EP0789815B1 - Reibungsvakuumpumpe mit kühlung - Google Patents

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EP0789815B1
EP0789815B1 EP95929813A EP95929813A EP0789815B1 EP 0789815 B1 EP0789815 B1 EP 0789815B1 EP 95929813 A EP95929813 A EP 95929813A EP 95929813 A EP95929813 A EP 95929813A EP 0789815 B1 EP0789815 B1 EP 0789815B1
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EP
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pump according
housing
pump
drive motor
situated
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EP95929813A
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Friedrich Von Schulz-Hausmann
Wilhelm Walter
Heinrich Engländer
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Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
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Leybold AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08—Centrifugal pumps
    • F04D17/16—Centrifugal pumps for displacing without appreciable compression
    • F04D17/168—Pumps specially adapted to produce a vacuum
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00—Axial-flow pumps
    • F04D19/02—Multi-stage pumps
    • F04D19/04—Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/5806—Cooling the drive system

Definitions

  • the invention relates to a single-flow friction vacuum pump with a housing in which axially one behind the other an inlet, the pump active areas as well a drive motor are arranged and in which a fan is integrated.
  • the present invention is based on the object a friction vacuum pump of the type mentioned equipped with improved air cooling.
  • this object is achieved by the characterizing Features of claim 1 solved.
  • the fan is axially laterally from the drive motor is, the disadvantages described do not exist more.
  • the cooling effect is more even.
  • the rotor side, due to the resulting heat of compression endangered bearings are adequately cooled.
  • the built-in fan is expediently operated in such a way that it is controlled by a temperature sensor.
  • the The pump is then constantly facing an undesirable temperature increase protected.
  • FIGS. 1 to 6 are the pump itself with 1, its inlet with 2 and their outlet designated 3.
  • the housing of the pump 1 includes the two sections 4 and 5.
  • the housing section 4 surrounds the stator 6 and the rotor 7 the friction pump.
  • Figures 1 and 4 show that components the friction pump turbomolecular pump stages 8 and Siegbahn pump stages are 9.
  • the housing section 5 surrounds the drive motor 11, the Stator with 12 and the rotor is designated 13. Of the Housing section 5 is part of a chassis' 14 with the Interior 15, in which the drive motor 11 and others Components. Otherwise, the chassis is 14 carriers all other components of the pump 1. On the inlet 2 opposite end face is the interior 15 with the Disc 16 covered.
  • the shaft 17 which carries the rotor 7 is also in the chassis 14 stored, in such a way that the rotor 13 of the drive motor 11 is located between their bearings 18 and 19.
  • the rotor 13 is located within a space 20 which is formed by the chassis 14 and by a can 21. This space 20 is gas-tight to the outside. This runs the Rotor 13 of the drive motor 11 in a vacuum while the Motor stator 12 is located outside the vacuum. So that is no gas-tight bushing required.
  • the spring 22 which serves to generate the camp staff. She is the one assigned drive-side end of the shaft 17 and as conical spiral spring. Compared to the otherwise Disc springs used in this area have a conical designed spiral spring a much flatter characteristic, so that it is essentially independent of tolerances constant pitch force is ensured. Across from cylindrical coil springs has a conical shape Coil spring has the advantage that its axial length is smaller.
  • the exterior of the entire pump 1 is essentially conical designed.
  • the cross section of their housing or their housing sections 4, 5 widens from inlet 2 to the drive side there. This measure allows an axially short construction, because there is enough space on the drive side stands around several of the components arranged there side by side to be able to order.
  • a fan 23 is located in the interior 15 of the chassis 14 a fan 23. It is on the side next to the drive motor 11 arranged and can either be in continuous operation or controlled by a temperature sensor, not shown become. Adequate cooling of the pump, in particular of their drive motor 11 is thereby ensured.
  • FIGS. 1 to 3 extends the plane generating the pad 24 parallel to the shaft 17 of the pump 1.
  • a flat surface 27 is provided with an opening 28.
  • This opening 28 equipped with a grating 29 serves as Suction opening for the fan 23 arranged next to it Cooled air drawn in again passes through openings 31 and 32 after it flows around the drive motor 11.
