DE4327506A1 - Turbovakuumpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Turbovakuumpumpe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der JP-PS 3-7039 ist eine Turbovakuumpumpe mit einem Gehäuse bekannt, welches eine Ansaugöffnung und eine Förderöffnung aufweist. In dem Gehäuse ist vertikal ein Rotor angeordnet, der durch ein Paar von Kugellagern gelagert ist. In einem Abschnitt des Gehäuses zwischen der Ansaugöffnung und der Förderöffnung sind aufeinand­ erfolgend eine Zentrifugalverdichtungsstufe bzw. eine radiale Turboverdichterstufe und eine Umfangsstrompumpen­ stufe bzw. Seitenkanalpumpenstufe angeordnet.

Die Zentrifugalverdichtungsstufe hat ein Radiallaufrad, das von dem Rotor getragen wird, und einen Zentrifugal­ stator, der ortsfest das Laufrad umgibt. Die Seitenkanal­ pumpenstufe hat ein Seitenkanallaufrad, das an dem Rotor befestigt ist, und einen Seitenkanalstator, der das Laufrad ortsfest umgibt.

Diese Pumpenstufen stehen axial nach außen über Kugel­ lager vor, welche den Rotor lagern. Das heißt, daß das Ende des Rotors, welches an die Ansaugöffnung angrenzt, nicht gelagert ist. Die Pumpenstufen werden von einem Motor angetrieben, der mit dem Rotor gekoppelt ist.

Die bekannte Pumpe hat den Vorteil, daß sie aufgrund des einfachen Aufbaus ohne großen Aufwand hergestellt werden kann. Sie hat jedoch den Nachteil, daß keine Mittel zur Beseitigung einer großen Axialkraft vorgesehen sind, die durch die hydrodynamische Kraft des geförderten Gases erzeugt wird, und daß eine hohe Betriebsdrehzahl der Pumpe aufgrund ihrer übermäßigen Überhanglänge oder des nicht gelagerten Abschnitts des drehenden Teils schwierig zu verwirklichen ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht des­ halb darin, die Turbovakuumpumpe der eingangs genannten Art in einfacher Bauweise ohne großen Aufwand für eine hohe Drehzahl bei geringer, durch die Hydrodynamik des geförderten Gases erzeugten Axialkraft zu schaffen, die auch ohne Schwierigkeiten arbeiten kann, wenn das abge­ pumpte Gas korrodierend wirkt.

Diese Aufgabe wird ausgehend von der Turbovakuumpumpe der gattungsgemäßen Art mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst, die in den Unteransprüchen vorteilhaft weitergebildet sind.

Erfindungsgemäß haben die Lagereinrichtungen einen ersten und einen zweiten Teil, die jeweils das eine und das andere axiale Ende des Rotors lagern. Die wendelförmige genutete dynamische Dichtung ist in der Nähe der Ansaug­ öffnung auf der der Evakuierpumpe gegenüberliegenden Seite der Ansaugöffnung und an einer Stelle zwischen der Ansaugöffnung und dem Motor vorgesehen, wobei die Ansaug­ öffnung, die Evakuierpumpe, die Förderöffnung, die erste Dichtungseinrichtung und der Motor zwischen dem ersten und zweiten Teil der Lagereinrichtung angeordnet sind.

Vorzugsweise ist der Durchmesser der wendelförmigen genuteten dynamischen Dichtung an seiner kleinsten Stelle größer als der Außendurchmesser der Laufradendstufe der Evakuierpumpe.

Bevorzugt wird auch, daß der erste und der zweite Teil der Lagereinrichtung in ersten und zweiten Lagerkammern aufgenommen sind, welche in dem Gehäuse ausgebildet sind, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, um Spülgas in diese Lagerkammern zuzuführen, das dann durch Abführöff­ nungen abgeführt wird, die in jeweiligen Lagerkammern ausgebildet sind.

