DE4320963C2 - Schmiermittelfreie Vakuum-Pumpeneinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine schmiermittelfreie Vakuum-Pumpenein­ richtung.

Man kennt bereits Zweifach-Kolbenpumpen, bei denen die beiden Kolben über eine Kolbenstange miteinander verbunden sind und über einen Linearantrieb angetrieben werden (vgl. Prospekt "LABOVAC- Linear-Membranpumpen und Kolbenpumpen" der Firma SASKIA, Hochvakuum- und Labortechnik GmbH, O-6300 Ilmenau). Dort ist auch erwähnt, daß bei Sondermodellen durch Einbau einer Trennmembran hermetische Dichtigkeit bei den Kolben erreichbar ist. Kolbenpumpen dieser Art mit oder ohne Trennmembran haben jedoch noch mehrere Nachteile: Bei dem den Ausschub, zum Beispiel ins Freie, bewirkenden Kolben kann es bei entsprechender Feuchtigkeit des Fördermediums zur Kondensatbildung kommen. Diese führt bei den Kolbendichtungen zu erhöhtem Verschleiß und zu Undichtigkeiten. Das bedeutet einen Leistungsabfall der gesamten Pumpeneinheit.

Man kennt auch bereits eine Kolbenpumpe, bei welcher der Kolben- Zylinderraum zum Kurbelraum hin mit einer Dichtmembran verschlossen ist. Dies verhindert, daß zum Beispiel atmosphärische Luft an den Kolbenringen oder einer Lippendichtung des Kolbens vorbei­ gelangen kann und dadurch sich das in der Kolbenpumpe erzeugte Vakuum etwas verschlechtert. Auch wird der Nachteil verhindert, daß das eigentliche Fördermedium von vom Kurbelraum herkommender, gegebenenfalls verunreinigter Luft selbst verunreinigt wird. Zu beachten ist auch, daß man beim Kurbelwellendurchtritt auf die Dauer keine Dichtigkeit erreichen kann und im Kurbelraum wegen der mechanischen Bewegungen eine Schmierung notwendig ist. Auch dies trägt, wenn der Kolben-Zylinderraum nicht gegenüber dem Kurbelraum abgedichtet ist, zu unerwünschten Verunreinigungen des eigentlichen Fördermediums bei.

Durch den Prospekt "LABOVAC D65 - D1600" der Fa. SASKIA Hochvakuum- und Labortechnik GmbH, O-6300 Ilmenau, ist dort bereits der Vorschlag bekanntgeworden, eine mit zwei Gleitkolben versehene, linear arbeitende Zweifach-Kolbenpumpe, wie vorbeschrieben, als Vorpumpe für eine Turbo-Molekularpumpe einzusetzen. Dies zieht jedoch auch mehrere Nachteile nach sich. Zum einen hat die vorbekannte Zweifach-Kolbenpumpe mit Linearantrieb den bereits erwähnten Nachteil der Kondensatbildung. Zum anderen hat sie bezüglich der Kolbenbewegungen keinen Massenausgleich oder es muß ein aufwendiger, zusätzlicher Massenausgleich geschaffen werden. Wenn eine solche vorbekannte Zweifach-Linear-Kolbenpumpe mit einer Turbo-Molekularpumpe zusammenarbeitet, führen die üblichen Schwingungen zu unerwünschten Bewegungen bei der Turbo-Molekularpum­ pe, die gewöhnlich mit der Zweifach-Kolbenpumpe in einem einzigen Gestell zusammengefaßt oder gar als gemeinsamer Pumpenblock ausgebildet ist. Die Turbo-Molekularpumpe ist jedoch gegenüber Schwingungen äußerst empfindlich. Bekanntermaßen weisen Turbo-Mole­ kularpumpen von an sich bekannter Bauart Drehzahlen von zum Beispiel 30.000 Umdr./min, jedoch auch noch wesentlich höhere Drehzahlen auf. Die Rotoren solcher Turbo-Molekularpumpen sind deshalb gewöhnlich auch in Magnetlagern gelagert und gegen Er­ schütterungen entsprechend empfindlich.

