DE202014001654U1

DE202014001654U1 - Vakuumeinrichtung

Info

Publication number: DE202014001654U1
Application number: DE202014001654.2U
Authority: DE
Original assignee: Oerlikon Leybold Vacuum GmbH
Current assignee: Leybold GmbH
Priority date: 2014-02-22
Filing date: 2014-02-22
Publication date: 2015-05-26
Anticipated expiration: 2024-02-23

Abstract

Vakuumeinrichtung, insbesondere Vakuumpumpe, mit in einem Schöpfraum angeordneten Pumpelementen (12, 14), mindestens einer die Pumpelemente (12, 14) tragenden rotierenden Welle (16), mindestens zwei die Welle (16) tragenden Lageranordnungen (24), wobei es sich bei mindestens einer der beiden Lageranordungen (24) um ein Wälzlager handelt, mit mehreren zwischen zwei Lagerelementen (26, 28) in einem Lagerraum (30) angeordneten Wälzkörpern (32) und mindestens einem Dichtelement (36, 38) zur zumindest einseitigen Abdichtung des Lagerraums (30), wobei das Dichtelement (36, 38) mit einem der beiden Lagerelemente (28) oder einem mit dem Lagerelement verbundenen Bauteil fest verbunden ist und zur Ausbildung einer Spaltdichtung in einem Abstand zum anderen Lagerelemente (26) oder einem mit diesem Lagerelement verbundenen Bauteil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (36, 38) einen in den Lagerraum (30) weisenden Ansatz (44, 46) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuumeinrichtung, insbesondere eine Vakuumpumpe.
Vakuumeinrichtungen, wie Vakuumpumpen, weisen in einem Schöpfraum Pumpelemente auf. Bei derartigen Vakuumeinrichtungen handelt es sich beispielsweise um Wälzkolbenpumpen, Schraubenpumpen, Turbomolekularpumpen, Klauenpumpen, Rootspumpen und dergleichen. Die Pumpenelemente sind üblicherweise von rotierenden, in dem Pumpengehäuse gelagerten, Wellen getragen. Als Lagerelemente werden hierbei häufig fett- oder ölgeschmierte Wälzlager eingesetzt. Insbesondere handelt es sich um lebensdauer geschmierte Lager. Derartige Lager sind von Lagerdeckeln verschlossen, um einen Schmiermittelverlust zu verhindern. Bei Einsatz fett- oder ölgeschmierter Lager in Vakuumeinrichtungen besteht jedoch die Problematik, dass auf Grund des herrschenden Vakuums der Schmiermittelaustritt aus dem Lagerraum, in dem die Wälzkörper angeordnet sind, begünstigt wird. Hierdurch ist einerseits die Lebensdauer derartiger Wälzlager reduziert und andererseits der Einsatz von fett- oder ölgeschmierten Wälzlagern nur im Bereich von verhältnismäßig geringem Vakuums möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Vakuumeinrichtung mit einem fett- oder ölgeschmiertem Wälzlager zu schaffen, bei deren Wälzlager die Gefahr des Schmiermittelaustritts verringert ist.
Die Lösung der Aufgabe erfolg erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Die erfindungsgemäße Vakuumeinrichtung, bei der es sich insbesondere um eine Vakuumpumpe handelt, weist in einem Schöpfraum angeordnete Pumpelemente auf. Zumindest eines der Pumpelemente wird von einer rotierenden Welle getragen. Die Welle ist von mindestens zwei Lageranordnungen in einem Pumpengehäuse getragen, wobei es sich bei zumindest einer der Lageranordnungen um ein Wälzlager handelt. Das Wälzlager weist zwischen zwei Lagerelementen, wie Lagerschalen, in einem Lagerraum angeordnete Wälzkörper auf. Der Lagerraum ist durch mindestens ein, vorzugsweise zwei Dichtelemente gegenüber einem Vakuumbereich abgedichtet. Das mindestens eine Dichtelement ist mit einem der beiden Lagerelemente oder einem mit dem Lagerelement verbundenen Bauteil fest verbunden. Zur Ausbildung eines Dichtspaltes ist das mindestens eine Dichtelement in einem Abstand zu dem anderen Lagerelement oder einem mit diesem Lagerelement verbundenen Bauteil angeordnet.