Wenn der Motor arbeitet, wird der Rotor in Drehung ver­ setzt, der an seinen beiden axialen Enden in dem Gehäuse durch die Lagereinrichtung gelagert ist, so daß die zwischen der Ansaugöffnung und der Förderöffnung angeord­ nete Evakuierpumpe so arbeitet, daß Gas aus einem zu evakuierenden Gegenstand abgezogen wird. Gleichzeitig kommt als Folge der Drehung des Rotors auch die schrau­ benförmige genutete dynamische Dichtung so zu Wirkung, daß ein Teil des durch die Ansaugöffnung angesaugten Gases angesaugt und gefördert wird. Der beschriebene Aufbau ermöglicht es dem Rotor, sich mit hoher Drehzahl zu drehen, da er an seinen beiden axialen Enden gelagert ist. Da der Durchmesser der spiralförmigen genuteten dynamischen Dichtung an seiner kleinsten Stelle größer als der Außendurchmesser der Laufradendstufe der Evaku­ ierpumpe ist, wird in bestimmtem Ausmaß die in der Evaku­ ierpumpe während ihres Betriebs erzeugte hydrodynamische Axialkraft aufgehoben, wodurch es möglich ist, die Größe und Kapazität der Axiallagerung zu verringern, oder, wenn Kugel- oder Rollenlager verwendet werden, die Lebensdauer dieser Lager zu verlängern.

Wenn das abzusaugende Gas korrodierend wirkt, wird in die Lagerkammern, welche die Lagereinrichtungen aufnehmen, Spülgas eingeführt. Das Spülgas strömt durch die Lager­ einrichtungen und längs des Motors zu seiner Abführung durch die Abführungsöffnung, wodurch unterbunden wird, daß korrodierend wirkendes Gas, das durch die Evakuier­ pumpe und die Dichtungseinrichtung gefördert wird, in die Lagerkammern und die Motorkammer gelangt.

Bei einer bevorzugten Ausführung weist der erste Teil der Lagereinrichtungen ein aktives magnetisches Radiallager und ein aktives magnetisches Axiallager auf. Der zweite Teil der Lagereinrichtungen hat ein aktives magnetisches Radiallager und ein passives magnetisches Axiallager.

Der erste Teil der Lagereinrichtungen kann ein radiales Gaslager und ein axiales Gaslager, der zweite Teil der Lagereinrichtung ein radiales Gaslager und ein passives magnetisches Axiallager aufweisen.

Die Evakuierpumpe ist zwischen der Ansaugöffnung und der Förderöffnung, die Dichtungseinrichtung zwischen der Ansaugöffnung und dem Motor angeordnet. Die Lagereinrich­ tungen haben einen ersten Teil für das Lagern des einen axialen Endes des Rotors und einen zweiten Teil zum Lagern des anderen Endes des Rotors, wobei die Ansaug­ öffnung, die Evakuierpumpe, die Förderöffnung, die Dich­ tungseinrichtung und der Motor zwischen dem ersten und zweiten Teil der Lagereinrichtungen angeordnet sind.

Die erfindungsgemäße Turbovakuumpumpe hat ein Gehäuse, das mit einer Ansaugöffnung und einer Förderöffnung ver­ sehen ist, eine Evakuierpumpe, die in dem Gehäuse aufge­ nommen ist und von einem Rotor getragen wird, eine Viel­ zahl von Laufradstufen zum Komprimieren eines durch die Ansaugöffnung angesaugten Gases und zum Abführen des komprimierten Gases durch die Förderöffnung, und eine wendelförmige genutete dynamische Dichtungseinrichtung, die in der Nähe der Ansaugöffnung auf der zu der Evaku­ ierpumpe gegenüberliegenden Seite der Ansaugöffnung an­ geordnet ist und eine Schraubengewindedichtung hat, deren Durchmesser an der kleinsten Stelle größer als der Außen­ durchmesser der Laufradendstufe der Evakuierpumpe ist.

Erfindungsgemäß wird ferner eine Turbovakuumpumpe mit einem Gehäuse, welches mit einer Ansaugöffnung und einer Förderöffnung versehen ist, mit einer Evakuierpumpe, die in dem Gehäuse aufgenommen und von einem Rotor getragen wird, um ein durch die Ansaugöffnung angesaugtes Gas zu verdichten und das verdichtete Gas durch die Förderöff­ nung abzuführen, mit einem von dem Rotor getragenen Motor für den Antrieb der Evakuierpumpe, der in einer Motorkam­ mer in dem Gehäuse aufgenommen ist, die eine zweite Förderöffnung hat, mit Lagereinrichtungen, die einen ersten Teil und einen zweiten Teil aufweisen, welche jeweils in einer ersten Lagerkammer und einer zweiten Lagerkammer aufgenommen sind, welche in beiden axialen Endabschnitten des Gehäuses ausgebildet sind, wobei der erste und der zweite Teil der Lagereinrichtungen den einen und den anderen axialen Endabschnitt des Rotors je­ weils in dem Gehäuse lagern, und mit einem Druckaus­ gleichsrohr bereitgestellt, das eine Verbindung zwischen der zweiten Förderöffnung und der Förderöffnung her­ stellt.

