EP0711384B1 - Zweistufige drehschiebervakuumpumpe - Google Patents

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Publication number
EP0711384B1
EP0711384B1 EP94925379A EP94925379A EP0711384B1 EP 0711384 B1 EP0711384 B1 EP 0711384B1 EP 94925379 A EP94925379 A EP 94925379A EP 94925379 A EP94925379 A EP 94925379A EP 0711384 B1 EP0711384 B1 EP 0711384B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
bearing
pump according
pump
armature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP94925379A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0711384A1 (de
Inventor
Lutz Arndt
Peter Müller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Original Assignee
Leybold AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leybold AG filed Critical Leybold AG
Publication of EP0711384A1 publication Critical patent/EP0711384A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0711384B1 publication Critical patent/EP0711384B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C23/00—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/08—Rotary pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C23/00—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C23/001—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids of similar working principle

Definitions

  • the invention relates to a rotary vane vacuum pump with a high vacuum stage, with a fore vacuum stage, with a substantially cylindrical rotor which has bearing and armature sections, a bearing section being located between two armature sections and the armature sections being equipped with slide slots, and with an approximately cup-shaped one Housing which encloses the scooping spaces and the bottom part of which is designed as a bearing piece with a passage for a rotor drive.
  • High vacuum pumps require extremely precise manufacture of the individual components that produce the gas. If, for example, in a rotary vane vacuum pump, the gaps between the slides and the associated slide slots in the rotor, the gaps in the area of the anchor systems or - in the case of a two-stage rotary vane vacuum pump - the gaps in the sealing area between the high-vacuum stage and the fore-vacuum stage, flows that are opposite to the desired direction of flow occur (Backflows) that significantly impair the pump properties - pumping speed, compression, final pressure behavior, etc.
  • Backflows Backflows
  • a filler must be used again after milling the slide slots for the purpose of producing an operational rotor at the level of the central bearing section, so that the tight mutual separation of the two stages of the vacuum pump is ensured.
  • the manufacture of a rotor of this type is complex. Milling the slide slots is only possible with limited tolerance because of the need to use a milling disk with a relatively large diameter.
  • the present invention has for its object to provide a two-stage rotary vane vacuum pump of the type mentioned, which can be manufactured more easily and with greater precision.
  • each slide slot can be milled into the rotor cylinder from its associated end face.
  • the production of a slot section that has to be filled in again afterwards is no longer necessary. Milling disks with much smaller radii can be used, which means that much smaller tolerances of the slot dimensions can be achieved. This not only improves the pump properties; the slide assembly is also easier since both slots are accessible from their respective end faces.
  • the pump 1 shown essentially comprises the modules housing 2, rotor 3 and drive motor 4.
  • the housing 2 has essentially the shape of a pot with an outer wall 5, with the cover 6, with an inner part 7 with the scooping spaces 8, 9 and the bearing bore 11, with the end plate 12 and the bearing piece 13, which the scooping spaces 8, Complete at the front.
  • the axis of the bearing bore 11 is designated 14. Eccentric to this are the axes 15 and 16 of the scooping spaces 8, 9.
  • two oil eyes 18, 19 are provided in the cover 6. Oil filler and oil drain ports are not shown.
  • the anchor sections 21, 22 are equipped with slots 25, 26 for slides 27, 28. These are each milled from the associated end face of the rotor, so that exact slot dimensions can be achieved in a simple manner.
  • the bearing section 23 lies between the armature sections 21, 22.
  • the bearing section 23 and the bearing bore 11 form the only bearing of the rotor. This bearing must be of sufficient axial length to prevent the rotor from wobbling.
  • the length of the bearing is expediently chosen so that when the rotor 3 is tilted to the maximum possible, the rotor 3 is still floating due to the bearing play in the bearing bore 11, that is to say that it does not start simultaneously on its two end faces.
  • the armature section 22 and the associated scooping space 9 are longer than the armature section 21 with the scooping space 8.
  • the armature section 22 and scooping space 9 form the high vacuum stage.
  • the inlet of the high vacuum stage 9, 22 is connected to the intake manifold 30.
  • the outlet of the high vacuum stage 9, 22 and the inlet of the fore vacuum stage 8, 21 are connected via the housing bore 31 to their axis 32, which extends parallel to the axes 15, 16 of the scooping spaces 8, 9.
  • the outlet of the forevacuum stage 8, 21 opens into the oil space 17, which comprises the oil sump 20. There, the oil-containing gases calm down and leave the pump 1 through the outlet port 33.