Zur Verringerung von Schmiermittelverlusten weist das Dichtelement erfindungsgemäß einen in den Lagerraum weisenden Ansatz auf. Hierdurch weist der Dichtspalt eine vergrößerte Dichtlänge auf, sodass bereits hierdurch der Austritt von Schmiermittel verringert ist.
Das mindestens eine Dichtelement ist vorzugsweise im Querschnitt L-förmig oder U-förmig, wobei ein Schenkel oder beide Schenkel des Dichtelements als Ansatz in den Lagerraum ragen.
Desweiteren ist es bevorzugt, dass der Ansatz des mindestens einen Dichtelements im Wesentlichen parallel zu einer Innenseite des Lagerelements, wie der Lagerschale, verläuft, wobei es sich hierbei um das Lagerelement handelt gegenüber dem die Spaltdichtung ausgebildet ist. Hierdurch ist eine gutdichtende berührungsfreie Spaltdichtung realisiert.
Die feste Verbindung des mindestens einen Dichtelements mit einem der beiden Lagerelemente bzw. einem mit dem entsprechenden Lagerelement verbundenen Bauteil ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass eine feste hochdichte Verbindung realisiert ist.
Auf Grund des erfindungsgemäß vorzugsweise insbesondere im Querschnitt L-förmig ausgebildeten Dichtelements ist in besonders bevorzugter Ausführungsform eine, in Richtung des Lagerraums offene, Auffangschale für das in dem Lagerraum vorhandene Schmiermittel oder Bestandteile des Schmiermittels ausgebildet. Schmiermittel bzw. Schmiermittelbestandteile werden somit durch die Auffangschale aufgefangen, sodass die Gefahr des Austretens von Schmiermittel aus dem Lagerraum des Wälzlagers verringert ist.
Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist an einem der beiden Lagerelemente an einer Innenseite ein Abspritzelement, insbesondere eine Abspritzkante, vorgesehen. Das Abspritzelement ist vorzugsweise derart angeordnet, dass hierdurch ein Abspritzen von Schmiermittel in Richtung der Auffangschale erfolgt, um die Gefahr des Austretens von Schmiermittel aus dem Lagerraum weiter zu verringern. Vorzugsweise ist eine derartige Abspritzkante an dem sich gegenüber dem Dichtelement drehenden Lagerelement angeordnet.
Desweitern ist es bevorzugt, dass an einer Innenseite des sich gegenüber dem Dichtelement drehenden Lagerelements eine Ausnehmung vorgesehen ist. Vorzugsweise ragt der Ansatz des Dichtelements in diese Ausnehmung. Besonders bevorzugt ist es, dass die Ausnehmung ringförmig ausgebildet ist und sich um den gesamten Umfang des Lagerelements erstreckt. Besonders bevorzugt ist es ferner, dass eine Kante der Ausnehmung die Abspritzkante ausbildet.
Der Ansatz des Dichtelements ist in bevorzugter Ausführungsform ringförmig ausgebildet wobei es besonders bevorzugt ist, dass die Ausnehmung, in dem sich gegenüber dem Dichtelement drehenden Lagerelement, lediglich etwas größere Abmessungen als der Ansatz aufweist.
Besonders bevorzugt ist eine symmetrische Ausgestaltung des Wälzlagers, sodass einander gegenüber liegende spiegelsymmetrisch angeordnete Dichtelemente vorgesehen sind. Desweiteren ist es bevorzugt, dass die beiden Dichtelemente mit demselben, insbesondere dem sich nicht drehenden, Lagerelement fest verbunden sind. Bevorzugt ist es daher weiter, dass das sich gegenüber den Dichtelementen drehende Lagerelement zwei insbesondere ringförmige Ausnehmungen aufweist, in die jeweils der Ansatz des entsprechenden Dichtelementes ragt.
Unabhängig von dem Vorsehen eines erfindungsgemäßen Wälzlagers in einer Vakuumeinrichtung betrifft die Erfindung auch ein entsprechend ausgebildetes und wie vorstehend beschrieben weitergebildetes Wälzlager. Die durch das erfindungsgemäß ausgebildete Wälzlager erzielte hohe Dichtigkeit ist beispielsweise auch unabhängig vom auf das Lager einwirkenden Vakuum. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist auch zur Lebensdauererhöhung vorteilhaft. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Wälzlagers stellt somit eine unabhängige Erfindung dar.