Die Erfindung wird auch in einer Turbovakuumpumpe mit einem Gehäuse, das mit einer Ansaugöffnung und einer Förderöffnung versehen ist, mit einer Evakuierpumpe, die in dem Gehäuse aufgenommen ist und von einem Rotor getra­ gen wird, um ein durch die Ansaugöffnung angesaugtes Gas zu verdichten und um das verdichtete Gas durch die För­ deröffnung abzuführen, mit einem von dem Rotor getragenen Motor für den Antrieb der Evakuierpumpe und mit magneti­ schen Lagereinrichtungen und Aufsetzlagereinrichtungen zum Lagern der beiden axialen Endabschnitte des Rotors in dem Gehäuse gesehen.

Die Dichtungseinrichtung ist zwischen der Ansaugöffnung und dem Motor angeordnet, wobei die Lagereinrichtungen einen ersten Teil zum Lagern des einen axialen Endes des Rotors und einen zweiten Teil zum Lagern des anderen axialen Endes des Rotors aufweisen, der erste und der zweite Teil der Lagereinrichtungen in ersten und zweiten Lagerkammern, die in dem Gehäuse ausgebildet sind, aufge­ nommen sind, der Motor in einer Motorkammer aufgenommen ist, die erste und die zweite Lagerkammer mit Zuführ­ kanälen für Spülgas, die in sie münden, versehen sind, und weiterhin eine zweite Dichtungseinrichtung zwischen der Dichtungseinrichtung und der Motorkammer, eine zweite Förderöffnung zwischen der Motorkammer und der zweiten Dichtungseinrichtung und ein Druckausgleichsrohr vor­ gesehen sind, das eine Verbindung zwischen der zweiten Förderöffnung und der Förderöffnung für das komprimierte Gas herstellt.

Zur Erfindung gehört schließlich auch eine Turbovakuum­ pumpe mit einem Gehäuse, das mit einer Ansaugöffnung und einer Förderöffnung versehen ist, mit einer Evakuierpum­ pe, die in dem Gehäuse angeordnet ist und von einem Rotor getragen wird, um ein durch die Ansaugöffnung angesaugtes Gas zu verdichten und um das verdichtete Gas durch die Förderöffnung abzuführen, mit einem Motor, der in einer Motorkammer aufgenommen ist, die in dem Gehäuse ausgebil­ det ist und einen Rotor hat, der ein Stück mit dem Rotor bildet, der die Evakuierpumpe für den Antrieb der Evaku­ ierpumpe trägt, mit einem ersten und einem zweiten Kugel- oder Rollenlager, welche das erste und das zweite axiale Ende des Rotors lagern und in der ersten und zweiten Lagerkammer aufgenommen sind, die in dem Gehäuse ausge­ bildet sind, mit einer ersten Dichtungseinrichtung, welche eine wendelförmige genutete dynamische Dichtung hat, die in der Nähe der Ansaugöffnung auf der zur Evaku­ ierpumpe gegenüberliegenden Seite der Ansaugöffnung und an einer Stelle zwischen der Ansaugöffnung und dem Motor angeordnet ist, mit einer zweiten Dichtungseinrichtung, die zwischen der ersten Dichtungseinrichtung und der Motorkammer angeordnet ist, mit einer dritten Dichtungs­ einrichtung, die zwischen der Evakuierpumpe und der zweiten Lagerkammer angeordnet ist, mit Zuführeinrichtun­ gen für Spülgas, die in der Nähe der zweiten Dichtungs­ einrichtung und in der Nähe der dritten Dichtungsein­ richtung vorgesehen sind, mit einer zweiten Förderöff­ nung, die in die Motorkammer mündet, mit einem Druckaus­ gleichsrohr, das eine Verbindung zwischen der zweiten Förderöffnung und der Förderöffnung herstellt, und mit einer dritten Förderöffnung und mit einer vierten Förder­ öffnung, die jeweils in der ersten Lagerkammer und der zweiten Lagerkammer vorgesehen sind.

Bei dieser Turbovakuumpumpe ist die zweite Dichtungs­ einrichtung vorzugsweise zwischen der ersten Dichtungs­ einrichtung und der Motorkammer in wenigstens zwei Teile unterteilt. Ferner kann die dritte Dichtungseinrichtung zwischen der Evakuierpumpe und der zweiten Lagerkammer in wenigstens zwei Teile unterteilt sein. Die Zuführkanäle für Spülgas sind dabei jeweils zwischen den benachbarten Teilen der zweiten Dichtungseinrichtung und zwischen den benachbarten Teilen der dritten Dichtungseinrichtung angeordnet.