  • the housing 2 of the pump is also expediently constructed from as few parts as possible. At least the wall sections 5, 7 comprising the two scooping spaces 8, 9 and the oil space 17 should be formed in one piece.
  • the bearing piece 13 is equipped with a bore 35 for a rotor drive. This can be the shaft 36 of the drive motor 4 directly.
  • a coupling piece 37 is provided between the free end face of the drive shaft 4 and the rotor 3.
  • the coupling of the rotor 3 with the coupling piece 37 and the coupling piece 37 with the drive shaft 36 takes place in a form-fitting manner via projections and corresponding recesses.
  • the rotor 3 is equipped on its end face facing the coupling piece 37 with an elongated recess 38 which extends perpendicular to the slide slot 26 (see also FIG. 2).
  • the coupling piece 37 engages in the recess 38.
  • the projection 39 of the coupling piece 37 is in turn equipped with the recess 41 which engages around the slide 28.
  • a corresponding connection exists between the drive shaft 36 with its elongated recess 42 and the coupling piece 37 with the corresponding projection 43.
  • FIG. 3 shows a further solution in which the drive-side end face of the rotor 3 is equipped with a shoulder 44 with a reduced diameter. This creates a slot in addition to the space occupied by the slide, into which an elongated projection on the coupling piece 37 or on the shaft 36 can engage.
  • the high vacuum stage 9, 22 should have a higher pumping speed than the fore-vacuum stage.
  • the axial length of the high vacuum stage must be greater than the length of the fore vacuum stage, for example at least twice as long.
  • the arrangement of the high-vacuum stage on the drive side has the advantage that only the short forevacuum stage is flying is supported while the relatively long high vacuum stage is supported in the coupling piece 37 or - if this is not present - in the shaft 36.
  • the pump of Figure 1 is finally equipped with an oil pump.
  • This consists of the scooping chamber 45, which is let into the bearing piece 13 from the motor side, with the eccentric 46 rotating therein.
  • the eccentric is connected to a locking slide 47 which is under the pressure of the spiral spring 48.
  • the inlet of the oil pump 45, 46 is connected to the oil sump 20 via a bore 51. All points of the pump 1 that require oil are connected to the outlet of the oil pump 45, 46.
  • a bore 51 ' is shown which opens into the bearing section 11 in the inner part 7 of the pump 1 via a transverse bore 51 "and supplies the bearing located there with lubricating oil.
  • the eccentric 46 of the oil pump is part of the coupling piece 37. It is either fixed or positively connected to the coupling piece 37 - axially displaceably arranged on the projection 42.
  • the solution described provides the option of dispensing with a separate pump-side mounting of the motor shaft 36.
  • the bearing piece 13 and - if present - the coupling piece 37 can take over this function.
  • the end face shown is provided with a central blind bore 49, in which the compression spring 50 is located.
  • the compression spring 50 is supported on the projection 43 of the coupling piece 37 and in the blind bore 49 and generates opposing forces on the shaft 37 (contact forces for the shaft bearing, not shown) 36) and the coupling piece 37.
  • these forces also have an effect on the rotor 3, the fore-vacuum end of which is thus pressed against the end plate 12.
  • This force reduces the gap between the rotor end face and the end plate 12 due to the play, so that a significant improvement in the compression capacity and thus a better final pressure can be achieved.
  • This advantage of tightness in the area of the fore-vacuum stage arises independently of the existing tolerances and can therefore be achieved without any particular increase in the production outlay.
  • the coupling piece 37 also forms the running surface for a sealing ring 55, which is located in an annular recess 56 in the bearing piece 13, on the side of the bearing piece 13 facing the suction chamber 9. If the rotor 3 is directly coupled to the drive shaft 36, then can the bearing piece 13 be equipped with a further - motor-side - recess for a sealing ring. Finally, the bearing piece 13 also has the function of supporting the pump 1 via the foot 57 screwed onto the bearing piece 13.
  • the bearing piece 13 is equipped on its side facing the engine 4 with a circular recess 58 in which a disk 59 is located. This is held in position by the housing 61 of the drive motor 4. It is equipped with a central bore 62 which is penetrated by the shaft 36 of the drive motor 4. The shaft 36 forms the running surface for a second shaft sealing ring 63, which is located in a recess 64 on the motor side of the disk 59.
  • the disc 59 has the task of limiting the scooping space 45 of the oil pump 45, 46.