Aus der DE-OS 37 10 782 A1 kennt man bereits eine Vakuum- Pumpeneinrichtung, die als Zweifach-Verdrängerpumpe ausgebildet ist. Die vorbekannte Pumpeneinrichtung weist dazu eine Drehkolben­ pumpe auf, die eine erste Abpumpstufe bildet und in bekannter Weise durch ein in einem Ölreservoir befindliches Öl gedichtet ist. Dieser ersten Abpumpstufe ist eine Membranpumpe als zweite, ölfreie und kondensations- sowie korrosionsunempfindliche Abpumpstufe nachgeschaltet. Durch die Verwendung der ölgedichteten Drehkolbenpumpe kann jedoch nicht völlig ausgeschlossen werden, daß zumindest geringe Mengen des Schmiermittels mitgerissen und nach außen getragen werden, wo sie zu Verunreinigungen im Arbeitsbereich führen, die eventuell unbedingt zu vermeiden sind. Der Anwendungsbereich der vorbekannten Vakuum-Pumpeneinrichtung ist daher begrenzt.

Man hat auch bereits eine Gaspumpe geschaffen, die zur Echtzeit­ messung der Zusammensetzung eines gepumpten Fluids in einer nachgeordneten Meßeinrichtung vorgesehen ist und die einen als Hubkolbenpumpe ausgebildeten Pumpenkopf hat (vgl. DE-GM 88 08 819.7). Dem Pumpenkopf dieser vorbekannten Pumpeneinrichtung ist eine Antriebseinheit zugeordnet, die an den vier Außen- oder Seitenflächen ihres im Querschnitt quadratischen Antriebsgehäuses jeweils einen Stößel trägt. Jeder der Stößel, die mit einem Exzenterantrieb in Antriebsverbindung stehen, ist mit einer Membran verbunden, die an ihrem Umfang im Antriebsgehäuse festgelegt ist und lediglich den ihr zugeordneten Stößel halten und führen soll.

Die Antriebseinheit der aus dem DE-GM 88 08 819 bekannten Pumpeneinrichtung setzt die Rotationsbewegung des Exzenterantriebs in eine Linearbewegung der Stößel längs zweier zueinander rechtwinkliger Achsen um, wobei einer der Stößel mit dem Pumpkolben der Hubkolbenpumpe verbunden ist. Der Hubzylinder dieser Hubkolbenpumpe ist mittels einer den Zylinderboden bildenden Membran abgedichtet. Dabei ist der Raum zwischen der Membran und dem Pumpkolben über einen Kanal mit dem Einlaß der vorbekannten Gaspumpe verbunden, um ein in diesem Raum gebildetes Druckpolster fortlaufend abpumpen zu können, welches andernfalls an den Kolbendichtungen vorbei in den Pumpraum gelangen und dort die Messung der quantitativen Zusammensetzung des abgepumpten Fluids in Echtzeit verfälschen könnte.

Diese recht aufwendig aufgebaute Gaspumpe gemäß dem DE-GM 88 08 819 ist bereits nicht als Vakuumpumpe vorgesehen.

Es besteht daher die Aufgabe, eine zur Vermeidung von Ver­ unreinigungen im Arbeitsbereich schmiermittelfreie Vakuum- Pumpeneinrichtung zu schaffen, die sich durch ihre ruhigen Laufeigenschaften, ihr hohes Saugvermögen sowie ihre kompakte Bauweise auszeichnet.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den Merkmalen des Patentanspruches 1.

Bei der erfindungsgemäßen Pumpeneinrichtung ist der Turbo- Molekularpumpe eine Zweifach-Verdrängerpumpe im Strömungsweg nachgeschaltet, welche medium-eintrittsseitig eine Hubkolbenpumpe hat, der eine das Fördermedium ausstoßende Membranpumpe nachgeschaltet ist. Mit Hilfe der im Wege des Fördermediums zwischen der Turbo-Molekularpumpe und der Membranpumpe angeordneten Hubkolbenpumpe läßt sich ein verhältnismäßig großes Fördervolumen erreichen, wobei die Hubkolbenpumpe so ausgelegt werden kann, daß das bei ihr verdichtete Kolbenpumpen-Volumen zum Ansaugvolumen der Membranpumpe paßt.