Die erfindungsgemäße Turbovakuumpumpe kann bei hoher Drehzahl sicher arbeiten, weil der Rotor an seinen beiden axialen Endabschnitten durch entsprechende Lager abge­ stützt ist. Die Turbovakuumpumpe hat außerdem einen einfachen Aufbau, da nur ein Satz einer Evakuierpumpe verwendet wird. Dies ergibt niedrige Herstellungskosten. Die Turbovakuumpumpe hat eine Schraubengewindedichtung, die sich auf der zur Ansaugöffnung der Evakuierpumpe gegenüberliegenden Seite befindet. Der Durchmesser der Schraubengewindedichtung ist an der kleinsten Stelle größer als der Außendurchmesser des Laufrads der End­ stufe, so daß die in der Evakuierpumpe erzeugte fluiddy­ namische Axialkraft reduziert ist. Dadurch ist es mög­ lich, die Größe oder Kapazität der Axiallager zu ver­ ringern. Aus dem gleichen Grund haben die Kugel- oder Rollenlager, welche die Axialkraft ebenfalls aufnehmen, eine verlängerte Lebensdauer.

Anhand von Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 im Längsschnitt eine erste Ausführungsform einer Turbovakuumpumpe und

Fig. 2 im Längsschnitt eine zweite Ausführungsform einer Turbovakuumpumpe.

Die in Fig. 1 gezeigte Turbovakuumpumpe hat ein Gehäuse 1 mit einer Ansaugöffnung 2 und einer Förderöffnung 3. In dem Gehäuse 1 ist ein Rotor 4 aufgenommen. Der Rotor 4 ist an seinem einen Endabschnitt 4A durch eine Kombina­ tion aus einem aktiven magnetischen Radiallager 5 und einem aktiven magnetischen Axiallager 7 und an seinem anderen Endabschnitt 4B durch eine Kombination aus einem aktiven magnetischen Radiallager 6 und einem passiven magnetischen Axiallager 8 gelagert, welches einen Perma­ nentmagneten hat. Auf den axial außen liegenden Seiten der aktiven magnetischen Radiallager 5 und 6 ist jeweils ein Aufsetz- bzw. Endlager 15 bzw. 16 angeordnet.

Das aktive magnetische Radiallager 5, das aktive magneti­ sche Axiallager 7 und das Aufsetzlager 15 sind in einer ersten, in dem Gehäuse 1 ausgebildeten Lagerkammer 9 aufgenommen. In gleicher Weise sind das aktive magneti­ sche Radiallager 6, das passive magnetische Axiallager 8 und das Aufsetzlager 16 in einer zweiten, ebenfalls in dem Gehäuse 1 ausgebildeten Lagerkammer 10 installiert. Der Rotor 4 wird von einem Motor 13 angetrieben, der in einer in dem Gehäuse 1 ausgebildeten Motorkammer 12 angeordnet ist. In der Nähe der aktiven magnetischen Radiallager 5 und 6 sind Sensoren 17 und 18 für die radiale Position des Rotors 4 angeordnet, während in der Nähe des aktiven magnetischen Axiallagers 7 ein Sensor 19 für seine axiale Position vorgesehen ist.

In dem Gehäuse 1 ist zwischen der Ansaugöffnung 2 und der Förderöffnung 3 eine Evakuierpumpe 20 angeordnet. Die Evakuierpumpe 20 hat eine Zentrifugalverdichtungsstufe bzw. radiale Turboverdichterstufe 21 und eine Umfangs­ pumpenstufe bzw. Seitenkanalpumpenstufe 22, welche stromab von der Zentrifugalverdichtungsstufe 21 gesehen in Strömungsrichtung des Gases angeordnet ist. Die Zen­ trifugalverdichtungsstufe 21 hat eine Vielzahl von zen­ trifugalen Laufrädern bzw. radialen Laufrädern 21A, die an dem Rotor 4 sitzen, sowie einen zentrifugalen bzw. radialen Stator 21B, der stationär von dem Gehäuse 1 so gehalten ist, daß er die radialen Laufräder 21A um­ schließt. Die Seitenkanalpumpenstufe 22 hat eine Vielzahl von Seitenkanallaufrädern 22A, die an dem Rotor 4 sitzen, und einen Seitenkanalstator 22B, der stationär gehalten ist, so daß er die Seitenkanallaufräder 22A umschließt.