  • the disk 59 - alone or together with the bearing piece 13 - can also form the only pump-side bearing of the motor shaft 36.
  • the shaft 36 of the drive motor 4 is directly coupled to the rotor 3.
  • the cover plate 59 can be omitted, there are two recesses 56 with seals 55.
  • a cam 40 arranged on the shaft side engages in the recess 38 of the rotor 3.
  • the oil pump 45, 46 is located in the fore-vacuum end plate 12, which is used for accommodation the scoop chamber 45 of the oil pump is equipped with a cover 52.
  • the eccentric 46 of the oil pump is driven by projections or cams 53 on the fore-vacuum side of the rotor 3 (see also FIG. 4).
  • the oil pump 45, 46 is connected to the oil sump 20 via the bore 51. Channels connected to the outlet of the oil pump 45, 46 and leading to locations in the pump 1 to be supplied with oil are not shown.
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment for the rotor 3.
  • the bearing section 23 and the armature section 21 of the fore-vacuum stage 8, 21 have a smaller diameter than the armature section 22 of the high-vacuum stage 9, 22 in order to keep the frictional forces small in these areas.
  • the diameter of the scooping chamber 8 and the bearing bore 11 must also be reduced.
  • the exemplary embodiments shown consist of a minimum of individual parts. This is achieved in that some components have multiple functions.
  • the pump according to the invention is thereby easier to manufacture and therefore less expensive.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drehschiebervakuumpumpe (1) mit einer Hochvakuumstufe (9, 22), mit einer Vorvakuumstufe (8, 21), mit einem im wesentlichen zylindrischen Rotor (3), der Lager- und Ankerabschnitte (11 bzw. 21, 22) aufweist, wobei sich ein Lagerabschnitt (11) zwischen zwei Ankerabschnitten (21, 22) befindet und die Ankerabschnitte (21, 22) mit Schieberschlitzen (25, 26) ausgerüstet sind, und mit einem etwa topfförmigen Gehäuse (2), in dem sich die Schöpfräume (8, 9) befinden und dessen Bodenteil als Lagerstück (13) mit einem Durchtritt (35) für den Rotorantrieb ausgebildet ist; um eine einfache Herstellung zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, daß der betriebsfähige Rotor (3) einteilig ist, daß beide Ankerabschnitte (21, 22) des Rotors (3) stirnseitig angeordnet sind, daß der zwischen den Ankerabschnitten (21, 22) befindliche Lagerabschnitt (11) der einzige Lagerabschnitt ist und daß beide Schieberschlitze (25, 26) von ihrer jeweiligen Stirnseite her offen sind.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehschiebervakuumpumpe mit einer Hochvakuumstufe, mit einer Vorvakuumstufe, mit einem im wesentlichen zylindrischen Rotor, der Lager- und Ankerabschnitte aufweist, wobei sich ein Lagerabschnitt zwischen zwei Ankerabschnitten befindet und die Ankerabschnitte mit Schieberschlitzen ausgerüstet sind, und mit einem etwa topfförmigen Gehäuse, das die Schöpfräume umschließt und dessen Bodenteil als Lagerstück mit einem Durchtritt für einen Rotorantrieb ausgebildet ist.
  • Hochvakuumpumpen erfordern eine äußerst präzise Fertigung der einzelnen, die Gasförderung bewirkenden Bauteile. Sind beispielsweise bei einer Drehschiebervakuumpumpe die Spalte zwischen den Schiebern und den zugehörigen Schieberschlitzen im Rotor, die Spalte im Bereich der Ankeranlagen oder - bei einer zweistufigen Drehschiebervakuumpumpe - die Spalte im Abdichtungsbereich zwischen der Hochvakuumstufe und der Vorvakuumstufe zu groß, dann treten der gewünschten Förderrichtung entgegengerichtete Strömungen (Rückströmungen) auf, die die Pumpeigenschaften - Saugvermögen, Kompression, Enddruckverhalten usw. - maßgeblich beeinträchtigen.