Durch die Kombination der Hubkolbenpumpe sowie der Membranpumpe kann der Nachteil vermieden werden, der bei der Verwendung von zwei Membranpumpen auftreten kann:
Eine unmittelbar an die Turbo-Molekularpumpe angeschlossene Membranpumpe muß wegen der vorerwähnten unterschiedlichen Saugvolumen der beiden hintereinander geschalteten Pumpen verhältnismäßig große Abmessungen haben, was zu großen zu bewegenden Massen führt und auch bezüglich der Membran-Ausbildung bei der der Turbo-Molekularpumpe benachbarten Membranpumpe gewisse Nachteile nach sich zieht. Dagegen erreicht man bei der erfindungsgemäßen Vakuum-Pumpeneinrichtung mit der Kombination der Hubkolbenpumpe sowie der dieser Hubkolbenpumpe nachgeschalteten Membranpumpe optimale Verhältnisse. Oberhalb von bestimmten Leistungsgrenzen sind Vorpumpen mit zwei Membranen - wie erwähnt - nicht mehr optimal leistungsfähig. Dagegen haben Versuche gezeigt, daß Vorpumpen, die mit Turbo-Molekularpumpen zusammenarbeiten sollen, gerade in einer Größenordnung liegen, wo zwei hintereinander geschaltete Membranpumpen nicht mehr optimal zu konstruieren sind.

Durch die Verwendung einer Turbo-Molekularpumpe, einer Membranpumpe sowie einer Hubkolbenpumpe mit Pendelkolben erreicht man in Verbindung mit der zur Hubkolbenpumpe gehörenden Dichtmembran, daß die Förderwege für das Medium nicht mit irgendwelchen geschmierten Teilen in Verbindung kommen. Beispielsweise sind im pumpnahen Bereich der Hubkolbenpumpe keine geschmierten Teile mehr nötig, weil beim Pendelkolben ein Kolbenbolzen vermieden wird. Die erfindungsgemäße Vakuum-Pumpeneinrichtung erlaubt deshalb absolute Freiheit von Schmiermitteln und dergleichen Ver­ unreinigungen. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die erfindungsgemäße Vakuum-Pumpeneinrichtung zum Beispiel im Bereich der Elektronik-Bauelemente-Herstellung eingesetzt wird. So kommt es beispielsweise beim Aufdampfen von Chips auf eine absolute Sauberkeit an. Der Produktionsprozeß, der hier durch die erfindungsgemäße Vakuum-Pumpeneinrichtung unter Vakuum gehalten werden kann, erfolgt nämlich gewöhnlich unter Schutzgas-Einfluß. Auch sehr geringfügige Verunreinigungen haben dort erhebliche Nachteile zur Folge.

Da bei der erfindungsgemäßen Vakuum-Pumpeneinrichtung die Membranpumpe das Fördermedium ausstößt und da die Membranpumpe gegen Kondensatbildung praktisch unempfindlich ist, werden die schädlichen Wirkungen von einer eventuellen Kondensatbildung hier weitestgehend vermieden. Da die Hubkolben- und die Membranpumpe über eine gemeinsame Kurbelwelle angetrieben sind, ist bei der erfindungsgemäßen Vakuum-Pumpeneinrichtung ein Massenausgleich der hin- und herbewegten Teile gut möglich, was zu einem ruhigen Lauf der Zweifach-Verdrängerpumpe führt. Dies ist mit einer gegenüber Rüttelbewegungen empfindlichen Turbo-Molekularpumpe besonders vorteilhaft, insbesondere wenn die Turbo-Molekularpumpe und die Zweifach-Verdrängerpumpe in einem gemeinsamen Gestell oder gar in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind. Da der Hubkolben- Zylinderraum bei der erfindungsgemäßen Vakuum-Pumpenein­ richtung gegenüber dem Kurbelraum der Hubkolbenpumpe mittels einer Dichtmembran abgeschlossen ist und da der zwischen dem Hubkolben einerseits und der Dichtmembran andererseits vorgesehene Zwischenraum mit einer Absaugleitung verbunden ist, welche in Förderstromrichtung vor einem Saugventil der Hubkolbenpumpe mündet, kann der Zwischenraum zwischen dem Hubkolben beziehungsweise seiner zugehörigen Dichtmanschette einerseits und der Dichtmembran andererseits, namentlich beim Anlaufen der erfindungsgemäßen Vakuum- Pumpeneinrichtung, alsbald soweit evakuiert werden, daß ein unerwünschtes Überströmen vom Hubraum der Hubkolbenpumpe in den Zwischenraum entfällt oder doch weitestgehend vermieden wird. Die erfindungsgemäße Vakuum-Pumpeneinrichtung ist daher beim Anfahren schneller betriebsbereit.