Desweiteren besteht eine weitere unabhängige Erfindung darin, ein derartiges Wälzlager bei Vakuumeinrichtungen insbesondere Vakuumpumpen zu verwenden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische stark vereinfachte Schnittansicht eines Teils einer Turbomolekularpumpe und
2 eine schematische Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Wälzlagers.
Die schematische in 1 als Turbomolekularpumpe dargestellte Vakuumpumpe weist in einem Gehäuse 10 Pumpelemente 12, 14 auf. Die Pumpelemente 12 sind als Rotorscheiben ausgebildet und auf einer Welle 16 fixiert. Die Welle 16 wird von einem nicht dargestellten Elektromotor angetrieben. Zwischen benachbarten Rotorscheiben 12 sind als weitere Pumpelemente Statorscheiben 14 angeordnet. Diese sind in dem Gehäuse 10 über Statorringe 18 fixiert. Mit Hilfe der Pumpelemente 12, 14 erfolgt ein Ansaugen von Medium durch einen Pumpeneinlass in Richtung eines Pfeils 20. Das komprimierte Medium wird sodann durch einen Pumpenauslass in Richtung des Pfeils 22 ausgestoßen.
Die Rotorwelle 16 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel von zwei Lageranordnungen 24 getragen, wobei erfindungsgemäß zumindest eine der beiden Lageranordnungen 24 als Wälzlager ausgebildet ist.
Das Wälzlager zumindest einer der beiden Lageranordnungen 24 ist vorzugweise wie in 2 schematisch dargestellt ausgebildet. Das Lager weist zwei Lagerelemente 26, 28 auf, wobei es sich bei dem Lagerelement 26 um den inneren Lagerring und bei dem Lagerelement 28 um den äußeren Lagerring handelt. Der äußere Lagerring 28 ist beispielsweise in dem Pumpengehäuse 10 fixiert und der innere Lagerring 26 ist auf der Welle 16 fixiert. Die beiden Lagerelemente 26, 28 bilden einen Lagerraum 30 aus, in dem um den Umfang verteilt mehrere Wälzkörper 32 angeordnet sind. Die Wälzkörper 32 sind beispielsweise durch einen Lagerkäfig 34 fixiert.
Die dargestellte besonders bevorzugte Ausführungsform des Wälzlagers weist zur Abdichtung des Lagerraums 30 zwei einander gegenüber liegende Dichtelemente 36, 38 auf. Die beiden Dichtelemente 36, 38 sind ringförmig ausgebildet. Beide Dichtelemente 36, 38 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel mit dem äußeren bzw. stationären Lagerelemente 28, das in dem Gehäuse 10 fixiert ist, fest verbunden. In dem Verbindungsbereich 40 ist somit eine dichte Verbindung realisiert.
Gegenüber den Dichtelementen 36, 38 und dem inneren im dargestellten Ausführungsbeispiel auf der Welle 16 angeordneten Lagerelemente 26 ist jeweils ein Dichtspalt 42 ausgebildet. Der Dichtspalt 42 ist durch einen Ansatz 44, 46 des Dichtelements 36, 38 ausgebildet. Die beiden Ansätze 44, 46 weisen nach innen in den Lagerraum 30.
Die Ansätze 44, 46 der Dichtelemente 36, 38 verlaufen im Wesentlichen parallel zu einer Innenseite 50 des Lagerelements 26.
Durch die im Querschnitt L-förmigen Dichtelemente 36, 38 ist in einem Bereich 52 eine Auffangschale ausgebildet. Diese dient dazu in dem Lagerraum 30 vorhandenes Schmiermittel oder Bestandteile des Schmiermittels aufzufangen, um ein Austreten aus dem Lagerraum 30 zu vermeiden.
Bevorzugt ist daher zusätzlich das Vorsehen einer Abspritzkante 54 die vorzugweise ebenfalls umlaufend ausgebildet ist. Die Abspritzkante 54 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Kante einer ebenfalls ringförmig ausgebildeten Ausnehmung 56 ausgebildet. In die beiden ringförmigen Ausnehmungen 56 ragen die Ansätze 44, 46 der beiden Dichtelemente 36, 38.
Die Abspritzkanten 54 weisen somit im Wesentlichen in Richtung der Dichtelemente 36, 38 bzw. in Richtung der Auffangschalen 52.