  • Aus der DE-A-2354039 (Figur 3) ist eine zweistufige Drehschiebervakuumpumpe der eingangs erwähnten Art bekannt. Neben dem zwischen den Ankerabschnitten befindlichen Lagerabschnitt weist der Rotor auf einer seiner beiden Stirnseiten - auf der Seite der Vorvakuumstufe - noch einen weiteren Lagerabschnitt auf. Beide Schieberschlitze müssen deshalb von der anderen Stirnseite her - der Hochvakuumseite - in den Rotor gefräst werden. Nachteilig daran ist, daß dazu eine Frässcheibe mit einem relativ großen Radius - größer als die Summe aus den Längen beider Schieber und der Länge des mittleren Lagerabschnittes - verwendet werden muß. Außerdem muß nach dem Fräsen der Schieberschlitze zum Zwecke der Herstellung eines betriebsfähigen Rotors in Höhe des mittleren Lagerabschnittes wieder ein Füllstück eingesetzt werden, damit die dichte gegenseitige Trennung der beiden Stufen der Vakuumpumpe sichergestellt ist. Die Herstellung eines Rotors dieser Art ist aufwendig. Das Einfräsen der Schieberschlitze ist wegen der Notwendigkeit, eine Frässcheibe mit relativ großem Durchmesser verwenden zu müssen, nur mit begrenzter Toleranz möglich.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zweistufige Drehschiebervakuumpumpe der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die einfacher und mit größerer Präzision hergestellt werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche gelöst. Dadurch, daß es nicht mehr nötig ist, einen zweiten Lagerabschnitt auf einer der beiden Stirnseiten des Rotors vorzusehen, kann jeder Schieberschlitz von seiner zugehörigen Stirnseite her in den Rotorzylinder gefräst werden. Die Herstellung eines Schlitzabschnittes, der nachträglich wieder verfüllt werden muß, ist nicht mehr erforderlich. Frässcheiben mit wesentlich kleineren Radien können eingesetzt und damit wesentlich kleinere Toleranzen der Schlitzabmessungen erzielt werden. Dadurch werden nicht nur die Pumpeigenschaften verbessert; auch die Schiebermontage ist einfacher, da beide Schlitze von ihrer jeweiligen Stirnseite her zugänglich sind.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von in den Figuren 1 bis 5 erläutert werden. Es zeigen:
    • Figur 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel für eine Drehschiebervakuumpumpe nach der Erfindung,
    • Figur 2 einen Rotor nach der Erfindung,
    • Figur 3 die hochvakuumseitige Stirnseite des Rotors mit Vorsprüngen,
    • Figur 4 die vorvakuumseitige Stirnseite des Rotors mit Vorsprüngen,
    • Figur 5 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Pumpe nach der Erfindung und
    • Figur 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Rotor nach der Erfindung.
  • Die dargestellte Pumpe 1 umfaßt im wesentlichen die Baugruppen Gehäuse 2, Rotor 3 und Antriebsmotor 4.
  • Das Gehäuse 2 hat im wesentlichen die Form eines Topfes mit einer äußeren Wandung 5, mit dem Deckel 6, mit einem Innenteil 7 mit den Schöpfräumen 8,9 sowie der Lagerbohrung 11, mit der Endscheibe 12 und dem Lagerstück 13, welche die Schöpfräume 8, 9 stirnseitig abschließen. Die Achse der Lagerbohrung 11 ist mit 14 bezeichnet. Exzentrisch dazu liegen die Achsen 15 und 16 der Schöpfräume 8, 9. Zwischen äußerer Wandung 5 und Innenteil 7 befindet sich der Ölraum 17, der während des Betriebs der Pumpe teilweise mit Öl gefüllt ist. Zur Kontrolle des Ölstandes sind im Deckel 6 zwei Ölaugen 18, 19 (maximaler, minimaler Ölstand) vorgesehen. Öleinfüll- und Ölablaßstutzen sind nicht dargestellt.
  • Innerhalb des Innenteils 7 befindet sich der Rotor 3, der in den Figuren 2 und 3 nochmals dargestellt ist. Er ist einteilig ausgebildet und weist zwei stirnseitig angeordnete Ankerabschnitte 21, 22 und einen zwischen den Ankerabschnitten 21, 22 befindlichen Lagerabschnitt 23 auf. Lagerabschnitt 23 und die Ankerabschnitte 21, 22 haben einen identischen Durchmesser. Die Ankerabschnitte 21, 22 sind mit Schlitzen 25, 26 für Schieber 27, 28 ausgerüstet. Diese sind jeweils von der zugehörigen Stirnseite des Rotors her eingefräst, so daß in einfacher Weise exakte Schlitzabmessungen erreicht werden können. Der Lagerabschnitt 23 liegt zwischen den Ankerabschnitten 21, 22. Lagerabschnitt 23 und Lagerbohrung 11 bilden die einzige Lagerung des Rotors. Diese Lagerung muß eine ausreichende axiale Länge haben, damit ein Taumeln des Rotors vermieden wird. Die Länge der Lagerung ist zweckmäßig so zu wählen, daß bei maximal möglicher Schrägstellung des Rotors 3 aufgrund des Lagerspiels in der Lagerbohrung 11 der Rotor 3 immer noch schwimmt, d.h., daß er nicht gleichzeitig an seinen beiden Stirnseiten anläuft.