Um in der Membranpumpe einen minimalen Totraum zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn die Membranpumpe eine Formmembran aufweist, deren Oberseite an die benachbarte Pumpraumwand der Membranpumpe angepaßt ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Die einzelnen Merkmale können je für sich oder zu mehreren bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein. Es zeigen, stärker schematisiert:

Fig. 1 eine im wesentlichen im Schnitt gehaltene Seitenansicht einer Zweifach-Verdrängerpumpe, die mit einer Turbo- Molekularpumpe in Verbindung steht, und

Fig. 2 ein schematisiertes Diagramm, in dem für zwei unter­ schiedliche Pumpentypen deren Saugvermögen über den Ansaugdruck aufgetragen ist.

Fig. 1 zeigt eine Zweifach-Verdrängerpumpe 1 unterhalb einer damit verbundenen Turbo-Molekularpumpe 2. Es gehört mit zur Erfindung, daß die Zweifach-Verdrängerpumpe 1 als Hybrid-Pumpe 3 ausgebildet ist, die medium-eintrittsseitig bei 4 eine Kolbenpumpe 5 mit vergleichsweise großem Hubraum 6 aufweist, wobei deren Kolben- Zylinderraum 7 gegenüber dem Kurbelraum 8 der Hybrid-Pumpe 3 mittels einer Dichtmembran 9 abgeschlossen ist. Ferner gehört mit zur Erfindung, daß bei der Hybrid-Pumpe 3 der Kolbenpumpe 5 eine Membranpumpe 10 nachgeschaltet ist, deren Hubraum 11 im Vergleich zu dem der Kolbenpumpe 5 merkbar kleiner ist. Dabei sind gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform die Hubräume 6 und 11 der Hybrid-Pumpe 3 wenigstens in etwa so aufeinander abgestimmt, daß das Ausschubvolumen der Kolbenpumpe 5 bei einem bestimmten Betriebsvakuum gleich dem Ansaugvolumen der Membranpumpe 10 ist. Gegebenenfalls können Ansaug- und Ausschubvolumen auch für einen Betriebsbereich im Sinne einer Optimierung aufeinander abgestimmt sein.

Die Zweifach-Verdrängerpumpe 1 arbeitet mit einer Turbo-Molekular­ pumpe 2 zusammen, wobei die Zweifach-Verdrängerpumpe 1 zumindest im Strömungsweg der Turbo-Molekularpumpe 2 derart nachgeschaltet ist derart, daß der Ansaugstutzen 12 der Kolbenpumpe 5 mit dem Auslaß 15 der Turbo-Molekularpumpe 2 in Verbindung steht. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Turbo-Molekularpumpe 2 und die Zweifach-Verdrängerpumpe 1 bezüglich ihrer Gehäuse 16 und 17 zum Beispiel durch ein in Fig. 1 nur schematisch angedeutetes Gestell 31 miteinander in Verbindung stehen. Die Turbo-Molekularpumpe 2 und die Zweifach-Verdrängerpumpe 1 können selbstverständlich auch in einem gemeinsamen Gehäuse (nicht dargestellt) untergebracht sein. Im Ausführungsbeispiel sind beide Pumpen 5 und 10 der Zweifach-Verdrängerpumpe 1 mit Pendelkolben 18 und 19 versehen und bei der Kolbenpumpe 5 der Zweifach-Verdrängerpumpe 1 ist eine scheibenartige Dichtmanschette 20 an deren Kolbenkopf 21 angebracht. Diese Dichtmanschette 20 dichtet den Kolbenkopf 21 gegen den Kolben-Zylinderraum 7 der Kolbenpumpe 5 ab. Da die Zweifach- Verdrängerpumpe 1 zum einen eine Kolbenpumpe 5, zum anderen eine Membranpumpe 10 aufweist, spricht man von einer "Hybrid-Pumpe 3". Die Membranpumpe 10 dieser Hybrid-Pumpe 3 weist eine Formmembran 22 auf, deren der benachbarten Pumpraumwand 23 zugewandte Oberseite 24 an diese angepaßt ist, so daß sich in der (in Fig. 1 unteren) Totpunktstellung nur ein praktisch minimaler Totraum ergibt.

