralförmigen Nuten 42, 44 wirken jeweils mit der entsprechenden Fläche der Rohrelemente 26 zusammen. Des Weiteren ist ein äußeres Statorelement 46 vorgesehen, das eine spiralförmige Nut aufweist, die in Richtung der Außenseite 38 des äußeren Rohrelements 26 offen ist und mit dieser zusammenwirkt.
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Des Weiteren ist in 2 angedeutet, dass die Vakuumpumpe der Holweckstufe vorgelagert eine Turbomolekularstufe aufweisen kann. Diese weist mehrere mit der Rotorwelle 14 verbundene scheibenförmige Rotorelement 50 auf. Zwischen den scheibenförmigen Rotorelementen 50 sind scheibenförmige Statorelemente 52 angeordnet, die über Statorringe 54 in dem Pumpengehäuse fixiert sind. Zu förderndes Medium wird somit in Richtung eines Pfeils 56 im dargestellten Ausführungsbeispiel zunächst von der Turbomolekularstufe und anschließend von der Holweckstufe gefördert.