  • Der Ankerabschnitt 22 und der zugehörige Schöpfraum 9 sind länger ausgebildet als der Ankerabschnitt 21 mit dem Schöpfraum 8. Ankerabschnitt 22 und Schöpfraum 9 bilden die Hochvakuumstufe. Während des Betriebs steht der Einlaß der Hochvakuumstufe 9, 22 mit dem Ansaugstutzen 30 in Verbindung. Der Auslaß der Hochvakuumstufe 9, 22 und der Einlaß der Vorvakuumstufe 8, 21 stehen über die Gehäusebohrung 31 mit ihrer Achse 32 in Verbindung, die sich parallel zu den Achsen 15, 16 der Schöpfräume 8,9 erstreckt. Der Auslaß der Vorvakuumstufe 8, 21 mündet in den Ölraum 17, der den Ölsumpf 20 umfaßt. Dort beruhigen sich die Ölhaltigen Gase und verlassen die Pumpe 1 durch den Auslaßstutzen 33. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Einlaß- und Auslaß-Öffnungen der beiden Pumpenstufen in Fig. 1 nicht dargestellt. Das Gehäuse 2 der Pumpe ist zweckmäßig ebenfalls aus möglichst wenig Teilen aufgebaut. Zumindest die die beiden Schöpfräume 8, 9 und den Ölraum 17 umfassenden Wandungsabschnitte 5, 7 sollten einstückig ausgebildet sein.
  • Koaxial mit der Achse 14 der Lagerbohrung 11 ist das Lagerstück 13 mit einer Bohrung 35 für einen Rotorantrieb ausgerüstet. Dieses kann unmittelbar die Welle 36 des Antriebsmotors 4 sein. Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen der freien Stirnseite der Antriebswelle 4 und dem Rotor 3 ein Kupplungsstück 37 vorgesehen. Die Kupplung des Rotors 3 mit dem Kupplungsstück 37 sowie des Kupplungsstückes 37 mit der Antriebswelle 36 erfolgt formschlüssig über Vorsprünge und korrespondierende Aussparungen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Rotor 3 auf seiner dem Kupplungsstück 37 zugewandten Stirnseite mit einer länglichen Aussparung 38 ausgerüstet, die sich senkrecht zum Schieberschlitz 26 erstreckt (siehe auch Fig. 2). Mit einem länglichen Vorsprung 39 greift das Kupplungsstück 37 in die Aussparung 38 ein. Der Vorsprung 39 des Kupplungsstückes 37 ist seinerseits mit der Aussparung 41 ausgerüstet, welche den Schieber 28 umgreift. Eine entsprechende Verbindung besteht zwischen der Antriebswelle 36 mit ihrer länglichen Aussparung 42 und dem Kupplungsstück 37 mit dem korrespondierenden Vorsprung 43.
  • Die Aussparungen 38, 42 und die Vorsprünge 39, 43 können auch vertauscht sein. Figur 3 zeigt eine weitere Lösung, bei der die antriebsseitige Stirnseite des Rotors 3 mit einem im Durchmesser reduzierten Ansatz 44 ausgerüstet ist. Dadurch entsteht neben dem vom Schieber eingenommenen Raum ein Schlitz, in den ein länglicher Vorsprung am Kupplungsstück 37 oder an der Welle 36 eingreifen kann.
  • Bei vielen, insbesondere größeren zweistufigen Vakuumpumpen soll die Hochvakuumstufe 9, 22 ein größeres Saugvermögen als die Vorvakuumstufe haben. Um dieses bei identischem Durchmesser der Ankerabschnitte erreichen zu können, ist muß die axiale Länge der Hochvakuumstufe größer als die Länge der Vorvakuumstufe sein, z.B. mindestens doppelt so groß. Durch die antriebsseitige Anordnung der Hochvakuumstufe ergibt sich der Vorteil, daß nur die kurze Vorvakuumstufe fliegend gelagert ist, während sich die relativ lange Hochvakuumstufe im Kupplungsstück 37 bzw. - wenn dieses nicht vorhanden ist - in der Welle 36 abstützt.