Die Kolbenpumpe 5 und die Membranpumpe 10 der Hybrid-Pumpe 3 sind über eine gemeinsame Kurbelwelle 26 angetrieben. Die beiden Pumpen 5 und 10 sind, in Richtung der Pumpenlängsachse L gegenüberliegend angeordnet. Deswegen und wegen des gemeinsamen Antriebs über die Kurbelwelle 26 ist ein Massenausgleich bezüglich der Pumpbewegung von Kolbenpumpe 5 und Membranpumpe 10 gut möglich. Dabei erhält man einen besonders ruhigen Lauf der Hybrid-Pumpe, wenn bezüglich der Kolben- und der Membran-Pumpe 5 u. 10 ein Massenausgleich aller bewegten Massen vorgesehen ist.

In Fig. 1 erkennt man noch eine Absaugleitung 33, welche die Verbindungsleitung 32, die von der Turbo-Molekularpumpe 2 der Kolbenpumpen-Ansaugstelle 12 führt, ausgeht und von dort zu dem Zwischenraum 30 führt, der sich zwischen dem Kolbenkopf 21 der Kolbenpumpe 5 einerseits und der zugehörigen Dichtmembran 9 befindet. Durch diese Absaugleitung 33 wird, insbesondere beim Anlaufen der Hybrid-Pumpe 3, der Zwischenraum 30 mit evakuiert. Undichtigkeiten an der zugehörigen Dichtmanschette 20 kommen nicht wesentlich und nicht langzeitig zur Wirkung, so daß die Kolbenpumpe 5 bereits bald nach dem Anlaufen der Hybrid-Pumpe 3 bei gewünscht großem Ansaugvolumen die entsprechende Druckabsenkung bewirkt. Vom Auslaßstutzen 34 wird das in Fig. 1 bei Pumpe 1 durch Punkte 35 angedeutete Fördermedium über die Pumpleitung 36 zum Einlaß 37 der Membranpumpe 10 geleitet. Diese Membranpumpe stößt dann an ihrem Auslaßstutzen 38 das von oder der kombinierten Turbo-Mo­ lekular- und Hybrid-Pumpe 2, 3 geförderte Medium, zum Beispiel ins Freie aus.