Auf der von der von der Förderöffnung 3 abgewandten Seite der Ansaugöffnung 2 ist eine erste Dichtungseinrichtung 25 vorgesehen. Die erste Dichtungseinrichtung 25 hat einen radial erweiterten Abschnitt 25A des Rotors 4 und eine Schraubengewindedichtung 25B, die an der Innenfläche des Gehäuses 1 so vorgesehen ist, daß sie dem radial erweiterten Abschnitt 25A des Rotors 4 gegenüberliegt. Das Schraubengewinde der Dichtung 25B ist in der Richtung ausgebildet, daß, wenn sich der Rotor dreht, ein Teil des durch die Ansaugöffnung 2 angesaugten Gases angesaugt und zur Motorkammer 12 durch das Schraubengewinde gefördert wird.

Der Durchmesser der Schraubengewindedichtung 25B ist an seiner kleinsten Stelle größer als der Außendurchmesser des abschließenden oder am stromabseitigen Ende befindli­ chen Laufrads der Evakuierpumpe 20. Bei dieser Anordnung ist es möglich, in einem bestimmten Ausmaß die Axial­ kraft, welche von der hydrodynamischen Kraft des Gases in der Evakuierpumpe 20 erzeugt wird, zu beseitigen. Das Schraubengewinde, welches die Schraubengewindedichtung 25B bildet, kann auf der äußeren Umfangsfläche des Rotors 4 ausgebildet sein, bei der gezeigten Ausführung befindet es sich jedoch an der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 1.

Die Ansaugöffnung 2, die Evakuierpumpe 20, die erste Dichtungseinrichtung 25 und der Motor 13 befinden sich alle innerhalb des axialen Bereichs zwischen dem Paar von aktiven magnetischen Radiallagern 5 und 6.

Die Motorkammer 12, welche den Motor 13 für den Antrieb des Rotors 4 aufnimmt, hat eine zweite Förderöffnung 26, welche mit der Förderöffnung 3 über ein Druckausgleichs­ rohr 27 in Verbindung steht. In die erste Lagerkammer 9 und in die zweite Lagerkammer 10 münden jeweils ein erster Zuführungskanal 28 und ein zweiter Zuführungskanal 29 für Spülgas. Über ein externes Zuführungsrohr 30 wird über die Zuführungskanäle 28 und 29 ein Inertgas, wie gasförmiger Stickstoff, zugeführt, der als Spülgas dient. Der Druck des auf diese Weise zugeführten Gases wird so festgelegt, daß das aus der Evakuierpumpe 20 und der ersten Dichtungseinrichtung 25 abgeführte Gas nicht in die Lagerkammern 9, 10 und die Motorkammer 12 strömt.

Zwischen der Motorkammer 12 und der zweiten Förderöffnung 26 ist eine zweite Dichtungseinrichtung 31 mit einer Labyrinthdichtung vorgesehen, so daß die Motorkammer 12 gegenüber den Pumpenstufen in dem Gehäuse abgedichtet ist. Zwischen der zweiten Lagerkammer 10 und der Förder­ öffnung 3 ist eine dritte Dichtungseinrichtung 32, die ebenfalls eine Labyrinthdichtung aufweist, vorgesehen, wodurch eine Abdichtung zwischen der zweiten Lagerkammer 10 und den Pumpenstufen im Gehäuse 1 geschaffen wird.

Wenn im Betrieb der Motor 13 anläuft und den Rotor 4 antreibt, startet dadurch die Evakuierpumpe 20, wodurch Gas durch die Ansaugöffnung 2 angesaugt und durch die radiale Verdichtungsstufe 21 und die Seitenkanalpumpen­ stufe 22 der Evakuierpumpe 20 fortschreitend verdichtet wird. Das Gas wird dann in die Atmosphäre über die För­ deröffnung 3 abgeführt. Die erste Dichtungseinrichtung 25 in Schraubengewindebauweise wirkt dann als eine Evakuier­ pumpe mit kleiner Kapazität, so daß ein Teil des durch die Ansaugöffnung 2 angesaugten Gases verdichtet und das verdichtete Gas durch die zweite Förderöffnung 26 und das Druckausgleichsrohr 27 gefördert wird. Das so geförderte Gas tritt in das verdichtete Gas in der Förderöffnung 3 ein und wird daraus abgeführt.