  • the Openings 31 are in the interior 15 of the Chassis' 14 covering disk 16.
  • the openings 32 open into a groove 33, which is located between the housing sections 4 and 5 is located.
  • FIGS. 4 to 6 forms the pad 24 generating plane with the Shaft 17 an angle, such that the pad 24 compared to the pad 24 in the embodiment according to Figures 1 to 3 is larger.
  • the fans 23 assigned Suction openings 34 and 35 also in the disk 16 and in the groove 33.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine einflutige Reibungsvakuumpumpe mit einem Gehäuse, in dem axial hintereinander ein Einlass, die pumpaktiven Flächen sowie ein Antriebsmotor angeordnet sind und in dem ein Lüfter integriert ist.
Aus der EP-A-477 924 und der JP-A-12 67 392 sind Reibungsvakuumpumpen dieser Art bekannt. Die Anordnung ist so getroffen, dass der Lüfter gemeinsam mit dem Einlass, den pumpaktiven Flächen und dem Antriebsmotor axial angeordnet ist, und zwar auf der Auslassseite der Pumpe. Dadurch ergibt sich eine Pumpe mit relativ großer axialer Baulänge. Außerdem werden insbesondere die Lagerungen des rotierenden Systems, welche sich üblicherweise auf beiden Seiten des Antriebsmotors befinden und bei einer Fett- oder Ölschmierung besonders temperaturempfindlich sind, nicht gleichmäßig gekühlt, da gerade das rotorseitige Lager, das durch die Kompressionswärme gefährdet ist, einen relativ großen Abstand vom Lüfter hat und im 'Windschatten' des Antriebsmotors liegt. Für Magnetlager, wie sie in der JP-A-12 67 392 offenbart sind, gilt das ebenfalls. Sie sind bei der Reibungspumpe nach dieser Schrift mit einer zusätzlichen Wasserkühlung ausgerüstet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reibungsvakuumpumpe der eingangs erwähnten Art mit einer verbesserten Luftkühlung auszurüsten.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass sich der Lüfter axial seitlich vom Antriebsmotor befindet, bestehen die beschriebenen Nachteile nicht mehr. Die Kühlwirkung ist gleichmäßiger. Das rotorseitige, durch entstehende Kompressionswärme besonders gefährdete Lager erfährt eine ausreichende Kühlung.
Zweckmäßig wird der eingebaute Lüfter derart betrieben, dass er von einem Temperaturfühler gesteuert wird. Die Pumpe ist dann ständig vor einer unerwünschten Temperaturerhöhung geschützt.
Sind in der Gehäusewandung der Pumpe Einlassöffnungen für die kalte Zuluft und Auslassöffnungen für die warme Abluft vorgesehen, dann lässt sich durch geschickte Strömungszuführung eine Kaminwirkung erzielen, die die Wandung von innen und außen umströmt und damit eine natürliche Zwangslüftung erzeugt. Diese kühlt zusätzlich und effektiver als die ohnehin vorhandene freie Konvektion an der Außenseite der Wandung. Die Luftführung ist so gewählt, dass die Kühlwirkung unabhängig von der Lage der Pumpe ist. Aufgrund einer konischen Gehäusegestaltung wird erreicht, daß der Luftstrom auch bei in einer Anlage eingebauten Pumpe durch angrenzende Teile nicht behindert ist. Außerdem steht im Antriebsbereich ausreichend Platz zur Verfügung, um alle notwendigen Bauteile, unter anderem den Lüfter, im Gehäuse bei axial kurzer Bauweise unterbringen zu können.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand in den Figuren 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden.
Bei allen in den Figuren 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Pumpe selbst mit 1, ihr Einlaß mit 2 und ihr Auslaß mit 3 bezeichnet. Das Gehäuse der Pumpe 1 umfaßt die beiden Abschnitte 4 und 5.
Der Gehäuseabschnitt 4 umgibt den Stator 6 und den Rotor 7 der Reibungspumpe. Die Figuren 1 und 4 zeigen, daß Bestandteile der Reibungspumpe Turbomolekularpumpenstufen 8 und Siegbahnpumpenstufen 9 sind.