Die Arbeitsweise der kombinierten Turbo-Molekular- und Hybrid-Pumpe 2, 3 läßt sich besonders gut beim Anlauf-Vorgang erläutern. Dieser erfolgt folgendermaßen:
Im Gehäuse 16 der Turbo-Molekularpumpe 2 befindet sich ein Laufrad 40, das mit einem nur schematisch angedeuteten Motor M in Verbindung steht und Schaufelräder 41 bekannter Bauweise aufweist. Im Gehäuse 16 befinden sich, benachbart zu den Laufschaufelrädern 41, Leitscheiben 42 oder dergleichen. Das Laufrad 40 der Turbo- Molekularpumpe läuft mit zum Beispiel 30.000 Umdr./min, ggf. aber auch noch wesentlich schneller, z. B. mit etwa 60.000 Umdr./min um. Seine Lagerung erfolgt wegen dieser hohen Umlaufgeschwindigkeit gewöhnlich in Magnetlagern 43, von denen eines auf der rechten Seite von Fig. 1 gezeichnet ist. 44 ist ein Raum, Behälter oder dergleichen, der durch die Turbo-Molekular- und Hybrid-Pumpe 2, 3 evakuiert werden soll. Das kann beispielsweise ein Bereich sein, bei dem es auf absolute Sauberkeit ankommt, zum Beispiel der Bereich eines Produktionsprozesses, in dem unter Vakuum und/oder Schutzgas-Einfluß empfindliche Arbeitsprozesse durchgeführt werden, beispielsweise das Aufdampfen bei Chips. Vom Raum 44 führt ein Turbo-Molekularpumpen-Einlaß 45 in diese Turbo-Molekularpumpe 2. Wenn eine solche, an sich bekannte Turbo-Molekularpumpe 2 anläuft, bewirkt sie im Anlaufstadium zunächst wenig. Ihr druckseitiger Auslaß 15 führt über die Verbindungsleitung 32 in den Hubraum 6 der Kolbenpumpe 5. Medium-eintrittsseitig und -austrittsseitig ist die Kolbenpumpe 5 ebenso wie die Membranpumpe 10 mit bekannten Vakuum-Ventilen 27 ausgerüstet, die in Fig. 1 nur schematisch angedeutet sind. In üblicher Weise erhält man durch die Bewegung des Pendelkolbens 18 im Hubraum 6 eine Vakuumbildung. Über das Auslaßventil 27 des Hubraumes 6 wird dann das - wie vorstehend beschrieben - angesaugte Medium, in der Regel Luft, aber auch andere Gase, über die Pumpleitung 36 zum Einlaßstutzen 37 der Membranpumpe 10 geleitet. Diese saugt im üblichen Arbeitsspiel Gas, Luft oder dergleichen Medium an und schiebt es bei ihrem Auslaßstutzen 38 aus. Die an der Rückseite des Pendelkolbens 18 der Kolbenpumpe 5 angebrachte Dichtmembran 9 verhindert das Ein­ dringen von Verunreinigungen in den Medium-Bereich. Vom Zwischenraum 30 führt die Absaugleitung 33 zu der Verbindungsleitung 32, welche die Turbo-Molekularpumpe mit der Kolbenpumpe 5 verbindet. Eventuelle Undichtigkeiten an der Dichtmanschette 20 des Pendelkolbens 5 und dadurch in den Zwischenraum 30 eingedrungenes Fördermedium kann mit Hilfe dieser Absaugleitung wieder vor des Saugventil 27 der Kolbenpumpe 5 geführt werden. Das beschleunigt den Vorgang des Ansaugens, um zu einem Betriebs-Vakuum zu kommen.

Die Turbo-Molekularpumpe 2 beginnt erst praktisch effektiv zu werden, wenn ein gewisses Mindestvakuum durch die Hybrid-Pumpe 3, die praktisch eine Vorpumpe für die Turbo-Molekularpumpe 2 darstellt, erreicht ist. Dann arbeitet diese in Kombination mit der Hybrid-Pumpe 3 folgendermaßen: Durch die hohe Drehzahl der Laufschaufelräder 41 der Turbo-Molekularpumpe 2 erhalten in ihrem Gehäuse 16 befindliche Moleküle entsprechend hohe Impulse und werden vom Turbo-Molekularpumpen-Einlaß 45 bis zu deren Auslaß 15 hinbewegt, was zu der erwünschten, an sich bei Turbo- Molekularpumpen bekannten Erhöhung des Vakuums führt. Die Moleküle werden gewissermaßen durch diese Impulse in Richtung des Auslasses 15 der Turbo-Molekularpumpe mechanisch transportiert, wodurch eine Vergrößerung des Vakuums entsteht.

Wesentliche Vorteile der Erfindung liegen darin, daß die als Vorpumpe für die Turbo-Molekularpumpe 2 dienende Zweifach-Ver­ drängerpumpe 1 als Hybrid-Pumpe 3 ausgebildet ist, deren - im Sinne des Mediumflusses - der Turbo-Molekularpumpe 2 benachbarte Kolbenpumpe 5 verhältnismäßig große Saugvolumen erzeugt und dennoch vor Verunreinigungen und Undichtigkeiten geschützt ist, dabei jedoch in Kombination mit der ausgangsseitigen Membranpumpe 10 zusammenarbeitet, die ihrerseits unempfindlich gegen Kondensat ist.