Wenn das durch die Ansaugöffnung 2 angesaugte Gas korro­ dierend wirkt, kann das Gas an dem Motor 13 und den Lagern zu einer Korrosion oder anderen Problemen führen, wenn das Gas in die Motorkammer 12 und in die erste Lagerkammer 9 bzw. zweite Lagerkammer 10 eintreten kann. Um zu verhindern, daß das korrodierend wirkende Gas in die erste Lagerkammer 9 und die zweite Lagerkammer 10 eintritt, wird ein Inertgas, wie gasförmiger Stickstoff, als Spülgas extern durch das Zuführungsrohr 30 und über den ersten Zuführkanal 28 und den zweiten Zuführkanal 29 für Spülgas eingeführt.

Das in die erste Lagerkammer 9 eingeführte Spülgas mischt sich in das Gas, das durch die erste Dichtungseinrichtung 25 gefördert worden ist, so daß es in die Förderöffnung 3 über den zweiten Förderkanal 26 und das Druckausgleichs­ rohr 27 eingeführt wird, während das in die zweite Lager­ kammer 10 strömende Spülgas durch die Förderöffnung 3 zusammen mit dem Gas abgeführt wird, das durch die Evaku­ ierpumpe 20 komprimiert worden ist. Die zweite Dichtungs­ einrichtung 31 und die dritte Dichtungseinrichtung 32 ermöglichen eine Verringerung der zugeführten Mengen­ ströme an Spülgas. Anstelle der für die Dichtungsein­ richtungen 31 und 32 verwendeten Labyrinthdichtungen, wie sie gezeigt sind, können auch andere Dichtungen, wie Schwimmringdichtungen, eingesetzt werden, die einen sehr kleinen Spalt bilden.

Wenn das abzupumpende Gas nicht korrosiv ist, führt ein Eintreten des Gases in die Motorkammer 12, die erste Lagerkammer 9 und die zweite Lagerkammer 10 nicht zu Problemen, da es zu keiner Korrosion des Motors 13 und der Lager kommen kann. In diesem Fall braucht kein Spül­ gas in die erste Lagerkammer 9 und die zweite Lagerkammer 10 geführt zu werden, so daß der erste Zuführkanal 28 und der zweite Zuführkanal 29 für Spülgas weggelassen werden können. Ebenfalls weggelassen werden können dann die zweite Dichtungseinrichtung 31 und die dritte Dichtungs­ einrichtung 32.

Der sich drehende Rotor 4 ist von den aktiven magneti­ schen Radiallagern 5 und 6 der gezeigten Ausführungsform horizontal gelagert und axial durch das aktive magneti­ sche Axiallager 7 und das passive magnetische Axiallager 8, das einen Permanentmagneten hat, entgegen der fluiddy­ namischen Axialkraft positioniert. Die aktiven magneti­ schen Radiallager 5 und 6 und das aktive magnetische Axiallager 7 werden jeweils entsprechend Steuersignalen reguliert, die von einer nicht gezeigten Steuereinrich­ tung aufgrund von Positionssignalen erzeugt werden, die von den Sensoren 17, 18 für die radiale Position und dem Sensor 19 für die axiale Position geliefert werden.

Die aktiven magnetischen Radiallager 5 und 6 und das magnetische Axiallager 7 können den Rotor 4 nicht mehr lagern, wenn die Zuführung elektrischer Energie aufhört, beispielsweise durch Stromausfall. In diesem Fall wird der Rotor 4 sicher durch die Aufsetzlager 15 und 16 gelagert. Die aktiven magnetischen Radiallager 5, 6 und das aktive magnetische Axiallager 7 können durch radiale Gaslager und ein axiales Gaslager jeweils ersetzt werden.

In der Vakuumpumpe mit dem beschriebenen Aufbau kann sich der Rotor 4 mit hoher Drehzahl problemlos drehen, weil er an beiden axialen Enden durch die Lagereinrichtungen stabil gehalten ist. Außerdem können die Aufsetzlager 15, 16 ohne Schwierigkeit erneuert werden, da sie sich an den äußeren axialen Enden des Rotors 4 befinden. Die Größe oder Kapazität des Axiallagers kann reduziert werden, weil die in der Evakuierpumpe 20 erzeugte fluiddynamische Axialkraft aufgrund der ersten Dichtungseinrichtung 25 in Schraubengewindebauweise reduziert ist.