  • Die Pumpe nach Figur 1 ist schließlich noch mit einer Ölpumpe ausgerüstet. Diese besteht aus dem in das Lagerstück 13 von der Motorseite her eingelassenen Schöpfraum 45 mit dem darin rotierenden Exzenter 46. Dem Exzenter liegt ein Sperrschieber 47 an, der unter dem Druck der Spiralfeder 48 steht.
  • Über eine Bohrung 51 steht der Einlaß der Ölpumpe 45, 46 mit dem Ölsumpf 20 in Verbindung. Alle Stellen der Pumpe 1, die Öl benötigen, stehen mit dem Auslaß der Ölpumpe 45, 46 in Verbindung. Als Beispiel ist eine Bohrung 51' dargestellt, die über eine Querbohrung 51" in den Lagerabschnitt 11 im Innenteil 7 der Pumpe 1 mündet und die dort befindliche Lagerung mit Schmieröl versorgt.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist der Exzenter 46 der Ölpumpe Bestandteil des Kupplungsstückes 37. Er ist entweder fest oder formschlüssig - axial verschieblich auf dem Vorsprung 42 angeordnet - mit dem Kupplungsstück 37 verbunden. Insgesamt bildet die beschriebene Lösung die Möglichkeit auf eine separate pumpenseitige Lagerung der Motorwelle 36 zu verzichten. Das Lagerstück 13 und - falls vorhanden - das Kupplungsstück 37 können diese Funktion übernehmen. Darüberhinaus besteht die Möglichkeit, im Bereich der dargestellten Stirnseite der Welle 36 Lageranstellkräfte für das im Bereich der nicht dargestellten Stirnseite der Welle 36 vorhandene Lager zu erzeugen. Dazu ist die dargestellte Stirnseite mit einer zentralen Sackbohrung 49 versehen, in der sich die Druckfeder 50 befindet. Die Druckfeder 50 stützt sich auf dem Vorsprung 43 des Kupplungsstückes 37 sowie in der Sackbohrung 49 ab und erzeugt einander entgegengerichtete Kräfte auf die Welle 37 (Anstellkräfte für das nicht dargestellte Lager der Welle 36) und das Kupplungsstück 37. Insbesondere bei axial verschieblichem Exzenter 46 wirken sich diese Kräfte auch auf den Rotor 3 aus, dessen vorvakuumseitige Stirnseite damit gegen die Endscheibe 12 gedrückt wird. Diese Kraft reduziert den aufgrund des Spiels vorhandenen Spalt zwischen Rotorstirnseite und Endscheibe 12, so daß eine maßgebliche Verbesserung des Kompressionsvermögens und damit ein besserer Enddruck erzielt werden können. Dieser Vorteil der Dichtheit im Bereich der Vorvakuumstufe ergibt sich unabhängig von den vorhandenen Toleranzen und kann deshalb ohne besondere Erhöhung des Fertigungsaufwandes erzielt werden.
  • Das Kupplungsstück 37 bildet außerdem noch die Lauffläche für einen Dichtring 55, der sich in einer ringförmigen Aussparung 56 im Lagerstück 13 befindet, und zwar auf der dem Schöpfraum 9 zugewandten Seite des Lagerstücks 13. Ist der Rotor 3 unmittelbar mit der Antriebswelle 36 gekoppelt, dann kann das Lagerstück 13 mit einer weiteren - motorseitigen - Aussparung für einen Dichtring ausgerüstet sein. Schließlich hat das Lagerstück 13 noch die Funktion, die Pumpe 1 über den am Lagerstück 13 angeschraubten Fuß 57 abzustützen.