Der Gehäuseabschnitt 5 umgibt den Antriebsmotor 11, dessen Stator mit 12 und dessen Rotor mit 13 bezeichnet ist. Der Gehäuseabschnitt 5 ist Bestandteil eines Chassis' 14 mit dem Innenraum 15, in dem sich der Antriebsmotor 11 und weitere Bauteile befinden. Im übrigen ist das Chassis 14 Träger aller weiteren Bauteile der Pumpe 1. Auf der dem Einlaß 2 gegenüberliegenden Stirnseite ist der Innenraum 15 mit der Scheibe 16 abgedeckt.
Im Chassis 14 ist auch die den Rotor 7 tragende Welle 17 gelagert, und zwar derart, daß sich der Rotor 13 des Antriebsmotors 11 zwischen ihren Lagern 18 und 19 befindet. Der Rotor 13 befindet sich innerhalb eines Raumes 20, der vom Chassis 14 und von einem Spaltrohr 21 gebildet wird. Dieser Raum 20 ist nach außen gasdicht. Dadurch läuft der Rotor 13 des Antriebsmotors 11 im Vakuum, während sich der Motorstator 12 außerhalb des Vakuums befindet. Damit ist keine gasdichte Durchführung erforderlich.
Innerhalb des Raumes 20 befindet sich auch die Feder 22, die der Erzeugung der Lageranstellkräfte dient. Sie ist der antriebsseitigen Stirnseite der Welle 17 zugeordnet und als konische Spiralfeder ausgebildet. Im Vergleich zu den sonst in diesem Bereich verwendeten Tellerfedern hat eine konisch gestaltete Spiralfeder eine wesentlich flachere Kennlinie, so daß eine von Toleranzen unabhängige, im wesentlichen gleichbleibende Anstellkraft sichergestellt ist. Gegenüber zylindrischen Spiralfedern hat eine konisch gestaltete Spiralfeder den Vorteil, daß ihre axiale Länge kleiner ist.
Das Äußere der gesamten Pumpe 1 ist im wesentlichen konisch gestaltet. Der Querschnitt ihres Gehäuses bzw. ihrer Gehäuseabschnitte 4, 5 erweitert sich vom Einlaß 2 zur Antriebsseite hin. Diese Maßnahme erlaubt eine axial kurze Bauweise, da auf der Antriebsseite ausreichend Platz zur Verfügung steht, um mehrere der dort angeordneten Bauteile nebeneinander anordnen zu können.
Unter anderem befindet sich im Innenraum 15 des Chassis' 14 ein Lüfter 23. Er ist seitlich neben dem Antriebsmotor 11 angeordnet und kann entweder dauernd in Betrieb sein oder von einem nicht dargestellten Temperaturfühler gesteuert werden. Eine ausreichende Kühlung der Pumpe, insbesondere ihres Antriebsmotors 11, ist dadurch sichergestellt.
Schließlich sind alle in den Figuren 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiele mit einer ebenen Anschlußfläche 24 ausgerüstet. Sie ist das Ergebnis des Schnittes einer Ebene mit dem Gehäuseabschnitt 5. Auf der Anschlußfläche 24 sind alle Bedienungselemente (Vorvakuumanschluß 3, Stecker 25 für den Frequenzwandler, Belüftungsanschluß 26) konzentriert und dadurch in jeder Lage der Pumpe zugänglich und leicht zu handhaben.
Bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 bis 3 erstreckt sich die die Anschlußfläche 24 erzeugende Ebene parallel zur Welle 17 der Pumpe 1. Auf der der Anschlußfläche 24 gegenüberliegenden Seite des Chassis 5 ist ebenfalls eine ebene Fläche 27 mit einer Öffnung 28 vorgesehen. Diese mit einem Gitter 29 ausgerüstete Öffnung 28 dient als Ansaugöffnung für den daneben angeordneten Lüfter 23. Die angesaugte Kühlluft tritt durch Öffnungen 31 und 32 wieder aus, nachdem sie den Antriebsmotor 11 umströmt hat. Die Öffnungen 31 befinden sich in der den Innenraum 15 des Chassis' 14 abdeckenden Scheibe 16. Die Öffnungen 32 münden in eine Nut 33, die sich zwischen den Gehäuseabschnitten 4 und 5 befindet.
Bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 4 bis 6 bildet die die Anschlußfläche 24 erzeugende Ebene mit der Welle 17 einen Winkel, und zwar derart, daß die Anschlußfläche 24 im Vergleich zur Anschlußfläche 24 bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 3 größer ist. Außerdem befinden sich die dem Lüfter 23 zugeordneten Ansaugöffnungen 34 und 35 ebenfalls in der Scheibe 16 bzw. in der Nut 33.

Claims (14)

  1. Einflutige Reibungsvakuumpumpe (1) mit einem Gehäuse (4, 5), in dem axial hintereinander ein Einlaß (2), die pumpaktiven Flächen (8, 9) sowie ein Antriebsmotor (11) angeordnet sind und in dem ein Lüfter (23) ingetriert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Lüfter (23), in axialer Richtung des Antriebsmotors gesehen, seitlich neben dem Antriebsmotor (11) angeordnet ist und daß die Gehäusewandung mit Luftansaug- und Luftaustrittsöffnungen ausgerüstet ist.
  2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Gehäuse (4, 5) zweiteilig ausgebildet ist, daß der Gehäuseabschnitt (4) einen Stator (6) und einen Rotor (7) umgibt und daß der Gehäuseabschnitt (5) den Antriebsmotor (11) umgibt.
  3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseabschnitt (5) Bestandteil eines Chassis' (14) mit dem Innenraum (15) ist, in welchem sich der Antriebsmotor (11) befindet, und daß die offene Stirnseite des Innenraums (15) mit einer Scheibe (16) abgedeckt ist.
  4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (16) mit Lufteintrittsöffnungen (35) und Luftaustrittsöffnungen (31) ausgerüstet ist.
  5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Lufteintrittsöffnungen (34) und Luftaustrittsöffnungen (32) in einer im Gehäuse der Pumpe (1) umlaufenden Nut (33) münden.
  6. Pumpe nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Nut (33) zwischen den beiden Gehäuseabschnitten (4, 5) befindet.
  7. Pumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Chassis (14) die den Rotor (7) tragende Welle (17) gelagert ist, und zwar derart, daß sich der Rotor (13) des Antriebsmotors (11) zwischen ihren Lagern (18, 19) befindet.
  8. Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Chassis (14) und ein Spaltrohr (21) einen gasdichten Raum (20) bilden, in welchem sich der Motorstator (12) befindet.
  9. Pumpe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine der antriebsseitigen Stirnseite der Welle (17) zugeordnete, konische Spiralfeder (22) der Erzeugung der Lageranstellkräfte dient.
  10. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Gehäuse derart gestaltet ist, daß es sich im wesentlichen konisch vom Einlaß (2) zur Antriebsseite hin erweitert.
  11. Pumpe nach Anspruch 2 und Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseabschnitt (5) mit einer ebenen Anschlußfläche (24) ausgerüstet ist, auf der sich ein Vorvakuumanschluß (3), ein Stecker (25) für einen Frequenzwandler und/oder ein Belüftungsanschluß (26) befinden.
  12. Pumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Anschlußfläche (24) parallel zur Welle (17) erstreckt.
  13. Pumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußfläche (24) mit der Welle (17) einen Winkel bildet, und zwar derart, daß die Anschlußfläche (24) vergrößert und von mehreren Seiten zugänglich ist.
  14. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des im Pumpengehäuse integrierten Lüfters (23) ein Temperaturfühler vorgesehen ist.
EP95929813A 1994-10-31 1995-08-08 Reibungsvakuumpumpe mit kühlung Expired - Lifetime EP0789815B1 (de)

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DE4438812A DE4438812A1 (de) 1994-10-31 1994-10-31 Reibungsvakuumpumpe mit Kühlung
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EP0789815A1 EP0789815A1 (de) 1997-08-20
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