Bei der in Fig. 2 gezeigten zweiten Ausführungsform einer Turbovakuumpumpe ist der Rotor 4 an beiden Endabschnitten 4A, 4B der Welle durch Kugel- oder Rollenlager 40, 41 gelagert. Diese Lager 40, 41 erfordern eine Ölschmierung. Es müssen deshalb geeignete Maßnahmen getroffen werden, um das Eintreten von Schmieröl in die Evakuierpumpe 20 zu unterbinden. Für diesen Zweck sind jeweils die zweite Dichtungseinrichtung 31 und die dritte Dichtungseinrich­ tung 32 in zwei Teile aufgeteilt, wobei der erste Zufüh­ rungskanal 28 und der zweite Zuführungskanal 29 für Spülgas so angeordnet sind, daß sie zwischen den beiden Teilen der zugeordneten Dichtungseinrichtung 31 bzw. 32 münden.

Das durch den ersten Zuführungskanal 28 zugeführte Spül­ gas zweigt sich parallel in die zwei Teile der zweiten Dichtungseinrichtung 31 auf. Ein Teil des Gases wird durch die zweite Förderöffnung 26 in die Förderöffnung 3 für komprimiertes Gas eingeführt und daraus abtranspor­ tiert. Der restliche Teil des Gases wird in die erste Lagerkammer 9 über die Motorkammer 12 eingeführt und durch eine dritte Abführöffnung 42, die in die erste Lagerkammer 9 mündet, und dann durch ein Abführrohr 44 abtransportiert. Das durch den zweiten Zuführungskanal 29 zugeführte Spülgas zweigt sich parallel in zwei Teile der unterteilten dritten Dichtungseinrichtung 32 auf. Ein Teil des Gases erreicht die Förderöffnung 3 für kompri­ miertes Gas, aus der es abgeführt wird. Der restliche Teil des Gases wird in die zweite Lagerkammer 10 einge­ führt und über eine vierte Abführöffnung 43, die in diese zweite Lagerkammer 10 mündet, und weiter über das erwähn­ te Abführrohr 44 abtransportiert.

Der beschriebene Dichtungsaufbau spielt eine doppelte Rolle. Einerseits verhindert er, daß Schmieröl in die Evakuierpumpe 20 gelangt. Andererseits unterbindet er, daß durch die Ansaugöffnung 2 angesaugtes Gas in die Motorkammer 12 und die erste und zweite Lagerkammer 9 bzw. 10 strömt. Zusätzlich können die Kugel- oder Rollen­ lager 40, 41 eine vergrößerte Lebensdauer haben, da die von der Evakuierpumpe 20 erzeugte fluiddynamische Axial­ kraft verringert ist. Der Rotor 4, der an seinen beiden Enden 4A, 4B gelagert ist, kann sich in sicherer Weise mit hoher Drehzahl drehen. Die Kugel- oder Rollenlager 40, 41 an den beiden Enden 4A, 4B des Rotors 4 können leicht ausgetauscht werden, wie dies bei der anhand von Fig. 1 beschriebenen ersten Ausführungsform der Fall ist.

Bei der ersten und der zweiten Ausführungsform ist die Evakuierpumpe 20 aus Radial- und Seitenkanalstufen zu­ sammengesetzt. Die Evakuierpumpe der Turbovakuumpumpe gemäß der Erfindung kann jedoch auch aus anderen Arten von Turbopumpenelementen oder -stufen, beispielsweise aus einer axialen Stufe, einer Schraubenstufe usw. zusammen­ gesetzt sein.

Claims (15)

1. Turbovakuumpumpe

• - mit einem Gehäuse (1), das mit einer Ansaugöffnung (2) und einer Förderöffnung (3) versehen ist,
• - mit einem in dem Gehäuse (1) gelagerten Rotor (4),
• - mit einer in dem Gehäuse (1) aufgenommenen und von dem Rotor (4) getragenen Evakuierpumpe (20) zum Komprimieren eines durch die Ansaugöffnung (2) angesaugten Gase und zum Abführen des komprimierten Gases durch die Förderöffnung (3) und
• - mit einem von dem Rotor (4) getragenen Motor (13) für den Antrieb der Evakuierpumpe (20),
• gekennzeichnet
• - durch Lagereinrichtungen (5, 6, 7, 8, 15, 16) zum Lagern beider axialer Endabschnitte (4A, 4B) des Rotors (4) in dem Gehäuse (1) und
• - durch eine wenigstens eine schraubenförmige Nut aufweisende dynamische erste Dichtungseinrichtung (25), die in der Nähe der Ansaugöffnung (2) auf ihrer von der Evakuierpumpe (20) abgewandten Seite vorgesehen ist.

2. Turbovakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Lagereinrichtun­ gen einen ersten Teil für die Lagerung des einen axialen Endes (4A) des Rotors (4) und einen zweiten Teil für eine Lagerung des anderen axialen Endes (4B) des Rotors (4) aufweisen, wobei der erste Teil der Lagereinrichtungen ein aktives magnetisches Radial­ lager (5) und ein aktives magnetisches Axiallager (7) und der zweite Teil der Lagereinrichtungen ein akti­ ves magnetisches Radiallager (6) und ein passives magnetisches Axiallager (8) aufweisen.

3. Turbovakuumpumpe nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der erste Teil der Lagereinrichtungen ein radiales Gaslager und ein axiales Gaslager und der zweite Teil der Lagerein­ richtung ein radiales Gaslager und ein passives magnetisches Axiallager aufweisen.

4. Turbovakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Dichtungseinrichtung (25) zwischen der Ansaug­ öffnung (2) und dem Motor (13) angeordnet ist.

5. Turbovakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugöffnung (2), die Evakuierpumpe (20), die För­ deröffnung (3), die erste Dichtungseinrichtung (25) und der Motor (13) zwischen dem ersten und zweiten Teil der Lagereinrichtungen angeordnet sind.

6. Turbovakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, deren Evakuierpumpe (20) eine Vielzahl von Laufrad­ stufen aufweist, dadurch gekennzeich­ net, daß die die erste Dichtungseinrichtung (25) bildende Schraubengewindedichtung einen Durchmesser hat, der an der kleinsten Stelle größer als der Außendurchmesser der Endstufe der Laufräder der Evakuierpumpe (20) ist.

7. Turbovakuumpumpe nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (13) für den Antrieb der Evakuierpumpe (20) in einer Motorkammer (12) in dem Gehäuse (1) aufge­ nommen ist und daß die Motorkammer (12) eine zweite Förderöffnung (26) hat, die über ein Druckausgleichs­ rohr (27) mit der Förderöffnung (3) für das kompri­ mierte Gas verbunden ist.

8. Turbovakuumpumpe nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil der Lagereinrichtungen in einer ersten Lagerkammer (9) in dem einen axialen Endabschnitt des Gehäuses (1) und ihr zweiter Teil in einer zweiten Lagerkammer (10) in dem anderen axialen Endabschnitt des Gehäuses (1) aufgenommen sind.

9. Turbovakuumpumpe nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den magnetischen Lagereinrichtungen Aufsetzlagereinrichtungen (15, 16) zum Lagern der beiden axialen Endabschnitte (4A, 4B) des Rotors (4) in dem Gehäuse (1) vorgesehen sind.

10. Turbovakuumpumpe nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die erste und in die zweite Lagerkammer (9, 10) jeweils ein Zuführkanal (28, 29) für Spülgas mündet.

11. Turbovakuumpumpe nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten Dichtungseinrichtung (25) und der Motorkammer (12) eine zweite Dichtungseinrichtung (31) vorgesehen ist.

12. Turbovakuumpumpe nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lagerung der beiden axialen Enden (4A, 4B) des Rotors (4) in den Lagerkammern (9, 10) ein erstes bzw. ein zweites Kugel- oder Rollenlager (40, 41) aufgenommen ist.

13. Turbovakuumpumpe nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Evakuierpumpe (20) und der zweiten Lagerkammer (10) auf ihrer der Förderöffnung (3) zugeordneten Seite eine dritte Dichtungseinrichtung (32) angeordnet ist und daß die Zuführkanäle (28, 29) für Spülgas in der Nähe der zweiten Dichtungsein­ richtung (31) und in der Nähe der dritten Dichtungs­ einrichtung (32) vorgesehen sind.

14. Turbovakuumpumpe nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Förderöffnung (42) und eine vierte För­ deröffnung (43) vorgesehen sind, von denen die eine (42) in die erste Lagerkammer (9) und die andere (43) in die zweite Lagerkammer (10) mündet.

15. Turbovakuumpumpe nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Dich­ tungseinrichtung (31) zwischen der ersten Dichtungs­ einrichtung (25) und der Motorkammer (12) in wenig­ stens zwei Teile unterteilt ist und daß die dritte Dichtungseinrichtung (32) zwischen der Evakuierpumpe (20) und der zweiten Lagerkammer (10) in wenigstens zwei Teile unterteilt ist, und daß die Zuführkanäle (28, 29) für Spülgas zwischen den benachbarten Teilen der zweiten Dichtungseinrichtung (31) bzw. zwischen den benachbarten Teilen der dritten Dichtungsein­ richtung (32) angeordnet sind.