  • Beim dargestellten Ausführungsbeispiel mit der Ölpumpe 45, 46 ist das Lagerstück 13 auf seiner dem Motor 4 zugewandten Seite mit einer kreisförmigen Aussparung 58 ausgerüstet, in der sich eine Scheibe 59 befindet. Diese wird vom Gehäuse 61 des Antriebsmotors 4 in ihrer Position gehalten. Sie ist mit einer zentralen Bohrung 62 ausgerüstet, die von der Welle 36 des Antriebsmotors 4 durchsetzt ist. Die Welle 36 bildet die Lauffläche für einen zweiten Wellendichtring 63, der sich in einer motorseitigen Aussparung 64 der Scheibe 59 befindet. Außerdem hat die Scheibe 59 die Aufgabe, den Schöpfraum 45 der Ölpumpe 45, 46 zu begrenzen. Schließlich kann die Scheibe 59 - allein oder zusammen mit dem Lagerstück 13 - ebenfalls die einzige pumpenseitige Lagerung der Motorwelle 36 bilden.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 5 ist die Welle 36 des Antriebsmotors 4 unmittelbar mit dem Rotor 3 gekoppelt. Im Lagerstück 13 befinden sich, da die Deckelscheibe 59 entfallen kann, zwei Aussparungen 56 mit Dichtungen 55. Ein wellenseitig angeordneter Nocken 40 greift in die Aussparung 38 des Rotors 3. Die Ölpumpe 45, 46 befindet sich in der vorvakuumseitigen Endscheibe 12, die zur Unterbringung des Schöpfraumes 45 der Ölpumpe mit einem Deckel 52 ausgerüstet ist. Mit Vorsprüngen oder Nocken 53 an der vorvakuumseitigen Stirnseite des Rotors 3 (siehe auch Fig. 4) erfolgt der Antrieb des Exzenters 46 der Ölpumpe. Über die Bohrung 51 steht die Ölpumpe 45, 46 mit dem Ölsumpf 20 in Verbindung. Mit dem Auslaß der Ölpumpe 45, 46 verbundene, zu mit Öl zu versorgenden Stellen in der Pumpe 1 führende Kanäle sind nicht dargestellt.
  • Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für den Rotor 3. Lagerabschnitt 23 und Ankerabschnitt 21 der Vorvakuumstufe 8, 21 haben einen gegenüber dem Ankerabschnitt 22 der Hochvakuumstufe 9, 22 verkleinerten Durchmesser, um die Reibungskräfte in diesen Bereichen klein zu halten. Bei einer (nicht dargestellten) Pumpe 1, in die ein Rotor 3 dieser Art eingesetzt wird, müssen die Durchmesser des Schöpfraumes 8 und der Lagerbohrung 11 ebenfalls reduziert sein.
  • Weitere Unterschiede des Rotors 3 nach Figur 6 gegenüber dem Rotor 3 nach Figur 2 sind:
    • Die Aussparungen 38 in der freien Stirnseite des Ankerabschnittes 22 der Hochvakuumstufe 9, 22 haben die Form von Sackbohrungen. Entsprechend müssen die Vorsprünge 39 am Kupplungsstück 37 stiftförmig sein (nicht dargestellt).
    • Der Lagerabschnitt 23 ist mit einer umlaufenden Nut 70 versehen, die sich etwa in Höhe der Mündung der Querbohrung 11 (vgl. Figur 1) befindet. Eine ausreichende Schmiermittelversorgung der Lagerung ist dadurch sichergestellt.
    • Der Ankerabschnitt 21 der Vorvakuumstufe ist mit einer Längsbohrung 71 ausgerüstet, die von seiner Stirnseite ausgeht und mit einer Querbohrung 72 in Verbindung steht. Die Mündung 73 der Querbohrung 72 befindet sich in Höhe der Nut 70 und damit auch im Bereich der Mündung der gehäuseseitigen Querbohrung 51". Über die Bohrungen 71, 72 erfolgt die Schmierung des Spaltes zwischen der Stirnseite des Ankerabschnittes 21 und dem Lagerdeckel 12.
  • Die dargestellten Ausführungsbeispiele bestehen aus einem Minimum an Einzelteilen. Dieses wird dadurch erreicht, daß einige Bauteile mehrere Funktionen haben. Die erfindungsgemäße Pumpe wird dadurch einfacher herstellbar und somit kostengünstiger.

Claims (21)

  1. Drehschiebervakuumpumpe (1) mit einer Hochvakuumstufe (9, 22), mit einer Vorvakuumstufe (8, 21), mit einem im wesentlichen zylindrischen Rotor (3), der Lager- und Ankerabschnitte (11 bzw. 21, 22) aufweist, wobei sich ein Lagerabschnitt (11) zwischen zwei Ankerabschnitten (21, 22) befindet und die Ankerabschnitte (21, 22) mit Schieberschlitzen (25, 26) ausgerüstet sind, und mit einem etwa topfförmigen Gehäuse (2), in dem sich die Schöpfräume (8, 9) befinden und dessen Bodenteil als Lagerstück (13) mit einem Durchtritt (35) für den Rotorantrieb ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der betriebsfähige Rotor (3) einteilig ist, daß beide Ankerabschnitte (21, 22) des Rotors (3) stirnseitig angeordnet sind, daß der zwischen den Ankerabschnitten (21, 22) befindliche Lagerabschnitt (11) der einzige Lagerabschnitt ist und daß beide Schieberschlitze (25, 26) von ihrer jeweiligen Stirnseite her offen sind.