Claims

Vakuumeinrichtung, insbesondere Vakuumpumpe, mit in einem Schöpfraum angeordneten Pumpelementen (12, 14), mindestens einer die Pumpelemente (12, 14) tragenden rotierenden Welle (16), mindestens zwei die Welle (16) tragenden Lageranordnungen (24), wobei es sich bei mindestens einer der beiden Lageranordungen (24) um ein Wälzlager handelt, mit mehreren zwischen zwei Lagerelementen (26, 28) in einem Lagerraum (30) angeordneten Wälzkörpern (32) und mindestens einem Dichtelement (36, 38) zur zumindest einseitigen Abdichtung des Lagerraums (30), wobei das Dichtelement (36, 38) mit einem der beiden Lagerelemente (28) oder einem mit dem Lagerelement verbundenen Bauteil fest verbunden ist und zur Ausbildung einer Spaltdichtung in einem Abstand zum anderen Lagerelemente (26) oder einem mit diesem Lagerelement verbundenen Bauteil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (36, 38) einen in den Lagerraum (30) weisenden Ansatz (44, 46) aufweist.
Vakuumeinrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (36, 38) im Querschnitt L-förmig oder U-förmig ausgebildet ist.
Vakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz (44, 46) im Wesentlichen parallel zu einer Innenseite (50) des Lagerelements (26) verläuft, gegenüber dem die Spaltdichtung (42) vorgesehen ist.
Vakuumeinrichtung nach einem der Ansprüche 1–3 dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (36, 38) eine in Richtung des Lagerraums (30) offene Auffangschale (52) für Lagerschmiermittel oder Bestandteile des Lagerschmiermittels ausbildet.
Vakuumeinrichtung nach einem der Ansprüche 1–4 dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (36, 38) derart mit einem der beiden Lagerelemente (38) oder einem mit dem Lagerelement verbundenen Bauteil fest verbunden ist, dass eine hochdichte Verbindung besteht.
Vakuumeinrichtung nach einem der Ansprüche 1–5 dadurch gekennzeichnet, dass an einem der Lagerelemente (26), insbesondere dem gegenüber dem Dichtelement (36, 38) drehbaren Lagerelement (26), an einer Innenseite (50) ein Abspritzelement, insbesondere eine Abspritzkante (54), angeordnet ist.
Vakuumeinrichtung nach einem der Ansprüche 1–6 dadurch gekennzeichnet, dass an einer Innenseite (50) des sich gegenüber dem Dichtelement (36, 38) drehenden Lagerelements (26) eine insbesondere ringförmige Ausnehmung (56) vorgesehen ist, in die vorzugweise der Ansatz (44, 46) des Dichtelements (36, 38) ragt.
Vakuumeinrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass eine Kante der Ausnehmung (46) die Abrisskante (54) ausbildet.