Aus Fig. 2 erkennt man noch gut die Unterschiede bezüglich des Ansaugvermögens einer normalen zweistufigen Membranpumpe gegenüber einer zweistufigen Hybrid-Pumpe 3. Die Kurve 46 zeigt das Saugvermögen, aufgetragen über den Ansaugdruck, für eine normale, zweistufige Membranpumpe. Die Kurve 47 zeigt den Verlauf des Saugvermögens einer zweistufigen Hybrid-Pumpe 3 mit ansaugseitiger Kolben- und austrittsseitiger Membranpumpe 5 bzw. 10. Man erhält auf verhältnismäßig einfache Weise eine wesentliche Vergrößerung des Saugvermögens unter sonst gleichen Verhältnissen (Ansaugdruck) wenn man eine zweistufige Hybrid-Pumpe mit eingangsseitigen, größervolumigem Hubraum 6 in der vorbeschriebenen Art mit einer Membranpumpe 10 verbindet, wobei durch die Dichtmembran 9 eventuelle Nachteile der Kolbenpumpe 5 vermieden werden.

Claims (7)

1. Schmiermittelfreie Vakuum-Pumpeneinrichtung mit einer Turbo- Molekularpumpe (2), der (2) eine als Hybrid-Pumpe (3) ausge­ bildete Zweifach-Verdrängerpumpe (1) im Strömungsweg nach­ geschaltet ist, welche (1) medium-eintrittsseitig eine Hub­ kolbenpumpe (5) mit einem Pendelkolben (18) hat, der (5) eine das Fördermedium austoßende Membranpumpe (10) nachgeschaltet ist, welche Hubkolben- und Membranpumpe (5, 10) über eine gemeinsame Kurbelwelle (26) angetrieben sind, wobei der Hubkolben-Zylinderraum (7) gegenüber dem Kurbelraum (8) mittels einer Dichtmembran (9) abgeschlossen ist und wobei der zwischen dem Hubkolben (18) einerseits und der Dichtmem­ bran (9) andererseits vorgesehene Zwischenraum (30) mit einer Absaugleitung (33) verbunden ist, welche in Förderstrom­ richtung vor einem Saugventil (27) der Hubkolbenpumpe (5) mündet.

2. Vakuum-Pumpeneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Hubraum (11) der Membranpumpe (10) im Vergleich zu dem der Hubkolbenpumpe (5) merkbar kleiner ist.

3. Vakuum-Pumpeneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubräume (6, 11) der beiden Ver­ drängerpumpen (5, 10) in etwa so aufeinander abgestimmt sind, daß das Ausschubvolumen der Hubkolbenpumpe (5) bei einem bestimmten Betriebsvolumen zumindest etwa gleich dem An­ saugvolumen der Membranpumpe (10) ist.

4. Vakuum-Pumpeneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranpumpe (10) eine Form­ membran (22) aufweist, deren Oberseite (24) an die benachbar­ te Pumpraumwand (23) der Membranpumpe (10) angepaßt ist.

5. Vakuum-Pumpeneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansaugstutzen (12) der Hub­ kolbenpumpe (5) mit dem Auslaß (15) der Turbo-Molekularpumpe (2) in Verbindung steht, daß die Turbo-Molekularpumpe (2) sowie die beiden Verdrängerpumpen (5, 10) bezüglich ihrer Gehäuse (16, 17) miteinander in Verbindung stehen, und daß vorzugsweise bezüglich der Hubkolben- und der Membran-Pumpe (5, 10) mindestens nahezu ein Massenausgleich aller bewegten Massen vorgesehen ist.

6. Vakuum-Pumpeneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubkolbenpumpe (5) eine scheibenartige Dichtmanschette am Kolbenkopf aufweist, die durch Einführen in den Kolben-Zylinderraum (7) einen U-förmi­ gen Querschnitt erhält.

7. Vakuum-Pumpeneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubkolbenpumpe (5) sowie die Membranpumpe (10) in Richtung einer gemeinsamen Pumpenlängs­ achse (L) angeordnet sind.