  2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochvakuumstufe (9, 22) dem Lagerstück (13) benachbart ist und daß die Stirnseite des Ankerabschnittes (22) der Hochvakuumstufe (9, 22) mit Mitteln zur formschlüssigen Verbindung des Rotors (3) mit der Antriebswelle (36) eines Motors (4) ausgerüstet ist.
  3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseite des Ankerabschnittes (22) der Hochvakuumstufe (9, 22) mit einer Aussparung (38) für den Eingriff eines Vorsprungs (39, 40) ausgerüstet ist.
  4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (38) länglich ausgebildet ist, sich etwa senkrecht zum Schieberschlitz (26) erstreckt und diesen kreuzt und daß der bezüglich seiner Größe mit der Aussparung (38) korrespondierende Vorsprung (39, 40) seinerseits eine den Schieber (28) umgreifende Aussparung (41) aufweist.
  5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der beide Schöpfräume (8, 9) umfassende Wandungsabschnitt (7) des Gehäuses (2) einteilig ausgebildet ist.
  6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Pumpe (1) abstützender Fuß (57) mit der Endscheibe (13) verbunden ist.
  7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Ölpumpe (45, 46) ausgerüstet ist und daß ein mit dem Auslaß der Ölpumpe verbundener Kanal (51', 51") im Bereich der einzigen Rotorlagerung (11) mündet.
  8. Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem im Durchtritt (35) des Lagerstückes (13) befindlichen Kupplungsstück (37) ausgerüstet ist, das Rotor (3) und Welle (36) des Antriebsmotors (4) formschlüssig miteinander verbindet, das Lauffläche für mindestens einen Wellendichtring (55) ist und das Träger des Rotors (46) der Ölpumpe (45, 46) ist.
  9. Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ölpumpe (45, 46) auf der dem Antrieb (4, 36) gegenüberliegenden Seite in der Endscheibe (12) befindet.
  10. Pumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (36) des Antriebsmotors (4) mit der einen Stirnseite des Rotors (3) und der Rotor (46) der Ölpumpe mit der anderen Stirnseite des des Rotors (3) in formschlüssiger Verbindung steht.
  11. Pumpe nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchtritt (35, 62) im Lagerstück (13) und/oder in einem Deckel (59) die einzige pumpenseitige Lagerung der Motorwelle (36) bildet.
  12. Pumpe nach Anspruch 2 oder 3 und einem der übrigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Rotor (3) und Welle (36) eine Feder (50) angeordnet ist, die axial gerichtete Kräfte auf den Rotor (3) und die Welle (36) ausübt.
  13. Pumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Feder (50) zwischen Kupplungsstück (37) und Welle (36) befindet.
  14. Pumpe nach Anspruch 3 und Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Feder (50) auf dem Vorsprung (43) des Kupplungsstückes (37) und in einer stirnseitigen Sackbohrung (49) in der Welle (36) abstützt.
  15. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerabschnitt (23) mit einer umlaufenden Nut (70) ausgerüstet ist.
  16. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (3) mit Bohrungen (71, 72) versehen ist, die zum einen in die Stirnseite des Ankerabschnittes (21) der Vorvakuumstufe (8, 21) und zum anderen radial in den Lagerabschnitt (23) münden.
  17. Pumpe nach Anspruch 7 und einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Nut (70) und/oder die Mündung der Bohrung (72) in den Lagerabschnitt (23) in Höhe der Mündung der gehäuseseitigen Bohrung (51") in die Ankerlagerung (11, 23) befinden.
  18. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerabschnitt (23) sowie die Ankerabschnitte (21, 22) gleichen Durchmesser haben.
  19. Pumpe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerstück (13) und der Gehäuseabschnitt, welcher den lagerstückseitigen Schöpfraum (9) umschließt, einstückig ausgebildet sind.
  20. Pumpe nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerabschnitt (22) der Hochvakuumstufe (9, 22) mindestens doppelt so lang ist wie der Ankerabschnitt (21) der Vorvakuumstufe (8, 21).
  21. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Lagerabschnittes (11) so gewählt ist, daß bei maximal möglicher Schrägstellung des Rotors (3) aufgrund des Lagerspiels in der Lagerbohrung 11 der Rotor (3) immer noch schwimmt, d.h., daß er nicht gleichzeitig an seinen beiden Stirnseiten anläuft.
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